近日，廣東省科學院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所劉同旭研究員團隊發(fā)表綜述論文，系統(tǒng)闡述了土壤鐵循環(huán)作用下的土壤有機碳（SOC）周轉(zhuǎn)過程。

　　土壤是陸地生物圈最大的碳庫，SOC伴隨著土壤呼吸和土壤侵蝕正在逐漸減少，因此SOC周轉(zhuǎn)成為地學領(lǐng)域最受關(guān)注的問題之一。礦物結(jié)合態(tài)有機碳對SOC穩(wěn)定的重要性已成為共識，尤其土壤中豐富的鐵礦物可通過吸附、共沉淀或團聚作用介導(dǎo)并保護SOC。近期研究表明，鐵的價態(tài)和形態(tài)循環(huán)轉(zhuǎn)化直接影響礦物的形成與演化過程，進而對SOC的固定與分解過程產(chǎn)生重要的影響。因此，土壤氧化還原波動條件下，鐵循環(huán)對SOC周轉(zhuǎn)過程的影響已經(jīng)成為本領(lǐng)域的熱點問題。

　　為此，研究團隊梳理了鐵礦物結(jié)合態(tài)土壤有機碳（Fe-SOC）的形成和分解途徑，并總結(jié)了控制SOC周轉(zhuǎn)的鐵生物地球化學和物理過程。土壤-植物生態(tài)系統(tǒng)中，輸入土壤的植物源有機碳的小部分可被鐵礦物直接固定，大部分則經(jīng)微生物作用后以Fe-SOC或土壤微團聚體形式穩(wěn)定存在。厭氧條件下，鐵的還原溶解可使SOC從Fe-SOC和Fe(III)膠結(jié)的土壤微團聚體中釋放，同時鐵還原和SOC氧化的微生物耦合代謝過程還可進一步降解SOC生成CO2。盡管光照、好氧或微氧的條件下，F(xiàn)e(II)的生物氧化可通過共沉淀或吸附固定SOC；但有氧條件下，F(xiàn)e(II)通過非生物氧化生成的活性氧物種（ROS）可氧化SOC并釋放CO2。因此，鐵在SOC穩(wěn)定中的作用可能是一把“雙刃劍”，需要在將來的研究中綜合考慮。文章指出，氧化還原動態(tài)環(huán)境是未來研究的重點與難點，深入理解該過程有助于優(yōu)化土壤中的碳儲存策略，為碳中和戰(zhàn)略實施提供土壤碳匯解決方案。

圖注：土壤鐵循環(huán)耦合有機碳穩(wěn)定及降解的過程示意圖

　　相關(guān)研究發(fā)表于Carbon Research創(chuàng)刊號，并被收錄為封底文章。

　　論文信息：Xuxin Song#, Pei Wang#, Lukas Van Zwieten, Nanthi Bolan, Hailong Wang, Xiaomin Li, Kuan Cheng, Yang Yang, Milan Wang, Tongxu Liu*, Fangbai Li. Towards a better understanding of the role of Fe cycling in soil for carbon stabilization and degradation. Carbon Research. 2022, 1: 5.

　　論文鏈接：https://link.springer.com/article/10.1007/s44246-022-00008-2

　　　　（省科學院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所/供稿）