由土壤微生物驱动的碳同化过程对于维持稻田的生产和生态功能非常重要。李方柏教授最近的一篇文章发现，微氧条件下的Fe(II)氧化可以驱动水稻土中的微生物碳同化，并鉴定出潜在的微需氧Fe(II)氧化细菌(FeOB)。这些发现提供了对红壤临界区铁循环的生态功能的深入了解。
研究论文“微氧Fe(II)氧化与稻田土壤微生物驱动的碳同化过程相结合”已发表在Science China Earth Sciences(2019，vol.62)上。本研究的通讯作者是中国广东省生态环境科学与技术研究所李方柏教授。第一作者是来自中国华南师范大学SCNU环境研究所(SERI)的李晓敏教授。研究人员采用梯度管和13C标记技术研究了华南水稻土中微氧Fe(II)氧化与碳同化作用的过程，并确定了相关的微需氧FeOB。
使用铁作为底物的微生物生长被认为是一种古老的新陈代谢形式，它可能在大约24亿年前的大氧化事件中进化，导致带状铁形成(BIF)。随着大气O2浓度随时间逐渐增加，微需氧FeOB的栖息地变得局限于富含铁的缺氧 - 界面，如地下水，淡水铁渗漏，湿地，沉积物和海洋低温通风口。中国的大部分稻田土壤都位于南部地区的红壤中，在淹水季节可能会形成潜在的微氧条件，如水土界面和水稻根际。然而，很少有研究报道华南临界区水稻土中的这种耦合过程。
在本研究中，采用淹水稻田的根际土壤作为接种物，在不同Fe(II)底物(FeS和FeCO3)和13C-生物碳酸盐作为无机碳源的梯度管中富集微需氧FeOB，以追踪碳同化。分析了Fe(II)氧化和生物矿化的动力学，并使用基于16S rRNA基因的高通量测序来分析微生物群落的组成和丰度。
结果表明，在具有Fe(II)物质的接种管中，在培养基表面下方0.5-1.0cm处形成微生物细胞条带。13C-生物碳酸盐掺入的产率为FeCO3(1.61-1.98%)> FeS(0.44-0.54%)，Fe(II)氧化速率为FeS(0.156mM d-1)> FeCO3(0.106mM d-1) 。相对于仅琼脂对照，梭菌和Pseudogulbenkiania的丰度随着FeS的增加而增加，而Vogesella，Magnetospirillum，Solitalea和Oxalicibacterium的丰度随着FeCO3的增加而增加。
本研究得到的结果证实，红壤地区水稻土中富集的微生物可以将微氧Fe(II)氧化与碳同化相结合。虽然很难评估这种耦合过程对稻田中铁矿物形成和碳同化的贡献，但不应忽视由微生物驱动的这种耦合过程，特别是在红壤临界区的铁碳转化过程中，鉴于稻田中可能存在微生物FeOB的几个栖息地。
在氧 - 缺氧界面和水稻根际，微氧Fe(II)氧化不仅与碳转化相结合，而且还形成了具有高表面积和反应性的Fe(III)矿物，这可以强烈影响重金属和其他危险物的归宿。有机污染物通过吸附，络合和氧化还原反应。