甲醇对土壤甲烷氧化的影响及其微生物学机理

对设施栽培土壤甲烷氧化及其微生物学机理进行了研究，结果表明，不同土壤对甲烷的氧化能力各异，这可能与土壤的理化性质有关。土壤微生物是甲烷氧化的主要生物类群，不同碳源对甲烷氧化的影响各异，纤维素对甲烷氧化的抑制作用最小，高浓度的甲醇则对甲烷氧化具有强烈的抑制作用，而适当浓度的甲醇可极大地促进土壤甲烷的氧化。在甲烷释放极少的设施栽培土壤中，兼性营养甲烷氧化菌可能在甲烷氧化中占据主导地位。     

森林土壤氧化（吸收）甲烷研究进展

甲烷是一种重要的温室气体,对全球气候变暖的贡献仅次于CO2,约为25%。大气甲烷可以被土壤中甲烷氧化细菌在有氧条件下吸收利用,陆地生态系统森林土壤氧化吸收甲烷的研究已有大量报道。甲烷氧化菌是以甲烷作为唯一的碳源和能源的一类细菌的总称。但森林土壤在全球甲烷核算中具有一定的不确定性,取决于产甲烷菌和甲烷氧化菌的相对活性。甲烷氧化菌的研究集中在环境对氧化能力的影响和自身氧化能力上。大气甲烷氧化过程为高氧化能力低亲力氧化,受到一些因子,如土壤温度、土壤通气状况、pH、氮肥等的影响,具体机理的研究还有待进一步深入。土壤通气状况受土壤质地与土壤水分影响,土地利用类型可能改变土壤容重、土壤结构和土壤水分,进而影响土壤甲烷氧化。植物可以通过自身对生境的作用或化感作用影响土壤甲烷氧化。土壤动物的研究则相对较少,目前排放清单中仅有白蚁是全球甲烷核算所包括的。从甲烷氧化菌的分类出发,对甲烷氧化菌氧化甲烷的机理、菌的生态分布及甲烷氧化的影响因素、时空异质性、观测方法等作出了综述,为正确认识和准确预测森林土壤在一定气候和土地利用类型条件下的甲烷氧化强度提供理论依据。     

稻田甲烷氧化与铵氧化关系研究进展

稻田生态系统中存在着好氧微域，其中同时发生甲烷氧化和铵氧化。甲烷和铵氧化过程具有极为相似的微生物机理。稻田土壤中的甲烷可能影响铵氧化过程；施用铵态氮肥对甲烷的氧化也有强烈影响。本文对稻田土壤中甲烷氧化与铵氧化关系做一简要综述。     

稻田甲烷氧化与铵氧化关系研究进展

稻田生态系统中存在着好氧微域,其中同时发生甲烷氧化和铵氧化。甲烷和铵氧化过程具有极为相似的微生物机理。稻田土壤中的甲烷可能影响铵氧化过程;施用铵态氮肥对甲烷的氧化也有强烈影响。本文对稻田土壤中甲烷氧化与铵氧化关系做一简要综述。     

氮肥对土壤氧化大气甲烷影响的机制

综合评述了氮氧化甲烷的抑制机制。包括：（1）竞争甲烷单氧化酶的竞争抑制机制，（2）代谢产物的毒害抑制机制，（3）外源盐引起的微生物生理缺水抑制机制和（4）氮素周围作用引起的抑制机制。提出了氧化菌竞争利用土壤空气有限O2的竞争抑制机制，即氨氧化菌利用更多的土壤有限氧气→产生优势氨氧化菌→形成优势菌群→限制甲烷氧化菌繁殖和功能发挥的氨长期抑土壤化大气甲烷的机制，并认为这种抑制作用是不可逆的。     

