湿地甲烷代谢对氮输入响应的复杂性及其机制分析

Complexity of effects of nitrogen input on methane metabolism in wetlands and mechanism analysis

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摘要氮素是影响湿地甲烷代谢过程的重要因素之一.氮输入是否影响湿地甲烷排放,增加全球气候变暖的风险,一直受到科学界的高度关注.目前关于氮输入对湿地甲烷排放影响的几篇meta-analysis文章的主要结论均为氮输入促进湿地甲烷排放,但是多篇研究性论文的结果为氮输入抑制或不影响湿地甲烷排放,由此可见氮输入对湿地甲烷排放的影响十分复杂.湿地甲烷代谢包括湿地甲烷产生、氧化和传输过程以及最终的甲烷排放,综述不同形态氮输入对水稻田、内陆湿地和滨海湿地甲烷排放通量影响的复杂性;分析湿地甲烷产生速率和途径、甲烷好氧氧化和硝酸盐/亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化对不同形态氮输入的响应及机制.硝态氮输入对湿地甲烷产生具有抑制作用已成共识,然而其它形态氮输入对湿地土壤甲烷产生的影响具有较大的不确定性,氮输入影响湿地甲烷产生的机制主要包括电子受体-底物竞争机制、离子毒性机制、促进植物生长-碳底物供给增加机制以及pH调控机制等.氮输入对湿地好氧甲烷氧化影响的研究多集中在水稻田和泥炭湿地,影响的结果包括促进、抑制或影响不显著;氮输入促进湿地土壤硝酸盐/亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化.着重分析氮输入对湿地甲烷代谢影响不确定性的成因,指出湿地甲烷代谢对氮输入的响应是一个生态系统层面的生物地球化学过程,并提出氮输入是最具争议效应的驱动因素之一,其对甲烷代谢的影响很难得出明确的模式,可能需要考虑湿地土壤特征(本底氮含量、有机碳含量、土壤C:N值等)以及植物群落类型和特征,最后提出今后在氮输入对湿地甲烷代谢影响方面应加强的研究领域.