孫萬(wàn)龍，孫志高，孫文廣，翁虹，呂迎春，姜?dú)g歡，王玲玲

(1.中國(guó)科學(xué)院海岸帶環(huán)境過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東省海岸帶環(huán)境過(guò)程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所，山東 煙臺(tái)264003； 2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.山東省農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究所，山東 濟(jì)南 250100；4.山東省黃河三角洲生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 濱州學(xué)院，山東 濱州 256603)

全球氣候變化是當(dāng)今人類面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。CH4是引起全球變暖的重要溫室效應(yīng)氣體之一，其對(duì)溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)僅次于CO2和N2O，達(dá)25%[1]。盡管CH4在大氣中的濃度低于CO2，但其熱吸收效應(yīng)卻是CO2的15～30倍[2]。CH4還能與大氣污染物(如氟利昂)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生其他溫室氣體，如O3、CO和CO2等。全球大氣CH4濃度已經(jīng)由1750年的715×10-9增加到2005年的1774×10-9，并在2007和2008年分別增加了(8.3±0.6)×10-9和(4.4±0.6)×10-9[3-4]。據(jù)2011年世界氣象組織發(fā)布的最新數(shù)據(jù)，2010年全球大氣CH4濃度已高達(dá)1808×10-9，且正在以每年約1%的速度增加[5]。

濕地CH4排放是一個(gè)復(fù)雜的生物地球化學(xué)過(guò)程，它是濕地CH4產(chǎn)生、傳輸和氧化過(guò)程綜合作用的結(jié)果。其中CH4氧化是控制CH4通量的重要因子，土壤中好氧微生物消耗大氣中的CH4是濕地重要的CH4匯[6]。因此，探討CH4氧化及其對(duì)不同因子的響應(yīng)對(duì)于揭示濕地系統(tǒng)CH4排放的關(guān)鍵機(jī)制具有重要意義。目前，國(guó)外已在濕地土壤CH4氧化及其影響因子方面進(jìn)行了較多研究，且這些研究主要涉及水稻田[7-9]、泥炭地[10-11]、淡水沼澤[12-13]和紅樹林[14]等濕地類型。與之相比，國(guó)內(nèi)對(duì)濕地土壤CH4氧化的研究主要集中在人工濕地——水稻田的探討上[15-18]，對(duì)天然濕地的研究主要集中于三江平原沼澤[19-22]、森林濕地[23-25]、長(zhǎng)江口濱岸濕地[26-27]、閩江口濕地[28-29]以及若爾蓋濕地[30-31]等。作為我國(guó)溫暖帶保存最完整、最廣闊和最年輕的黃河三角洲濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)，近年來(lái)已成為自然濕地研究的熱點(diǎn)區(qū)域之一[32]，但關(guān)于溫室氣體排放特征的研究還很少[33-34]，而關(guān)于CH4氧化潛力的探討還未見(jiàn)報(bào)道。黃河口潮灘濕地是黃河入海河段與渤海相互作用形成的重要生態(tài)類型，承接著來(lái)自黃河中上游帶來(lái)的大量營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物[35]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，黃河2011年排放入海的營(yíng)養(yǎng)鹽和CODcr分別高達(dá)1.80萬(wàn)t和18.09萬(wàn)t[36]。大量營(yíng)養(yǎng)鹽和有機(jī)物的輸入不僅對(duì)黃河入?？诮端w的營(yíng)養(yǎng)狀況產(chǎn)生重要影響，而且其對(duì)于黃河口潮灘濕地營(yíng)養(yǎng)水平的影響也非常深刻。可見(jiàn)，黃河口潮灘濕地充當(dāng)著陸源碳氮的一個(gè)重要“匯”，但這一“匯”的形成究竟對(duì)CH4產(chǎn)生與氧化過(guò)程有何影響，目前尚不清楚。為此，本文以黃河口潮灘濕地土壤為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，初步探討了CH4氧化潛力對(duì)有機(jī)物輸入的響應(yīng)。研究結(jié)果可為評(píng)價(jià)有機(jī)物輸入對(duì)黃河口潮灘濕地CH4釋放規(guī)律的影響提供重要科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

