苏北海岸带盐沼甲基供体及其前体成分的空间分布和对甲烷排放的影响

Methyl donors are not only main substrate for methylotrophic pathway and an important source of these substrates, but also nitrogen source for microorganism in salt marsh.they have significant implications for global balance of CH4, which may play an important role in the global carbon, nitrogen and sulfur cycle. Previous studies have shown that the presence of noncompetitive substrates allows sulfate reduction and methane production to coexist in an anaerobic sediment microenvironment, our results also indicates that the distribution of DMS and CH4.was in good agreement and species dependent , It can be inferred that there may be a different combination of sulfate, acetate and noncompetitive substrate along interacting tidal and vegetation gradients, lead to the spatial variation of the methanogenic pathways. However, there is no research results to support this assumption, to further confirm and explain this assumption, content of methyl donors and fluxes of methane would be seasonally measured along interaction gradient between the tide and vegetation of a coastal salt marsh in eastern China.To discuss the source and distribution of methyl donor and its relationship with methane emission, to analyse the characteristics of the combination of sulfate, acetate and noncompetitive substrates, to set up relationship between the production of methanogenic substrates, precursors and biological organisms.

甲基供体是甲基营养型产甲烷途径的主要底物，也是这些底物的重要来源，还是盐沼中微生物的重要氮源，在C、N和S的全球生物地球化学循环中扮演着重要角色，具有重要的环境意义。研究表明，甲基营养型底物存在条件下，硫酸盐还原和CH4产生更可能共存于厌氧的沉积物微环境中，预研究也表明，产甲烷底物DMS和CH4空间分布具有很好地一致性和物种依赖性，由此推测，潮水与植被综合作用梯度上可能存在着硫酸盐、乙酸盐和甲基营养型底物的不同微区组合，可能会导致产甲烷途径组合的空间分布，然而，目前还没有研究结果支持这种推测（假设），为了进一步验证和解释这种推测，选择盐城海岸带盐沼为研究对象，以揭示潮水和植被综合作用梯度上甲基供体来源、分布及其与CH4排放通量关系为目的，通过原位观测和实验分析，确定甲基供体的来源、种类和分布，分析硫酸盐、乙酸盐和甲基营养型底物的微区组合特征，构建产甲烷底物、前体物和生物有机体之间的关联。

本项目通过四年的研究，顺利完成了生长季和非生长季野外实验和室内分析，获得了3条样带（潮流带、近潮流带和远潮流带）5个梯度（光滩、光滩和互花米草交接带、互花米草核心区、盐地碱蓬核心区和芦苇带）上关于植物、微生物、水体、土壤和气体等野外考察数据和基于样品的分析和测定数据，共获取数据34，650个。研究了海岸带盐沼潮水和植被综合作用梯度上甲基供体种类和含量的变化（高程梯度和季节变化）特征；分析了硫酸盐、竞争性底物和非竞争性底物的微区组合特征；分析了非竞争性底物、前体物和生物有机体的关联特征及其空间分布的影响因素，可为合理估算不同生态系统甲烷排放和有效控制提供依据，研究结果表明，1. 互花米草入侵加速了有机质的积累，可为DMS和CH4的生产提供了丰富的底物。互花米草入侵大大地增加了DMS和CH4的排放， CH4排放通量正相关于DMS通量，甲烷的生产可能更多地来自非竞争性底物的生产，和硫酸盐的还原在空间上可能是分离的。2.互花米草的入侵，显著地改变了与产甲烷能力直接相关的底物种类与含量以及相应产甲烷菌的种类和丰度。海岸带盐沼以三甲胺为主的甲基型产甲烷底物的变化，促发了苏北海岸带盐沼产甲烷途径由氢营养型向甲基营养型的转变。在产甲烷环境中，盐沼生态系统氯代甲烷的地-气交换特征具有特殊性。3. CFC-11、CFC-12可能类似于三甲胺作为非竞争性底物，在盐沼湿地的吸收过程中会促发CH4生成，增加CH4温室气体的排放，因此，在苏北海岸带盐沼生态环境中挥发性有机成分的研究需要在CFC-11、CFC-12生态修复和CH4排放之间进行权衡。4.互花米草的入侵增强了苏北海岸带盐沼对CH2Cl2、CHCl3、CCl4 和C2HC13等污染物的自然修复能力，在修复工程中，伴随着甲烷的排放，他们充当了甲烷生产的重要甲基供体。