三峡库区水体温室气体排放过程中的微生物作用研究

Interaction between microbes and dissolved organic matter (DOM) is one key biogeocehmical process in carbon cycling in inland waters. So investigation of the microbial functions on DOM transformation is of great importance to understanding carbon cycling in inland waters. We propose in this project to study microbial function on DOM transformation in the waters of Three Gorges Reservoir with an integrated approach including geochemistry, remote sensing and geomicrobiology. We are to systematically investigate the temporal and spatial variations in greenhouse gas emission, DOM composition and sources, and their correlation with microbial function and community composition. Based on the integrated statistical analyses, annual greenhouse gas emission will be calculated and microbial functions on greenhouse gas emission will be analyzed. The successful implementation of this project will 1) fill the knowledge gap about microbial mechanisms for greenhouse gas emission in the Three Gorges Reservoir; and 2) provide a theoretical framework for holistic understanding of the interaction between biosphere and global carbon cycling and climate-environment change.

微生物与溶解有机质（DOM）的相互作用，是水库等内陆水生系统碳循环的重要的生物地球化学过程。研究DOM的生物地球化学过程对理解内陆水生系统碳循环具有重要的意义，对于全面评价水生系统温室气体排放及其形成机制极其重要。本项目将以三峡库区表面水体为研究对象，采用地球化学、遥感与地质微生物学相结合的综合技术方法，系统研究三峡库区水体温室气体排放和DOM组分构成及来源的时空差异、及其与微生物种群构成及功能变化时空差异的相关关系。采用综合统计分析，计算三峡库区水体温室气体年排放总量，并揭示微生物在三峡库区温室气体排放中的作用。该项目的成功实施，将弥补对三峡水库温室气体排放过程中的微生物作用认知上的空白，研究成果能为正确认识和评估全球碳循环及气候/环境变化与生物圈相互作用提供基本的数据基础和理论依据。

微生物与溶解有机质（DOM）的相互作用，是水库等内陆水生系统碳循环的重要的生物地球化学过程。研究DOM的生物地球化学过程对理解内陆水生系统碳循环具有重要的意义，对于全面评价水生系统温室气体排放及其形成机制极其重要。本项目以三峡库区表面水体为研究对象，采用地球化学、地质微生物学相结合的综合技术方法，系统研究三峡库区水体温室气体排放和DOM组分构成及来源的时空差异、及其与微生物种群构成及功能变化时空差异的相关关系。发现：三峡库区水体整体是碳排放“源”，且呈现明显的时空差异；CH4释放通量夏季和冬季较高，支流区域CO2释放通量低于干流区域；三峡库区CO2释放通量主要受控于微生物多样性以及pH变化；CH4释放通量主要受微生物群落结构与有机质组分变化影响。这些差异主要受控于微生物对有机质利用能力和偏好性的差异。其中，Betaproteobacteria对于有机质降解转化起了关键作用。在三峡水库蓄水形成“湖泊”状态时，库区水体中被微生物降解转化有机质种类与数量明显高于库区“河流”状态时（水库排水）；此外，外源氮磷输入，也会影响库区水体中的有机质组分的构成。这些数据结果为正确认识和评估全球碳循环及气候/环境变化与生物圈相互作用提供基本的数据基础和理论依据。