氮肥对土壤氧化大气甲烷影响的机制

综合评述了氮素对土壤氧化甲烷的抑制机制。包括 :( 1)竞争甲烷单氧化酶的竞争抑制机制 ,( 2 )代谢产物的毒害抑制机制 ,( 3)外源盐引起的微生物生理缺水抑制机制和 ( 4)氮素周转作用引起的抑制机制。提出了氧化菌竞争利用土壤空气有限O2 的竞争抑制机制 ,即氨氧化菌利用更多的土壤有限氧气→产生优势氨氧化菌→形成优势菌群→限制甲烷氧化菌繁殖和功能发挥的氨长期抑制土壤氧化大气甲烷的机制 ,并认为这种抑制作用是不可逆的     

水稻土甲烷氧化菌对镉胁迫的响应

重金属污染影响土壤微生物群落结构与活性,间接影响土壤碳（如CO2、CH4）的生物地球化学循环和全球气候变化。甲烷氧化菌氧化消耗CH4,降低大气中CH4含量,在缓解由温室气体导致的全球温暖化方面起着重要作用。本研究通过短期土壤培养实验,比较研究了不同强度重金属镉（Cd）胁迫下,水稻土中甲烷氧化菌的多度、群落组成及其氧化CH4潜势的差异。结果表明,添加Cd含量越大,水稻土氧化CH4潜势越弱,甲烷氧化菌pmoA基因拷贝数显著减少;甲烷氧化菌多度与水稻土氧化CH4潜势之间存在显著正相关关系（P〈0.001）。群落组成分析发现,在相对低含量Cd（1 mg.kg-1）条件下,有新的甲烷氧化菌菌属出现,而添加较高含量Cd（10 mg.kg-1）时甲烷氧化菌种类减少。总之,Cd胁迫降低水稻土中甲烷氧化菌多样性及其氧化CH4潜势,可能导致原位CH4消耗减少,从而增加稻田CH4排放。     

湿地甲烷的产生、氧化及排放通量研究进展

甲烷研究已倍受科学界关注,不仅由于其对全球变暖的贡献仅次于二氧化碳,贡献率达25%,还因为单分子甲烷的增值潜势是二氧化碳的15~30倍.湿地是甲烷的重要来源,估计湿地生态系统对全球甲烷排放的贡献率约为20%,即为100~200Tg a?1.湿地甲烷在厌氧条件下产生,在土壤氧化层以及根际中部分氧化,然后通过土壤、水体和植物体排放到大气中去.就近10a来湿地甲烷产生、氧化、传输过程及其影响因素等的研究进展进行了综述.产甲烷菌的研究主要集中在其对环境因子的生理生态和分子生物学,尤其集中在稻田产甲烷菌的研究上,因此在深度和广度上都有待突破.产甲烷过程是一个复杂的生化过程,要对甲烷排放量估计、甲烷排放动态研究以及在甲烷排放建模等方面取得进展,必需在甲烷产生机制上进行突破.甲烷氧化菌的研究集中于菌群对环境的适应以及其自身氧化能力上,应用研究还不是很深入.甲烷氧化过程的研究已经有了一定的深度,但氧化过程具体机理的研究还有待进一步深入,这需要分子生物学以及基因组学等多学科的交叉.甲烷传输过程是研究甲烷排放动态的基础,目前相关研究较少,国内有关研究主要集中在稻田研究上,对高寒湿地的研究则几乎是空白.湿地甲烷通量的研究是目前温室气体研究的热点问题,但主要解决的问题是大气中甲烷气体浓度增加与湿地甲烷通量的关系.湿地甲烷通量是由多种因素决定的,对影响湿地甲烷通量的因素的研究相当丰富,特别是近年来对生物因素的关注.由于学科的发展,近10a在这方面的研究较之过去更为全面和系统.图1表1参68     

