水稻土中水溶性有机碳对铁还原过程的贡献
[目的]淹水稻田中Fe(Ⅲ)还原过程与有机质的厌氧分解和氮、磷、硫等营养元素的有效性密切相关.通过探讨水溶性有机碳(DOC)对Fe(Ⅲ)还原过程的贡献,以期为深入理解淹水稻田中铁循环耦联的碳、氮、磷、硫循环提供理论基础.[方法]采集我国不同植稻区的20个典型水稻土,通过有机碳分析仪及三维荧光光谱扫描比较分析不同水稻土DOC的含量及荧光特性;并模拟稻田淹水过程对水稻土进行厌氧淹水培养,采用微生物生长模型对不同水稻土厌氧培养过程中Fe(Ⅲ)还原特征进行表征;依据相关分析和冗余分析,明确水稻土DOC与Fe(Ⅲ)还原过程的关系.[结果]不同水稻土DOC含量为0.250～1.082 g/kg,仅占土壤有机碳的2.06％～6.86％.三维荧光光谱扫描鉴定得到不同水稻土DOC中4个共有的类腐殖酸荧光组分,其中陆源的UVC类腐殖酸和UVC+UVA类腐殖酸组分在不同水稻土中具有较高荧光强度,分别为0.799～4.570和0.830～5.273.水源的可见光区类腐殖酸和UVA腐殖酸的含量相对较低.各类腐殖酸来源以外源输入为主,内源输入为辅.不同水稻土铁还原潜势a、最大Fe(Ⅲ)还原速率(Vmax)及达到最大Fe(Ⅲ)还原速率对应的时间(TVmax)间均差异显著,淹水5d时水稻土中易被还原的非晶态氧化铁已基本被还原.DOC的腐殖化系数与Fe(Ⅲ)还原特征参数存在显著相关性.其中以陆源的大分子量UVC类腐殖酸对a和Vmax的贡献最高,陆源的UVC+UVA类腐殖酸和水源的UVA腐殖酸与a和Vmax的相关关系也达到显著或极显著水平,而DOC含量的贡献最小.[结论]水稻土DOC的腐殖化程度及其中陆源腐殖酸类组分的荧光强度与Fe(Ⅲ)还原潜势和Fe(Ⅲ)还原反应速率呈正相关.水稻土DOC除了作为Fe(Ⅲ)还原过程的电子供体外,其还以电子穿梭体的形式在Fe(Ⅲ)还原过程中起重要作用.
水溶性有机碳、三维荧光光谱、Fe (Ⅲ)还原、水稻土
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国家自然科学基金项目41571239
2018-06-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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