生命科学学院生态所陈欣-唐建军实验室揭示稻鱼共生影响表层土壤甲烷氧化的机理

发布时间: 2023-07-04 14:09:59 浏览次数 : 832 来源:浙江大学

2023年6月20日，浙江大学生命科学学院陈欣-唐建军实验室在Ecosystems杂志在线发表了题为“Fish mediate surface soil methane oxidation in the agriculture heritage rice–fish system”的研究论文，论文阐述了稻鱼共生系统中田鱼如何通过觅食作用引起的营养级联效应(trophic cascades)以及驱动的氮素运转，调控表层土壤甲烷氧化的机理。

甲烷氧化是影响甲烷排放的重要过程。已有大量研究阐明了植物和微生物及其相互作用对甲烷氧化过程的影响，但动物在这些过程中的作用还缺乏深入系统的研究。全球重要农业文化遗产系统(GIAHS)“青田稻鱼共生系统”保育着长期适应稻田生境的田鱼地方种群。团队前期对田鱼的觅食行为观测以及采用稳定性同位素(15N和13C)对田鱼食谱分析结果表明，田鱼广泛觅食栖息于稻田里的生物类群(如浮游动物、浮游植物等)，其中的一些浮游动物类群会取食土壤甲烷氧化细菌。为此，推测田鱼的觅食行为可能会影响表层土壤甲烷氧化过程。持续5年的田间试验发现，虽然稻鱼共生并不影响稻田甲烷排放通量，但却促进了产甲烷古菌和甲烷有氧氧化细菌，并显著提高了表层土壤甲烷氧化速率。通过稳定性同位素(15N和13C)食谱分析和微宇宙模拟实验发现，稻鱼共生系统中田鱼通过取食作用引起的营养级联效应，提高了土壤表层甲烷有氧氧化细菌的丰度和甲烷氧化速率;稳定性同位素15N示踪表明，田鱼参与运转的氮素在土壤表层积累;15N -DNA-SIP进一步发现，田鱼排泄的氮被甲烷有氧氧化细菌利用;中宇宙模拟实验发现，田鱼排泄的氮可提高土壤表层甲烷氧化细菌的丰度和甲烷氧化速率。表层土壤是稻田等湿地生态系统甲烷氧化的重要场所，本研究揭示的机理对深刻理解生物种间相互作用如何影响甲烷排放具有重要的科学意义。

浙江大学生命科学学院博士后赵璐峰和博士生戴然欣为本文的共同第一作者，陈欣教授为本文的通讯作者。101实验室唐建军和胡亮亮老师、研究生章涛杰和罗琦月、生态强基计划2020级本科生陈景轩、朱燊鋆和许鑫城以及树人学院郭梁博士参加了研究。本研究受到国家自然科学基金、浙江省重点研发项目和广东省重点研发项目的资助。

原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s10021-023-00856-y