活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）在自然环境中无处不在，对于污染物的分解、元素循环及养分动态扮演着不可或缺的角色。土壤作为一个复杂且多变的系统，形成了多种具有独特物理、化学和生物特征的微环境，这些特征因土壤的不同区域而异。尤其是根际（植物根系周围土壤）和碎屑际（有机残体周围土壤）等特定微环境，被公认为是土壤中微生物活动的关键“热点”区域。尽管它们仅占据土壤总体积的小部分（1%-5%），但对养分循环和微生物-环境交互作用至关重要，并深刻影响更广泛的生物地球化学过程。然而，关于土壤微环境中ROS生成的具体机制及其功能的研究仍然有限。为填补这一空白，资源环境学院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》。
第一项研究聚焦于玉米根际，考察了ROS（包括超氧自由基、过氧化氢和羟基自由基）随着根系发展的时空变化模式，以及环境条件（如土壤湿度、温度和氧气可用性）对ROS生成的影响。研究表明，新形成的根际是ROS的主要来源，其生成受到根系发展状况的调节。环境温度和土壤湿度通过影响玉米根系分泌物的释放，间接改变了水溶性酚类物质和溶解有机碳的浓度，从而影响了ROS的生成；相比之下，氧气作为前体物质直接促进了ROS的生成。
第二项研究则关注水稻残茬腐解过程中，其周围土壤中碎屑际ROS的时空动态变化及其对土壤有机碳矿化的影响。研究发现，残茬腐解过程调控了碎屑际ROS的时空分布。超氧自由基的生成与酚氧化酶催化水溶性酚的过程紧密相关，而过氧化氢的形成则主要由微生物活动直接导致。随着秸秆的分解，促进羟基自由基生成的主要因子从Fe(II)转变为水提取态有机碳，同时微生物在这一过程中起到了重要作用。ROS显著影响了碎屑层中有机碳的矿化，其中羟基自由基和超氧自由基分别促成了大约15%和4%的二氧化碳排放，而过氧化氢则抑制了约18%的二氧化碳排放。
这两项研究不仅加深了我们对土壤微环境中ROS产生、分布及其环境效应的理解，还强调了ROS在土壤有机碳转化过程中的重要性。
资源环境学院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。
