腐殖质电子转移能力电化学表征及对有机碳厌氧矿化的促进机制

有机碳矿化是土壤中重要的生物化学过程，与土壤养分释放、温室气体排放、土壤质量维持等过程关系密切。有机碳矿化过程已成为土壤碳循环研究的热点。腐殖质是土壤有机质存在的主要形态，长期以来，腐殖质的环境效应研究主要集中在它的吸附或络合属性。最近发现它也可作为天然电子转移介体，直接参与有机碳矿化过程，但具体作用机制尚不明确。准确表征腐殖质电子接受/供给能力及转移途径，是深入理解其作用机制的前提。本项目针对现有腐殖质电子转移能力表征方法的缺陷，拟建立和完善快速简便的生物电化学表征体系；在此基础上，提出腐殖质介导的有机碳厌氧矿化机制假说，系统研究氧气和铁氧化物对腐殖质电子循环转移和有机碳矿化的影响效果，深入探讨腐殖质及其组分的电子转移能力与有机碳矿化过程的响应关系，揭示腐殖质作为电子介体促进有机碳厌氧矿化的内在机制，为理解腐殖质电子转移能力及其环境功能提供新线索，为完善发展土壤碳循环理论提供科学依据。

腐殖质是土壤有机质存在的主要形态，长期以来，腐殖质的环境效应研究主要集中在它的吸附或络合属性。最近发现它也可作为天然电子转移介体，直接参与有机碳矿化过程，但具体作用机制尚不明确。准确表征腐殖质电子接受/供给能力及转移途径，是深入理解其作用机制的前提。本项目针对现有腐殖质电子转移能力表征方法的缺陷，建立快速简便的生物电化学表征体系；在此基础上，系统研究腐殖质及其组分的电子转移能力与有机碳矿化过程的响应关系，揭示腐殖质作为电子介体促进有机碳厌氧矿化的内在机制。本项目建立了一套快速测定土壤腐殖质传递传递能力的生物电化学方法，对该系统的关键参数进行了优化；利用该系统实现了土壤腐殖质电化学和电子传递能力的快速测定;利用光谱和电化学方法系统研究了其电子传递能力与其结构的构效关系；探讨了pH、温度和离子强度等环境因素对腐殖质电化学性质和电子转移能力的影响；阐明了土壤腐殖质电子传递能力与土壤呼吸速率的响应关系。本项目的研究成果为理解腐殖质电子转移能力及其环境功能提供新线索，为完善发展土壤碳循环理论提供科学依据。