特莱生态区热带草原土壤中的扰动现象揭示了甲烷氧化菌群落及其相关甲烷氧化能力的变化

《Plant and Soil》：Disturbances in tropical grassland soils of the Terai ecozone reveal changes in methanotrophic community and associated methane oxidation potential

甲烷氧化菌（MOB）多样性及氧化潜力在热带Terai草甸土壤中受干扰和时间变化影响显著。研究表明，未受干扰土壤中MOB丰度（1.12×10^7-2.42×10^7 copies/g）和甲烷氧化潜力（MOP，13.48 ng/g/h）均高于受干扰区域（5.32×10^6-1.44×10^7 copies/g，9.74 ng/g/h），且冬季MOP最高。基因测序显示Type I/II MOB均存在，Type II（Methylocystis）和Type Ib分别占主导（42.02-66.72%，49.25-67.32%），与土壤温度、有机碳和湿度强相关。

　　

摘要

背景与目的

草原是大气中甲烷的最大生物汇之一，同时孕育着多样的甲烷氧化菌群落。本研究探讨了干扰因素（如放牧、地表径流、践踏）以及时间变化对热带特莱（Terai）草原土壤中甲烷氧化菌（MOB）多样性和甲烷氧化潜力（MOP）的影响。

方法

通过基于pmoA基因的扩增子测序和定量PCR（qPCR）分别评估了甲烷氧化菌的多样性和丰度。采用实验室培养实验来确定甲烷氧化潜力（MOP）。

结果

qPCR分析显示，在未受干扰的土壤中，总甲烷氧化菌的数量范围为1.12 × 10^7至2.42 × 10^7个/克土壤；而在受干扰的土壤中，这一数量为5.32 × 10^6至1.44 × 10^7个/克土壤。相应地，未受干扰土壤中的甲烷氧化潜力（ng CH4/g·h^-1）显著高于受干扰土壤（分别为13.48 vs 9.74），并且具有明显的季节性变化趋势——冬季最高，其次是夏季和雨季。扩增子测序在各个地点均检测到了I型和II型甲烷氧化菌。其中，Methylocystis（II型）和Type Ib甲烷氧化菌在群落中占主导地位，其相对丰度分别为42.02–66.72%和49.25–67.32%，且在未受干扰的草原中更为普遍。甲烷氧化菌群落的组成受到土壤理化参数的显著影响，其中土壤温度、有机碳和湿度的相关性最强。

结论

总体而言，本研究表明特莱草原土壤支持着一个丰富且功能重要的甲烷氧化菌群落，该群落与甲烷氧化潜力及生态系统的季节性动态密切相关。这些发现有助于全球范围内理解土壤甲烷汇的作用，并为甲烷减排策略的制定提供了依据。