我國學者以硅膠管替代培養法揭示稻田土壤AOM過程

　　在海洋沉積物中，厭氧甲烷氧化（Anaerobic Oxidation of Methane, AOM）的甲烷消耗量為20-300 Tg CH4 yr-1，占全球大氣甲烷通量的60-80%，對全球甲烷平衡和氣候變化有重要意義。濕地是陸地生態系統最主要的甲烷生物源之一，也是AOM發生的理想場所，但其發生機制仍不清楚。

　　稻田作為一種典型的人工濕地，高強度的人為干擾使其物理化學生物特性與天然濕地存在顯著差異。稻田土壤AOM過程的研究對正確認識甲烷循環及全球變化背景下稻田管理措施的合理制定有特殊意義。目前最常用的土壤AOM活性測定方法為室內震蕩培養法。這種方法一定程度上解除了甲烷在土水中的擴散限制，與真實情況相比，引入誤差的風險較大。為解決該問題，中國科學院亞熱帶農業生態研究所吳金水研究員團隊聯合德國哥廷根大學的研究人員采用新型替代培養法（圖1），實現了對中國科學院長沙農業環境觀測研究站長期定位試驗水稻土AOM活性的原位測定。該方法通過硅膠管將13C標記的甲烷直接注入土壤中，以替代震蕩處理，模擬土壤自產甲烷的擴散過程。經過59天的培養，靜置培養的累積13C甲烷氧化量比搖動培養高出了33-80％。在靜置培養條件下，培養瓶中的甲烷濃度不斷增加，而在搖動培養下甲烷濃度無顯著變化。這表明震蕩處理同時抑制了甲烷的產生與厭氧氧化過程（圖2），與傳統方法相比，硅膠管替代培養法是一種更有效的土壤甲烷循環研究方法。將本研究測量的甲烷產生和氧化速率與文獻報道相結合，我們估計稻田AOM每年會減少2.0 Tg C的甲烷釋放量，約占中國稻田CH4凈排放總量的20％。該研究可為深入解析稻田減排潛力及稻田甲烷關鍵過程提供理論基礎和數據支撐。

　　該項研究近期以題為To shake or not to shake: Silicone tube approach for incubation studies on CH4 oxidation in submerged soils和To shake or not to shake: 13C-based evidence on anaerobic methane oxidation in paddy soil分別發表在Science of the Total Environment和Soil Biology and Biochemistry上。該研究得到了國家重點研發項目、國家自然科學基金、中德國際合作項目、中科院亞熱帶農業研究所青年創新團隊項目、德國自然科學基金項目等資助。

圖1 硅膠管培養實驗裝置（左）和傳統搖蕩培養實驗裝置的示意圖（右）

圖2 基于同位素13C標記技術展示搖蕩與靜態培養條件對甲烷厭氧氧化的影響機制