长江口水体化能自养固碳过程的潮周期变化特征及影响因素

河口水体中硝化微生物的化能自养固碳(DCF)对碳氮循环过程有着重要影响,但目前关于河口水体氨氧化微生物对DCF过程的贡献鲜见报道.以长江口为研究区,利用 14C和 15N同位素示踪技术,分别测定了大潮和小潮期间水体DCF和硝化速率,并通过实时荧光定量PCR技术量化了相关功能基因丰度.结果表明,长江口水体大小潮期间,DCF和硝化速率分别介于170.72-1007.35 nmol·L-1·d-1和1.45-70.75 nmol·L-1·h-1,呈现大潮速率相对较高,小潮速率低的变化特征,且底层水体DCF和硝化速率显著高于表层水体.水体中铵盐和可溶性无机碳浓度是影响DCF和硝化速率的关键环境因子.定量PCR结果表明,大潮和小潮时cbbL基因丰度分别为0.40×108-3.40×108 copies·L-1 和0.49×108-2.27×108 copies·L-1,均高于cbbM 基因丰度(大潮:0.67×108-9.84×106 copies·L-1,小潮:0.75×108-5.73×106 copies·L-1).小潮时水体 accA 基因丰度(0.16×108-2.65×108 copies·L-1)高于大潮时(0.20×108-3.92×108 copies·L-1),并且底层均高于表层.在整个潮周期中,自养固碳功能基因丰度总体呈现涨潮时增加,落潮时降低的变化趋势.氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)是DCF过程的主要贡献者,AOA amoA和AOB amoA丰度在大潮和小潮之间存在显著差异,大潮时AOA amoA基因丰度(0.22×107-3.59×107 copies·L-1)明显高于AOB amoA基因丰度(0.26×107-1.61×107 copies·L-1),而小潮时AOB amoA丰度占据优势,为 0.92×106-1.32×106 copies·L-1,表明潮汐过程可通过改变水体化能自养微生物群落组成来影响 DCF.该研究深化了长江口潮周期水体DCF和硝化过程速率变化特征的认识,揭示了河口水体硝化微生物驱动的DCF过程的重要性,以期为全球变化背景下河口生态系统碳汇功能评估提供一定的科学参考.