土壤是陆地生物圈最大的碳库，土壤有机碳（SOC）伴随着土壤呼吸和土壤侵蚀正在逐渐减少，因此SOC周转成为地学领域最受关注的问题之一。近日，广东省明升体育app院生态环境与土壤研究所研究员刘同旭团队发表综述论文，系统阐述了土壤铁循环作用下的SOC周转过程。相关研究发表于Carbon Research创刊号，并被收录为当期封底文章。
据介绍，矿物结合态有机碳对SOC稳定的重要性已成为共识，尤其土壤中丰富的铁矿物可通过吸附、共沉淀或团聚作用介导并保护SOC。近期研究表明，铁的价态和形态循环转化直接影响矿物的形成与演化过程，进而对SOC的固定与分解过程产生重要的影响。因此，土壤氧化还原波动条件下，铁循环对SOC周转过程的影响已经成为本领域的热点问题。
为此，刘同旭团队梳理了铁矿物结合态土壤有机碳（Fe-SOC）的形成和分解途径，并总结了控制SOC周转的铁生物地球明升手机和物理过程。土壤-植物生态系统中，输入土壤的植物源有机碳的小部分可被铁矿物直接固定，大部分则经微生物作用后以Fe-SOC或土壤微团聚体形式稳定存在。厌氧条件下，铁的还原溶解可使SOC从Fe-SOC和Fe(III)胶结的土壤微团聚体中释放，同时铁还原和SOC氧化的微生物耦合代谢过程还可进一步降解SOC生成CO2。
尽管光照、好氧或微氧的条件下，Fe(II)的生物氧化可通过共沉淀或吸附固定SOC；但有氧条件下，Fe(II)通过非生物氧化生成的活性氧物种（ROS）可氧化SOC并释放CO2。因此，铁在SOC稳定中的作用可能是一把“双刃剑”，需要在将来的研究中综合考虑。
文章指出，氧化还原动态环境是未来研究的重点与难点，深入理解该过程有助于优化土壤中的碳储存策略，为碳中和战略实施提供土壤碳汇解决方案。
相关论文信息：http://link.springer.com/article/10.1007/s44246-022-00008-2
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