供試土壤采自山東省黃河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)今黃河入?？诒辈康湫统睘竦亍｜S河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)(37°40′～38°10′ N, 118°41′～119°16′ E)位于東營(yíng)市境內(nèi)，總面積為15.3萬(wàn)hm2，是中國(guó)最大的河口三角洲保護(hù)區(qū)，主要保護(hù)新生濕地系統(tǒng)和珍稀瀕危鳥類。保護(hù)區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，具有明顯的大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)，雨熱同期，四季分明，冷熱干濕界限極為明顯。該區(qū)年平均氣溫12.1℃，無(wú)霜期196 d，≥10℃的年積溫約4300℃，年均蒸發(fā)量1962 mm，年均降水量為551.6 mm，70%的降水集中于7和8月。區(qū)域內(nèi)的土壤類型主要為隱域性潮土和鹽土，主要植被類型包括蘆葦(Phragmitesaustralis)、檉柳(Tamarixchinensis)、堿蓬(Suaedasalsa)和獐茅(Aeluropuslittoralis)。作為潮灘濕地演替先鋒階段的堿蓬鹽沼是黃河口丹頂鶴、白鷺以及鵒形目鳥類等的主要棲息地，同時(shí)還起著維持濕地系統(tǒng)正常演替，防風(fēng)固堤，調(diào)節(jié)氣候等重要功能[37]。

1.2 樣地選擇與樣品采集

1.2.1樣品采集 2010年11月初，在今黃河入?？诒辈繛I岸高潮灘、中潮灘、低潮灘和光灘的典型試驗(yàn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行0～10 cm深度土壤樣品的采集，每個(gè)采樣區(qū)設(shè)置3個(gè)重復(fù)。樣品采集后立刻裝入自封袋，封口后帶回實(shí)驗(yàn)室風(fēng)干備用。土壤基本理化性質(zhì)測(cè)定方法分別為：電導(dǎo)率采用Field Scout土壤&溶液EC計(jì)測(cè)定；容重采用環(huán)刀法測(cè)定；總碳(TC)和總氮(TN)含量采用元素分析儀(Elementar Vario Macro)測(cè)定；NH4+-N 和NO3--N 含量在用2 mol/L的KCl溶液浸提后通過(guò)連續(xù)流動(dòng)分析儀(Bran-Lubee AAA3)測(cè)定[33]。采樣點(diǎn)表層土壤的基本理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 采樣點(diǎn)表層土壤基本理化性質(zhì)

1.2.2CH4好氧培養(yǎng)試驗(yàn) 取風(fēng)干后過(guò)60目篩(0.3 mm)的土樣40 g放入到250 mL培養(yǎng)瓶中(設(shè)3個(gè)重復(fù))，加入蒸餾水使培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)土壤水分含量為田間持水量的70%(加水12.2 mL)，用玻璃棒攪拌使樣品混合均勻成泥漿狀。用硅橡膠塞塞住瓶口，瓶塞周圍以704膠密封。在塞住瓶口的硅橡膠塞中間打2個(gè)孔，插入玻璃管，1根以適當(dāng)長(zhǎng)度插入泥漿中，作為CH4進(jìn)口；另1根較短，稍稍插入培養(yǎng)瓶即可，作為CH4出口和氣體取樣口。通過(guò)取樣口從培養(yǎng)瓶中抽取2.5 mL氣體，然后再向培養(yǎng)瓶注入2.5 mL純CH4，使瓶?jī)?nèi)CH4濃度為10000 μL/L左右(準(zhǔn)確的初始濃度待確定)。將培養(yǎng)瓶放入 25℃培養(yǎng)箱振蕩30 min(黑暗，120 r/min)，立即測(cè)定CH4濃度作為其初始濃度。然后繼續(xù)放到此培養(yǎng)箱中恒溫25℃培養(yǎng)，每隔12 h(或24 h)測(cè)定1次瓶中CH4濃度。每次測(cè)定CH4濃度時(shí)，先從培養(yǎng)瓶中抽取1 mL氣樣以N2稀釋至10 mL，然后用Agilent 7890A氣相色譜測(cè)定。實(shí)驗(yàn)連續(xù)培養(yǎng)6 d，共測(cè)定了9次CH4濃度。土壤CH4氧化潛力通過(guò)分析密閉培養(yǎng)一定時(shí)間后培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)CH4濃度的變化來(lái)計(jì)算。為了比較不同有機(jī)物輸入對(duì)CH4氧化潛力的影響，有機(jī)物輸入實(shí)驗(yàn)組中分別加入提前配好的酵母膏溶液(2 mg)和甲醇溶液(2 mg)，對(duì)照組中則加入等質(zhì)量的蒸餾水。

