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，但引起的溫室效應是同等質量二氧化碳的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注的三大環(huán)境問題之一。植物入侵會導致生態(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構，進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外來物種——互花米草（Spartina alterniflora），該外來植物根系發(fā)達、生長迅速，很快侵占了土著植物的生長環(huán)境，并對濕地土壤性質及微生物群落結構產生較大的影響。
　　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構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測序等分子生物學技術，研究了互花米草入侵對沿海濕地好氧甲烷氧化菌群落結構和活性的影響及其土壤性質的變化。取得主要進展如下:
　　(1)互花米草入侵顯著改變了鹽城濕地的土壤性質，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。互花米草入侵影響了鹽城濕地土壤好氧甲烷氧化菌的群落結構，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構，占主導的TypeⅡ型逐漸轉變?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)定性同位素標記的方法，我們發(fā)現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構分布特征。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生的中間產物的甲基氧化菌也被同位素標記的方法檢測到