土壤干湿交替中羟基自由基驱动氧化作用成为温室气体产生关键途径

本研究针对土壤干湿交替引发温室气体暴发性排放的机制难题，通过13C/15N/18O同位素标记技术，发现微生物激活产生的羟基自由基（˙OH）主导CO2和N2O生成，揭示微生物介导˙OH氧化是干旱区温室气体排放的关键被忽视途径。

　　

土壤经历干燥再湿润过程后，会在短时间内大幅提升温室气体释放量，这种现象已成为旱地等陆地生态系统中温室气体排放的关键途径之一。然而，这种气体暴发性产生的内在机制始终未被阐明。研究人员采用典型旱地土壤覆盖类型（裸地、蓝藻/地衣覆盖土壤、苔藓覆盖土壤）进行模拟复水实验，结合¹³C、¹⁵N和¹⁸O同位素标记技术，深入探究土壤复水后碳（C）和氮（N）快速释放的内在机制。

实验发现，土壤复水后微生物迅速激活并产生羟基自由基（˙OH）。当清除˙OH后，二氧化碳（CO₂）和一氧化二氮（N₂O）的生成量显著下降，但甲烷（CH₄）的产生未受影响。˙OH氧化与微生物酶反应之间的协同作用提升了CO₂产量。此外，˙OH还能刺激铵离子（NH₄⁺）向硝酸根（NO₃^?）的转化，并主导N₂O的生成。

这些结果证实了˙OH在温室气体产生中的核心作用，表明微生物介导的˙OH氧化机制是土壤复水过程中温室气体排放的一个被忽视的关键通路。在气候变化背景下，极端天气引发的土壤干湿交替日趋频繁，使得经由˙OH氧化途径产生的温室气体排放变得愈发重要。