稻田体系中铁的生物地球化学过程及铁同位素分馏机制研究进展
稳定同位素地球化学研究进展
稳定同位素地球化学研究进展随着科学技术的进步，稳定同位素地球化学研究日益受到重视。
稳定同位素是某种元素的同位素，其原子核中的中子和质子的数量均相同，但质子数不确定。
与放射性同位素不同，稳定同位素不会衰变，因此能够在地球化学和生物地球化学等领域中广泛应用。
本文将从研究意义、研究方法、应用领域等方面进行探讨。
一、研究意义稳定同位素研究在地球科学、环境科学、生物地球化学等学科领域中有着重要的作用。
其中，稳定同位素地球化学的主要研究内容是掌握地球化学过程和环境演化的规律及机制。
例如，在构造地质学中，稳定同位素可以用于推测岩浆源区的成分和动力学过程；在古环境学中，稳定同位素可以用于重现气候变化和环境演化过程；在地球化学污染评价中，稳定同位素可以用于追踪污染物来源和迁移路径。
另外，在生物地球化学中，稳定同位素也发挥着重要的作用。
例如，在动物和植物的生物地球化学循环中，利用稳定同位素可以探究其食物链和生长状态；在微生物地球化学中，通过稳定同位素的应用，可以研究氮、硫、铁、碳等元素的循环和代谢规律。
综上，稳定同位素地球化学研究的意义在于提高对地球化学过程和环境演变规律的认识，为生态保护和资源管理提供科学依据。
二、研究方法稳定同位素研究主要依靠仪器分析技术和数据统计方法。
目前，应用最广泛的稳定同位素测量仪器为质谱仪，在气体、液体和固体样品的分析中均有广泛应用。
根据不同的研究对象和分析场合，稳定同位素分析方法有以下几种：1. 气体-稳定同位素分析法：适用于大气、水体、土壤及生物样品中的小分子有机化合物、气态元素、气体分子等的同位素分析。
2. 液体-稳定同位素分析法：适用于水体、沉积物、岩石、矿物等大分子有机化合物和元素化合物的同位素分析。
3. 固体-稳定同位素分析法：适用于岩石、矿物、古生物化石等固体样品中的元素同位素分析。
另外，数据统计方法也是稳定同位素研究的重要手段之一，例如稳定同位素分馏和稳定同位素混合模型等。
同位素分馏系数和同位素分馏系数
同位素分馏系数和同位素分馏系数同位素分馏是指在自然界中，同一种元素的不同同位素具有不同的丰度分布情况的现象。
同位素分馏系数则是用来描述不同同位素之间在分馏过程中相对偏好程度的参数。
同位素分馏可以在多个自然过程中发生，如地质作用、生物过程等，对于研究地球科学、地质学、地球化学等领域具有重要的意义。
同位素分馏现象最初是由法国化学家弗莱什特在20世纪初发现的。
他通过对铀矿石的研究发现，铀的同位素——铀-238和铀-235在矿石中的分布比例存在差异。
这一发现引起了科学家们的广泛关注，并逐渐引发了对同位素分馏的研究。
同位素分馏系数是一个重要的参数，用来描述分馏过程中不同同位素的分布偏好程度。
同位素分馏系数通常用α值表示，定义为两种同位素的丰度比值与分馏前的丰度比值之间的比值。
α值大于1表示分馏物中偏好分馏的同位素丰度比值较高，反之则表示偏好分馏的同位素丰度比值较低。
同位素分馏系数的大小与同位素的物理化学性质有关。
通常来说，同位素分馏系数与同位素的原子质量和电化学性质有关。
原子质量较大的同位素在分馏过程中往往分布相对偏低，而原子质量较小的同位素则相对偏高。
此外，在一些特殊的环境条件下，同位素分馏系数还可能受到其他因素的影响，如溶液中的温度、压力等。
同位素分馏现象在地质学、生物学等领域具有重要的研究意义。
地质学家可以通过对不同岩石中同位素分馏的研究，推测地球形成和演化的过程。
生物学家则可以利用同位素分馏研究生物体内代谢、食物链传递等生物过程。
此外，同位素分馏还可以应用于放射性同位素的测量和定量分析，以及环境、食品安全等领域的研究。
综上所述，同位素分馏是自然界中存在的一种现象，同位素分馏系数是描述该现象的重要参数。
同位素分馏可以在多个自然过程中发生，并对地球科学、地质学、生物学等领域的研究具有重要意义。
