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土壤有机质作为全球陆地表面最大的有机碳库,是土壤肥力的重要指标,显著影响全球碳循环。土壤环境中广泛存在的铁氧化物和钙离子在土壤有机碳稳定和周转中起着重要作用。同时,土壤有机质的形态和含量与土壤中污染物质的迁移转化密切相关。本研究采集我国中东部地区典型耕地土壤,通过传统化学提取并结合同位素分析和同步辐射红外显微成像（SR-FTIR）技术,探讨了土壤中铁氧化物结合态有机碳的分布规律及分子组成;借助化学分析、傅里叶变化红外光谱（FTIR）、紫外光谱和同步辐射X射线吸收光谱技术（NEXAFS）,明确了不同结晶度铁氧化物、钙离子对土壤有机碳储存的贡献,阐述了长期定位施肥对铁氧化物和钙离子稳定土壤有机碳的影响。通过向铅污染土壤添加水稻秸秆的长期培养试验,利用连续化学提取方法和同步辐射X射线吸收精细结构谱（XAFS）,阐明了土壤组分互作对铅在土壤组分中分配的影响,揭示了长时间尺度下铅化学形态和分子形态的动态变化过程。主要结论如下:（1）初步摸清了我国主要耕地土壤中铁氧化物结合态有机碳的特征、影响因素及其生态来源和分子组成。耕地土壤中铁氧化物结合态有机碳占土壤有机碳的6.231.2%,是土壤碳循环的重要组成部分。土壤中的有机碳主要是以吸附的方式与铁氧化物结合,而在某些有机碳含量高的土壤中,共沉淀方式也是铁氧化物结合态有机碳形成的重要机制。不同土壤中铁氧化物结合态有机碳的分布不具有规律性,其含量在年均温为16.4°C的土壤中达到一个峰值。土壤有机碳和铁的活化度控制着铁氧化物结合态有机碳的形成,耕地中的铁氧化物可能主要倾向于保护植物来源的多糖和脂肪类物质。（2）明确了红壤中不同结晶度的铁氧化物对土壤有机碳储存的贡献及其对施肥的响应。红壤中铁氧化物结合态有机碳含量高低为非晶型胶体铁结合态有机碳(OCPP)>晶型铁氧化物结合态有机碳(OCDH)>非晶型铁氧化物结合态有机碳(OCHH)。土壤中OCDH和OCHH主要是通过吸附的方式形成的,而OCPP则主要是通过共沉淀或螯合的方式结合的。土壤中OCPP和OCHH对施肥比较敏感,施肥对OCDH的影响较小。化肥处理显著促进了土壤中有机碳与非晶型胶体铁和非晶型铁氧化物结合,有机肥处理显著促进了土壤中有机碳与非晶型铁氧化物结合。OCHH比OCDH具有更大的平均分子量和更高的芳香化程度。化肥处理显著增加了土壤中OCPP疏水性和芳香性,促进了大分子化合物与晶型铁氧化物结合;有机肥处理显著降低了土壤OCPP的分子量、疏水性和芳香性,OCHH的疏水性和芳香性。（3）阐明了钙离子在土壤有机碳储存中的作用。红壤和潮土中分别约有4.5519.28%和9.0025.15%的土壤有机碳是以钙结合态有机碳的形式存在的,化肥处理显著降低土壤中钙结合态有机碳的含量,而有机肥处理显著升高了潮土中钙结合态有机碳的含量。钙离子选择保护土壤有机质中的芳香碳和羧基碳,有机肥处理促进土壤中氧烷基碳与钙离子结合。钙离子结合态有机碳表现13C相对富集的性质,化肥处理促进13C相对富集的组分在钙结合态有机碳中积累,而有机肥处理促使钙结合态有机碳富集13C相对亏损的组分。（4）获得了长时间尺度下,土壤组分互作对Pb化学形态的影响。亚热带地区土壤中的铅主要是以铁氧化物结合态、表面结合态和残渣态形式存在。施用秸秆以后,土壤中的铁氧化物结合态铅显著增加,而土壤中活性形态的铅（离子交换态和表面结合态）显著降低。长时间的土壤老化会促进铅与铁氧化物结合,并且施用外源有机质会加速这一过程。有机质和土壤老化主要促进铅与非晶型铁氧化物结合。有机质的加入可能是通过形成Fe-OC-Pb和Fe-Pb-OC三元复合体促使铅与铁氧化物结合。（5）揭示了长时间尺度下,土壤组分互作对Pb分子形态的影响。亚热带地区土壤中铅的分子形态主要由铁氧化物结合态铅、铅的磷酸盐化合物以及蒙脱石结合态铅组成。有机质和土壤老化会促进土壤中的蒙脱石结合态铅和铅的磷酸盐化合物转化为铁氧化物结合态铅。铁氧化物结合态有机碳在铁氧化物结合态铅的形成中起了重要作用。