城市公园沉积物：多生境CH4和N2O排放的微生物热点与气候启示

城市公园作为碳中和重要载体，其沉积物中CH4和N2O排放机制尚不明确。厦门大学团队通过宏基因组技术解析五类生境微生物群落，发现沉积物是温室气体排放潜在热点，揭示mcrA与nosZ基因耦合机制，为优化城市绿地碳氮管理提供分子证据。

　　

随着全球城市化进程加速，城市区域贡献了70%的人为温室气体排放，其中甲烷(CH₄)和氧化亚氮(N₂O)的增温潜势分别是CO₂的34倍和296倍。尽管城市绿地被广泛建设用于缓解气候变暖，但公园生态系统内不同生境的微生物介导的温室气体循环机制仍存在认知空白。厦门大学环境与生态学院的研究团队在《Journal of Environmental Sciences》发表的研究，首次系统揭示了亚热带城市公园沉积物作为CH₄和N₂O排放热点的微生物学机制。

研究人员采用跨公园采样策略，从厦门6个城市公园采集土壤、苔藓、树洞、水体和沉积物等5类生境样本，运用宏基因组测序技术解析微生物群落结构，重点追踪mcrA（甲烷生成）、pmoA（甲烷氧化）、nirK/nirS（反硝化）、norB（一氧化氮还原）和nosZ（N₂O还原）等关键功能基因的分布特征。通过环境参数测定、微生物多样性分析和功能基因网络构建，揭示了生境特异性对温室气体代谢的影响机制。

微生物群落与功能基因多样性
沉积物表现出最高的α多样性，但CH₄循环功能呈现"饱和现象"，与其它生境显著不同的BEF关系。氮循环功能基因丰度与微生物多样性呈显著正相关，而沉积物的甲烷代谢仅由少量特定菌属（如Methanoregula和Methanosaeta）驱动。

生境特异性代谢潜能
沉积物中mcrA基因丰度是其它生境的3-8倍，norB基因占比高达总氮循环基因的62%，表明其强烈的N₂O产生倾向。网络分析显示mcrA与nosZ基因存在显著共现，暗示产甲烷过程可能与反硝化存在代谢耦合。

环境驱动机制
溶解氧（DO＜2 mg/L）、总氮（TN＞4.5 mg/L）和总碳（TC＞15%）是影响功能基因分布的关键因子。富营养化水体上覆的沉积物中，甲烷八叠球菌目（Methanosarcinales）相对丰度提升2-3个数量级。

该研究首次证实城市公园水体沉积物是 previously overlooked（既往被忽视的）温室气体排放源，其单位面积的CH₄代谢潜能超过土壤生境5倍以上。发现的功能基因耦合现象（mcrA-nosZ）为理解碳氮循环交互提供了新视角。研究建议城市绿地规划需重点关注水体沉积物管理，通过控制外源氮输入和改善水体氧合状态，可有效抑制CH₄和N₂O的排放潜能。这些发现对准确评估城市碳中和措施的实效性具有重要政策指导价值，也为全球城市温室气体排放模型的参数优化提供了微生物学依据。