研究同位素分馏有助于我们更好地了解自然界的演变和生物体的运作机制，并为环境保护和资源开发提供指导意义。
同位素分馏的研究将在未来持续发展，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展
近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究进展一、本文概述在过去的十年中，我国非传统稳定同位素地球化学研究取得了显著的进展，不仅在理论探索上取得了重大突破，还在实际应用中发挥了重要作用。
非传统稳定同位素，如硼、锌、镁等同位素，在地球化学领域的应用逐渐受到重视，为研究地球物质循环、生态环境变化、气候变化等科学问题提供了新的视角和工具。
本文将对近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的进展进行全面的概述和梳理。
我们将介绍非传统稳定同位素地球化学的基本概念和研究意义，阐述其在地球科学研究中的重要性。
我们将从研究方法和技术手段的角度，介绍我国在这一领域取得的创新性成果和突破。
我们还将探讨非传统稳定同位素在地球化学各个分支领域中的应用，如地壳演化、地幔动力学、海洋化学、生物地球化学等，展示其在解决实际问题中的潜力和价值。
我们将总结近十年我国非传统稳定同位素地球化学研究的成果和经验，展望未来的研究方向和前景。
我们相信，随着科学技术的不断发展和研究方法的不断创新，非传统稳定同位素地球化学将在地球科学研究中发挥越来越重要的作用，为我国地球科学事业的发展做出更大的贡献。
二、非传统稳定同位素地球化学的理论基础与技术方法非传统稳定同位素地球化学作为地球科学的一个分支，主要研究非传统稳定同位素（如锂、镁、硅、铁等元素的同位素）在地球系统中的分布、行为及其变化，从而揭示地球的形成、演化及环境变迁等科学问题。
其理论基础主要建立在大质量分馏理论、同位素地球化学平衡及同位素分馏动力学之上。
大质量分馏理论是指同位素之间由于质量差异导致的物理和化学行为的差异，这是非传统稳定同位素研究的基础。
同位素地球化学平衡则是指在一定条件下，同位素之间达到动态平衡，其比值反映了地球化学过程的信息。
同位素分馏动力学则关注同位素分馏过程中速率的变化，为理解地球化学过程的机制提供了重要线索。
在技术方法上，非传统稳定同位素地球化学主要依赖于高精度的同位素分析技术，如多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）和二次离子质谱（SIMS）等。
地球化学中的同位素分析技术与应用
地球化学中的同位素分析技术与应用地球化学是一门涉及地球上化学元素存在及其变化的学科。
它涵盖了从大气、海洋、陆地到生物体内的各种化学元素分布及其分异规律。
同位素分析技术是地球化学研究中的重要分析手段之一。
同位素是同一元素在原子核结构上相同，但质量不同的不同种型态的元素。
同位素分析指的是通过测定地质、生物、环境样品中同位素的相对丰度及其分馏效应，通过同位素地球化学模型的分析，揭示地球物质系统的演化规律和探测自然过程的机制。
同位素分析技术在地球化学研究中的应用十分广泛，例如：地球物质的起源和演化，地球和生物圈中各种元素的循环，环境污染监测与评价，矿床成因及矿物勘探，气候变化及构造变形等方面。
下面分别介绍同位素分析技术在这些领域中的应用。
1. 地球物质的起源和演化同位素地球化学研究的源头可以追溯到20世纪50年代，美国科学家克劳索和因格兰首次把“同位素地球化学”从行星地球上解释到“星际空间”上，即从揭示地球元素组成及其演化历史的角度开始探索整个宇宙元素演化的规律。
他们利用气体中稀有同位素的分馏，揭示了太阳燃烧出氢-氦核合成所需的温度和压力条件，确立了太阳核合成模型，初步推断了太阳气体来自于行星际物质的良好证据。
同位素分析技术也被广泛地应用于探索地球内部物质的演化历史，例如岩石的年代测定、地壳-地幔对流模式、深部地幔和核的物质组成等研究领域。
