由于長期淹水狀態(tài)，稻田是溫室氣體甲烷的重要排放源。事實(shí)上稻田土壤產(chǎn)生的甲烷，大部分在排放到空氣前被好氧甲烷氧化菌所氧化。而好氧甲烷氧化菌可以分為I型和II型兩個(gè)類群，它們具有不同的生理生態(tài)特性和代謝差異。其中甲烷被甲烷氧化菌氧化過程中，一部分碳被氧化成CO2排放到空氣中，另一部分被轉(zhuǎn)為微生物細(xì)胞物質(zhì)并最終進(jìn)入土壤成為SOC，然而，后者很少引起關(guān)注，兩類甲烷氧化菌在稻田土壤甲烷碳轉(zhuǎn)化的相對貢獻(xiàn)及作用機(jī)制目前尚不清楚。明確稻田土壤中甲烷碳轉(zhuǎn)化的微生物機(jī)制對預(yù)測稻田生態(tài)系統(tǒng)甲烷排放和碳循環(huán)具有重要意義。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心吳金水研究員團(tuán)隊(duì)成員沿我國東部水稻分布區(qū)選擇了四個(gè)氣候帶（中溫帶、暖溫帶、亞熱帶和熱帶）采集典型稻田土壤樣品，其中，每個(gè)氣候帶選擇6個(gè)稻田土壤分析了甲烷氧化菌群落特征，并設(shè)置13CH4示蹤模擬培養(yǎng)試驗(yàn)，測定土壤甲烷氧化速率和甲烷碳轉(zhuǎn)化效率。結(jié)果表明，與熱帶和亞熱帶酸性稻田土壤相比，暖溫帶堿性稻田土壤甲烷氧化速率和碳轉(zhuǎn)化效率更高，這主要是由于甲烷氧化菌生態(tài)位分化和代謝差異引起。熱帶和亞熱帶低pH值土壤更適宜II型甲烷氧化菌，而暖溫帶高pH值土壤更適宜I型甲烷氧化菌。I型甲烷氧化菌通過RuMP碳同化途徑比II型甲烷氧化菌通過絲氨酸途徑具有更高的碳轉(zhuǎn)化效率?；?sup>13C同位素磷脂脂肪酸（PLFA）分析結(jié)果進(jìn)一步支撐了這一觀點(diǎn)，I型甲烷氧化菌代表性C16 PLFA中13C豐度和含量遠(yuǎn)高于II型甲烷氧化菌代表性C18 PLFA中13C豐度和含量。據(jù)此得出結(jié)論：稻田土壤甲烷氧化和甲烷碳轉(zhuǎn)化過程中I型甲烷氧化菌起主導(dǎo)作用。因此，在全球氣候變化背景下，有必要將特殊的功能微生物類群（如甲烷氧化菌）納入溫室氣體排放預(yù)測和土壤碳通量估算模型。
該項(xiàng)研究近期以題為Type I methanotrophs dominated methane oxidation and assimilation in rice paddy fields by the consequence of niche differentiation發(fā)表在土壤學(xué)領(lǐng)域一區(qū)期刊Biology and Fertility of Soil上。該研究得到了“十四五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFD1901204, 2021YFD1901203），國家自然科學(xué)基金（42377348, 42177295）等的共同資助。
四個(gè)氣候區(qū)稻田土壤甲烷氧化速率及碳轉(zhuǎn)化效率
稻田土壤甲烷碳轉(zhuǎn)化的微生物機(jī)制
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