全 文 ：书黄河口潮滩湿地土壤犆犎４氧化潜力及其对
有机物输入的响应
孙万龙１，２，孙志高１，孙文广１，２，翁虹３，吕迎春１，４，姜欢欢１，２，王玲玲１，２
（１．中国科学院海岸带环境过程重点实验室 山东省海岸带环境过程重点实验室 中国科学院烟台海岸带研究所，山东 烟台２６４００３；
２．中国科学院大学，北京１０００４９；３．山东省农业可持续发展研究所，山东 济南２５０１００；４．山东省黄河三角洲
生态环境重点实验室 滨州学院，山东 滨州２５６６０３）
摘要：２０１０年１１月，采集了黄河口北部滨岸高潮滩、中潮滩、低潮滩和光滩表层土壤样品，基于短期培养实验，研究
了不同潮滩土壤ＣＨ４ 氧化潜力及其对有机物输入的响应。结果表明，尽管４种湿地土壤的ＣＨ４ 氧化潜力存在一
定差异（犘＞０．０５），但整体变化规律相似。１２～６０ｈ，ＣＨ４ 氧化潜力均呈先增加后降低变化；６０～１３２ｈ，ＣＨ４ 氧化
潜力均呈迅速增加趋势。４种湿地土壤ＣＨ４ 氧化潜力整体表现为光滩（２．３７μｇ／ｇ·ｄ）＞低潮滩（２．２９μｇ／ｇ·ｄ）＞
中潮滩（１．７０μｇ／ｇ·ｄ）＞高潮滩（１．４７μｇ／ｇ·ｄ）。甲醇输入整体抑制了湿地土壤的ＣＨ４ 氧化潜力，抑制程度表现
为光滩＞中潮滩＞低潮滩＞高潮滩。４种湿地土壤的ＣＨ４ 氧化潜力分别为１．２７，０．４９，０．６７和０．３８μｇ／（ｇ·ｄ），较
对照组降低１３．５６％，７０．９８％，７０．６５％和８３．８３％；酵母膏输入对高潮滩、中潮滩和光滩土壤的ＣＨ４ 氧化潜力表现
为促进作用，促进程度表现为中潮滩＞高潮滩＞光滩。３种湿地土壤的ＣＨ４ 氧化潜力分别为２．８９，２．４１和２．９６
μｇ／（ｇ·ｄ），较对照组增加６９．３８％，６４．０１％和２４．７６％。与之相比，酵母膏对低潮滩土壤的ＣＨ４ 氧化潜力表现为
弱抑制作用，其氧化潜力为２．１４μｇ／（ｇ·ｄ），较对照组降低６．６７％。可见，不同有机物对潮滩湿地土壤ＣＨ４ 氧化
潜力的影响差异较大，在当前外源有机物为黄河入海主要污染物情况下，潮滩湿地ＣＨ４ 的源／汇功能将会发生明
显变化，这就使得在估算黄河口潮滩ＣＨ４ 排放清单时应特别关注不同有机物输入对ＣＨ４ 释放的影响。
关键词：黄河口；潮滩湿地；ＣＨ４ 氧化潜力；酵母膏；甲醇
中图分类号：Ｓ１５１．９＋４　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１４）０１０１０４０９
犇犗犐：１０．１１６８６／ｃｙｘｂ２０１４０１１３　　
　　全球气候变化是当今人类面临的重大环境问题。ＣＨ４ 是引起全球变暖的重要温室效应气体之一，其对温室
效应的贡献仅次于ＣＯ２ 和Ｎ２Ｏ，达２５％［１］。尽管ＣＨ４ 在大气中的浓度低于ＣＯ２，但其热吸收效应却是ＣＯ２ 的
１５～３０倍［２］。ＣＨ４ 还能与大气污染物（如氟利昂）发生反应，产生其他温室气体，如 Ｏ３、ＣＯ和ＣＯ２ 等。全球大
气ＣＨ４ 浓度已经由１７５０年的７１５×１０－９增加到２００５年的１７７４×１０－９，并在２００７和２００８年分别增加了（８．３±
０．６）×１０－９和（４．４±０．６）×１０－９［３４］。据２０１１年世界气象组织发布的最新数据，２０１０年全球大气ＣＨ４ 浓度已高
达１８０８×１０－９，且正在以每年约１％的速度增加［５］。
湿地ＣＨ４ 排放是一个复杂的生物地球化学过程，它是湿地ＣＨ４ 产生、传输和氧化过程综合作用的结果。其
中ＣＨ４ 氧化是控制ＣＨ４ 通量的重要因子，土壤中好氧微生物消耗大气中的ＣＨ４ 是湿地重要的ＣＨ４ 汇［６］。因
此，探讨ＣＨ４ 氧化及其对不同因子的响应对于揭示湿地系统ＣＨ４ 排放的关键机制具有重要意义。目前，国外已
在湿地土壤ＣＨ４ 氧化及其影响因子方面进行了较多研究，且这些研究主要涉及水稻田［７９］、泥炭地［１０１１］、淡水沼
泽［１２１３］和红树林［１４］等湿地类型。与之相比，国内对湿地土壤ＣＨ４ 氧化的研究主要集中在人工湿地———水稻田