2. 地球和生物圈中各种元素循环地球是一个自然系统，其中包含气候、水文、生态、地质等多个子系统，而这些子系统之间通过物质与能量的交流得以相互作用。
同位素分析技术应用于各元素的循环研究中，可以揭示出这些过程的动力学过程及其模式，从而更加深入地了解地球子系统之间的关联性。
例如氧同位素分析技术，在全球范围内广泛应用于大气水文学、地表水文学、地下水文学等领域的研究，从而精细地了解各种水在自然界中的循环、水文循环和大气水分平衡的关系。
稳定硫同位素、碳同位素技术在生态学研究领域中的应用也非常广泛，可揭示生态系统中各种生物类群之间、生物与环境之间的物质循环途径及过程，并进一步推断其生态学和环境学意义。
地球化学
地球化学的现状及其在矿产勘探中的应用摘要地球化学是地学的一门年轻的分支学科，是化学与地学各领域相结合的产物。
随着科学技术的飞跃进步，地球化学的研究手段更加先进，研究领域不断扩大，原有分支迅速发展，同时新的分支相继出现。
目前地球化学在地质探矿、环境保护、农业生产、灾害预报等领域发挥着重要的作用，已逐渐成为地球科学最活跃、最有生命力的学科之一。
本文主要介绍地球化学的发展现状，同时结合矿产勘探实际工作来论述地球化学在地质找矿中的重要作用。
一、地球化学的现状虽然地球化学思想的萌芽阶段可以追溯到遥远的过去，但是在早期阶段，主要是对与地壳的化学组成有关的某些地球化学现象的定性的描述。
直至20世纪上半叶，地球化学才独立成型，作为一门独立学科，正式登上国际舞台。
然而随着化学、物理学和地学等领域的发展，地球化学迎来了大发展时期，当前地球化学研究手段日渐先进，研究领域不断扩展，研究精度不断提高，这些彰显了地球化学的活力。
地球化学强劲生命力的另一个体现是原有分支的迅猛发展和新分支的不断涌现，下面通过几个主要分支的叙述来反映地球化学的发展现状。
1.元素地球化学元素地球化学是研究地壳中或地表各类岩石、矿物、矿石及各种地质体中化学元素的组成、含量、分布及时空变化的学科，也是研究各种化学元素地球化学行为的主要学科。
作为地球化学中最早出现的基础学科分支，现阶段元素地球化学的研究更广泛更深入了。
对于元素在各种地质体中以及动植物中的含量和分布特征积累了越来越多的数据，对其控制规律有了更深入的认识；对于元素在各种地质作用过程中的地球化学行为有了更清楚的了解。
研究的元素种类有了明显的增加，包括许多微量元素，如稀土、稀有、分散元素，因而出现了微量元素地球化学，如稀土元素地球化学、稀有气体地球化学等，而且数据更精确、更合理了。
元素地球化学，特别是微量元素地球化学研究，包括多种元素对比值的应用，现在己经成为探讨岩石、矿床以至行星的成因和演化的重要手段。
岩浆演化过程中Fe同位素分馏机制及实验制约岩浆—热液间Cu同位素分馏
岩浆演化过程中Fe同位素分馏机制及实验制约岩浆—热液间Cu同位素分馏近二十年来,多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)的诞生和发展使得精确测量原子序数较大的元素的同位素组成成为可能。
高精度的同位素数据有利于有效分辨高温地质过程造成的极小的同位素分馏。
到目前为止,自然样品包括地球样品和天体样品的同位素组成得到了广泛测量。
然而,我们对同位素数据的理解及其有效应用需要依赖同位素分馏机制的基本理论。
结合相应的分馏机制,金属稳定同位素日渐成为研究一系列高温地质过程的有效工具。
自然样品测量、实验校正及理论计算是研究同位素分馏机制的三种有效方式。
本研究感兴趣的同位素体系包括Fe和Cu。
针对这两种元素的地球化学性质和同位素地球化学研究现状,本论文首先利用研究程度较高的自然样品探讨成分变化较大的火山岩中Fe同位素分馏机制,然后通过高温高压实验结合同位素分析研究硅酸盐熔体/含氯流体间的Cu同位素分馏机制。
为研究高度演化的火成岩中铁同位素分馏机制,本论文选取了研究程度较高的、来自中国东北海拉尔盆地的双峰式火山岩样品,测量了这套样品的铁和锌同位素组成。
