Methanogenesis in sediments of a tropical coastal wetland: a culture-dependent method  

熱帶沿海濕地沉積物中的產(chǎn)甲烷作用：一種依賴培養(yǎng)的方法  

來源：Revista de Biologia Tropical  

《熱帶生物學(xué)雜志》  

 

摘要內(nèi)容  

摘要研究了墨西哥韋拉克魯斯州埃爾莫羅-拉曼查紅樹林沉積物中產(chǎn)甲烷古菌（MA）的動態(tài)及甲烷生成過程。通過培養(yǎng)依賴技術(shù)（最可能數(shù)法，MPN）和微宇宙實驗，分析了不同氣候季節(jié)（干燥季、雨季、北風(fēng)季）下存活產(chǎn)甲烷古菌（VMA）的豐度，以及硫酸鹽對乙酸產(chǎn)甲烷的影響。結(jié)果顯示：  

VMA豐度為102–10? MPN/g濕沉積物，以甲醇為底物的VMA豐度（10?–10?）高于乙酸底物（102–10?）。  

微宇宙實驗中，無硫酸鹽條件下的甲烷產(chǎn)量（29.78–929.75 nmol CH?/月）顯著高于含硫酸鹽條件（7.88–347.38 nmol CH?/月）。  

雨季的低鹽度、更負的氧化還原電位（Eh）和更高有機質(zhì)含量促進了產(chǎn)甲烷作用。  

 

研究目的  

探究氣候季節(jié)變化對紅樹林沉積物中存活產(chǎn)甲烷古菌豐度及甲烷生成的影響，明確硫酸鹽對乙酸產(chǎn)甲烷的抑制作用。  

 

研究思路  

采樣與分組：在三個氣候季節(jié)（干燥季、雨季、北風(fēng)季）沿鹽度梯度采集紅樹林沉積物樣本（9個樣本），分表層（0–6 cm）和底層（6–12 cm）。  

 

微生物分析：使用MPN法（以乙酸和甲醇為底物）定量VMA豐度。  

 

實驗驗證：通過微宇宙實驗比較含硫酸鹽與無硫酸鹽條件下乙酸產(chǎn)甲烷的速率。  

 

環(huán)境變量測定：測量鹽度、pH、Eh、有機質(zhì)（VS）、固定固體（FS）、碳酸鹽和碳水化合物。  

 

測量數(shù)據(jù)及意義（對應(yīng)圖表）  

VMA豐度（圖1）：  

 

 

乙酸利用型VMA（VMA-A）豐度為102–10? MPN/g，雨季較高，底層豐度顯著高于表層。  

 

甲醇利用型VMA（VMA-M）豐度為10?–10? MPN/g，雨季和北風(fēng)季顯著高于干燥季。  

 

   意義：揭示底物類型和沉積深度對產(chǎn)甲烷菌分布的調(diào)控作用。  

甲烷產(chǎn)量（圖2）：  

 

 

雨季樣本在無硫酸鹽條件下甲烷產(chǎn)量最高（929.75 nmol CH?/月）。  

 

   意義：驗證硫酸鹽抑制產(chǎn)甲烷的競爭機制，雨季環(huán)境更利于產(chǎn)甲烷菌活動。  

環(huán)境變量（表1）：  

 

 

鹽度：干燥季（22.67–25 PSU） > 雨季（18.67–20.33 PSU）。  

 

Eh：雨季更負（表層-125.61 mV，底層-170.83 mV）。  

 

有機質(zhì)（VS）和碳水化合物：雨季最高（VS 270.78–347.91 g/L，碳水化合物0.13–0.14 g/L）。  

 

   意義：低鹽、高有機質(zhì)和還原性環(huán)境是產(chǎn)甲烷的關(guān)鍵驅(qū)動因素。  

 

結(jié)論  

雨季的低鹽度、高有機質(zhì)和更負Eh顯著促進產(chǎn)甲烷作用。  

 

硫酸鹽抑制乙酸產(chǎn)甲烷，但紅樹林沉積物中產(chǎn)甲烷菌與硫酸鹽還原菌可能共存。  

 

甲醇利用型VMA豐度高于乙酸型，表明非競爭性底物對產(chǎn)甲烷菌生態(tài)位的重要性。  

 

Unisense電極測量數(shù)據(jù)的研究意義  

使用丹麥Unisense電極測定的pH和Eh數(shù)據(jù)（表1）揭示了沉積物的氧化還原狀態(tài)及其對產(chǎn)甲烷菌代謝的調(diào)控：  

 

Eh值：雨季底層Eh低至-170.83 mV，表明強還原環(huán)境，利于嚴格厭氧的產(chǎn)甲烷菌活動。  

 

pH值：雨季pH較高（7.89–8.43），符合產(chǎn)甲烷菌偏好中性至弱堿性的生境特征。  

 

垂直梯度：Eh隨深度降低（表層-13.94 mV → 底層-170.83 mV），解釋了VMA-A在底層的豐度優(yōu)勢。  

 

綜合意義：Unisense數(shù)據(jù)定量刻畫了紅樹林沉積物的化學(xué)微環(huán)境，為理解產(chǎn)甲烷菌的垂直分布和季節(jié)動態(tài)提供了關(guān)鍵證據(jù)。