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

热带沿海湿地沉积物中的产甲烷作用：一种依赖培养的方法  

来源：Revista de Biologia Tropical  

《热带生物学杂志》  

 

摘要内容  

摘要研究了墨西哥韦拉克鲁斯州埃尔莫罗-拉曼查红树林沉积物中产甲烷古菌（MA）的动态及甲烷生成过程。通过培养依赖技术（最可能数法，MPN）和微宇宙实验，分析了不同气候季节（干燥季、雨季、北风季）下存活产甲烷古菌（VMA）的丰度，以及硫酸盐对乙酸产甲烷的影响。结果显示：  

VMA丰度为10²–10⁸ MPN/g湿沉积物，以甲醇为底物的VMA丰度（10⁴–10⁸）高于乙酸底物（10²–10⁵）。  

微宇宙实验中，无硫酸盐条件下的甲烷产量（29.78–929.75 nmol CH₄/月）显著高于含硫酸盐条件（7.88–347.38 nmol CH₄/月）。  

雨季的低盐度、更负的氧化还原电位（Eh）和更高有机质含量促进了产甲烷作用。  

 

研究目的  

探究气候季节变化对红树林沉积物中存活产甲烷古菌丰度及甲烷生成的影响，明确硫酸盐对乙酸产甲烷的抑制作用。  

 

研究思路  

采样与分组：在三个气候季节（干燥季、雨季、北风季）沿盐度梯度采集红树林沉积物样本（9个样本），分表层（0–6 cm）和底层（6–12 cm）。  

 

微生物分析：使用MPN法（以乙酸和甲醇为底物）定量VMA丰度。  

 

实验验证：通过微宇宙实验比较含硫酸盐与无硫酸盐条件下乙酸产甲烷的速率。  

 

环境变量测定：测量盐度、pH、Eh、有机质（VS）、固定固体（FS）、碳酸盐和碳水化合物。  

 

测量数据及意义（对应图表）  

VMA丰度（图1）：  

 

 

乙酸利用型VMA（VMA-A）丰度为10²–10⁵ MPN/g，雨季较高，底层丰度显著高于表层。  

 

甲醇利用型VMA（VMA-M）丰度为10⁴–10⁸ MPN/g，雨季和北风季显著高于干燥季。  

 

   意义：揭示底物类型和沉积深度对产甲烷菌分布的调控作用。  

甲烷产量（图2）：  

 

 

雨季样本在无硫酸盐条件下甲烷产量最高（929.75 nmol CH₄/月）。  

 

   意义：验证硫酸盐抑制产甲烷的竞争机制，雨季环境更利于产甲烷菌活动。  

环境变量（表1）：  

 

 

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

 

Eh：雨季更负（表层-125.61 mV，底层-170.83 mV）。  

 

有机质（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）。  

 

   意义：低盐、高有机质和还原性环境是产甲烷的关键驱动因素。  

 

结论  

雨季的低盐度、高有机质和更负Eh显著促进产甲烷作用。  

 

硫酸盐抑制乙酸产甲烷，但红树林沉积物中产甲烷菌与硫酸盐还原菌可能共存。  

 

甲醇利用型VMA丰度高于乙酸型，表明非竞争性底物对产甲烷菌生态位的重要性。  

 

Unisense电极测量数据的研究意义  

使用丹麦Unisense电极测定的pH和Eh数据（表1）揭示了沉积物的氧化还原状态及其对产甲烷菌代谢的调控：  

 

Eh值：雨季底层Eh低至-170.83 mV，表明强还原环境，利于严格厌氧的产甲烷菌活动。  

 

pH值：雨季pH较高（7.89–8.43），符合产甲烷菌偏好中性至弱碱性的生境特征。  

 

垂直梯度：Eh随深度降低（表层-13.94 mV → 底层-170.83 mV），解释了VMA-A在底层的丰度优势。  

 

综合意义：Unisense数据定量刻画了红树林沉积物的化学微环境，为理解产甲烷菌的垂直分布和季节动态提供了关键证据。