样品岩性包括玄武质粗安岩、粗面流纹英安岩和流纹岩。
结果表明δ56Fe值随SiO2含量升高而升高,最高达0.64±0.02‰。
δ56Fe与Rb/La比值没有明显的相关性,排除流体溶出对Fe同位素的影响;δ56Fe与δ66Zn没有明显的相关性,表明热扩散对铁同位素影响不显著;δ56Fe与放射成因同位素组成(εNd)没有明显相关性,排除海拉尔火山岩样品混染地壳中高δ56Fe物质的可能。
结合样品的主微量及放射成因同位素特征,海拉尔双峰式火山岩样品的Fe 同位素变化可以用两阶段岩浆作用来解释。
首先,平均δ56Fe为0.09±0.14‰的玄武质粗安岩通过部分熔融产生了粗面流纹英安岩,其平均δ56Fe值为0.24±0.27‰。
利用rhyolite-MELTS模拟表明,具有不同同位素组成的Fe3+和Fe2+在部分熔融产生的熔体和残余固相之间分配可以解释粗面流纹英安岩中的铁同位素变化;其次,通过部分熔融或高程度分离结晶可以产生具有显著高δ56Fe的流纹岩。
铁族元素的同位素分析
铁族元素的同位素分析铁族元素是位于周期表第八族的元素，包括铁、钴、镍、铱、钌、铂等元素。
这些元素在地球化学和天体化学中都具有重要的科学价值。
铁族元素同位素分析是一种研究这些元素在自然界中活动的方法，通过对同位素组成的测定，可以了解元素的地球化学循环过程、环境变化等情况。
本文将介绍铁族元素同位素分析的方法和应用。
一、铁族元素同位素分析的方法1.同位素比值测定同位素比值测定是铁族元素同位素分析的主要方法之一，它通过测定样品中不同同位素的相对丰度来确定同位素比值。
该方法通常采用质谱仪进行测定，质谱仪可以测定同位素比值的数千倍。
为了减少干扰和提高精度，通常需要对样品进行前处理，例如将样品分离出目标元素，或用化学方法去除杂质。
同位素比值测定可以应用于各种样品，包括岩石、土壤、沉积物、植物、动物组织等。
2.同位素分馏实验同位素分馏实验是一种模拟地球化学过程的方法，它可以研究铁族元素在环境中的运移和转化过程，了解同位素分馏的机制和规律。
常见的同位素分馏实验包括离线实验、批次实验和连续流动实验等。
这些实验可以控制环境条件，如温度、压力、溶液成分等，从而模拟不同的地球化学过程。
同位素分馏实验可以提供铁族元素同位素分析的基础数据，为进一步了解其地球化学行为奠定基础。
3.同位素示踪实验同位素示踪实验是一种研究铁族元素在生物体内循环和代谢过程的方法，通过标记同位素来追踪元素的代谢过程，了解元素在生物循环中的转化路径，例如铁元素在人体内生化代谢中的作用。
同位素示踪实验需要选择合适的标记同位素，利用质谱仪等设备测定同位素比值变化，从而揭示元素的生物循环途径和代谢规律。
二、铁族元素同位素分析的应用1.地球化学研究铁族元素同位素分析可以揭示地球化学循环过程中的重要信息，例如铁元素的起源、迁移路径和相互转化规律。
此外，由于铁族元素在地球化学作用中经常与其他元素发生共同作用，因此同位素分析可以进一步了解不同元素之间的相互作用关系。
同位素地球化学研究进展
同位素地球化学研究进展同位素地球化学是研究不同元素同位素组成及其在地球化学过程中的应用的学科领域。
随着科技的进步和研究方法的不断发展，同位素地球化学研究取得了许多重要进展。
本文将从同位素分馏、同位素示踪、同位素定年等方面介绍同位素地球化学研究的进展。
同位素分馏是指同一元素的不同同位素在地球化学过程中有选择地分离的现象。
同位素分馏的研究对于地球和行星的演化过程以及地球内部和外部物质循环过程有着重要的指示意义。
过去几十年，同位素分馏的研究主要集中在稳定同位素（如氢、氧、碳、氮等）和放射性同位素（如铀、钍、铅等）上。
研究表明，同位素分馏与地球化学过程密切相关，如同位素分馏可以揭示地球的形成和演化过程、大气和海洋中的物质循环过程、生物地球化学循环等。
近年来，随着新技术的发展，研究范围不断扩大，涵盖了更多的元素和同位素体系。
同位素示踪是利用同位素在地球化学过程中的特殊性质来追踪地球系统中的物质的流动和转化过程。
