《南京土壤所揭示自然湿地活性甲烷氧化菌对增温的响应机制》

  • 来源专题:长江流域资源与环境知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: lifs
  • 发布时间:2020-12-07
  • : 青藏高原湿地和东北三江平原湿地是我国最重要的湿地生态功能区。作为自然界最大的甲烷排放源,湿地土壤的甲烷循环已经受到了广泛关注。土壤中甲烷氧化微生物是能够利用甲烷为唯一碳源和能源的微生物,其在湿地甲烷氧化过程中发挥关键作用。已有研究表明,土壤温度的增加会促进甲烷的氧化,大多数嗜温性的甲烷氧化菌能在25-35℃发挥最大活性,在酸性泥炭地,温度可以直接影响甲烷单加氧酶的活性,也可以间接改变其群落结构从而促进湿地甲烷循环。然而,在寒冷生态系统中活性甲烷氧化菌对增温的响应机制目前并不明确。 基于此,南京土壤所褚海燕课题组采集了三江平原沼泽湿地和海北站沼泽湿地土壤,利用DNA-SIP稳定性同位素标记技术、高通量测序技术和定量PCR技术探究土壤中甲烷氧化微生物对增温(10℃,15℃,20℃和25℃)的响应机制。结果表明温度显著增加甲烷氧化势,改变活性甲烷氧化菌群落,I型甲烷氧化菌特别是甲基杆菌属( Methylobacter )主导甲烷氧化过程。结构方程模型表明增温主要是直接影响甲烷氧化潜势,同时也可以间接改变土壤性状进而改变甲烷氧化菌群落结构促进甲烷氧化。在底物充足的情况下,指示菌群甲基杆菌属( Methylobacter )、甲基孢囊菌属( Methylocystis )、甲基八叠球菌属( Methylosarcina )中的某些类群可能在甲烷氧化菌群落的种间互作中发挥重要作用,这些指示菌可能是该地区潜在发挥碳汇作用的优秀种质资源。该研究探明了活性甲烷氧化微生物对增温的响应机制,为应对全球变化、保护湿地生态服务功能、合理利用种质资源提供科学依据。 该研究成果发表在Soil Biology and Biochemistry期刊上。 文章链接 不同温度条件下115个核心甲烷氧化菌的系统发育亲缘关系 结构方程模型揭示增温对三江平原(左)和海北沼泽湿地(右)甲烷氧化潜势的影响 .

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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-11-17
    • 氨氧化过程在氮素的生物地球化学循环中起着至关重要的作用,该过程高度依赖于氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的活性。尽管已有研究表明AOA和AOB分布广泛,受到环境因子的调控,但对于高海拔湿地生态系统中氨氧化微生物的了解却十分有限。   为了解释氨氧化微生物群落在不同地理距离及环境梯度下的分布模式,武汉植物园湿地生态学学科组的科研人员周雯等在刘贵华研究员和刘文治研究员的指导下,在青藏高原选取了河流、湖泊和沼泽等不同类型的31个自然湿地,分析其氨氧化古菌和氨氧化细菌的群落组成及多样性格局。结果表明,湿地土壤中氨氧化微生物的丰度、群落组成和活性存在较强的异质性,空间距离和环境变化均影响着微生物的群落构建,但环境因素对青藏高原湿地氨氧化微生物群落格局的形成起着主导作用,具体而言,气候条件对AOA群落构建影响更大,而年均温、植物丰富度及土壤条件与AOB的群落组成显著相关。该工作基于青藏高原湿地氨氧化微生物群落的大规模调查,其结果将提高我们对高海拔偏远湿地氮循环过程的认识,并拓展高海拔湿地的管理思路。   研究成果以“Environmental factors, more than spatial distance, explain community structure of soil ammonia-oxidizers in wetlands on the Qinghai-Tibetan Plateau”为题发表于国际学术期刊Microorganisms。研究得到了国家自然科学基金(31971479)、中国科学院青年创新促进会(2017388)和中国科学院重点部署项目(ZDRW-ZS-2017-3-2)的支持。
  • 《烟台海岸带所揭示降雨对滨海湿地碳交换影响的新机制》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2018-04-08
    • 滨海湿地富含土壤有机碳,同时其土壤有机质分解率和甲烷生成率较低,并且能够捕获和掩埋大量有机碳。因此,滨海湿地被认为是全球重要的碳汇,也是全球“蓝碳”资源的重要贡献者。在全球变暖背景下,降雨分配导致的干旱或者季节性积水会通过改变土壤及大气湿度环境,调控植被生理代谢过程,最终影响滨海湿地的蓝碳功能。另外,由于受浅层地下水位的影响,即使没有降水,滨海湿地土壤水分也相对较高。当降水发生时,土壤可能会迅速饱和,导致缺氧条件,减少土壤有机碳分解。因此,准确量化湿地碳交换过程对降水事件的响应,对于理解其碳平衡动态和碳汇功能至关重要。   近日,依托中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站,基于连续4年的土壤呼吸自动化监测数据,中国科学院烟台海岸带研究所韩广轩研究组揭示了降雨脉冲对滨海湿地土壤碳排放的影响机制。研究表明,即使小的降雨事件也会通过增加土壤水分而迅速降低土壤呼吸。降雨发生后,土壤呼吸与土壤水分呈显著负相关;降水后土壤呼吸的变化量与土壤水分的变化量有关。此外,即使在缺氧条件下,大量硫酸盐和高盐度的存在抑制了滨海湿地CH4的产生和排放。因此,降水事件可通过增加滨海湿地土壤水分和诱发土壤缺氧条件,限制根系和微生物的氧利用度和生物活性,抑制土壤有机碳分解。当前黄河三角洲降水减少和气温上升的暖干化趋势,可能会加速土壤有机碳分解,从而降低滨海湿地的蓝碳功能。相关研究成果以Precipitation events reduce soil respiration in a coastal wetland based on four-year continuous field measurements为题,在线发表在Agricultural and Forest Meteorology上。   另外,基于涡度相关连续观测数据,韩广轩研究组还探究了降雨季节性分配对滨海湿地净生态系统CO2交换(NEE)的影响机制。研究发现,在植被快速生长期,由于降雨少,蒸发量大,干旱导致的盐胁迫降低植被的光合强度,对NEE产生抑制作用;在植被生长中期,受降雨以及浅地下水位影响,强降雨导致的淹水胁迫降低植被光合作用和自养呼吸,最终对NEE产生抑制作用。该研究揭示了降雨分配对黄河三角洲滨海湿地碳源汇功能的双重影响机制,并为预测未来极端降雨事件对湿地碳收支的影响及其反馈机制提供数据支持和理论依据。相关研究成果发表以Dual effect of precipitation redistribution on net ecosystem CO2 exchange of a coastal wetland in the Yellow River Delta为题,发表在Agricultural and Forest Meteorology上。   该研究得到了国家自然科学基金项目、中国科学院科技服务网络计划(STS)项目和研究所自主部署项目的资助。   论文链接:   1:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192318301011 2:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192317303635