气候变化下若尔盖泥炭沼泽甲烷排放过程及微生物机制研究

Peatlands is one of the important sources of methane. Methanogens and methanotrophs are the two important microbes controlling methane production and oxidation, repectively. Due to high altitude and cold environment on Qinghai-Tibetan Plateau, there exists great distribution of peatlands on the plateau. In recent years, there are an arising number of studies concerning about methane emissions and related microbial mechamisms of Tibetan pealands. Increasing human activities and climate change lead to substanitial degradation of peatlands. However, studies about methane emissions and microbial mechanism are still limited, even less is considering peatland degradation’s effect on them. Therefore, this proposal will choose Zoige peatlands as our study site, employ incubation methods as well as molecular biology to analyze methane production，oxidation and the community structure of methanogens and methanotrophs in different degraded peatlands and their reponse to climate change (warming+ rainfall reduction), aiming to understand methane emmissions and related microbes’ response to climate change in a peatland complex with different degraded peatlands.

泥炭沼泽作为甲烷重要源，它对大气甲烷的贡献率很大，产甲烷菌和甲烷氧化菌这两大类功能微生物在甲烷的产生和氧化过程中发挥着重要的作用。青藏高原高海拔低温环境孕育了广阔的泥炭沼泽，面积大、分布广，是我国面积最大分布最集中的泥炭沼泽区，碳储量丰富，其甲烷通量及相关研究受到极大关注。人类活动和气候变化不断加剧，导致了泥炭地的急剧退化，然而目前国内外对于不同退化泥炭地甲烷排放过程及微生物机理研究较缺乏。因此，本项目以青藏高原若尔盖泥炭地为研究对象，应用培养方法和分子生物学手段来研究未来气候变化背景下不同退化泥炭地甲烷产生和氧化过程及甲烷菌和甲烷氧化菌群落结构，探讨全球变化条件下泥炭沼泽甲烷排放过程及相关微生物如何响应和反馈环境的变化。

泥炭沼泽作为甲烷重要源，它对大气甲烷的贡献率很大，产甲烷菌和甲烷氧化菌这两大类功能微生物在甲烷的产生和氧化过程中发挥着重要的作用。人类活动和气候变化不断加剧，导致了泥炭地的急剧退化，然而目前国内外对于不同退化泥炭地甲烷排放过程及微生物机理研究较缺乏。因此，本项目以青藏高原若尔盖泥炭地为研究对象，探讨全球变化条件下泥炭沼泽甲烷排放过程及相关微生物如何响应和反馈环境的变化。主要结论如下：.1）水位降低对原核微生物群落垂直分布的影响.水位降低显著影响了总体的原核微生物群落，减少了原核微生物的多样性，减少了富营养型微生物的含量（如拟杆菌门）而增加了寡营养型微生物的含量（如酸杆菌门），而影响微生物原核微生物群落结构的主要环境因子为pH、总有机碳和总氮。.2）水位降低对亚硝酸盐型甲烷厌氧氧化菌的垂直分布.水位降低将若尔盖泥炭地中N-DAMO 菌的主要类群由Group B 变成了Group A，并且Group A 主要存在于20-30 cm 和50-60 cm 的土壤深度，而影响N-DAMO 菌群落的环境因子主要为pH 和硝态氮含量。.3）不同深度土壤厌氧矿化对温度的响应.发现增温促进了土壤有机碳的厌氧矿化，但不同形态及不同深层土壤碳的响应有差异。表层有氧层土壤在厌氧矿化中，CO2和CH4排放均增加；在深层土壤中，CO2排放增加，但增加量相对表层降低，CH4排放降低。深层土壤中大量的难分解有机碳降低了土壤CO2的增加量，改变了CH4产生途径。.4）不同水位及温度对泥炭地甲烷产生及甲烷厌氧氧化潜势的影响.甲烷产生速率随着水位降低而减少，AOM量随泥炭深度的增加呈增加，水位降低显著增加了AOM量。.5）增温和截雨对甲烷循环过程相关微生物的影响.土壤原核微生物群落对气候变化处理和不同退化泥炭地的响应不仅依靠于微生物本身内在的特性，而且还跟外部的环境因子有关；氢营养型产甲烷途径是若尔盖退化泥炭地产甲烷的主要过程；若尔盖泥炭地古菌群落由丰富的产甲烷菌微生物组成，中度退化泥炭地由于其季节性干湿交替使泥炭地土壤优势古菌群落对气候变化最敏感。