長期施肥下紅壤中類芬頓反應及其對碳儲存的影響

摘要：以祁陽紅壤長期定位試驗站的施用有機肥和化肥的土壤為研究對象,結合不同孔徑(1000μm、20μm和0.45μm)的原位微宇宙培養試驗,通過高效液相色譜、高通量測序、同步輻射紅外顯微成像和X射線光電子能譜等技術手段研究了長期施肥處理對紅壤中類芬頓反應的調控能力及其對紅壤有機碳儲存的影響。結果表明,長期施用化肥的紅壤中H2O2、HO?及Fe(II)含量均顯著高于長期施用有機肥。根系分泌物和微生物的參與也能夠調控H2O2、HO^*和Fe(II)含量,且H2O2和HO^*含量呈線性關系。長期施用有機肥的紅壤具有很好的H2O2緩沖性能,而長期施用化肥的紅壤可能由于發生了退化(如土壤有機質含量低),H2O2緩沖性能較差。長期施用有機肥的紅壤中微生物豐富度和多樣性指數均顯著高于長期施用化肥的紅壤。植物根系和微生物的進入對長期施用有機肥的紅壤中細菌群落結構影響較小,而對長期施用化肥的紅壤中細菌群落結構影響較大。長期施用有機肥的細菌群落影響了土壤pH、可溶性有機碳、可溶性Fe和CO2釋放;而長期施用化肥的細菌群落可能通過產生H2O2和還原態Fe(II)引發了土壤中的芬頓反應。根-土界面上黏土礦物(3619cm^-1)、脂肪碳(2914cm^-1)、羧酸碳(1725cm^-1)、羥基碳(1135cm^-1)的分布模式有較大差異,其中根系的出現增加了根-土界面上Fe(II)比例。綜上,本文提出了有效增加亞熱帶紅壤土壤有機碳的概念模型。