互花米草入侵對濱海濕地甲烷氧化速率和甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)影響研究.pdf

1、研究濱海濕地甲烷氧化過程、明確甲烷氧化的微生物機(jī)制對科學(xué)評(píng)價(jià)濱海濕地對氣候變化的影響有重要意義。本文選取了江蘇省鹽城市濱海濕地典型的互花米草（Spartina alterniflora）、鹽蒿（Suaeda salsa）、蘆葦（Phragmites australis）和光灘4種植被類型濕地土壤，分析了不同濕地對土壤有機(jī)碳（SOC）、全氮（TN）、硫酸鹽濃度（SO42-）和鹽度的變化特征，利用添加二氟甲烷（CH2F2）抑制劑法測定了濱海

2、濕地土壤甲烷好氧/厭氧氧化速率，研究了濱海濕地甲烷好氧/厭氧氧化速率和互花米草入侵的影響效應(yīng)，解析甲烷氧化的主要控制因素；利用克隆文庫技術(shù)和454焦磷酸測序技術(shù)，分析了甲烷好氧氧化菌p moA功能基因和甲烷厭氧氧化古菌16S rRN A基因的群落結(jié)構(gòu)，研究了互花米草入侵對濱海濕地甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)影響及其與土壤甲烷好氧/厭氧氧化速率的關(guān)系。
　　好氧氧化培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：互花米草、鹽蒿、蘆葦和光灘濕地甲烷好氧氧化速率分別為：0.1

3、1~1.77μg CH4 g-1 h-1、0.33~1.37μg CH4 g-1 h-1、0.06~2.30μg CH4 g-1 h-1和-0.24~2.21μg CH4 g-1 h-1。互花米草的甲烷平均凈氧化速率為1.01±0.34μg CH4 g-1 h-1，顯著高于其余3種植被（P<0.05），分別是鹽蒿濕地、蘆葦濕地和光灘的1.98、1.10和4.59倍；土壤SOC、TN、SO42-濃度和鹽度對 CH4好氧氧化速率具有很大的影

4、響，雙因子相關(guān)分析表明濱海濕地各植被土壤與土壤性質(zhì)呈顯著的線性關(guān)系（P<0.05），而互花米草植被C H4好氧氧化速率更易受到土壤性質(zhì)的影響。
　　甲烷好氧氧化菌p moA功能基因克隆文庫構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹進(jìn)化分析表明：濱海濕地甲烷好氧氧化的優(yōu)勢菌群為Type I型菌，所含的部分Type II型菌均歸屬于Methylocystis；其中互花米草濕地100％屬于Type I型菌，75.0%屬于TypeIa型，鹽蒿濕地76.9%的甲烷氧化

5、菌分別屬于Type I型菌的Methylosarcina、Methylobacter、Methylococcaceae和Methylohalobius，蘆葦濕地有85.7%的甲烷氧化菌屬于Type I型菌的Methylomicrobium、Methylobacter和Methylococcaceae；光灘表現(xiàn)出較高的多樣性，共有6個(gè)屬，其中，Type I型菌占總好氧甲烷氧化菌的65.8%，Methylococcus所占比例較高為28.9

6、%，Methylocystis在光灘中的相對豐度高于其余3種濕地，說明Type II型菌在低濃度CH4環(huán)境中具有較高優(yōu)勢；pmoA基因的主坐標(biāo)分析（PCoA）表明互花米草濕地甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)與其余3中濕地存在明顯差異，表明了互花米草入侵改變了濱海濕地甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)。土壤性質(zhì)與甲烷好氧氧化菌的冗余分析（RDA）表明，SOC、TN、鹽度和硫酸鹽濃度是影響Type Ia型甲烷氧化菌豐度的主要因素，而pH則對Type Ib型菌和Type

7、II型菌具有較明顯的影響。
　　厭氧培養(yǎng)45天結(jié)果表明：互花米草、鹽蒿、蘆葦和光灘濕地甲烷好氧氧化速率分別為：0.04~41.66μg CH4 g-1 d-1、-0.06~19.57μg CH4 g-1 d-1、-1.24~38.39μg CH4 g-1 d-1和-1.85~27.57μg CH4 g-1 d-1；濱海濕地土壤厭氧氧化能力為：互花米草濕地>光灘>蘆葦濕地>鹽蒿濕地，互花米草濕地土壤在整個(gè)培養(yǎng)期內(nèi)的平均凈氧化速率為6

8、.74±1.76μg CH4 g-1d-1，顯著高于其余三種植被（P<0.05），分別是鹽蒿濕地的6.9倍，蘆葦濕地的1.51倍和光灘的1.35倍。雙因子相關(guān)性分析表明SOC和SO42-濃度是影響濱海濕地 CH4厭氧氧化速率的主要因素（P<0.05），互花米草通過龐大的根系優(yōu)勢累積土壤有機(jī)碳和硫酸鹽使得厭氧CH4氧化速率顯著高于其余植被。
　　古菌16S rRNA基因的454高通量測序結(jié)果表明，光灘和互花米草濕地主要進(jìn)行的甲烷厭氧

9、氧化途徑為硫酸鹽還原耦合甲烷氧化途徑，主要參與甲烷厭氧氧化的古菌為ANME-2a-2b、ANME-2d、Methanosarcinales，Methanobacterium，Methanococcoides，Methanosarcina，參與甲烷氧化過程的硫酸鹽還原菌類群為Desulfobacterales、Desulfuromonadales和Des ulfob ulbace ae。蘆葦濕地和鹽蒿濕地可能通過其他途徑氧化甲烷，高通量測