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南京土壤所在互花米草入侵對濱海濕地甲烷産生途徑影響研究中取得進展

2019-07-25 分享到:

外来植物入侵强烈影响生态系统碳循环。入侵植物可以改变土壤固碳速率和温室气体排放,从而对气候变化产生重要影响。出于保滩护岸的目的,我国在1979年将原产于美国东海岸的互花米草(Spartina alterniflora)引入东部沿海。互花米草可以通过多种方式繁殖,且对淹水环境的适应能力高于土著植物,被引入后逐渐取代土著植物,到2015年分布面积已达5.46万公顷。互花米草入侵对滨海湿地甲烷排放的影响屡现报道,但内在机制尚不明确。

南京土壤所丁維新課題組采集江蘇鹽城自然保護區未入侵光灘和互花米草入侵1年和12年濕地0~50cm土壤樣品,研究不同濕地産甲烷菌群落結構特征,測定不同産甲烷途徑的速率及其相對貢獻。研究發現:互花米草入侵顯著增加濱海濕地産甲烷潛力。入侵12年濕地産甲烷潛力高出光灘1個數量級,這種增長主要源于三甲胺的産甲烷速率增加。與光灘相比,入侵12年濕地三甲胺産甲烷速率增長了2個數量級,但是乙酸和H2/CO2産甲烷速率增幅相對較小。H2/CO2途徑是光灘主要的産甲烷途徑,但在入侵1年濕地的0~10cm層和入侵12年濕地的0~40cm層,甲基代謝途徑成爲最主要的甲烷産生途徑。與之相符,濱海濕地優勢産甲烷菌也由光灘的氫型甲烷球菌(Methanococcales)演替爲入侵12年濕地可以利用甲基化合物的甲烷八疊球菌(Methanosarcinaceae)。Mantel分析表明,互花米草入侵導致“非競爭性”底物三甲胺增加是誘發這一改變的主要驅動因素。

上述研究结果表明,互花米草入侵通过改变滨海湿地主要产甲烷底物的类型和含量,诱导优势产甲烷菌发生演替,显著提升甲基代谢途径产甲烷的速率和相对贡献,从而大幅增加了被入侵湿地的甲烷排放。相关成果发表在Journal of Ecology上。

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