同位素示踪技术被广泛应用于环境、气候、生态、地质等领域的研究中。
近年来，同位素示踪研究的进展主要集中在气候变化、水资源和环境污染等方面。
例如，氧同位素和氢同位素广泛应用于追踪水体起源和循环过程，碳同位素和氮同位素用于研究气候变化和生物地球化学循环等。
同时，同位素示踪技术在环境和地质工程中的应用也得到了广泛关注。
同位素定年是利用一些具有放射性衰变性质的同位素来确定岩石、矿物和古代生物的年代。
同位素定年是地质学和考古学研究中非常重要的手段之一、传统的同位素定年方法主要包括放射性同位素定年（如铀-铅、钍-铅、锶-锶等）和稳定同位素定年（如碳-14、氚、钾-锶等）。
近年来，随着加速器质谱技术的发展，同位素定年的精确性和应用范围不断扩大。
例如，放射性同位素铀-铅定年可用于确定火山岩和古岩石的年代，碳-14定年可用于确定古代文物和化石的年代。
总的来说，同位素地球化学研究在过去几十年取得了许多重要进展，涉及的领域不断扩大。
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稻田体系中铁的生物地球化学过程及铁同位素分馏机制研究进展李芳柏;李勇珠【摘要】铁是地球上丰度排第四的元素,其地球化学行为作为稻田体系循环的重要组成部分而具有重大意义.铁也是植物维持正常生命活动的必需微量元素之一,参与众多生物代谢过程.十几年来,铁同位素方法在表生地球化学的应用得到了广泛关注,铁同位素方法已被广泛地用来追踪异化铁还原、亚铁的生物和非生物氧化以及吸附、沉淀等铁的生物地球化学过程.文章综述了水稻土铁同位素分馏特征及影响因素,以及水稻中铁吸收转运的分子生理机制和铁同位素分馏特征和机制.水稻土在发育过程中缺损轻铁,且不同的发育过程导致土壤中铁形态、价态的改变而会形成特有的分馏特征.植物铁同位素分馏效应的研究表明,植物吸收铁的机制不同,产生的铁同位素分馏程度呈现出显著的差异.当植物以机理I的方式,即通过将三价铁还原为二价铁再吸收铁时,植物优先吸收轻的铁同位素,且铁同位素在植物内部的分馏程度较大[?0.13‰-(?1.64‰)].当植物通过机理II的方式,即通过螯合三价铁,再吸收至植物体内的过程,植物优先吸收重的铁同位素,且铁同位素的分馏程度较小(?0.11‰-0.17‰).水稻铁同位素组成不同于典型的机理II植物,水稻富集轻铁,且铁同位素在水稻植株中存在较大分馏.这可能是因为水稻在根吸收铁的过程中同时采用机理I和机理II途径,且铁在水稻内的转运过程、配体改变及价态改变等都会导致铁的同位素分馏.铁同位素方法在揭示水稻对铁元素的吸收机制方面表现出巨大应用潜力.文章还分别对如何将铁同位素方法结合土壤-水稻体系的土壤发育背景,以及通过制样方法的改进、结合质量平衡计算、动力学分馏、综合多个表征手段等方式来解释水稻铁同位素机制进行了讨论和展望.【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2019(028)006【总页数】10页(P1251-1260)【关键词】稻田铁;机理Ⅰ;机理Ⅱ;铁同位素【作者】李芳柏;李勇珠【作者单位】广东省生态环境技术研究所,广东广州 510650;中国科学院广州地球化学研究所,广东广州 510640;广东省生态环境技术研究所,广东广州 510650;中国科学院大学,北京 100039【正文语种】中文【中图分类】S153;X142铁是植物维持正常生命活动的必需微量元素之一，参与众多生物代谢过程，如生物体内光合作用、呼吸作用、氮素同化和固定及激素合成等（Briat et al.，1997）。
植物自身不能合成铁元素，只能从外界环境中获得铁来满足自身生命活动的需要；但是铁的溶解性很低，植物可以利用的生物有效铁有限（Guerinot et al.，1994）。
据统计，全世界有20亿人口贫血，膳食缺铁是人类贫血的首要成因，而水稻是全球三分之一人口的主食来源，因此了解水稻吸收铁的机制对提高其对环境中铁的吸收、转运和富集将有重要作用。