不同栽培措施对水稻田甲烷释放、甲烷产生菌和甲烷氧化菌的影响

本文报导不同栽培措施下水稻田甲烷释放的特性和甲烷产生菌、甲烷氧化菌的数量、种类。结果表明,水稻田的甲烷释放,无论是早稻还是晚稻,成活期每天的释放量较少,随着生长逐渐增加,至分蘖期达到最高,随后又逐渐减少,长期淹水和施用高量氮肥或有机肥可以明显地增加水稻田的甲烷释放量。水稻田土壤中产甲烷细菌的数量湿灌溉少氮处理少于其他各处理,其他各处理间无明显差异。早稻生长前期较后期土壤中的产甲烷菌数量低2—3个数量,晚稻生长中期略高于生长前期和后期。甲烷氧化菌数量在早稻生长期间从10~3～10~4/g干土增加到生长后期的10~8/g干土。在晚稻生长期间维持在10~8/g干土。产甲烷细菌的种类主要为甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)的种。甲烷氧化菌主要为杆状,除甲烷外还能利用其他基质的兼性异养型甲基营养型细菌。     

土壤对甲烷氧化作用的研究进展

综述了８０年代以来土地ＣＨ４氧化作用的研究进展，包括土壤氧化甲烷的概况、 ，以臁氧的供应、Ｎ的供应，土壤水分状况、土壤温度、土壤ＰＨ、土壤质地等因素对土壤氧化ＣＨ４的影响。     

Interaction and independence on methane oxidation of landfill cover soil among three impact factors: water, oxygen and ammonium

To understand the influence patterns and interactions of three important environmental factors, i.e. soil water content, oxygen concentration, and ammonium addition, on methane oxidation, the soils from landfill cover layers were incubated under full factorial parameter settings. In addition to the methane oxidation rate, the quantities and community structures of methanotrophs were analyzed to determine the methane oxidation capacity of the soils. Canonical correspondence analysis was utilized to distinguish the important impact factors. Water content was found to be the most important factor influencing the methane oxidation rate and Type II methanotrophs, and the optimum value was 15% (w/w), which induced methane oxidation rates 10- and 6- times greater than those observed at 5% (w/w) and 20% (w/w), respectively. Ambient oxygen conditions were more suitable for methane oxidation than 3% oxygen. The addition of 100 mg-N·kg _drysoil ^?1 of ammonium induced different effects on methane oxidation capacity when conducted at low or high water content. With regard to the methanotrophs, Type II was sensitive to the changes of water content, while Type I was influenced by oxygen content. Furthermore, the methanotrophic acidophile, Verrucomicrobia, was detected in soils with a pH of 4.9, which extended their known living environments.     

Methane and carbon dioxide dynamics in wetland mesocosms: effects of hydrology and soils.

Methane and carbon dioxide fluxes in created and restored wetlands, and the influence of hydrology and soils on these fluxes, have not been extensively documented. Minimizing methane fluxes while maximizing productivity is a relevant goal for wetland restoration and creation projects. In this study we used replicated wetland mesocosms to investigate relationships between contrasting hydrologic and soil conditions, and methane and carbon dioxide fluxes in emergent marsh systems. Hydrologic treatments consisted of an intermittent flooding regime vs. continuously inundated conditions, and soil treatments utilized hydric vs. non-hydric soils. Diurnal patterns of methane flux were examined to shed light on the relationship between emergent macrophytes and methane emissions for comparison with vegetation-methane relationships reported from natural wetlands. Microbially available organic carbon content was significantly greater in hydric soils than nonhydric soils, despite similar organic matter contents in the contrasting soil types. Mesocosms with hydric soils exhibited the greatest rates of methane flux regardless of hydrology, but intermittent inundation of hydric soils produced significantly lower methane fluxes than continuous inundatation of hydric soils. Methane fluxes were not affected significantly by hydrologic regime in mesocosms containing non-hydric soils. There were no diurnal differences in methane flux, and carbon dioxide and methane fluxes were not significantly correlated. The highest rates of CO2 uptake occurred in the continuously inundated treatment with non-hydric soils, and there were no significant differences in nighttime respiration rates between the treatments. Implications for hydrologic design of created and restored wetlands are discussed.     

