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蚯蚓粪中的活性氧：二氧化碳排放与铁结合有机碳形成的隐藏驱动因素
《Biology and Fertility of Soils》：Reactive oxygen species in earthworm casts: a hidden driver of CO2 emissions and Fe?associated organic carbon formation
【字体： 大 中 小 】 时间：2026年08月23日 来源：Biology and Fertility of Soils 6.8
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摘要新鲜蚯蚓粪通常被认为是二氧化碳排放的热点，这一现象长期以来被归因于微生物活性的增强。然而，活性氧（ROS）介导的非生物氧化对蚯蚓粪中土壤有机碳（SOC）循环的贡献仍知之甚少。在此，我们利用电子顺磁共振波谱法、分子探针测定和 ROS 清除实验，调查了新鲜沉积蚯蚓粪中 ROS
新鲜蚯蚓粪通常被认为是二氧化碳排放的热点，这一现象长期以来被归因于微生物活性的增强。然而，活性氧（ROS）介导的非生物氧化对蚯蚓粪中土壤有机碳（SOC）循环的贡献仍知之甚少。在此，我们利用电子顺磁共振波谱法、分子探针测定和 ROS 清除实验，调查了新鲜沉积蚯蚓粪中 ROS 的生成及其在短期 SOC 周转中的作用。新鲜蚯蚓粪在 24 小时后显示出明显的 O2•?、H2O2 和 •OH 生成，分别比非粪样和整体土壤高出约 1.27–1.46、2.57–3.00 和 4.30–4.49 倍。ROS 的生成主要由涉及表面吸附和结构 Fe(II) 的非生物反应驱动，而微生物主要充当间接调节者，通过促进肠道通过过程中的 Fe(III) 还原和 Fe(II) 积累发挥作用。清除实验表明，ROS 介导的过程约占蚯蚓粪总 CO2 排放量的 17.9%，表明非生物氧化对短期 SOC 矿化有贡献。在 ROS 物种中，•OH 可能充当最活跃的氧化剂，而 O2•? 和 H2O2 主要充当支持 •OH 形成的上游中间体。除了促进 CO2 释放外，铁结合有机碳增加了 10.9%，这归因于铁转化和 ROS 的协同效应。这些发现确定新鲜蚯蚓粪是以前未被充分认识的 ROS 生产热点，并揭示了一种生物 - 非生物耦合机制，通过该机制，Fe(II) 氧化将 •OH 驱动的短期碳损失与新生成的反应性 Fe(III) 相保留有机碳联系起来。
新鲜蚯蚓粪通常被认为是二氧化碳排放的热点，这一现象长期以来被归因于微生物活性的增强。然而，活性氧（ROS）介导的非生物氧化对蚯蚓粪中土壤有机碳（SOC）循环的贡献仍知之甚少。在此，我们利用电子顺磁共振波谱法、分子探针测定和 ROS 清除实验，调查了新鲜沉积蚯蚓粪中 ROS 的生成及其在短期 SOC 周转中的作用。新鲜蚯蚓粪在 24 小时后显示出明显的 O2•?、H2O2 和 •OH 生成，分别比非粪样和整体土壤高出约 1.27–1.46、2.57–3.00 和 4.30–4.49 倍。ROS 的生成主要由涉及表面吸附和结构 Fe(II) 的非生物反应驱动，而微生物主要充当间接调节者，通过促进肠道通过过程中的 Fe(III) 还原和 Fe(II) 积累发挥作用。清除实验表明，ROS 介导的过程约占蚯蚓粪总 CO2 排放量的 17.9%，表明非生物氧化对短期 SOC 矿化有贡献。在 ROS 物种中，•OH 可能充当最活跃的氧化剂，而 O2•? 和 H2O2 主要充当支持 •OH 形成的上游中间体。除了促进 CO2 释放外，铁结合有机碳增加了 10.9%，这归因于铁转化和 ROS 的协同效应。这些发现确定新鲜蚯蚓粪是以前未被充分认识的 ROS 生产热点，并揭示了一种生物 - 非生物耦合机制，通过该机制，Fe(II) 氧化将 •OH 驱动的短期碳损失与新生成的反应性 Fe(III) 相保留有机碳联系起来。
