淡水螺类对湿地微生物介导的甲烷排放的影响

【摘要】：湿地由于其独特的淹水环境,使得其沉积物能够封存大量的有机碳。随着全球气候变暖过程的加剧,湿地生态系统碳循环研究已经引起了全球广泛关注。底栖动物作为湿地生态系统的重要组成部分,其高强度且频繁的生物扰动能够显著改变沉积物的物理结构、理化性质以及营养循环,继而也能够影响沉积物中微生物的群落结构、多度以及活性。因此,底栖动物对湿地碳循环有着潜在的影响。本论文选择淡水螺类作为主要的研究对象,结合野外观测和室内培养的方法研究了淡水螺类对鄱阳湖湿地甲烷排放的影响,分析了淡水螺类影响湿地甲烷排放的机制,得出以下主要结论： 1.螺蛳能够显著增加甲烷排放速率。同时,甲烷的排放速率和累积排放量都随着螺蛳密度增加而显著增加。 2.在湿地环境中,螺蛳密度超过1750Ind·m-2的区域是较强的甲烷排放源,甲烷排放通量高达23.98mgCm-2d-1,与互花米草为优势种的海滨盐沼甲烷排放通量(24.72mgCm-2d-1)相当。 3.螺蛳对甲烷排放的影响可能不是由其肠道甲烷产生菌厌氧降解有机质产生的。 4.在营养丰富的野外湿地中,螺蛳可能主要通过影响沉积物中的铵离子浓度来调节甲烷的排放通量。铵离子作为微生物代谢所必需的营养物,适当的增加能够促进微生物生长并且增加其活性。在本研究中,铵离子浓度与甲烷产生菌和氧化菌的多度以及潜在甲烷产生速率呈正显著相关。但是由于铵离子的分子结构和大小都与甲烷相近能够竞争性抑制甲烷氧化,所以铵离子浓度与潜在甲烷氧化速率成负显著相关。因此,螺蛳栖息地中的甲烷排放通量能够得以增加。 5.在室内封闭的培养罐中,螺蛳可能通过排便以及生物扰动增加沉积物中可溶性有机碳的含量。由于某些可溶性有机质,如醋酸盐,可能是甲烷产生的直接或者间接底物,因而随着可溶性有机碳的增加,甲烷排放速率及排放量也可能随之增加。 【关键词】：底栖动物-微生物相互作用 生物扰动 甲烷排放 铵离子 淡水生态系统
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S917.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 研究背景8
• 1.2 湿地生态系统8-14
• 1.2.1 湿地甲烷排放过程9-11
• 1.2.2 影响湿地甲烷排放的因素11-14
• 1.3 底栖动物影响甲烷排放的研究进展14-16
• 1.3.1 底栖动物14-15
• 1.3.2 底栖动物的生态作用15
• 1.3.3 底栖动物对甲烷的影响15-16
• 1.4 鄱阳湖的自然条件与底栖动物资源16-17
• 1.4.1 鄱阳湖自然条件16-17
• 1.4.2 鄱阳湖底栖动物资源17
• 1.5 研究目的和意义17-18
• 第二章 淡水螺类对鄱阳湖湿地甲烷排放的影响18-29
• 2.1 野外实验18-21
• 2.1.1 研究地点和实验设计18-19
• 2.1.2 气体采集19-20
• 2.1.3 沉积物采集与处理20-21
• 2.2 室内实验21-24
• 2.2.1 室内实验设计21
• 2.2.2 研究材料21-22
• 2.2.3 室内培养22-23
• 2.2.4 气体采集23
• 2.2.5 螺蛳存活率23-24
• 2.2.6 沉积物样品的回收24
• 2.3 甲烷浓度的检测24
• 2.4 甲烷排放通量的计算24-25
• 2.5 统计分析25
• 2.6 结果25-28
• 2.6.1 野外甲烷排放速率25-26
• 2.6.2 室内培养甲烷排放速率和累积排放量26-28
• 2.6.3 室内培养螺蛳存活率28
• 2.7 总结与讨论28-29
• 第三章 淡水螺类影响甲烷排放机制的研究29-50
• 3.1 材料和方法29-38
• 3.1.1 螺蛳肠道甲烷排放量29
• 3.1.2 土壤理化性质分析29-32
• 3.1.3 微生物活力检测32
• 3.1.4 甲烷浓度的检测32-33
• 3.1.5 甲烷变化速率计算33
• 3.1.6 功能基因的绝对定量33-38
• 3.2 统计分析38-39
• 3.3 结果39-46
• 3.3.1 螺蛳肠道产甲烷排放速率39
• 3.3.2 野外实验结果39-43
• 3.3.3 室内实验结果43-46
• 3.4 讨论46-50
• 总结50-52
• 4.1 主要结论50-51
• 4.2 不足之处51-52
• 参考文献52-59
• 致谢59-62
• 附件62

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