夏品华,林 陶

贵州师范大学贵州省山地环境信息系统与生态环境保护重点实验室, 贵阳 550001

甲烷(CH4)是大气中仅次于CO2的第二大温室气体,对全球温室效应的贡献率达30%—40%[1]。CH4在大气中的浓度已经从工业化以前的体数分数为7.15×10-6增长到现在的体数分数为1.77×10-5。大气中增加的CH4主要来自人类的生产活动和自然生态系统释放[2]。湖泊生态系统是大气CH4的重要源,贡献了自然排放总量的16%[3]。通常情况下,厌氧土层产甲烷菌产生的CH4约30%—90%在释放到大气之前被甲烷氧化菌(Methanotrophs)消耗掉[4-5],甲烷氧化菌以CH4作为唯一碳源和能源,在环境中起着CH4生物过滤器的作用[6-7]。

环境中存在两类截然不同的甲烷氧化菌,好氧甲烷氧化细菌(methane-oxidizing bacteria,MOB)和厌氧MOB。其中,好氧MOB是甲基营养细菌(Methylotrophic bacteria)的一个分支[8],它们属于变形菌门、疣微菌门和NC10门[9]。好氧MOB的生理和多样性已经得到了很好研究[10]。目前自然湿地中仅发现变形菌门的分布,可分为Ⅰ型和Ⅱ型[11],其中Ⅰ型属于γ-变形菌纲的甲基球菌科,现已发现了15个属,Ⅱ型属于α-变形菌纲,包括Methylocystaceae和Beijerinckiaceae 两个科,前者有Methylocystis和Methylosinus属,后者有Methylocapsa、Methylocella和Methyloferula属[12]。通常以甲烷氧化单加氧酶功能基因(pmoA)为生物标志物,结合RFLP、测序等技术,对湖泊、沼泽等各种环境中好氧MOB群落组成进行了大量卓有成效的研究[13-15]。

湖滨湿地是湖泊生态系统重要组成部分,是湖泊CH4排放的热区[16-17]。湖滨湿地急剧变化的水文、植被和土壤理化[18,19]对好氧MOB群落数量和组成、结构势必会产生深刻的影响,进而影响CH4的产生、氧化、传输和排放,致使湖滨湿地CH4排放呈现高度的时空异质性。……