铁氧化物对亚热带森林表层和亚表层土壤碳激发效应的影响

来源：土壤学报杂志2025年第2期北京时间：

作者：张雨婷，胥文昊，王清奎，田鹏

单位：张雨婷，安徽农业大学林学与园林学院林木资源培育安徽省重点实验室, 合肥 230036；,胥文昊，安徽农业大学林学与园林学院林木资源培育安徽省重点实验室, 合肥 230036；,王清奎，安徽农业大学林学与园林学院林木资源培育安徽省重点实验室, 合肥 230036;中国科学院沈阳应用生态研究所, 中国科学院森林生态与管理重点实验室, 湖南会同森林生态实验站, 沈阳 110016；,田鹏，安徽农业大学林学与园林学院林木资源培育安徽省重点实验室, 合肥 230036；tp998@ahau.edu.cn,

摘要：土壤有机碳（SOC）与铁氧化物之间的关系对土壤碳持久性的调节至关重要。在陆地生态系统中，亚表层土壤作为重要的有机碳库，其动态过程越来越受到关注。然而，不稳定碳输入如何影响土壤矿物与有机碳之间的相互作用尚不清楚，尤其在亚表层土壤中研究甚少。为了解决这个问题，本试验研究了两种不同晶体形态的铁氧化物—针铁矿和水铁矿，对亚热带森林表层土壤（0～10 cm）和亚表层土壤（20～40 cm）碳激发效应的影响。通过室内培养试验，加入13C标记的葡萄糖来量化激发效应的强度。结果表明：激发效应随着土层深度的增加而减小，表层和亚表层土壤碳激发效应分别为1.63 mg·g–1和0.61 mg·g–1。铁氧化物类型与土层深度之间对土壤碳激发效应产生交互影响。在表层土壤中，针铁矿的添加显著降低了激发效应的强度（P<0.05），水铁矿的添加对激发效应没有影响。亚表层土壤中，水铁矿的添加显著增加了激发效应的强度（P<0.05），针铁矿添加对激发效应没有显著影响。表层土壤中，针铁矿添加后，共沉淀产生铁结合有机碳抑制了SOC的矿化，激发效应受到碳限制的影响。在亚表层土壤中，激发效应受到碳限制和磷限制的影响。水铁矿的还原溶解，降低了铁氧化物对SOC的保护作用，进而增强了土壤有机碳矿化。可见，铁氧化物既可通过矿物保护固持SOC，又能通过氧化还原反应导致SOC矿化。总之，表层和亚表层土壤碳激发效应对铁氧化物的响应存在差异，铁氧化物对有机碳的累积作用受到自身性质和土壤条件的影响。

关键词：激发效应;土壤深度;铁氧化物;矿物保护;土壤碳限制

基金资助：国家重点研发计划项目（2023YFF1304404）和国家自然科学基金项目（32101334）资助