湿地是全球碳密度最高的生态系统，对调节大气CO2浓度和缓解气候变化至关重要。通常认为，湿地碳积累主要得益于淹水和厌氧环境对微生物及胞外酶的抑制作用。然而，最新研究发现，湿地中储存了大量的活性铁氧化物，并与有机碳发生强烈的交互作用，在湿地土壤碳封存中发挥了重要作用。碳–铁交互为理解湿地碳库的积累机制和动态变化提供了新视角。目前对于湿地活性铁氧化物的积累途径、碳–铁交互特征及其对全球变化下湿地土壤碳动态的调控作用，仍缺乏深入的认识。为此，中国科学院植物研究所冯晓娟研究组系统阐述了湿地碳–铁交互特征及其对全球变化下土壤碳动态的影响，提出了湿地碳–铁交互作用的未来研究方向。
研究组对全球不同生态系统的整合分析发现，湿地土壤中活性铁氧化物和铁结合有机碳（bound OC）含量及其在土壤有机碳中的比例（bound OC%）均显著高于森林、草地、农田等其他陆地生态系统。湿地活性铁氧化物的积累受到地貌、水文、微生物和植物等多因素的协同作用。湿地丰富的活性铁氧化物、易于和铁氧化物结合的酚类化合物以及酸性环境可能共同造就了湿地铁氧化物对有机碳的强烈保护作用。此外，湿地bound OC主导并促进了矿物结合有机碳（MAOC）的积累；且湿地功能植物（如泥炭藓）可以提高土壤MAOC的固存上限，促进土壤有机碳的长期封存。上述机制对于提升湿地碳汇功能具有重要意义。在此基础上，研究人员梳理了湿地碳–铁交互对排水和增温的响应，并提出未来研究应重点关注以下几个方面：湿地铁矿物结构和碳–铁交互机制的解析；碳–铁交互在湿地环境变化下的稳定性；铁对有机碳封存和降解的双重调控作用；功能植物（包括泥炭藓）在湿地碳–铁交互过程中的作用机理。
该综述于6月13日发表于国际期刊Global Change Biology。植物所冯晓娟研究员为论文第一作者兼通讯作者，特别研究助理赵云鹏为共同第一作者。硕士研究生王后权、特别研究助理刘程竹参与了部分工作。该研究得到了国家自然科学基金项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1111/gcb.70300
湿地活性铁氧化物和铁结合有机碳形成与积累机制概念图