影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展

产甲烷细菌能够利用环境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物生成甲烷,对提高沼气池的甲烷产量具有很高的经济价值。甲烷氧化菌以甲烷为其惟一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用。环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成后,经土壤和水层,逸散入大气,在途经土壤和水层时可被栖息于其间的甲烷氧化菌所氧化,土壤中甲烷氧化细菌的氧化作用,大约占大气甲烷消耗量的10%,而且甲烷氧化菌能降解卤化碳氢化合物,具有潜在的商业价值。分别对两种细菌的形态、分类、生理特征、代谢途径、研究方法及其潜在应用价值等进行了综述。     

影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展

产甲烷细菌能够利用环境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物生成甲烷,对提高沼气池的甲烷产量具有很高的经济价值.甲烷氧化菌以甲烷为其惟一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用.环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成后,经土壤和水层,逸散入大气,在途经土壤和水层时可被栖息于其间的甲烷氧化菌所氧化,土壤中甲烷氧化细菌的氧化作用,大约占大气甲烷消耗量的10%,而且甲烷氧化菌能降解卤化碳氢化合物,具有潜在的商业价值.分别对两种细菌的形态、分类、生理特征、代谢途径、研究方法及其潜在应用价值等进行了综述.     

影响甲烷排放量的两种细菌——产甲烷细菌和甲烷氧化菌的研究进展

产甲烷细菌能够利用环境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物生成甲烷,对提高沼气池的甲烷产量具有很高的经济价值。甲烷氧化菌以甲烷为其惟一的碳源和能源,在全球大气甲烷平衡中起着重要的作用。环境中的甲烷在厌氧生境中由产甲烷细菌形成后,经土壤和水层,逸散入大气,在途经土壤和水层时可被栖息于其间的甲烷氧化菌所氧化,土壤中甲烷氧化细菌的氧化作用,大约占大气甲烷消耗量的10%,而且甲烷氧化菌能降解卤化碳氢化合物,具有潜在的商业价值。分别对两种细菌的形态、分类、生理特征、代谢途径、研究方法及其潜在应用价值等进行了综述。     

磷对稻田甲烷排放的影响及其可能机制

目前关于磷对稻田甲烷排放的影响研究较少,为此,本文检索了已发表的磷对稻田甲烷排放的相关文章,并对文献数据进行了再挖掘分析,总结归纳了磷对甲烷产生和氧化的可能影响,并对未来需要进一步探究的问题进行了讨论。分析发现磷对稻田甲烷排放的调控主要受种植系统和其他施肥情况的影响,一季中稻下大都表现为磷肥施用降低甲烷排放,降幅受其他土壤养分情况影响而不同。磷通过影响水稻根系及其分泌物进而影响土壤碳的有效性,直接影响土壤磷的有效性,并改变土壤产甲烷菌和甲烷氧化菌的丰度和群落组成来调控甲烷的产生及氧化过程,最终影响甲烷的排放。     

设施栽培土壤甲烷氧化的研究

研究了设施栽培土壤的甲烷氧化.结果表明,不同土壤对甲烷的氧化能力各异,可能与土壤的理化性质有关;土壤微生物是甲烷氧化的主要生物类群:土壤含水量对甲烷氧化有明显影响,含水量过高或过低对甲烷氧化均具有抑制作用;氮源(包括有机和无机氮源)对甲烷氧化均有抑制作用;不同碳源对甲烷氧化的影响各异,纤维素对甲烷氧化抑制作用最小,而高浓度的甲醇、葡萄糖则对甲烷氧化具有强烈的抑制作用;在甲烷氧化过程中加入葡萄糖能迅速抑制甲烷氧化;在加入葡萄糖的同时保持瓶中充足的氧气,则这种抑制作用可以在5.5 d后得到解除.此外,还研究了从土壤中分离的甲烷氧化菌对碳源的利用情况,表明在甲烷释放极少的设施栽培土壤中,兼性营养的甲烷氧化菌可能在甲烷氧化中占据主要的地位.     

