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土壤有机碳是陆地生态系统中最大的碳库,其稳定性和动态变化与土壤养分循环和全球气候变化紧密相关。土壤碳与矿物(如:铁氧化物)的解吸和吸附的平衡过程是调控有机碳矿化和固持的关键。本研究利用13C同位素示踪技术,以微生物易利用态的葡萄糖为外源碳,人工制备水铁矿、针铁矿及其四种碳铁复合物(吸附态水铁矿(Fh-G)、吸附态针铁矿(Goe-G)、包裹态水铁矿(Fh*G)、包裹态针铁矿(Goe*G)),研究在厌氧条件下添加不同稳定性有机物对稻田土壤碳矿化及其激发效应的影响,并探讨了铁的氧化还原过程和有机碳矿化的相互作用。以期为深入研究土壤碳周转过程,探讨南方稻田土壤的碳稳定机制提供研究思路和理论依据。主要研究结果如下:(1)不同形态碳铁复合物的添加促进了土壤矿化释放C02,抑制CH4释放。其中,水铁矿系列(Fh-G和Fh*G)的促进或抑制作用较针铁矿系列(Goe-G和Goe*G)表现更为强烈。在碳铁不同结合方式条件下,外源葡萄糖-13C的添加刺激了 13CO2释放而抑制13CH4释放,同时不同程度上促进了土壤原有有机碳矿化释放CO2,抑制CH4释放。在不同结合态有机碳对稻田土壤有机质的激发效应方面:相对于Fh,Fh-G和Fh*G的PECO2为较弱的正激发,即相对抑制了 C02矿化,增加碳固持。针铁矿系列亦然。相对于Goe-G和Goe*G,水铁矿碳铁复合物对CH4的抑制作用更显著,为更强的负累积负激发。(2)利用一级动力学双指数模型拟合得出:不同形态13C-葡萄糖-铁复合物的添加,使葡萄糖-C向快速转化碳库分配的比例大于单独添加葡萄糖处理。其中,Goe-G和Goe*G的作用显著,两种水铁矿复合物在外源碳分配和半衰期无显著差异。另外,Goe*G处理的快速转化碳库最大,其半衰期和平均滞留时间最长,减慢了外源C在稻田土壤的周转速率。厌氧培养末期各处理的13SOC和13C-CUE具体表现为Goe*G>Goe-G>Fh*G或Fh-G。因此,四种铁氧化物相对稳定性大体为针铁矿系列>水铁矿系列。相对于结合方式的稳定性具体表现为:Goe*G>Goe-G;而Fh-G和Fh*G的稳定性有待进一步确定。(3)在稻田土壤碳铁耦合作用对碳矿化的影响方面:1)四种碳铁复合物的外源葡萄糖矿化和铁还原率的关系符合Hill模型。模型拟合分析表明Fh、Goe与葡萄糖的不同方式结合改变了铁氧化还原下外源葡萄糖矿化过程。Goe-G在低铁还原率条件下更易达到葡萄糖矿化率的最大值。2)累积激发效应与铁还原率的线性拟合分析表明,稻田土壤碳铁耦合过程中的释放CO2和CH4机制不同。其作用程度和Fh、Goe与葡萄糖以不同结合方式共同输入有关。相对于Goe-G和Goe*G,添加Fh-G和Fh*G的铁对碳矿化过程促进或抑制作用效果更显著。3)冗余分析和多元逐步回归分析表明:土壤DOC和土壤水溶液DOC(WDOC)对于外源葡萄糖矿化更具有解释意义。铁的氧化还原和pH是土壤原有有机碳矿化的关键性指标。在添加不同碳铁复合物条件下,土壤Olsen-P对土壤碳周转过程有重要影响。根据结构方程模型推测在外源碳铁复合物添加条件下,微生物利用外源碳铁复合物分解释放DOC的同时,可能引起土壤pH环境的强烈变化,进而影响铁的氧化还原过程和Olsen-P等养分利用过程。具体表现为土壤DOC、Olsen-P、pH和外源葡萄糖矿化率均极显著直接正作用于激发效应。总之,本文较系统地研究了稻田土壤中不同稳定性碳铁复合物的碳矿化特征,分析了在厌氧条件下碳铁耦合作用对碳矿化的影响。对揭示土壤矿物结合态有机碳的稳定机制,提高土壤有机碳含量、增加土壤肥力以及应对全球气候变化等方面均具有重要意义。