土壤对甲烷氧化作用的研究进展

综述了８０年代以来土壤对ＣＨ４氧化作用的研究进展，包括土壤氧化甲烷的概况、机理，以及氧的供应、Ｎ的供应、土壤水分状况、土壤温度、土壤ｐＨ、土壤质地等因素对土壤氧化ＣＨ４的影响。     

生物覆盖层基质对垃圾填埋场甲烷氧化的影响

生物覆盖层甲烷氧化是填埋场甲烷减排的重要途径,覆盖层基质性能对其甲烷氧化能力影响较大。选用≤1mm堆肥物（1#基质）、≤1mm堆肥物＋陶粒（2^#基质）、≤1mm堆肥物＋陶粒（3#基质）、1～2mm堆肥物（4#基质）、2～3．2mm堆肥物（5#基质）等5种不同类型的生物覆盖层基质,在实验室内模拟研究填埋场生物覆盖层的甲烷生物氧化状况,旨在为筛选垃圾填埋场甲烷高效氧化的生物覆盖材料提供科学依据。试验结果表明：粒径对基质氧气传输能力的影响不明显;不同基质的甲烷氧化能力存在显著差异,纯堆肥物基质（1#、4#和5#基质）几乎没有甲烷氧化能力,堆肥物＋陶粒（1：1（v：v）的复合基质（2#、3#基质）的甲烷氧化效率高达100％。堆肥物一陶粒复合基质为甲烷氧化细菌营造了良好的环境,改善了生物覆盖层内的气体传输性能,是一种适宜的填埋场生物覆盖层基质材料。     

生物覆盖层基质对垃圾填埋场甲烷氧化的影响

生物覆盖层甲烷氧化是填埋场甲烷减排的重要途径,覆盖层基质性能对其甲烷氧化能力影响较大。选用≤1mm堆肥物(1#基质)、≤1mm堆肥物+陶粒(2#基质)、≤1mm堆肥物+陶粒(3#基质)、1～2mm堆肥物(4#基质)、2～3.2mm堆肥物(5#基质)等5种不同类型的生物覆盖层基质,在实验室内模拟研究填埋场生物覆盖层的甲烷生物氧化状况,旨在为筛选垃圾填埋场甲烷高效氧化的生物覆盖材料提供科学依据。试验结果表明:粒径对基质氧气传输能力的影响不明显;不同基质的甲烷氧化能力存在显著差异,纯堆肥物基质(1#、4#和5#基质)几乎没有甲烷氧化能力,堆肥物+陶粒(1:1(V:V))的复合基质(2#、3#基质)的甲烷氧化效率高达100%。堆肥物-陶粒复合基质为甲烷氧化细菌营造了良好的环境,改善了生物覆盖层内的气体传输性能,是一种适宜的填埋场生物覆盖层基质材料。     

人工封闭对城市土壤功能的影响研究进展

随着全球城市化的快速发展,城市生态系统研究已受到人们的广泛关注。土壤作为城市生态系统的一个重要组成单位与功能载体,其功能与质量已受到城市化的冲击和影响。由人类活动（如房屋建筑、道路建设等）引起的土壤封闭是城市土壤的一个重要特征。与自然土壤封闭相比,人工封闭土壤严重地阻碍了城市土壤与外界环境的物质能量交换,限制了土壤功能的实现,成为导致土壤质量退化的重要因素。研究人工封闭对城市土壤功能的影响有利于更全面认识城市化的生态环境效应。本文介绍了城市土壤人工封闭的概念、主要特点及其与传统自然土壤封闭的异同;综述了人工封闭对城市土壤水分运动、土壤与环境间气体与能量交换、生物多样性与行为以及粮食安全影响等方面取得的研究进展。目前城市封闭土壤研究仍处于起步阶段,仅在个别城市开展过相关研究,且主要围绕人工封闭对城市环境与土壤的表观影响,对封闭后土壤性质的变化及其机制研究仍很缺乏。未来仍需在更多城市开展系统调查以获取基础数据,需着重研究城市封闭土壤中污染物的赋存、迁移、转化,封闭后土壤碳氮固持能力的变化,以及土壤微生物性质的变化,同时要创新研究方式和研究方法,为加强城市生态系统研究、实现城市可持续发展提供科学依据。