反刍家畜胃肠道甲烷排放与减排策略

反刍家畜胃肠道甲烷排放是重要的温室气体排放源,减少反刍家畜胃肠道甲烷排放有助于缓解全球温室效应和提高家畜饲养效率。本论文从中国反刍家畜胃肠道甲烷排放现状、瘤胃甲烷生成机制、甲烷生成的日粮营养影响因子和甲烷减排策略与潜力4个方面系统综述反刍家畜胃肠道甲烷排放的研究进展。目前,中国反刍家畜甲烷总排放量超过10 Tg,占全球胃肠道甲烷排放的比例超过15%。反刍家畜胃肠道甲烷排放主要来自瘤胃和后肠道,其中瘤胃甲烷占胃肠道甲烷生成总量的80%以上。二氧化碳还原路径利用瘤胃内的氢和二氧化碳合成甲烷,是瘤胃内生成甲烷的主要路径。瘤胃内的氢还可被相关微生物利用,合成挥发性脂肪酸和微生物蛋白等代谢产物,进而被机体利用。减少反刍家畜胃肠道甲烷排放的关键在于促进瘤胃内氢的利用,以及阻断瘤胃内的氢被甲烷菌利用合成甲烷。甲烷减排的日粮营养调控策略包括优化日粮组成、改善饲料品质、提高瘤胃流通速率、添加氢池和甲烷抑制剂等。大多数营养调控策略的甲烷减排效果小于40%,最新研制的3-NOP抑制剂的甲烷减排效果最高可达80%。但是,一些减排策略的产业化应用还受添加剂残留、抗生素禁用、食品安全、产品价格和消费者喜好等因素影响。牧场管理和遗传选育也是降低甲烷排放量的重要手段,过去100年来已实现每千克标准乳的甲烷排放量减排效果为57%。未来反刍家畜胃肠道甲烷研究将主要集中在低排放品种的遗传选育、不同营养调控策略间的组合效果、甲烷减排的经济效益和可持续性、家畜生长性能与健康、食品安全、消费者喜好等方面。     

农艺措施对稻田土壤产甲烷菌的影响研究进展

从农田管理的角度综述了近年来国内外学者对稻田土壤产甲烷菌的研究成果,发现耕作模式、水分管理、肥料管理、病虫草害防治等操作都会对稻田土壤产甲烷菌的数量和(或)种群产生影响。其中,旱作、水—旱轮作、施用化肥等能在一定程度上减少稻田土壤产甲烷菌的数量。这表明采取适当地农艺措施可降低稻田土壤中产甲烷菌的数量,从而在一定程度上缓解全球温室效应。     

土壤中甲烷氧化菌种群数量及其与甲烷氧化活性的关系

采用Hungate厌氧滚管计数技术和气相层析仪检测土样甲烷含量,研究分析了不同植被下黄松泥土壤中甲烷氧化菌种群的数量变化和土壤的甲烷氧化活性.结果表明不同植被下的黄松泥土壤中甲烷氧化菌种群数量在107～108cfu/g干土之间,变化范围不超过2个数量级.水稻田土壤和水稻分蘖期土壤中的甲烷氧化菌种群数量明显高于其它植被下土壤的甲烷氧化菌种群,但相互之间无显著性差异,而它们的甲烷氧化速率却差异显著.土壤中甲烷氧化菌种群数量对土壤氧化甲烷速率有影响但不显著.在氧化甲烷活性很低的土样中加入外源甲烷,可刺激土壤中的甲烷氧化菌增殖,并可诱导甲烷氧化速率达到最大值,但不同植被的土壤达到氧化甲烷最大速率所需的诱导时间不同.不同植被土壤间的甲烷氧化最大速率略有差异,以水稻田土壤为大.     

不同栽培措施对水稻田甲烷释放甲烷产生菌和甲烷氧化菌的影响

本文报道不同栽培措施下水稻田甲烷释放的特性和甲烷产生菌、甲烷氧化菌的数量、种类。结果表明，水稻田的甲烷释放，无论是早稻还是晚稻，成活期每天的释放量较少，随着生长逐渐增加，至分蘖期达到最高，随后又逐渐减少。长期淹水和高量氮肥或有机肥的施用可以明显地增加水稻田的甲烷释放量。产甲烷细菌的数量在干湿灌溉少氮处理的水稻田土壤中要少于其他各处理的土壤，其他各处理间无明显差异，早稻上生长前期较后期低２—３个数量级，晚稻上生长中期土壤中的产甲烷菌数量略高于生长前期和后期。甲烷氧化菌数量在早稻生长期间从１０￣（３－４）个／ｇ干土增加到生长后期的１０￣８个／ｇ干土，在晚稻生长期间维持在１０￣８个／ｇ干土。产甲烷细菌的种类主要为甲烷杆菌属（Ｍｅｔｈａ－ｎｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）和甲烷八叠球菌属（Ｍｅｔｈａｎｏｓａｒｃｉｎａ）的种。甲烷氧化菌主要为杆状、能利用除甲烷外其他基质的兼性异养型甲基营养型细菌。     

