水稻土中铁的还原过程对于有机碳的分解的影响

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稻田是我国广泛分布的农田生态系统,是一种介于陆地生态系统和水生生态系统中间的一种特殊的生态系统。由于水稻土会发生间歇性的渍水,导致特殊的氧化还原条件,进而影响土壤中各种元素的循环过程。当水稻土淹水而处于缺乏氧气的条件时,土壤中的Fe(Ⅲ)能够代替氧气作为电子受体将土壤中的有机碳氧化。这一过程存在许多生物和非生物的反应,直接影响土壤碳循环及温室气体排放等过程。因此,本研究采集铁和有机碳含量不同的4种土壤,通过控制条件的室内培养实验,探讨了土壤性质、不同氧气浓度和外源Fe(Ⅲ)的添加对土壤Fe(Ⅲ)还原驱动的有机碳分解的影响,得到如下主要结论:1.在厌氧条件下,4种水稻土在培养的一周时间内,Fe(Ⅲ)的还原量与培养时间呈显著线性相关,长沙、儋州、咸宁、岳阳的土壤铁还原速率分别为230.9、221.5、230.6、292.7 mg·kg-1d-1,土壤中Fe(Ⅲ)还原造成的有机碳分解比例分别为25.9、38.9、29.2、20.7%。不同土壤中有机碳的含量和土壤中铁的含量是影响Fe(Ⅲ)还原引起的有机碳分解的主要影响因素。2.氧气浓度对铁还原造成的有机碳排放影响十分显著。20%氧气浓度下,儋州和咸宁的土壤样品中的Fe(Ⅲ)并不能够被完全还原。其余三种土壤样品随各处理中氧气浓度的提高,仅增加Fe(Ⅲ)被完全还原所需的时间。且在Fe(Ⅲ)还原期间,Fe(Ⅲ)还原所氧化的有机碳占土壤样品中有机碳分解的50%以上。3.添加Fe(Ⅲ)对土壤Fe(Ⅲ)还原造成的有机碳分解的影响也很显著。仅添加自然水体中极小浓度的Fe(Ⅲ),在好氧处理中可以显著的降低Fe(Ⅲ)还原和有机碳分解。在厌氧处理中也可以减缓Fe(Ⅲ)的还原和有机碳分解。但土壤中的Fe(Ⅲ)完全还原后,添加Fe(Ⅲ)则对有机碳的分解无影响。综上所述,土壤中Fe(Ⅲ)还原会引起土壤碳损失,外源Fe(Ⅲ)可以明显抑制有机碳的分解;在有机碳含量和铁含量都较高的土壤中,氧气一定程度上可以抑制Fe(Ⅲ)还原从而减少有机碳的排放。
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