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稳定同位素碳13示踪法研究稻田甲烷平衡:水稻土甲烷厌氧氧化与生

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研究背景
全球CH4预算是基于CH4生成(methanogenesis)和CH4氧化(好氧和厌氧)之间的敏感性平衡。然而,气候变暖对这些过程的响应无法量化。这在很大程度上反映了当下对CH4厌氧氧化(AOM),这一土壤中普遍存在(ubiquitous)的过程,的温度敏感性(Q10)缺乏了解。
研究方案
作者基于13CH4标记培养实验,分别测定了5、20和35℃下水稻土中AOM和产甲烷的速率、Q10和活化能(activation energy),并结合筛选分析截至2021年04月发表的相关文献,对稻田产甲烷和甲烷氧化进行了对比分析。
研究结果
AOM和产甲烷速率随温度呈指数增长,AOM速率显著低于产甲烷率。AOM的活化能和Q10从5-20°C到20-35°C显著下降,这说明AOM是一个高度依赖温度的微生物过程。尽管如此,AOM和产甲烷的Q10在5-35°C时相似,这说明水稻土中AOM和产甲烷的温度依赖性相当(comparable)。
在28天的培养实验中,AOM的 Q10的持续增加反映了电子受体根据其热力学效率(thermodynamic efficiency)的连续利用。活化能每增加3.2 kJ mol-1,AOM的 Q10的基本常数(basic constant)计为0.1个单位。作者估计,在全球范围内水稻土中的AOM每年消耗2.2-5.5 Tg CH4。综合考虑本研究以及前任发表的相关文献的结果,陆地AOM消耗的CH4总量约占CH4总产量的30%。
研究结论
本研究的结果证实(corroborate)了甲烷厌氧氧化和产甲烷的Q10类似。然而,由于水稻土中甲烷厌氧氧化的速率低于产甲烷速率,因此甲烷厌氧氧化不能完全补偿气候变暖背景下甲烷产量的增加。


IP属地:湖北1楼2022-01-05 15:45回复