甲烷氧化菌分类及代谢途径研究进展

甲烷作为仅次于二氧化碳的第2号温室气体,是全球温室效应的主要"贡献者"之一。甲烷氧化菌是一类可以直接以甲烷作为能源和碳源的微生物,不仅能减少土壤甲烷排放量,在含水量不饱和的土壤中还能利用空气中的甲烷,对于减缓全球温室效应具有显著效果。甲烷氧化菌可分为好氧甲烷氧化菌和厌氧甲烷氧化菌2大类,均在环境中分布广泛。本文总结了近年来有关甲烷氧化菌分类及其代谢途径2个方面的最新研究进展,以期为甲烷氧化菌在环境中的生态分布研究及甲烷氧化菌在工程中的应用提供参考。     

垃圾填埋场覆土层植物根围甲烷氧化活性研究

采用滚管计数法和气相色谱法,研究了植物因素对垃圾填埋场封场覆土层中甲烷氧化菌的数量及其甲烷氧化活性的影响。结果表明:垃圾填埋场不同植物根围土壤中甲烷氧化茵的数量为1×10~7～1×10~8cfu·g~(-1),甲烷氧化速率为1×10~(-7)～1×10~(-8)mol·h~(-1)·g~(-1);封场时间越短,覆土层中甲烷氧化菌的数量及其甲烷氧化活性越高;甲烷氧化茵数量与甲烷氧化活性之间存在一定的正相关性,但甲烷氧化茵的数量并不是影响甲烷氧化活性的唯一因素。随着植物覆被土壤中的甲烷氧化菌的数量增多,不同种类植物根围的甲烷氧化活性差异明显,比裸露地高38%～45%。建议将小蓬草(Conyza canadensis)、稗(Echinochloa crusgalli)、佛甲草(Sedum lineare)等作为填埋场封场后的甲烷净化功能性先锋物种进行种植。     

农田土壤好氧氨氧化和甲烷氧化交互作用机制的研究进展

从农田土壤生态系统中硝化和甲烷氧化的研究意义、氨氧化和甲烷氧化的功能微生物演替规律，以及二者交互作用机制三个方面综述了现阶段取得的主要研究成果，并进一步阐述了土壤碳氮元素生物地球化学循环机制研究的科学问题和面临的挑战。未来研究应充分利用学科交叉，结合宏观结果和土壤微观动态过程，揭示土壤中不可培养微生物代谢能力及其在土壤生物地球化学循环中的重要作用，逐步实现对土壤生态过程的预测和调控。     

农田甲烷排放研究进展

甲烷是一种重要的温室气体,而农田是甲烷的重要排放源之一.因此,对农田甲烷排放进行研究具有重要的意义.该文从农业生态系统甲烷排放、土壤甲烷排放的影响因子,比如土壤含水量、土壤性质以及施用肥料的种类及肥料施用方法等方面综述了稻田甲烷的研究进展.探讨了缓解农田甲烷排放的管理措施,尤其是减缓稻田甲烷排放的措施.提出了未来开展稻田甲烷的研究方向,以期为进一步控制稻田甲烷排放提供一定参考.     

低碳背景下畜牧业甲烷排放现状与减排策略研究

为推动畜牧业甲烷减排进程以及实现畜牧业绿色可持续发展提供数据支撑和科学依据,利用FAO数据库1961-2019年的长时序统计数据,分析了全球畜牧业甲烷排放量的变化趋势,结果发现:(1)1961-2019年,全世界各地区畜牧业甲烷估计排放量存在显著差异,并且总体呈不断上升趋势。(2)全球反刍动物甲烷排放量由1961年的6 804.79万t增加至2019年的10 352.91万t,分别占畜牧业甲烷排放总量的96.98%、97.51%;在不同品种反刍动物中,甲烷排放量前3位分别是肉牛、奶牛、水牛,其排放量分别由1961年的3 498.87万、1 861.56万、520.98万t增加至2019年的5 666.16万、1 996.04万、1 208.33万t。(3)印度、中国、巴基斯坦等国作为畜牧生产大国,牛、羊等反刍动物产量均排名世界前10位,其甲烷排放量也在不断增长,且增量多增速较快。在此基础上本研究提出了控制畜牧业甲烷排放的策略:在政策层面,建立畜牧业甲烷排放的统计数据与规范测算标准,对畜牧业温室气体排放征税或使其参与碳市场,建立奖励机制激励农户降低农场甲烷排放,加强生产者和消费者的气候变...     

