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構影響研究.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制對科學評價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，解析甲烷氧化的主要控制因素；利用克隆文庫技術和454焦磷酸測序技術，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基因的群落結構，研究了互花米草入侵對濱海濕地甲烷氧化菌群落結構影響及其與土壤甲烷好氧/厭氧氧化速率的關系。
　　好氧氧化培養(yǎng)實驗結果表明：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建系統(tǒng)發(fā)育樹進化分析表明：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基因的主坐標分析（PCoA）表明互花米草濕地甲烷氧化菌群落結構與其余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構。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高通量測序結果表明，光灘和互花米草濕地主要進行的甲烷厭氧

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