的探讨上［１５１８］，对天然湿地的研究主要集中于三江平原沼泽［１９２２］、森林湿地［２３２５］、长江口滨岸湿地［２６２７］、闽江口
１０４－１１２
２０１４年２月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２３卷　第１期
Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１
收稿日期：２０１３０３２９；改回日期：２０１３０５２０
基金项目：山东省黄河三角洲生态环境重点实验室基金（２０１２ＫＦＪＪ０３），中国科学院“一三五”规划（烟台海岸带研究所）生态突破项目
（Ｙ２５４０２１０３１），国家自然科学基金（４１１７１４２４），山东省自然科学基金重点项目（ＺＲ２０１０ＤＺ００１），中国科学院战略性先导科技专项子
课题（ＸＤＡ０５０３０４０４）和中国科学院人才专项（青年创新促进会）（Ｙ１２９０９１０４１）资助。
作者简介：孙万龙（１９８８），男，山东日照人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｙｉｎｒｕｏｅｒ＠１２６．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｚｇｓｕｎ＠ｙｉｃ．ａｃ．ｃｎ
湿地［２８２９］以及若尔盖湿地［３０３１］等。作为我国温暖带保存最完整、最广阔和最年轻的黄河三角洲滨海湿地生态系
统，近年来已成为自然湿地研究的热点区域之一［３２］，但关于温室气体排放特征的研究还很少［３３３４］，而关于ＣＨ４
氧化潜力的探讨还未见报道。黄河口潮滩湿地是黄河入海河段与渤海相互作用形成的重要生态类型，承接着来
自黄河中上游带来的大量营养盐和有机物［３５］。据统计，黄河２０１１年排放入海的营养盐和ＣＯＤｃｒ分别高达１．８０
万ｔ和１８．０９万ｔ［３６］。大量营养盐和有机物的输入不仅对黄河入海口近岸水体的营养状况产生重要影响，而且
其对于黄河口潮滩湿地营养水平的影响也非常深刻。可见，黄河口潮滩湿地充当着陆源碳氮的一个重要“汇”，但
这一“汇”的形成究竟对ＣＨ４ 产生与氧化过程有何影响，目前尚不清楚。为此，本文以黄河口潮滩湿地土壤为研
究对象，通过室内培养实验，初步探讨了ＣＨ４ 氧化潜力对有机物输入的响应。研究结果可为评价有机物输入对
黄河口潮滩湿地ＣＨ４ 释放规律的影响提供重要科学依据。
１　材料与方法
１．１　研究区域概况
供试土壤采自山东省黄河三角洲国家级自然保护区今黄河入海口北部典型潮滩湿地。黄河三角洲国家级自
然保护区（３７°４０′～３８°１０′Ｎ，１１８°４１′～１１９°１６′Ｅ）位于东营市境内，总面积为１５．３万ｈｍ２，是中国最大的河口三
角洲保护区，主要保护新生湿地系统和珍稀濒危鸟类。保护区属暖温带季风气候区，具有明显的大陆性季风气候
特点，雨热同期，四季分明，冷热干湿界限极为明显。该区年平均气温１２．１℃，无霜期１９６ｄ，≥１０℃的年积温约
４３００℃，年均蒸发量１９６２ｍｍ，年均降水量为５５１．６ｍｍ，７０％的降水集中于７和８月。区域内的土壤类型主要
为隐域性潮土和盐土，主要植被类型包括芦苇（犘犺狉犪犵犿犻狋犲狊犪狌狊狋狉犪犾犻狊）、柽柳（犜犪犿犪狉犻狓犮犺犻狀犲狀狊犻狊）、碱蓬（犛狌犪犲犱犪
狊犪犾狊犪）和獐茅（犃犲犾狌狉狅狆狌狊犾犻狋狋狅狉犪犾犻狊）。作为潮滩湿地演替先锋阶段的碱蓬盐沼是黄河口丹顶鹤、白鹭以及鹆形目
鸟类等的主要栖息地，同时还起着维持湿地系统正常演替，防风固堤，调节气候等重要功能［３７］。
１．２　样地选择与样品采集
１．２．１　样品采集　２０１０年１１月初，在今黄河入海口北部滨岸高潮滩、中潮滩、低潮滩和光滩的典型试验区内进
行０～１０ｃｍ深度土壤样品的采集，每个采样区设置３个重复。样品采集后立刻装入自封袋，封口后带回实验室
风干备用。土壤基本理化性质测定方法分别为：电导率采用ＦｉｅｌｄＳｃｏｕｔ土壤 ＆ 溶液ＥＣ计测定；容重采用环刀
法测定；总碳（ＴＣ）和总氮（ＴＮ）含量采用元素分析仪（ＥｌｅｍｅｎｔａｒＶａｒｉｏＭａｃｒｏ）测定；ＮＨ４＋Ｎ 和ＮＯ３－Ｎ 含量
