电子受体和光照对土壤CH4排放相关微生物功能基因丰度的影响

为探究光照条件下添加不同电子受体对土壤甲烷排放的影响及微生物的响应,本研究在土壤中添加3种电子受体(Fe3+、NO3-、SO42-)共设计8个处理,即黑暗+ Fe3+(DF)、黑暗+NO3-(DN)、黑暗+SO42-(DS)、黑暗+蒸馏水(DCK)、光照+Fe3+(LF)、光照+NO3-(LN)、光照+SO42-(LS)、光照+蒸馏水(LCK),通过20 d的严格厌氧培养,分析甲烷浓度的变化以及细菌、古菌、真菌及6种土壤功能微生物基因丰度的变化.结果 表明:除Fe3+处理组外,NO3-、SO42-和对照(CK)组在光照条件下的甲烷排放显著低于黑暗条件下.土壤细菌、古菌、真菌丰度分别在DN、DCK、LF处理组中显著上调.产甲烷菌mcrA、硫酸盐还原菌Dsr、固碳菌CbbL基因丰度均在LF组中显著上调,而甲烷氧化菌pmoA、铁还原菌Geo、反硝化细菌nosZ基因丰度分别在LN、DCK、LCK组中显著上调.Pearson相关性及冗余分析表明,CH4排放与CO2浓度、pH、铵态氮、总氮含量呈显著正相关,与N2O浓度、氧化还原电位、硝态氮、总碳含量呈显著负相关.黑暗条件下甲烷排放浓度与古菌、pmoA基因丰度呈正相关,与其他功能基因均呈负相关.光照条件下甲烷排放浓度与微生物及功能基因丰度均呈负相关.总体上,光照条件下的甲烷排放显著低于黑暗条件下(除Fe3+处理外),说明光照条件有助于甲烷减排,且甲烷排放的增减和环境中的电子受体种类及微生物的功能响应密切相关.