高寒草甸土壤甲烷氧化速率和甲烷氧化菌对极端干旱的响应

The occurrence of extreme drought becomes more frequently under current global change scenario. In this project, the impact of extreme drought on methane oxidation and methanotroph structure in the alpine meadow soil will be investigated in the Qinghai-Tibet Plateau. A field experiment will be setup to simulate the 50-year extreme spring drought event for two years. The dynamic succession of different methanotrophs and other microbial taxa in the alpine meadow soil during and after the extreme drought event will be monitored using pyrosequencing and qPCR method. The aims are to reveal the response mechanism (resistance, resilience or redundancy) and the time scale of memory effects of methanotrophs and other microbial populations to the extreme drought event. The impacts of extreme drought on methane oxidation will be evaluated. This study will reveal the impacts of water on carbon cycling and its microbiology mechanism in the alpine meadow ecosystem.

在当今全球气候变化背景下，极端干旱的发生频率和强度都有逐步增加的趋势，对生态系统碳循环及作为碳的源、汇功能转换都产生了重要影响，尤其是在脆弱的高寒草甸系统。土壤中的甲烷氧化菌群对极端干旱事件的响应和动态变化机制，都将影响土壤作为甲烷源和汇的能力。本研究以极端干旱如何影响高寒草甸土壤甲烷氧化速率及甲烷氧化菌群落结构为基本科学问题，通过在青藏高原高寒草甸生态系统中设置五十年一遇的春季极端干旱处理的野外试验，利用高通量测序和定量PCR技术，在菌群的科、属水平上系统评价草甸土中的甲烷氧化菌及其它微生物类群对极端干旱事件的响应机制（抵抗性、反弹性、冗余性），以及极端干旱事件结束后，它们的恢复能力及对极端干旱的"记忆"效应，从而揭示极端干旱影响草甸土壤甲烷氧化的微生物机理，也使我们能够深入理解水分因素对高寒草甸生态系统碳循环过程影响的微生物学机制。

在当今全球气候变化背景下，极端干旱的发生频率和强度都有逐步增加的趋势，对生态系统碳循环及作为碳的源、汇功能转换都产生了重要影响，尤其是在脆弱的高寒草甸系统。土壤中的甲烷氧化菌群对极端干旱事件的响应和动态变化机制，都将影响土壤作为甲烷源和汇的能力。本研究以极端干旱如何影响高寒草甸土壤甲烷氧化速率及甲烷氧化菌群落结构为基本科学问题，通过在青藏高原高寒草甸生态系统中设置极端干旱处理的野外试验，利用高通量测序技术系统评价草甸土中的甲烷氧化菌及其它微生物类群对极端干旱事件的响应机制（抵抗性、反弹性、冗余性），以及极端干旱事件结束后，它们的恢复能力及对极端干旱的"记忆"效应。.我们发现以甲烷氧化菌为代表的高寒草甸土壤细菌对极端干旱的响应机制主要是抵抗性和反弹性，部分菌群（例如II型甲烷氧化菌Methylocystaceae）对极端干旱具有“记忆”效应。干旱处理90天以上会显著降低主要细菌类群的丰度，干旱梯度的影响不如干旱时间的影响显著。干旱可能对青藏高原高寒草甸甲烷氧化菌的总量和多样性有促进作用。.该研究揭示了极端干旱影响草甸土壤甲烷氧化的微生物机理，也使我们能够深入理解水分因素对高寒草甸生态系统碳循环过程影响的微生物学机制。