铁氧化物(FeOx)可通过吸附或共沉淀的方式与有机碳结合，形成铁氧化物结合态有机碳(FeOx-OC)，降低有机碳的分解，从而在土壤有机碳固定中起着重要作用。然而，在厌氧条件下，Fe(III)矿物很容易被还原为Fe(II)，从而促进土壤有机碳的分解。然而，之前的研究尚未阐明在厌氧条件下，铁氧化物的形态(针铁矿vs水合铁)和FeOx-OC的形成途径(吸附vs共沉淀)对FeOx-OC的稳定性，以及对土壤有机碳分解激发效应的影响及其机制。
近日，宁波大学植物病毒学研究所葛体达团队在土壤学领域经典期刊Soil Biology and Biochemistry发表了题为“Iron mineral type controls organic matter stability and priming in paddy soil under anaerobic conditions”的研究论文，该研究发现表明，铁氧化物的形态(针铁矿vs水合铁)比形成途径(吸附vs共沉淀)对FeOx-OC的稳定性和土壤有机碳分解激发效应影响更大，且铁氧化物形态主要通过调控Fe(III)的还原速率和土壤养分的有效性（特别是P），从而影响FeOx-OC的稳定性和土壤有机碳分解激发效应。
研究小组运用13C-同位素标记的室内模拟培养实验，发现与游离13C-葡萄糖相比，铁氧化物结合13C-葡萄糖的添加使13CO2累计排放量提高了8%~21%，但使13C-CH4的累计排放量降低了7%~10%。由于水铁矿更容易被还原，提高了13C-葡萄糖的生物可利用性，导致水铁矿结合态13C葡萄糖的矿化量显著高于针铁矿结合态13C-葡萄糖的矿化量。
研究还发现，与游离的13C-葡萄糖相比，铁氧化物结合态13C-葡萄糖促进了土壤有机碳的分解，这是因为铁氧化物结合态13C-葡萄糖为铁还原菌提供了能量来源和电子受体，促进了铁的异化还原，并且铁氧化物的加入加剧了微生物磷（P）的限制。水铁矿结合态13C-葡萄糖诱导较高的CH4负激发效应，这是由于与高结晶度针铁矿相比，结晶度低的水铁矿在厌氧条件下更容易被还原。FeOx的结晶度比FeOx-OC的形成途径对土壤有机碳激发效应的影响更大。
这项研究为FeOx的结晶度控制厌氧条件下FeOx-OC的稳定性和有机碳分解的激发效应提供了新的证据，暗示在厌氧条件下，FeOx作为电子受体对土壤C循环的影响可能比它们作为有机碳结合位点的影响更大，研究结果可为水稻土固碳机制的揭示提供新的视角。
宁波大学植物病毒学研究所王双副研究员为第一作者，葛体达为论文通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金和浙江省“尖兵”、“领燕”项目等的资助。
铁氧化物特性影响FeOx-OC的稳定性和土壤有机碳激发效应的机制概念图
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0038071724002074