甲烷氧化菌的筛选与生理特性研究

[目的]筛选一株甲烷氧化菌,并对其生理特性进行研究。[方法]从河南新乡卫河沿岸土壤中分离筛选甲烷氧化菌,对其碳源利用及生长性能进行研究。[结果]该菌能以甲烷为唯一碳源生长,为革兰氏阴性菌,生长周期为7 d。该菌也能利用葡萄糖、蔗糖、麦芽糖,并发现甲醇这一中间代谢产物对甲烷氧化菌的生长有明显的促进作用。[结论]甲烷氧化菌是一种高效降解甲烷的细菌,因此可以应用于微生物处理甲烷或煤层附着瓦斯,为微生物治理煤矿瓦斯、保护大气环境提供基础。     

一个厌氧甲烷氧化菌菌株的分离、纯化和特征研究

首次报道浙江象山市郊青紫泥水稻田土壤中一个能厌氧氧化甲烷的细菌菌株AMOB3的分离、纯化及其部分生理生化特性.该菌株革蓝氏染色阴性,细胞极小,仅(0.3～0.5) μm×(0.7～0.8) μm,在厌氧滚管琼脂上可形成细小透明直径约为0.2 mm的菌落.能较好地利用甲烷和甲醇,但仅微弱利用甲酸.电镜显微表明细胞具有周生于胞质的与好氧性甲烷氧化菌相同的囊膜结构.试管培养时该菌株的甲烷氧化活性为2.4 nmol/mL.Cu2+、Mo6+、Mn4+等离子可提高该菌株氧化甲烷的能力,但Cr3+具有抑制作用.经将菌株AMOB3的特性与现有报道的好氧性甲烷氧化菌比较,认为这是一个不同于现有甲烷氧化菌的新种.     

一株奶牛粪便中甲烷氧化菌的分离与鉴定

甲烷氧化菌是一类能以甲烷和甲醇作为唯一碳源和能源进行生长的微生物。利用甲烷氧化菌选择性培养基从健康奶牛粪便样本中分离、筛选多株甲烷氧化菌,选择其中一株对甲烷代谢率较高的菌株命名为M17,并对其进行形态学观察、16S rDNA同源性比对以及理化性质分析的研究。结果表明,该菌株属于甲烷氧化菌Methylobacterium属,能够利用多种碳源进行生长,但以甲醇为碳源生长最为良好,最适生长温度为35℃,最适pH为6.8左右。     

农田土壤碳转化微生物及其功能的研究进展

农田生态系统土壤碳转化是当前陆地生态系统碳循环研究的重要领域之一,而土壤微生物在驱动和调节土壤碳循环中发挥重要作用。简要介绍了参与农田生态系统土壤碳转化的微生物及其功能,包括农田土壤中的固碳细菌、参与农田有机碳转化的细菌和真菌、农田生态系统中与甲烷生成相关的产甲烷菌和甲烷氧化菌等。     

影响湿地甲烷产生、传输与氧化因素的研究进展

湿地甲烷排放对温室效应的贡献十分明显。湿地甲烷排放是有机物（底物）输入、分解、厌氧产甲烷以及甲烷传输、氧化等环节综合作用的结果。文章对影响湿地甲烷生成、传输与氧化的温度、水位、土壤有机物、土壤pH和氧化还原电位、植物类型以及土壤离子、土质等主要因素进行了阐述,对未来湿地甲烷排放变化趋势进行了探讨,并对此方面的研究方向进行了分析,旨在为全球气候变化以及人类活动影响导致大气甲烷浓度变化预测提供依据。     

灌溉对稻田甲烷排放的影响

稻田土壤Ｅｈ值〈－１５０ｍＶ时甲烷大量产生,甲烷排放速率随着温度的上升而加大,与稻田水层温度的相关系数ｒ＝０．９６６,水稻整个大田生长期的甲烷平均放能量为１８２．１８ｍｇ．ｍ＾－２ｄ＾－１。通过控水晒田可迅速提高土壤Ｅｈ值,使土壤水溶解的的甲烷量和排放量骤然下降,其下降幅度在９０％以上。稻田耕层土壤水溶解的甲烷量,随土层深度增加而逐渐上升,土怪为５ｃｍ、１０ｃｍ和１５ｃｍ的溶解甲烷量、分别为０．４