1.3 CH4氧化潛力計(jì)算

CH4濃度采用Agilent 7890A氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)定。CH4檢測(cè)器為FID(氫火焰離子化檢測(cè)器)，載氣為N2，流速為30 mL/min，燃?xì)鉃镠2，流速為45 mL/min，檢測(cè)器溫度為250℃，分離柱溫度為55℃。CH4氧化潛力由下式進(jìn)行計(jì)算：

式中，P為CH4氧化率(μg/g·d)；dc/dt為培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)CH4濃度單位時(shí)間的變化(μL/L·d)；V為培養(yǎng)瓶?jī)?nèi)氣體體積(L)；W為干土重(g)；MW為CH4的分子量(g)；MV為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下1 mol氣體的體積(L)；T為培養(yǎng)溫度(K)。本研究采用25℃條件下CH4的氧化率來(lái)表征此狀態(tài)下的CH4氧化潛力。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Origin 7.5軟件進(jìn)行計(jì)算和繪圖，利用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同潮灘濕地土壤的CH4氧化潛力

圖1 不同潮灘濕地表層土壤的CH4氧化潛力

由圖1可知，盡管不同潮灘濕地表層土壤的CH4氧化潛力存在一定差異(P>0.05)，但均具有相似的變化特征。12～60 h，CH4氧化潛力均呈先增加后降低變化，其中高潮灘、中潮灘和光灘土壤的CH4氧化潛力峰值均出現(xiàn)在第48 h(6.66，5.47和8.90 μg/g·d)，而低潮灘土壤則出現(xiàn)在第36 h(6.97 μg/g·d)。4種濕地土壤的CH4氧化潛力均在第60 h取得最小值(均為負(fù)值)，分別為-3.98，-2.72，-4.19和-4.62 μg/(g·d)，表明好氧培養(yǎng)期間仍可能有相當(dāng)數(shù)量的CH4產(chǎn)生。60～132 h，4種濕地土壤的CH4氧化潛力均呈迅速增加趨勢(shì)，其中中潮灘在第108 h出現(xiàn)CH4氧化潛力最大值(5.69 μg/g·d)，高潮灘、低潮灘和光灘則均在第132 h出現(xiàn)最大值(8.13，10.82和10.38 μg/g·d)。整體而言，4種濕地土壤的CH4平均氧化潛力表現(xiàn)為光灘(2.37 μg/g·d)>低潮灘(2.29 μg/g·d)>中潮灘(1.70 μg/g·d)>高潮灘(1.47 μg/g·d)，變異系數(shù)分別為145.80%，111.60%，166.23%和176.37%(表2)。

2.2 外源有機(jī)物輸入對(duì)潮灘濕地土壤CH4氧化潛力的影響

由圖2可知，無(wú)論有機(jī)質(zhì)輸入與否，不同潮灘濕地表層土壤的CH4氧化潛力均隨時(shí)間呈不規(guī)則波動(dòng)變化。0～48 h，甲醇輸入對(duì)4種濕地土壤CH4氧化潛力的影響均不明顯。就高潮灘土壤而言，甲醇對(duì)其CH4氧化潛力的影響在第12 h表現(xiàn)為抑制作用，在第24 h表現(xiàn)為促進(jìn)作用。36～48 h，甲醇對(duì)其CH4氧化潛力的影響又表現(xiàn)為抑制作用；與高潮灘不同，甲醇對(duì)中潮灘和低潮灘土壤CH4氧化潛力的影響在第12 h表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在第24 h表現(xiàn)為抑制作用，第36 h出現(xiàn)短暫促進(jìn)作用，第48 h則又表現(xiàn)為較強(qiáng)抑制作用。對(duì)光灘而言，甲醇對(duì)其土壤CH4氧化潛力的影響在0～24 h內(nèi)表現(xiàn)為抑制作用，在第36 h表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在第48 h再次表現(xiàn)為抑制趨勢(shì)。4種濕地土壤CH4氧化潛力對(duì)甲醇輸入的響應(yīng)在60～132 h內(nèi)較為一致。60～84 h，甲醇輸入對(duì)CH4氧化潛力均產(chǎn)生弱抑制作用，在108～132 h則產(chǎn)生較強(qiáng)抑制作用。整體而言，甲醇輸入抑制了4種濕地土壤的CH4氧化潛力，抑制程度表現(xiàn)為光灘>中潮灘>低潮灘>高潮灘(表2)。4種濕地土壤的CH4平均氧化潛力分別為1.27，0.49，0.67和0.38 μg/(g·d)，分別較對(duì)照組低13.56%，70.98%，70.65%和83.83%(表2)。

