崇明东滩湿地CH4与N2O双消减的耦合过程研究

N₂O还原驱动的CH₄厌氧氧化作用(AOM)是湿地系统温室气体双减排的一种新途径,而基于滨海围垦开发的稻田利用方式对该途径的影响效应尚不清楚。本研究选取长江入海口崇明东滩湿地的自然滩涂(光滩湿地和芦苇湿地)和围垦稻田(围垦种稻19 a和86 a)为研究对象,设置3个试验处理(¹³CH₄,¹³CH₄+N₂O,N₂O)进行室内厌氧培养。采用稳定性同位素标记结合定量PCR等手段,分析不同湿地土壤的N₂O型CH₄厌氧氧化速率及其固碳潜力,研究其相关功能基因的数量特征。结果发现,围垦稻田土壤中N₂O驱动的AOM速率为6.10~7.51 ng·g^-1·d^-1,显著高于自然滩涂湿地。供试土壤N₂O驱动CH₄厌氧氧化的¹³C-SOC固碳量为18.1~49.4 nmol·g^-1,表明该过程具有较强的固碳潜力。¹³CH₄+N₂O添加条件下,供试土壤中硝酸盐型和硫酸盐型CH₄厌氧氧化古菌的mcrA功能基因丰度分别为(1.08~2.29)×10⁷copies·g^-1和(2.55~14.30)×10⁷copies·g^-1,比只添加¹³CH₄处理分别高出25.8%~64.1%和41.0%~50.1%;相反,亚硝酸盐型CH₄厌氧氧化细菌的pmoA功能基因丰度则无明显变化。相关性分析发现N₂O驱动的AOM速率与nosZ Ⅱ基因和硝酸盐型mcrA基因均呈显著正相关,表明nosZ Ⅱ型N₂O还原微生物和硝酸盐型CH₄厌氧氧化古菌可能共同参与了N₂O驱动的CH₄厌氧氧化过程,而硫酸盐型CH₄厌氧氧化古菌则在自然滩涂湿地中发挥着重要作用。研究表明,围垦植稻在一定程度上促进了N₂O驱动的CH₄厌氧氧化作用。