互花米草入侵對沿海灘涂濕地好氧甲烷氧化菌的影響.pdf

1、甲烷是重要的溫室氣體之一，大氣中的甲烷含量雖然僅為二氧化碳的1/27，但引起的溫室效應(yīng)是同等質(zhì)量二氧化碳的25倍，對全球氣候變暖有顯著影響，還影響對流層以及平流層的臭氧濃度。濕地是全球大氣中最大的甲烷排放源，天然濕地每年向大氣排放100～231Tg的甲烷，占全球甲烷總排放量的32％。甲烷氧化細(xì)菌的氧化作用是土壤中甲烷的唯一生物匯，大約占大氣甲烷匯的10％，約90％的甲烷被濕地有氧層的甲烷氧化菌所消耗，所以甲烷氧化菌在甲烷的循環(huán)過程中扮演

2、著極其重要的角色。植物的入侵是全球高度關(guān)注的三大環(huán)境問題之一。植物入侵會導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)重建，改變生態(tài)系統(tǒng)中土壤碳氮儲量、組成以及微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響土壤的碳氮循環(huán)和溫室氣體的排放。1982年，為了鞏固海灘，我國江蘇鹽城沿海濕地引進(jìn)外來物種——互花米草（Spartina alterniflora），該外來植物根系發(fā)達(dá)、生長迅速，很快侵占了土著植物的生長環(huán)境，并對濕地土壤性質(zhì)及微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的影響。
　　為了闡明互花米草對我

3、國沿海濕地土壤好氧甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)和活性變化機制的影響，本論文以江蘇鹽城沿海濕地為研究對象，用厭氧瓶-氣相色譜法監(jiān)測了土著植物蘆葦濕地（Phragmites australis）和鹽地堿蓬濕地(Suaeda salsa)，以及互花米草濕地（Spartina alterniflora）的甲烷氧化潛勢;分析了不同類型濕地土壤有機碳(SOC)、總氮(TN)、有效磷(AP)和鹽度等變化特征;利用熒光定量PCR(qPCR)、T-RFLP測序、S

4、anger測序、DNA-SIP和Miseq測序等分子生物學(xué)技術(shù)，研究了互花米草入侵對沿海濕地好氧甲烷氧化菌群落結(jié)構(gòu)和活性的影響及其土壤性質(zhì)的變化。取得主要進(jìn)展如下:
　　(1)互花米草入侵顯著改變了鹽城濕地的土壤性質(zhì)，提高了土壤有機碳、總氮和可溶性磷的濃度，并且隨著入侵年限的增加而增加?；セ撞萑肭钟绊懥他}城濕地土壤好氧甲烷氧化菌的群落結(jié)構(gòu)，濕地土壤中TypeⅡ型Methylocystis屬占總甲烷氧化菌的相對豐度比例減少，Typ

5、eⅠ型的比重增加，并且隨著入侵年限的增加而呈遞增趨勢。
　　(2)互花米草入侵顯著提高了鹽城濕地剖面土壤的固碳、固氮和固磷等能力，但是隨著剖面土層深度的增加而影響減弱?；セ撞萑肭指淖兞藵竦仄拭嫱寥篮醚跫淄檠趸娜郝浣Y(jié)構(gòu)，占主導(dǎo)的TypeⅡ型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)門ypeⅠ型，隨著土層深度增加，TypeⅠ型比重隨之增加。不同于蘆葦濕地剖面土壤甲烷氧化菌的TypeⅡ型為主和堿蓬濕地剖面土壤的TypeⅠb型(76bp)為主，互花米草濕地甲烷氧化

6、菌以T-RF為438bp和510bp的TypeⅠa型甲烷氧化菌為主。這三種類群隨著剖面深度的加深，變化趨勢顯著。T-RFLP的結(jié)果表明甲烷氧化菌的分布模式在不同的取樣季節(jié)變化非常大。
　　(3)鹽城灘涂濕地不同植被類型土壤之間，氧化甲烷的能力存在差異，起關(guān)鍵作用的甲烷氧化菌類群也不相同。通過使用穩(wěn)定性同位素標(biāo)記的方法，我們發(fā)現(xiàn)互花米草的入侵影響了鹽城灘涂濕地“活躍的”甲烷氧化菌的群落結(jié)構(gòu)分布特征。蘆葦濕地和堿蓬濕地甲烷氧化菌類群均

7、以TypeⅠ型Methylococcaceae科中的Mthylomicrobium屬為主，光灘濕地則是以未被分類的Methylococcaceae科甲烷氧化菌為主。與這三種植被類型濕地相比，互花米草濕地的甲烷氧化菌類群分布均勻，分布包括Methylomicrobium、Methylomonas和Methylobacter三種屬。除了檢測到直接消耗甲烷的甲烷氧化菌，利用甲烷氧化菌氧化甲烷產(chǎn)生的中間產(chǎn)物的甲基氧化菌也被同位素標(biāo)記的方法檢測到