2019-04-13 08:00:02
农业化学家找到了黑色金属轮假设的证据

来自俄罗斯,德国和智利的农业化学家团队证实了所谓的铁轮假说 - 土壤中铁的周转,用有机氮富集它。该研究的结果发表在Geochimica et Cosmochimica Acta期刊上。

智利南部的热带雨林土壤富含有机和无机氮(N)。尽管有大量降水(每年超过5,000毫米),但实际上没有无机氮(通常是NO3组的一部分)从土壤中洗脱出来。解释这种现象的一种理论称为铁轮假说。据此,土壤中的铁将NO3转化为NO2,与有机物质发生反应。这就是氮从无机化合物转变为有机化合物的方式。

2003年提出了铁轮假说,但从那时起就没有提供可靠的实验证据,这使得科学界对该理论产生了怀疑。 RUDN农业化学家和他的智利和德国同事是第一个证明它正确的人。为此,他们使用了一项新技术:一种用于采集无机氮样品(SPIN)和四极杆质谱仪的自动化设备。

该团队准备了三个土壤样本 - 铁含量高,铁含量低,根本没有铁。将每个样品置于质谱仪中并用交变电场处理。在其影响下,从样品中出现带有不同质量和电荷的带电粒子(离子)。利用每个离子的轨迹,研究小组计算了质量和电荷之间的比率,从而计算了样品的初始原子组成。在加入铁后15分钟,1小时,24小时和5天进行测量。

为了追踪氮从无机物到有机物的路径,作者用氮同位素15N标记了NO3中的原子 - 原子核中有一个额外的中子与“常规”氮14N相比。这些同位素具有相同的化学性质,但使用质谱仪很容易区分它们。因此,农业化学家能够追踪土壤物质之间氮的运动。

在加入铁后15分钟内,铁含量低的样品中NO3的体积减少20%,铁含量高的样品中的NO3体积减少35%。需要相同的时间才能使溶解的有机氮浓度从每升0毫克增加到0.08。在5天内浓度翻倍。在具有较低铁含量的样品中发生相同的过程,但速度较慢。对于不含铁的对照样品,没有记录NO3转化为有机氮。

“我们的结果清楚地证实了关于NO3转化为溶解有机氮的假设。黑色金属轮假设部分解释了雨林土壤中NO3的保存。这项研究成为可能,因为新技术的可用性提供了准确性土壤中铁和NO3含量的分析没有任何扭曲,“Yakov Kuzyakov说,他是这项工作的合着者,博士。在生物学,和RUDN的工作人员。

在未来,该团队计划对其他类型的土壤进行类似的研究,其中铁质轮假设也适用于此类。作者强调,实验是在实验室进行的,必须在自然生态系统中复制。

该研究的参与者还代表了La Frontera大学(智利)和哥廷根大学(德国)。

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