文献综述
课题名称：洪泽湖湿地产甲烷菌群落变化规律研究
- 研究的目的及意义
湿地是地球上最重要的野生生态系统，是多种野生动植物最宝贵的生存栖息地，具有巨大的环境调节功能和生态环境效益，被称作“地球之肾”。湿地具有固碳的功能，但同时还会释放温室气体尤其是甲烷，因此其碳源和碳汇功能成为全球气候变化的重点研究问题之一。湿地每年向大气排放100 ～ 231 Tg甲烷，占全球甲烷总排放量的20％ ～ 39％，是最大的甲烷排放自然源。作为湿地的重要组成类型，湖沼湿地除了拥有丰富的野生动植物资源外，在调蓄洪水、调节气候、降解污染物质、维护生物多样性等方面均发挥着重要作用。然而，相对于沼泽湿地，长期以来，关于河流、湖泊等淡水生态系统的甲烷排放研究还鲜有报道。因此，研究洪泽湖产甲烷菌群落的变化规律对理解洪泽湖甲烷排放的变化特征，阐明其在湿地甲烷排放中的作用和贡献具有重要意义。
湿地因其温度、底物、水位、植被类型、pH和硫酸盐含量等环境因子不同，产甲烷菌类型和甲烷产生途径均存在着较大差异。洪泽湖是我国第四大淡水湖泊，为典型的浅水淡水湖泊，是淮河流域重要的湿地资源。但人为活动对湖泊的干扰加剧，水体变得富营养化，生境退化问题也更明显。这些环境的变化也会影响湿地甲烷的排量变化。因此，本文以洪泽湖湿地为研究对象，探究不同类型湿地甲烷菌群落的变化特征及其影响因素。
二、国内外同类研究概况
我国是湖泊众多的国家，全国1平方千米以上的天然湖泊共2759个，湖泊总面积达9.1times;104平方千米以上。迄今为止，国内对湖泊水体甲烷释放的研究主要集中在太湖、武汉东湖、乌梁素海等。按照水生态功能区划分区原则，根据湖沼湿地的分布特征以及中国南湿北干的气候条件和西高东低的地貌特征，把中国湖沼湿地分为了六大区域，分别是：东北山地与平原湖区、东部平原湖区、蒙新高原湖区、青藏高原湖区、云贵高原湖区、华南沿海湖区。
国际上，Bloom等利用卫星监测估算的自然湿地甲烷年排放量为167 Tg，并且发现非洲刚果河(Congo river) 和南美洲亚马逊盆地(Amazon basin) 是全球湿地甲烷的主要排放区域。近年来，国内外学者对湿地生境中产甲烷菌和产甲烷途径进行了大量研究，结果表明，淡水湿地产甲烷菌主要以乙酸和H2 /CO2为底物产生甲烷，并且以乙酸发酵型(Acetoclastic)产甲烷菌为主。但也有研究发现，湿地深层土壤产甲烷菌主要利用H2 /CO2还原产生甲烷，即氢营养型( hydrogenotrophic) 产甲烷菌是其主要的产甲烷功能菌。
传统意义上，CH4是在严格厌氧环境下由产甲烷菌依次利用（NO3-、Mn4 、Fe3 、硫酸根和 CO2）作为电子受体进行呼吸作用和分解有机碳以获取生长和繁殖所需的碳源，形成还原环境，从而产生CH4。具体过程分为以下四个阶段：①水解阶段：大分子有机物被兼性和部分专性厌氧菌群水解成小分子单体。② 酸化阶段：被水解成的小分子单体经过微生物酸化进一步形成挥发性脂肪酸、有机酸等中间产物。 ③产乙酸阶段：产氢产乙酸菌将丙酸、丁酸的中间的代谢产物降解成乙酸、H2和CO2。④产 CH4 阶段：产甲烷菌在严格的厌氧环境条件下，将乙酸、H2和CO2化为CH4。
CH4 氧化是自然界中 CH4减少的过程。所以为了减少温室气体，就不可避免的要研究甲烷的氧化过程。对 CH4 氧化最初的研究主要集中在好氧氧化，CH4 的好氧氧化主要存在于 CH4 与空气接触的微小界面空间，直到 Reeburgh 在1976 年发现 CH4 不仅可以在有氧条件下被氧化还可以在无氧或缺氧条件下被氧化。在湿地这种特殊环境下，CH4好氧氧化在 CH4 氧化中占的比重较小，大约 90%的 CH4氧化属于厌氧氧化。
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