圖2 不同潮灘濕地表層土壤的CH4氧化潛力對(duì)有機(jī)物輸入的響應(yīng)

不同潮灘濕地表層土壤對(duì)酵母膏輸入的響應(yīng)在48 h培養(yǎng)期內(nèi)亦無(wú)明顯規(guī)律。酵母膏輸入對(duì)高潮灘和低潮灘土壤CH4氧化潛力的影響在12～24 h內(nèi)均表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在36～48 h內(nèi)則表現(xiàn)為抑制作用。與之不同，酵母膏輸入對(duì)中潮灘土壤CH4氧化潛力的影響在0～48 h內(nèi)均表現(xiàn)為抑制作用，而對(duì)光灘土壤CH4氧化潛力的影響在0～12 h內(nèi)表現(xiàn)為抑制作用，24～36 h內(nèi)表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在第48 h又表現(xiàn)為抑制作用。4種濕地土壤CH4氧化潛力對(duì)酵母膏輸入的響應(yīng)在60～132 h內(nèi)較為一致。60～84 h，酵母膏輸入對(duì)CH4氧化潛力均表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在第108 h產(chǎn)生抑制作用后又表現(xiàn)為較強(qiáng)促進(jìn)作用。整體而言，酵母膏輸入促進(jìn)了高潮灘、中潮灘和光灘土壤的CH4氧化潛力，促進(jìn)程度表現(xiàn)為中潮灘>高潮灘>光灘。三者的CH4平均氧化潛力分別為2.41，2.89和2.96 μg/(g·d)，較對(duì)照增加64.01%，69.38%和24.76%(表2)。與之相比，酵母膏輸入對(duì)低潮灘土壤的CH4氧化潛力產(chǎn)生弱抑制作用，其平均氧化潛力為2.14 μg/(g·d)，較對(duì)照降低6.67%(表2)。

表2 有機(jī)質(zhì)輸入對(duì)潮灘濕地土壤的CH4氧化潛力的影響

*，“-” 代表對(duì)CH4氧化潛力存在抑制作用；“+” 代表對(duì)CH4氧化潛力存在促進(jìn)作用。*，“-” means decreasing CH4oxidation potential, while “+” means increasing CH4oxidation potential.

