土壤pH值和氧化还原电位对根部铁吸收的影响

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Influence of Soil pH and Redox Potential on Root Uptake of Iron

　　土壤中三价铁（Fe3?）和二价铁（Fe2?）浓度及其对植物铁吸收的影响。通过建立铁氧化物溶解动力学和Fe3?还原模型，模拟不同pH（如酸化至pH4）和红ox电位（Eh）下两种铁形态的浓度变化。结果显示Fe2?虽浓度较高（比Fe3?高3-6个数量级），但pH>4时仍不足；而pH<4且Eh<0.5V时Fe2?吸收会导致植物铁过剩。多数土壤条件下两者均无法满足植物需求，即使酸化处理也难以解决。

　　

摘要

土壤溶液中三价铁（[Fe³⁺]）的浓度远低于植物生长所需的铁含量。尽管土壤的氧化还原电位（\({E}_{h}\)）有利于三价铁的还原，但相对于铁离子和螯合铁而言，亚铁离子（[Fe²⁺）的浓度通常被忽略。我们的目标是评估游离的三价铁（[Fe³⁺）和亚铁离子（[Fe²⁺）对植物铁吸收的贡献。基于这两种离子向根表面的扩散和对流机制，我们建立了两个根系吸收模型，用于描述氢氧化铁的溶解动力学以及三价铁的还原过程。这些模型结果与在三种不同土壤中生长的Noccaea caerulescens植物的铁吸收情况进行了比较。通过该模型可以评估pH值和氧化还原电位（\({E}_{h}\)的影响。即使在根际环境强烈酸化（pH值降至4）的情况下，[Fe³⁺的浓度仍然远远不足以满足植物的铁需求。亚铁离子（[Fe²⁺）的浓度会随着pH值和氧化还原电位（\({E}_{h}\)的变化而发生显著变化。虽然在通气土壤中亚铁离子的浓度比三价铁高3到6个数量级，但在pH值大于4的情况下，其含量仍然远远不足以满足植物的铁需求。当pH值小于4且氧化还原电位（\({E}_{h}\)小于0.5伏时，植物吸收亚铁离子可能导致铁的过量积累。在土壤溶液中，亚铁离子的浓度通常高于三价铁。这两种离子的浓度都会随着土壤pH值和氧化还原电位（\({E}_{h}\)的显著变化而变化。然而，在大多数土壤条件下，即使根际环境被强烈酸化，它们的含量也远远不足以支持植物的最佳生长。

土壤溶液中三价铁（[Fe³⁺）的浓度远低于植物生长所需的铁含量。尽管土壤的氧化还原电位（\({E}_{h}\)有利于三价铁的还原，但相对于铁离子和螯合铁而言，亚铁离子（[Fe²⁺）的浓度通常被忽略。我们的目标是评估游离的三价铁（[Fe³⁺）和亚铁离子（[Fe²⁺）对植物铁吸收的贡献。基于这两种离子向根表面的扩散和对流机制，我们建立了两个根系吸收模型，用于描述氢氧化铁的溶解动力学以及三价铁的还原过程。这些模型结果与在三种不同土壤中生长的Noccaea caerulescens植物的铁吸收情况进行了比较。通过该模型可以评估pH值和氧化还原电位（\({E}_{h}\)的影响。即使在根际环境强烈酸化（pH值降至4）的情况下，[Fe³⁺的浓度仍然远远不足以满足植物的铁需求。亚铁离子（[Fe²⁺）的浓度会随着pH值和氧化还原电位（\({E}_{h}\)的变化而发生显著变化。虽然在通气土壤中亚铁离子的浓度比三价铁高3到6个数量级，但在pH值大于4的情况下，其含量仍然远远不足以满足植物的铁需求。当pH值小于4且氧化还原电位（\({E}_{h}\)小于0.5伏时，植物吸收亚铁离子可能导致铁的过量积累。在土壤溶液中，亚铁离子的浓度通常高于三价铁。这两种离子的浓度都会随着土壤pH值和氧化还原电位（\({E}_{h}\)的显著变化而变化。然而，在大多数土壤条件下，即使根际环境被强烈酸化，它们的含量也远远不足以支持植物的最佳生长。