基质、微生物及硫酸盐还原对河口湿地土壤甲烷产生空间变异的影响

以我国东南沿海具有代表性的闽江河口区最大的潮汐沼泽湿地-鳝鱼滩沼泽湿地为研究对象，针对甲烷产生这一甲烷代谢的关键环节，揭示河口沼泽湿地景观尺度（从高潮滩到低潮滩不同优势植物带间及同一优势植物带内）及微观尺度（同一优势植物带1m×1m 范围内）土壤甲烷产生基质的多样性和数量、产甲烷菌和硫酸盐还原菌的多样性和数量以及其时空变化特征，量化硫酸盐还原对于甲烷产生的抑制作用，同步测定甲烷产生量，分析湿地土壤甲烷产生对竞争性和非竞争性甲烷产生基质的喜好，以期从河口潮汐湿地土壤甲烷产生基质种类丰富多样及相关微生物功能群和硫酸盐还原抑制作用的角度，在机理上深入探讨河口沼泽湿地土壤甲烷产生具有高度空间变异性的成因，具有较大的理论价值和创新性，可填补我国在该研究领域的空白，同时也可完善国际上在河口潮汐沼泽湿地甲烷产生基质、相关微生物功能群及河口湿地甲烷产生高度空间变异性机理等方面的基础数据和科学认识。

以我国闽江河口区最大的鳝鱼滩湿地为研究对象，针对甲烷产生这一甲烷代谢的关键环节，（1）对于在岸向海方向依次分布的芦苇、短叶茳芏和互花米草3个不同优势沼泽植物湿地开展了产甲烷菌、硫酸还原菌的群落结构和数量，土壤间隙水甲烷产生基质、甲烷产生速率等的研究，结果表明：甲烷微菌目和甲烷杆菌目是3个湿地土壤优势产甲烷微生物类群，不同湿地土壤产甲烷菌的优势菌属各不相同，Methanoregula 在3个湿地中均为优势菌属，植物群落类型对产甲烷菌群落组成具有明显的影响；脱硫杆菌目是3个湿地土壤优势硫酸盐还原菌类群，Desulfosarcina和Desulfobacterium在3个湿地中均为优势硫酸盐还原菌菌属；芦苇湿地土壤产甲烷菌和硫酸盐还原菌数量显著高于短叶茳芏和互花米草湿地；RDA分析结果表明，产甲烷菌及硫酸盐还原菌群落组成均与土壤pH值具有显著的相关性；河口沼泽湿地景观尺度土壤产甲烷菌和硫酸还原菌的数量均与土壤有机碳含量呈正相关关系，而与其它土壤理化因子无相关性；甲烷产生速率随产甲烷菌和硫酸盐还原菌的数量的增加而提高（相关性较弱，R2 和P值分别为：R2=0.306，P=0.003和R2 =0.194，P=0.024）；互花米草湿地土壤间隙水二甲基硫含量显著高于短叶茳芏和芦苇湿地；（2）短叶茳芏湿地土壤硫酸盐还原作用对甲烷产生的抑制率范围为62.6~66.3%，4个季节间无显著差异，硫酸盐还原作用对甲烷产生的抑制率在不同土层间无显著性差异；（3）开展了短叶茳芏和互花米草湿地土壤间隙水乙酸和二甲基硫浓度垂直格局及月动态研究，以及对应湿地甲烷排放通量的测定，短叶茳芏和互花米草湿地土壤间隙水乙酸、甲酸和二甲基硫浓度范围分别为0.04~88.6和0.05~12.94μM，0.17~36.2和0.08~13.51μM，1.86 ~188.20和3.62 ~260.29 nM，甲烷产生基质的浓度均具有明显的季节变化, 湿地甲烷排放通量与间隙水乙酸、甲酸和DMS浓度均无显著相关性;（4）通过添加乙酸发酵产甲烷途径的特殊抑制剂及不同甲烷产生基质(乙酸、甲醇和三甲胺等)发现，3种植物湿地土壤0~50 cm土层乙酸发酵途径产甲烷量分别占其各自甲烷产生总量的53.7%，53.4%和65.2%，0~20 cm土层是其土壤甲烷产生的主要土层，分别占0~50 cm土层甲烷产生总量的51.0%，48.7