3 討論

3.1 不同潮灘濕地土壤的CH4氧化潛力

本研究發(fā)現(xiàn)，4種潮灘濕地土壤在培養(yǎng)期內(nèi)均表現(xiàn)出較強(qiáng)的CH4氧化潛力且變化規(guī)律較一致，其CH4平均氧化潛力表現(xiàn)為光灘>低潮灘>中潮灘>高潮灘，原因可能與4種濕地土壤的質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)以及CH4氧化菌生物量等的差異有關(guān)。土壤質(zhì)地是由不同大小土壤微粒的相對(duì)比例決定，主要影響土壤大孔隙和微孔隙的分布，從而決定了氣體在土壤中的擴(kuò)散速率。Drr等[38]和Kruse等[39]認(rèn)為, 氣體擴(kuò)散率是影響CH4氧化最重要的因素之一。作為土壤中CH4氧化發(fā)生的底物和氧化性物質(zhì)，CH4和O2的可獲得性是土壤氧化CH4的重要限制因子。本研究中，4種潮灘濕地土壤的質(zhì)地較為粘重(表1)且表層土壤粘粒和粉粒含量差異較大并表現(xiàn)出自高潮灘到光灘呈增加趨勢(shì)[34]。這與前述4種潮灘濕地土壤CH4平均氧化潛力的大小順序正好相反，說(shuō)明土壤質(zhì)地的差異可能使得CH4和O2在土壤中的擴(kuò)散量存在差異，進(jìn)而導(dǎo)致4種潮灘濕地土壤CH4氧化潛力的差異。相關(guān)研究也得到類似結(jié)果。王長(zhǎng)科等[40]對(duì)不同土地利用方式下白漿土氧化CH4的研究發(fā)現(xiàn)，土地利用類型改變導(dǎo)致的土壤質(zhì)地及理化性質(zhì)的變化對(duì)CH4氧化具有顯著影響，土壤結(jié)構(gòu)改變，CH4和O2擴(kuò)散發(fā)生困難從而降低了土壤的CH4氧化潛力。Boeckx等[41]對(duì)比利時(shí)10種不同土壤質(zhì)地和土地利用類型土壤CH4氧化潛力的研究表明，不同質(zhì)地土壤的CH4吸收率存在較大差異。Hütsch[42]曾發(fā)現(xiàn)免耕土壤氧化CH4速率是連續(xù)翻耕土壤的4.5～11倍(耕作可降低土壤容重)。土壤質(zhì)地和理化性質(zhì)的差異同樣也會(huì)影響到土壤環(huán)境中的CH4氧化菌的生物量[43]。較高的土壤含鹽量可降低土壤水勢(shì)，導(dǎo)致CH4氧化菌出現(xiàn)生理性缺水，從而可降低土壤CH4氧化潛力[44]。這與研究區(qū)域土壤電導(dǎo)率越高CH4氧化潛力越低的研究結(jié)果一致。土壤有機(jī)質(zhì)含量也是影響土壤CH4氧化潛力的重要因素之一[28]。Schnell和King[45]對(duì)林地土壤的研究發(fā)現(xiàn)，CH4氧化最強(qiáng)的為2～20 cm有機(jī)質(zhì)層。王長(zhǎng)科等[40]發(fā)現(xiàn)，在溫度和水分一定的條件下，決定白漿土氧化大氣CH4速率的最主要因素是土壤有機(jī)碳含量，土壤有機(jī)碳含量越大，土壤氧化大氣CH4的潛力越大。王維奇等[28]的研究表明，土壤有機(jī)碳含量的差異是導(dǎo)致蘆葦濕地土壤和光地土壤CH4氧化能力差異的重要控制因子。由于研究區(qū)域受外源有機(jī)質(zhì)輸入影響較大，所以土壤有機(jī)碳除來(lái)源于濕地植物外還在很大程度上取決于外源有機(jī)質(zhì)的輸入。由于潮間帶高程自高潮灘到光灘呈降低趨勢(shì)且光灘和低潮灘更易受到海水?dāng)y帶外源輸入有機(jī)質(zhì)的影響，所以在潮汐作用的影響下光灘和低潮灘易發(fā)生有機(jī)質(zhì)的積累[46]，進(jìn)而導(dǎo)致其土壤的CH4氧化潛力整體較高。