铁同位素已被广泛地用来追踪生物地球化学过程中的铁循环（Beard et al.，2003），比如异化铁还原（Crosby et al.，2005）、亚铁的生物和非生物氧化以及吸附、沉淀（Croal et al.，2004；Schuth et al.，2015）等过程。
稻田体系中，水稻会通过改变铁吸收机制来应对不断变化的生境，而铁吸收机制的改变会形成不同的铁同位素组成特征。
当土壤水位降低时，土壤中的铁从还原态变成氧化态，铁的溶解性和生物可利用性降低，水稻主要利用机理II途径，即螯合途径来吸收铁；反之，土壤水位升高时，铁多以还原态存在，生物可利用性提高，此时水稻可以通过机理I途径直接吸收亚铁。
进入到水稻植株内以后，铁在各器官组织之间的运输涉及到铁的氧化还原、螯合和转运等过程，这些过程均会导致不同程度的铁同位素分馏，这些特定的铁同位素组成信息不容易受环境改变而保存在水稻植株内。
因此阐明稻田体系铁同位素的分馏特征，对于研究水稻吸收铁的机制，以及铁在土壤-水稻体系中的循环转运有重要意义。
本文从3个方面进行文献综述：（1）水稻土中铁的迁移转换及铁同位素分馏过程；（2）铁在水稻内吸收和转运的生理机制；（3）水稻内铁同位素的分馏特征及机制。
以期从这3个方面综合理解稻田体系中铁的生物地球化学过程。
1 水稻土中铁的同位素分馏特征及影响因素铁是地球上丰度第四的元素，其地球化学行为作为土壤元素循环的重要组成部分而具有重大意义。
铁稳定同位素方法在示踪铁元素地球化学行为上取得了很大的进展（Johnson et al.，2008；Wiederhold，2015）。
在水稻土的风化发育过程中，轻铁会优先淋溶，且铁形态和同位素组成随着土壤发育的进行而发生变化。
近期对于年代序列水稻土的研究结果显示不同发育年龄土壤之间的铁同位素组成范围为0.1‰-0.18‰，铁同位素分馏值大小与水稻土发育年龄成正相关关系（Huang et al.，2018）。
同时，随着发育年龄的增加，土壤中弱结晶态和硅酸盐结合态铁的比例下降，而氧化态铁比例上升，这可能是长期人为的落干与淹水调控的结果。
水稻对不同形态铁的利用效率不同，交换态和弱结晶态相对于氧化态和硅酸盐结合态更容易被水稻吸收利用，铁同位素的测定结果显示水稻吸收的交换态、弱结晶态富集0.3‰轻铁，而基本不被水稻吸收的硅酸盐结合态富集0.4‰的重铁（Guelkeet al.，2010），同时水稻植株相对土壤富集轻铁（Garnier et al.，2017）。
这些研究表明稻田体系发育过程是一个轻铁缺损的过程，铁的循环涉及氧化还原、吸附、溶解、沉淀及生物作用等多个过程；同时这些过程因受 pH、Eh、微生物过程等的影响而呈现出复杂多样性。
孔隙水的铁是水稻土中最容易被吸收利用的铁源，铁主要以二价和三价铁存在，其中二价铁占主导地位。
二价铁主要由铁的异化铁还原（DIR）过程产生（Crosbyet al.，2007；Garnier et al.，2017），同时还受到硫酸盐还原过程的影响（Severmann et al.，2006）。
水稻土处于长期淹水时，异化铁还原过程活跃，亚铁富集轻铁，铁同位素分馏值达到3‰，而且随着DIR过程的进行，不断有轻铁释放到孔隙水中，因此DIR过程被认为是孔隙水中轻铁同位素的主要来源。
但是随着淹水时间的增加，以及土壤深度的增加，土壤Eh会大幅度下降。
当Eh下降到-200 mV左右，土壤中 SO42-会被还原成H2S，H2S电离成HS-，之后与溶液中的Fe2+生成黄铁矿（FeS。
Butler et al.，2005）。
黄铁矿沉淀初始，轻铁优先被沉淀在 FeS中，且动力学分馏系数ε=0.85±0.30‰，随着沉淀过程的进行，动力学分馏被平衡分馏结果掩盖而使黄铁矿富集重铁，分馏值为0.32‰，这一数值远远小于DIR过程导致的分馏值（3‰。
Romain et al.，2011）。
