《雲南典型湖泊系統中甲烷產生和轉化研究》是依託北京大學，由謝曙光擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：雲南典型湖泊系統中甲烷產生和轉化研究
- 項目負責人：謝曙光
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
甲烷是一種重要的溫室氣體，而湖泊甲烷排放與大氣甲烷平衡關係密切。然而，目前精確評估湖泊甲烷排放通量和實施有效的管理措施還受到很多因素的限制，尤其是尚不清楚整個湖泊中甲烷產生和轉化過程的時空分異性。本項目以處於不同營養水平的雲南湖泊洱海、滇池和瀘沽湖為例，系統研究整個湖泊系統中甲烷產生和轉化的功能微生物群落和原位活性微生物的時空分布特徵及其驅動因子，揭示甲烷產生和轉化潛力的時空分異性，並建立高精度的湖泊甲烷排放通量模型。此外，項目還將進一步開展甲烷厭氧氧化微生物的富集培養研究，並綜合利用先進的生物學和化學分析手段深入探索甲烷厭氧氧化機制。項目的實施能揭示湖泊系統中甲烷產生和轉化過程的精確信息，能為我國湖泊甲烷排放的控制和管理提供重要依據，同時為國內外其它湖泊甲烷產生和轉化研究提供一種新的思路。
結題摘要
湖泊是大氣甲烷重要的自然源和匯，而微生物是湖泊甲烷產生和轉化的主要驅動者，因而對微生物群落結構與功能及其對環境回響機制的解析，有助於系統地理解湖泊甲烷產生與轉化過程。由於我國湖泊普遍面臨富營養化威脅，富營養化會導致湖泊甲烷淨通量增加，解析富營養壓力下湖泊甲烷產生和轉化過程的變化機制尤為重要。 本項目以滇池和洱海兩個典型湖泊為研究對象，結合場地研究與實驗室模擬，解析湖泊中甲烷產生和轉化相關微生物群落結構和功能的時空變化特徵及其驅動因子，揭示富營養化對甲烷產生與轉化過程的影響機制，並結合穩定同位素探針實驗探討群落潛在的適應和反饋機制。得到主要結論如下： 湖泊中細菌、古菌及與甲烷產生轉化相關的功能群落的豐度和組成存在時空差異，無機氮、有機碳等與湖泊營養水平相關的指標是驅動上述特徵的重要因素。富營養化湖泊中，高有機質含量和無機氮形態、含量的變化影響了甲烷產生和轉化過程發生的空間範圍和途徑。有機質在沉積物中的積累擴大了產甲烷活動發生的空間區域。氨氮通過不同機制抑制好氧和厭氧甲烷氧化過程，無機氮形態的轉化驅動不同甲烷氧化途徑相對貢獻的季節性變化。 在富營養化壓力下，微生物群落髮生優勢物種的演替，以及功能基因豐度和轉錄水平的變化。甲基營養產甲烷古菌豐度上升，有助於產甲烷微生物群落適應較高的硝氮水平，並縮短碳轉化途徑；甲烷氧化群落豐度增加、轉錄上調、優勢類群變化，反饋高氨氮對甲烷氧化的抑制作用。本項目從微生物群落結構和功能層面解析甲烷產生和轉化過程的時空變化特徵及其影響因素，並揭示了富營養壓力下相關微生物群落的適應機制。研究結果有助於增進對湖泊碳循環過程對富營養化的回響機制的認知，為湖泊甲烷排放的控制和管理提供重要的微生物學依據。