值得注意的是，培養(yǎng)期內(nèi)某些時(shí)刻的CH4氧化潛力為負(fù)值，表明好氧培養(yǎng)期間仍可能有相當(dāng)數(shù)量的CH4產(chǎn)生。由于CH4是在嚴(yán)格厭氧條件下由產(chǎn)CH4菌作用于產(chǎn)CH4底物的結(jié)果，所以理論上CH4應(yīng)在極端還原條件下才能產(chǎn)生[47]。本研究中CH4氧化潛力負(fù)值的出現(xiàn)可能與主要土壤質(zhì)地有關(guān)。盡管培養(yǎng)在好氧條件下進(jìn)行，但由于供試土壤質(zhì)地較為粘重，內(nèi)部可能仍然存在厭氧微環(huán)境。有研究表明，顆粒很小的粘土能使得產(chǎn)CH4菌在有氧條件下存活[48]。在本研究溫度、土壤含水量恒定且有機(jī)物質(zhì)添加等量的情況下，土壤CH4產(chǎn)生主要應(yīng)受供試土壤中產(chǎn)CH4菌數(shù)量和活性的影響，而產(chǎn)CH4菌的數(shù)量和活性則決定于是否存在適合的厭氧微環(huán)境。由于培養(yǎng)土壤內(nèi)部可能仍然存在適合產(chǎn)CH4菌活動(dòng)的厭氧微環(huán)境，所以當(dāng)產(chǎn)CH4菌的數(shù)量和活性到達(dá)一定程度時(shí)，就會(huì)使得CH4的產(chǎn)生量超過(guò)氧化量，從而可能導(dǎo)致CH4氧化潛力負(fù)值的出現(xiàn)。好氧條件下CH4的產(chǎn)生或CH4氧化潛力為負(fù)值已為諸多研究所證實(shí)。徐華等[49]研究了好氧和厭氧狀態(tài)下中國(guó)不同地區(qū)水稻土的CH4產(chǎn)生情況，發(fā)現(xiàn)水稻土在好氧條件下仍有相當(dāng)數(shù)量的CH4產(chǎn)生。Boeckx等[41]對(duì)比利時(shí)10種不同土壤質(zhì)地和土地利用類型土壤CH4氧化潛力的研究發(fā)現(xiàn)，草地重粘質(zhì)土和粘質(zhì)土出現(xiàn)CH4排放現(xiàn)象(即CH4氧化潛力為負(fù)值)。王長(zhǎng)科等[40]研究表明，好氧培養(yǎng)條件下，旱田土壤底層土壤(23～37 cm)沒(méi)有表現(xiàn)出吸收大氣CH4的潛力，反而表現(xiàn)為排放CH4。另外，王長(zhǎng)科等[21]在三江平原土壤氧化CH4的研究中亦發(fā)現(xiàn)，所選取的沼澤土和水稻土樣品在培養(yǎng)期內(nèi)均出現(xiàn)CH4氧化潛力為負(fù)值的現(xiàn)象。

3.2 土壤CH4氧化潛力對(duì)有機(jī)物輸入的響應(yīng)

本研究發(fā)現(xiàn)，甲醇輸入對(duì)4種潮灘濕地表層土壤的CH4氧化潛力整體均起一定抑制作用，且其對(duì)中潮灘、低潮灘和光灘土壤的抑制程度更強(qiáng)，原因可能與甲醇在CH4氧化細(xì)菌的代謝過(guò)程中抑制了其新陳代謝有關(guān)。甲醇是CH4氧化代謝途徑的中間產(chǎn)物，對(duì)甲烷單加氧酶產(chǎn)生反饋抑制，從而抑制CH4的氧化。閔航等[44]對(duì)水稻土的CH4氧化潛力進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)1 g供試土中甲醇濃度達(dá)到0.05 mg可抑制土壤氧化外源CH4活性50%左右。張光亞等[50]探討了不同碳源物質(zhì)對(duì)土壤CH4氧化活性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲醇輸入后CH4氧化潛力與對(duì)照相差較大，9 d后CH4消耗量?jī)H為對(duì)照的28%。姜?dú)g歡[51]探討了甲酸(同為CH4氧化代謝途徑的中間產(chǎn)物)輸入對(duì)黃河口潮灘濕地土壤(與本研究相同樣點(diǎn))CH4氧化潛力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲酸輸入明顯抑制了土壤CH4的氧化潛力，且其產(chǎn)生的抑制程度要大于本研究甲醇輸入產(chǎn)生的抑制。原因可能在于，甲醇不但是CH4氧化代謝途徑的中間產(chǎn)物，而且也是甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物的主要碳源物質(zhì)，其影響強(qiáng)度較甲酸相對(duì)要弱[44]。本研究還發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)期間亦出現(xiàn)甲醇促進(jìn)CH4氧化的情況，其原因可能是存在于土壤中少量的CH4氧化菌首先利用比較容易利用的碳源(甲醇)進(jìn)行生長(zhǎng)和繁殖，以達(dá)到較高的菌體數(shù)量；之后這些數(shù)量較多的CH4氧化菌就可以繼續(xù)利用CH4為碳源繼續(xù)生長(zhǎng)和繁殖，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的CH4氧化潛力。這與Jensen和Priemé[52]發(fā)現(xiàn)在CH4濃度較低的條件下，甲醇的輸入有利于土壤氧化CH4進(jìn)行的研究結(jié)果相似。另外，由于甲醇是產(chǎn)CH4細(xì)菌所需的碳源物質(zhì)且供試土壤中可能存在厭氧條件(可產(chǎn)生CH4)，所以培養(yǎng)過(guò)程中甲醇對(duì)CH4氧化的抑制作用往往受土壤產(chǎn)CH4的影響而表現(xiàn)稍弱[29]。

