青藏高原湖泊微生物调控碳循环机理及其对盐度的响应

Investigation on microbial mechanisms for carbon cycling and its response to salinity in Qing-Tibetan lakes is of great importance to holistic understanding of global carbon cycling and its effects on climate-environmental change. This project is proposed to study microbial degradation and transformation of dissolved organic matter (DOM), microbial carbon fixation and organic matter storage in the sediments of the typical Qinghai-Tibetan lakes with a salinity range from freshwater to salt-saturation, with the employment of an integrated approach including geochemistry, organic chemistry and geomicrobiology. The mechanisms would be disclosed for the microbially mediated carbon cycling (DOM decomposition, carbon fixation and organic matter sedimentation and storage) and its interaction with environment change from the perspectives of organic geochemistry and interaction among microbes, DOM and minerals. The successful implementation of this project would avail to deeply understand microbial development and mechanisms for microbial involved carbon cycling, and provide a theoretical framework for holistic understanding of carbon budget, microbial processes involved in carbon cycling and its response to environmental change in saline and hypersaline lakes.

开展青藏高原湖泊微生物调控碳循环机理及其对盐度的响应研究，对于全面认知全球碳循环及其对环境变化的影响具有重要的科学意义。本项目以青藏高原东北部具有不同盐度的湖泊水体和沉积物为研究对象，用原位模拟实验、室内模拟实验和室内分析相结合的方法，采用地球化学、有机化学和地质微生物学相结合的综合技术分析手段，研究青藏高原湖泊溶解有机质（dissolved organic matter, DOM）降解转化、固碳作用和有机质沉积埋藏过程的微生物作用机理及其对盐度变化的响应，从有机地球化学和微生物-DOM-矿物相互作用等角度，揭示青藏高原不同盐度湖泊中微生物群落参与的碳循环过程及其与环境互作的机理。项目的成功实施，将有助于我们深入理解青藏高原咸盐湖泊微生物调控碳循环的机理，为全面认识和评估咸盐湖泊碳收支、微生物参与碳元素循环及其适应环境变化提供数据基础和理论依据。

开展青藏高原湖泊微生物调控碳循环机理及其对盐度的响应研究，对于全面认知全球碳循环及其对环境变化的影响具有重要的科学意义。本项目以青藏高原东北部具有不同盐度的湖泊水体和沉积物为研究对象，用原位模拟实验、室内模拟实验和室内分析相结合的方法，采用地球化学、有机化学和地质微生物学相结合的综合技术分析手段，研究青藏高原湖泊溶解有机质（dissolved organic matter, DOM）降解转化、固碳作用和有机质沉积埋藏过程的微生物作用机理及其对盐度变化的响应，从有机地球化学和微生物-DOM-矿物相互作用等角度，揭示青藏高原不同盐度湖泊中微生物群落参与的碳循环过程及其与环境互作的机理。研究发现：1）微生物作用对青藏高原盐湖碳收支影响：微生物作用导致的青藏高原湖泊碳负排放高达60百万吨碳/年；随着盐度增高，碳固定途径从Wood-Lungdahl途径转变为Calvin-Benson-Bassham循环；2）外源有机质输入导致青藏高原湖泊沉积物产生正激发效应；在产生正激发效应作用方面，外源有机质输入高于内源有机质生产的作用；高盐湖泊微生物倾向于降解和利用高碳数和高复杂度的有机分子；在高盐环境中，有微生物类群（如Sumerlaeota）能够降解转化高复杂度的纤维素与几丁质等有机组分，产生乙酸、氢气等容易被异养微生物利用的小分子底物，同时这种类群具有兼性生存方式，从而适应盐度等环境压力；微生物作用是的盐度不同的湖泊中有机质分子组分差异明显；3）微生物与矿物相互作用影响湖泊沉积物有机碳的稳定性，微生物还原NAu-2时粘土表面形成了薄的富铝层，为有机碳的吸附提供了活性位点。因此，被还原的NAu-2表面可以吸附可观数量的有机碳。这些结果为全面认识和评估咸盐湖泊碳收支、微生物参与碳元素循环及其适应环境变化提供数据基础和理论依据。