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蒋勇军教授课题组在岩溶有机碳汇机理研究中取得重要进展

发布时间:2022/01/12 17:09:08     作者:贺秋芳    浏览次数: 次

2022122日,国际著名期刊Science of The total Environment (Top 期刊)在线发表了西南大学地理科学学院、岩溶环境重庆市重点实验室蒋勇军教授所带领的团队最新研究成果,论文第一作者为贺秋芳,论文标题为:The impact of heterotrophic bacteria on recalcitrant dissolved organic carbon formation in a typical karstic river

微生物碳泵(Microbial carbon pump)是水体惰性可溶有机碳(RDOCRecalcitrant dissolved organic carbon)重要来源,其在长时间尺度海洋碳汇形成中的作用已经得到证明。陆地水深系统,尤其岩溶水生系统中微生物在RDOC的形成和转化也存在十分重要的作用(图1),但是微生物碳泵的作用和机理研究还存在较多疑问。本文以典型地表岩溶水生系统漓江为例,采集雨季(7月)以及雨季以前(5月)的水样,分析漓江上游至下游水化学、碳同位素以及微生物多样性的时空变化特征,了解微生物对岩溶水生系统中自源可溶有机碳汇和RDOC形成的影响,并寻找其中的关键性微生物种属。

1 地表岩溶水生系统有机碳汇循环示意图


漓江水样有机碳组成表明,RDOC是漓江水体中有机碳的主要成分其含量占总DOC67%-93%,且含量向下游递增。可降解可溶有机质(BDOC Biodegradable dissolved organic carbon)的变化存在季节差异,雨季前其含量上升而雨季时含量下降,说明降雨对水生光合作用的影响导致了BDOC产量降低。而根据水样碳同位素和C/N比推算的漓江可溶有机碳来源占比,发现微生物源可溶有机质(MDOC microbial-sourced dissolved organic carbon)是水样中RDOC的主要积累和稳定状态,其含量向下游递增,其中雨季前增加0.86mg/L,雨季增加0.78mg/L(2).

2 C/Nδ13CDOC 估算的漓江水体DOC来源占比


对水样微生物多样性的时空分析发现,雨季和雨季前水样中占主导作用的微生物种属存在差异。5月主要细菌种类为Sporichthyaceae,其含量从3.4%向下游递增至22.6%;七月主要细菌种类为Novosphingobium,其含量在3.5%34.0%之间变化(图3)。对细菌的基因功能预测(PICRUAST2)分析发现,Sporichthyaceae主导了5月样品中微生物源有机碳组分的形成,Novosphingobium与微生物源有机碳固定相关(图4)。本文研究结果对了解岩溶水生系统中微生物的作用过程和机理具有重要的参考意义,给岩溶有机碳汇的形成机制提供科学证据。


3 漓江水体微生物多样性时空变化