红土是热带和亚热带地区分布最广泛的土壤之一，其风化成土过程影响着微量元素的地球化学循环。锌（Zn）作为土壤中普遍存在的一种微量元素，参与了大量生物和非生物过程，利用Zn同位素研究微量元素在红土中的地球化学行为，对于探究热带和亚热带土壤微量元素循环和对生态环境的影响有着重要意义。尽管前人对红土发育过程中的Zn同位素分馏特征做出了阐述，但是基于不同植被覆盖类型红土的Zn同位素分馏差异特征尚不明确，红土成土过程对热带Zn循环和生态环境的影响仍需完善。

       中国地质大学（北京）科学研究院表生环境与水文地球化学实验室韩贵琳教授课题组对中国滇西不同植被覆盖的红土进行了系统的样品采集（图1）和高精度的Zn同位素测试，揭示了不同植被覆盖的红土中Zn同位素分馏的差异特征，阐述了红土成土过程对热带和亚热带Zn循环的影响及生态环境效应。研究结果以“Zn isotope fractionation in laterites from Yunnan province, southwest China: Implications for the Zn cycles and its environmental impacts in (sub-) tropics”为题，发表在国际知名刊物《Science of The Total Environment》，课题组梁斌博士为第一作者，导师韩贵琳教授为通讯作者。

图1. 滇西红土剖面示意图：(a) 森林覆盖红土; (b) 灌木覆盖红土

       研究结果表明，滇西红土的δ⁶⁶Zn值为0.02‰～0.56‰，较基岩花岗岩的Zn同位素比值发生了负飘（Δ⁶⁶Zn = −0.47‰~ 0.07‰），这可能是受轻Zn同位素优先在次生铁氧化物表面吸附所致（图2）。红土中优先保留的轻Zn同位素可能会导致河流瞬时Zn同位素比值较基岩更高。就不同植被覆盖的红土而言，灌木覆盖的红土受淋滤作用影响更大，上层（I层）样品的Zn同位素分馏程度（Δ⁶⁶Zn = −0.15‰）相对于森林覆盖红土样品（Δ⁶⁶Zn = −0.26‰）受到限制。

图2. 富铁土壤的Fe₂O₃含量与δ⁶⁶Zn比值关系图

       在经历强烈的风化作用后，红土样品Zn呈现出较强的亏损（τ_Zn = −0.61～−0.12），一方面，流失的Zn进入到河流中，影响热带和亚热带地区的Zn循环以及河流生态平衡；另一方面，大量低生物有效性的Zn以氧化物的形式保存在土壤中，使得植物生长所需的微量养分供应难以维持，土壤养分需要更多的人为干预来维持（图3）。本研究有助于了解亚热带土壤-植物系统中微量营养元素供给和全球循环，为土壤生态管理提供科学依据。

图3. 滇西红土对Zn循环的影响

       该研究受国家杰出青年科学基金项目和国家自然科学基金中泰重大国际合作项目联合资助。韩贵琳教授课题组主要从事稳定同位素（传统与非传统稳定同位素）在大气、水、土壤环境中的应用研究及人类活动干扰下地表生态系统的环境地球化学响应研究。近两年来在以上项目的资助下，相关成果发表在《Water Research》，《Geochimica et Cosmochimica Acta》，《CATENA》，《Agriculture Ecosystems & Environment》，《Journal of Hydrology》，《Science of The Total Environment》等国际高影响力期刊上。

       论文信息：Bin Liang, Guilin Han*, Jie Zeng, Rui Qu, Man Liu, Jinke Liu, Ye Zhao. 2022. Zn isotope fractionation in laterites from Yunnan province, southwest China: Implications for the Zn cycles and its environmental impacts in (sub-) tropics. Science of the Total Environment 844:157245.

       文章链接：https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.157245

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