经典的热力学理论认为铁还原比产甲烷具有热力学优先性，因此抑制甲烷产生。但有研究对泥炭湿地甲烷的监测表明Fe2+浓度与甲烷排放呈正相关，因此铁还原和产甲烷过程的耦联比我们目前的认识要复杂。本研究聚焦于铁还原和产甲烷的生物地球化学过程，采集了我国典型的酸性泥炭湿地土壤，包括长白山、大兴安岭、若尔盖和大九湖，通过二线型水铁矿的添加，利用多种地球化学表征手段结合宏基因测序，探究了铁还原和产甲烷的交互作用。
研究结果发现铁还原主要发生于产甲烷阶段之前，且主要是发酵型铁还原在发挥作用。发酵型铁还原显著的促进了有机质的分解，其原因可归根于（1）铁还原消耗了质子，缓解了有机质分解过程中的酸胁迫；（2）发酵型铁还原通过消耗氢气降低了有机质发酵过程的热力学限制，其在产甲烷阶段之前发挥作用。在产甲烷阶段，虽然铁还原降低了H2浓度，造成了氢产甲烷菌丰度降低，但pH增加的遗留效应显著的促进了乙酸产甲烷菌的活性，从而导致产甲烷的增强。本研究强调了泥炭湿地水位波动过程中，三价铁的再生可通过此过程调控泥炭湿地甲烷排放，应将此过程纳入到相应地球化学机理模型。
图一 铁还原促进产甲烷的概念模型
本研究第一作者为水文与水资源工程学院王红岩副教授，通讯作者为于志国教授。主要合作作者为图宾根大学Andreas Kappler教授和明斯特大学Klaus-Holger Knorr教授团队，获得了国家自然基金等支持。