异化铁还原和硫酸盐还原过程共同影响孔隙水中铁的同位素组成，硫酸盐还原过程使孔隙水富集轻铁的程度远小于异化铁还原过程。
除了铁还原过程外，水稻土中铁的氧化沉淀过程被认为是影响土壤铁同位素组成的主要因素之一，且受到pH值和氧气浓度的影响。
当pH值高，亚铁氧化主要是非生物过程，当pH低于3时，亚铁氧化主要受非生物过程调控，比如光合细菌氧化，亚硝酸依赖亚铁氧化以及嗜酸性亚铁氧化过程（Balci et al.，2006）。
Welch et al.（2003）的研究表明溶液中二价铁和三价铁之间存在平衡分馏，建立了铁同位素分馏值与温度间的关系：ΔFe(III)-Fe(I I)=0.334×106/T2-0.88，且实验测定22 ℃下的分馏值为2.76‰。
Balci et al.（2006）在低pH下测定生物诱导亚铁氧化生成三价铁的平衡分馏值ΔFe(III)-Fe(II)=2.9‰，且三价铁与随后生成的沉淀物之间的平衡分馏范围为0.58‰-0.98‰。
氧化沉淀过程中，氧化占主导作用，产物总体富集重同位素。
溶液中的Fe(II)与针铁矿之间的总体分馏值为-1.05‰，且溶液Fe(II)与针铁矿上表层 Fe(III)的最小分馏值为-2.1‰。
这些结果都表明铁的氧化以及成矿过程均发生铁同位素分馏，且氧化成矿的产物总体富集重铁同位素。
含铁矿物的溶解过程也会发生同位素分馏。
溶解过程主要有异化铁还原溶解、质子溶解和吸附溶解等过程。
HCl溶解针铁矿被认为是不会导致同位素分馏的溶解方式，而草酸诱导的吸附溶解和还原溶解过程都会导致轻铁优先溶解，平衡分馏值为0.5‰（Wiederhold et al.，2006）。
而草酸吸附溶解优先释放重铁，原因是形成的oxalate-Fe的键强要高于 Fe-O键。
跟氧化还原作用相比，吸附作用是造成铁同位素分馏的次要原因。
Dideriksen et al.（2008）测定溶液中有机和无机铁之间的平衡分馏值为0.6‰，其中有机铁为脱铁敏物质与铁的络合物。
除实验测定外，理论计算结果也表明有机配合物可以络合重铁同位素，例如 Fe(III)-phytosiderophore与Fe(III)之间的理论分馏值为1‰左右（Moynier et al.，2013），但是在土壤发生过程中，有机物仍然对铁同位素分馏起重要作用。
例如Wiederhold et al.（2007a，2007b）分别测定了氧化还原土和灰壤在不同剖面和不同形态铁之间的同位素分馏值，其中灰壤提前经过一年的曝气处理，限制其氧化还原过程。
研究结果表明两种土壤均表现出轻铁先淋溶，但是氧化还原土中土壤剖面间的分馏值只有0.3‰，而在灰壤中，分馏值达到1‰。
两种土壤之间存在较大铁同位素组成差异可能是因为灰壤形成于充分水分淋溶的环境下，且存在强酸性腐殖质等有机络合物，有机物的络合作用可以帮助铁同位素发生迁移而增大同位素分馏效应。
土壤中铁的分馏还受到诸多因素影响，其中土壤铁含量是一个必须被重视的因素。
国内外文献数据汇总结果呈现出铁同位素分馏值与铁浓度成负相关关系的特征（Huang et al.，2018），Wiederhold（2015）提出储库对同位素分馏的影响很大，大的储库可以削弱同位素分馏效应，反之，小的储库会增大同位素分馏效应。
正是由于土壤铁同位素的产生是多因素的，将铁同位素方法用于稻田铁元素循环时应结合土壤发育背景、土壤化学生物性质等因素。
2 水稻吸收转运铁的生理机制植物吸收铁的机理有两种，分别为机理I和机理II，其中双子叶植物和非禾本科单子叶植物运用机理I吸收铁，禾本科单子叶植物运用机理II吸收铁（Marschneret al.，1986；Römheld，2010）。
机理I基于铁还原吸收铁途径，同时伴随着3种物质的分泌：（1）三价铁螯合物还原酶，它由铁缺乏诱导生成，可以还原三价铁至亚铁螯合物；（2）H+，它能降低根际pH值，提高铁化合物的溶解度，促进三价铁的还原；（3）酚类物质，具有还原和螯合作用，具有多种潜在功能。