崇明东滩湿地CH4与N2O双消减的耦合过程研究

N2O还原驱动的CH4厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚.本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19a和86a)为研究对象,设置3个试验处理(13CH4,13CH4+N2O,N2O)进行室内厌氧培养.采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段,分析不同湿地土壤的N2O型CH4厌氧氧化速率及其固碳潜力,研究其相关功能基因的数量特征.结果发现,围垦稻田土壤中N2O驱动的AOM速率为6.10～7.51 ng·g-1·d-1,显著高于自然滩涂湿地.供试土壤N2O驱动CH4厌氧氧化的 13C-SOC固碳量为18.1～49.4 nmol·g-1,表明该过程具有较强的固碳潜力.13CH4+N2O添加条件下,供试土壤中硝酸盐型和硫酸盐型CH4厌氧氧化古菌的mcr A功能基因丰度分别为(1.08～2.29)×107copies·g-1和(2.55～14.30)×107copies·g-1,比只添加 13CH4处理分别高出25.8%～64.1%和41.0%～50.1%;相反,亚硝酸盐型CH4厌氧氧化细菌的pmo A功能基因丰度则无明显变化.相关性分析发现N2O驱动的AOM速率与nos ZⅡ基因和硝酸盐型mcr A基因均呈显著正相关,表明nos ZⅡ型N2O还原微生物和硝酸盐型CH4厌氧氧化古菌可能共同参与了N2O驱动的CH4厌氧氧化过程,而硫酸盐型CH4厌氧氧化古菌则在自然滩涂湿地中发挥着重要作用.研究表明,围垦植稻在一定程度上促进了N2O驱动的CH4厌氧氧化作用.