本研究發(fā)現(xiàn)，酵母膏輸入對(duì)高潮灘、中潮灘和光灘表層土壤的CH4氧化潛力整體均起到促進(jìn)作用，而對(duì)低潮灘土壤則起到弱抑制作用，原因可能與酵母膏對(duì)濕地土壤CH4氧化細(xì)菌繁殖影響的差異有關(guān)。酵母膏是促進(jìn)產(chǎn)CH4菌產(chǎn)CH4活性的碳源物質(zhì)，其在低濃度情況下就可促進(jìn)土壤氧化外源CH4的活性。同時(shí)，酵母膏還可補(bǔ)充氮源和提供微生物生長(zhǎng)的各種維生素、氨基酸及生長(zhǎng)因子，可大大提高菌種的生存率和繁殖率。在土壤存在適合于CH4氧化微生物生長(zhǎng)的微域環(huán)境時(shí)，酵母膏的輸入保證了CH4氧化菌生長(zhǎng)基質(zhì)的充足，從而促進(jìn)了CH4氧化菌的繁殖與生長(zhǎng)[53]；當(dāng)加入CH4后，這些甲烷氧化菌經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的適應(yīng)后，可表現(xiàn)出較強(qiáng)的CH4氧化能力[54]。閔航等[44]對(duì)水稻土CH4氧化潛力的研究表明，1 g供試土中加入0.05 mg的酵母膏可提高25%左右的氧化外源CH4的活性。這與本研究中高潮灘、中潮灘和光灘土壤的研究結(jié)論相似。但姜?dú)g歡[51]對(duì)黃河口潮灘濕地土壤(與本研究相同樣點(diǎn))CH4氧化潛力影響的研究發(fā)現(xiàn)，加入葡萄糖和乙酸鈉(促進(jìn)CH4菌產(chǎn)CH4活性的碳源物質(zhì)，與酵母膏相似)在一定程度上抑制了土壤CH4氧化潛力，這與本研究中酵母膏輸入對(duì)中潮灘土壤的CH4氧化潛力產(chǎn)生弱抑制的結(jié)論相近。原因可能在于，酵母膏作為產(chǎn)CH4底物，加入后在促進(jìn)CH4氧化菌活性的同時(shí)也促進(jìn)了產(chǎn)CH4細(xì)菌的繁殖[29]，從而導(dǎo)致可觀的CH4在微厭氧環(huán)境下產(chǎn)生，但其具體機(jī)制仍需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1)潮灘濕地表層土壤的CH4氧化潛力在培養(yǎng)期內(nèi)變化規(guī)律相似，其值表現(xiàn)為光灘>低潮灘>中潮灘>高潮灘；不同潮灘濕地土壤CH4氧化潛力的差異可能主要與土壤質(zhì)地的差異有關(guān)。

2)甲醇輸入對(duì)潮灘濕地表層土壤的CH4氧化潛力整體表現(xiàn)為抑制作用，且抑制程度表現(xiàn)為光灘>中潮灘>低潮灘>高潮灘。

3)酵母膏輸入對(duì)高潮灘、中潮灘和光灘表層土壤的CH4氧化潛力整體表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且促進(jìn)程度表現(xiàn)為中潮灘>高潮灘>光灘；與之相比，酵母膏輸入對(duì)低潮灘土壤的CH4氧化潛力表現(xiàn)為弱抑制作用。

4)在當(dāng)前外源有機(jī)物為黃河入海主要污染物情況下，潮灘濕地的CH4源/匯功能將發(fā)生明顯變化，這就使得在估算潮灘CH4排放清單時(shí)應(yīng)特別關(guān)注不同有機(jī)物輸入對(duì)CH4釋放的影響。