长期施肥下红壤中类芬顿反应及其对碳储存的影响

摘要：

以祁阳红壤长期定位试验站的施用有机肥和化肥的土壤为研究对象,结合不同孔径(1000μm、20μm和0.45μm)的原位微宇宙培养试验,通过高效液相色谱、高通量测序、同步辐射红外显微成像和X射线光电子能谱等技术手段研究了长期施肥处理对红壤中类芬顿反应的调控能力及其对红壤有机碳储存的影响.结果表明,长期施用化肥的红壤中H2O2、HO?及Fe(Ⅱ)含量均显著高于长期施用有机肥.根系分泌物和微生物的参与也能够调控H2O2、HO?和Fe(Ⅱ)含量,且H2O2和HO?含量呈线性关系.长期施用有机肥的红壤具有很好的H2O2缓冲性能,而长期施用化肥的红壤可能由于发生了退化(如土壤有机质含量低),H2O2缓冲性能较差.长期施用有机肥的红壤中微生物丰富度和多样性指数均显著高于长期施用化肥的红壤.植物根系和微生物的进入对长期施用有机肥的红壤中细菌群落结构影响较小,而对长期施用化肥的红壤中细菌群落结构影响较大.长期施用有机肥的细菌群落影响了土壤pH、可溶性有机碳、可溶性Fe和CO2释放;而长期施用化肥的细菌群落可能通过产生H2O2和还原态Fe(Ⅱ)引发了土壤中的芬顿反应.根-土界面上黏土矿物(3619 cm-1)、脂肪碳(2914 cm-1)、羧酸碳(1725 cm-1)、羟基碳(1135 cm-1)的分布模式有较大差异,其中根系的出现增加了根-土界面上Fe(Ⅱ)比例.综上,本文提出了有效增加亚热带红壤土壤有机碳的概念模型.

关键词：土壤固碳、同步辐射、微生物群落、界面过程、类芬顿反应、自由基反应

所属期刊栏目：56

分类号：S153.4(土壤学)

资助基金：国家重点研发计划项目2017YFD0800803,2016YFD0200301;国家自然科学基金项目41371248,41671294

在线出版日期：2019-11-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1128-1139