西北农林科技大学博士研究生在高质量期刊（IF5y=10.4）上发表2项研究成果
学术
2025-01-02 11:33
广东
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活性氧在环境中广泛存在，并在污染物降解、元素循环和养分动态方面发挥着关键作用。土壤作为一个动态且异质性的系统，这有助于形成不同的具有特定的物理、化学和生物特性的微环境。特别是根际和碎屑际等微环境区域，通常被认为是土壤中微生物活动的“热点”，尽管这些区域仅占土壤总体积的1%-5%，但它们对养分循环和微生物与环境的相互作用起到了重要作用，并显著影响更大尺度的生物地球化学过程。然而，关于土壤微环境中活性氧的生成机制和作用，相关研究仍相对较少。西北农林科技大学贾汉忠教授团队在土壤微环境区域活性氧的产生及其对土壤有机碳转化的影响方面取得了一系列重要进展。该团队的两项研究成果分别以“Novel
insights into the factors influencing rhizosphere reactive oxygen
species production and their role in polycyclic aromatic hydrocarbons
transformation”和“Spatiotemporal
dynamics of reactive oxygen species in the detritusphere and their
critical roles in organic carbon mineralisation”为题，近期发表于土壤学领域的高质量期刊《Soil Biology & Biochemistry》。在第一项研究中，研究者以广泛种植的玉米为研究对象，探究了根际环境中活性氧（超氧自由基、双氧水和羟基自由基）随着根系发育的时空变化，并分析了环境条件（如土壤水分、温度和氧气有效性）对根际活性氧生成的影响。研究发现，新发育的根际是活性氧产生的主要来源，且根际发育调节了活性氧的生成。环境温度和土壤水分通过调节玉米根系分泌物的释放，间接影响了水溶性酚和溶解性有机碳的变化，进而影响了活性氧的产生。相反，氧气则作为前体直接促进了活性氧的生成。![]()
图1 玉米根际活性氧的产生
在第二项研究中，研究者以水稻残茬为代表，探讨了其周围土壤中碎屑际区域活性氧随残茬腐解过程的动态变化及其在土壤有机碳矿化过程中的作用。研究表明，残茬腐解调控了碎屑际活性氧的时空动态变化。超氧自由基的产生与酚氧化酶降解水溶性酚的过程密切相关，而双氧水的产生则与微生物的直接分泌有关。随着秸秆腐解，羟基自由基的主要驱动因子从Fe(II)转变为水提取态有机碳，且微生物在羟基自由基的产生过程中发挥了重要作用。活性氧显著影响了碎屑层有机碳的矿化，其中羟基自由基和超氧自由基分别贡献了15%和4%的二氧化碳排放，而双氧水则减少了18%的二氧化碳排放。![]()
图2 碎屑际活性氧的产生及其对有机碳矿化的影响
这两项研究为我们提供了关于土壤微环境区域活性氧产生、分布及其环境效应的新见解，并揭示了活性氧在土壤有机碳转化中的关键作用。博士研究生刘晋波和杨康杰分别为这两项研究论文的第一作者，贾汉忠教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、三秦英才-科技创新领军人才计划以及陕西省自然科学基础研究计划项目的资助。https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109562https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2024.109700