在用２ｍｏｌ／Ｌ的ＫＣｌ溶液浸提后通过连续流动分析仪（ＢｒａｎＬｕｂｅｅＡＡＡ３）测定［３３］。采样点表层土壤的基本理
化性质见表１。
表１　采样点表层土壤基本理化性质
犜犪犫犾犲１　犘犺狔狊犻犮犪犾犪狀犱犮犺犲犿犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳狋狅狆狊狅犻犾犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狊犪犿狆犾犻狀犵狊犻狋犲狊
样点
Ｓｉｔｅ
电导率
Ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ
（ｍＳ／ｃｍ）
容重
Ｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ
（ｇ／ｃｍ３）
全碳
Ｔｏｔａｌｃａｒｂｏｎ
（％）
全氮
Ｔｏｔａｌｎｉｔｒｏｇｅｎ
（％）
Ｃ／Ｎ ＮＯ３Ｎ
（ｍｇ／ｋｇ）
ＮＨ４＋Ｎ
（ｍｇ／ｋｇ）
高潮滩 Ｈｉｇｈｔｉｄａｌｍａｒｓｈ １８．６９±１．６３ １．２８±０．０３ １．２５±０．０２ ０．０４±０．００６ ３１．８９±６．０６ ０．４９±０．１１ ０．２１±０．０１
中潮滩 Ｍｉｄｄｌｅｔｉｄａｌｍａｒｓｈ １６．３４±３．９９ １．３４±０．０６ １．５３±０．０６ ０．０４±０．００１ ３８．２４±０．７７ ０．９５±０．１４ ０．９５±０．１４
低潮滩Ｌｏｗｔｉｄａｌｍａｒｓｈ １４．２３±５．００ １．２９±０．１１ １．３８±０．０１ ０．０５±０．００３ ３８．３４±０．３７ ０．６３±０．１６ ０．１９±０．０６
光滩Ｂａｒｅｆｌａｔ １４．１８±５．０４ １．４３±０．０１ １．６５±０．０２ ０．０６±０．００４ ２８．１６±１．７９ ０．６２±０．０６ ０．１６±０．０５
１．２．２　ＣＨ４ 好氧培养试验　取风干后过６０目筛（０．３ｍｍ）的土样４０ｇ放入到２５０ｍＬ培养瓶中（设３个重复），
加入蒸馏水使培养瓶内土壤水分含量为田间持水量的７０％（加水１２．２ｍＬ），用玻璃棒搅拌使样品混合均匀成泥
浆状。用硅橡胶塞塞住瓶口，瓶塞周围以７０４胶密封。在塞住瓶口的硅橡胶塞中间打２个孔，插入玻璃管，１根
以适当长度插入泥浆中，作为ＣＨ４进口；另１根较短，稍稍插入培养瓶即可，作为ＣＨ４ 出口和气体取样口。通过
５０１第２３卷第１期 草业学报２０１４年
取样口从培养瓶中抽取２．５ｍＬ气体，然后再向培养瓶注入２．５ｍＬ纯ＣＨ４，使瓶内ＣＨ４ 浓度为１００００μＬ／Ｌ左
右（准确的初始浓度待确定）。将培养瓶放入２５℃培养箱振荡３０ｍｉｎ（黑暗，１２０ｒ／ｍｉｎ），立即测定ＣＨ４ 浓度作
为其初始浓度。然后继续放到此培养箱中恒温２５℃培养，每隔１２ｈ（或２４ｈ）测定１次瓶中ＣＨ４ 浓度。每次测
定ＣＨ４ 浓度时，先从培养瓶中抽取１ｍＬ气样以Ｎ２ 稀释至１０ｍＬ，然后用Ａｇｉｌｅｎｔ７８９０Ａ气相色谱测定。实验
连续培养６ｄ，共测定了９次ＣＨ４ 浓度。土壤ＣＨ４ 氧化潜力通过分析密闭培养一定时间后培养瓶内ＣＨ４ 浓度
的变化来计算。为了比较不同有机物输入对ＣＨ４ 氧化潜力的影响，有机物输入实验组中分别加入提前配好的酵
母膏溶液（２ｍｇ）和甲醇溶液（２ｍｇ），对照组中则加入等质量的蒸馏水。
１．３　ＣＨ４ 氧化潜力计算
ＣＨ４ 浓度采用Ａｇｉｌｅｎｔ７８９０Ａ气相色谱仪进行测定。ＣＨ４ 检测器为ＦＩＤ（氢火焰离子化检测器），载气为
Ｎ２，流速为３０ｍＬ／ｍｉｎ，燃气为Ｈ２，流速为４５ｍＬ／ｍｉｎ，检测器温度为２５０℃，分离柱温度为５５℃。ＣＨ４ 氧化潜
力由下式进行计算：
犘＝ｄ犮ｄ狋×
犞
犕犞×
犕犠
犠 ×
２７３
犜
式中，犘为ＣＨ４ 氧化率（μｇ／ｇ·ｄ）；ｄ犮／ｄ狋为培养瓶内ＣＨ４ 浓度单位时间的变化（μＬ／Ｌ·ｄ）；犞 为培养瓶内气体
体积（Ｌ）；犠 为干土重（ｇ）；犕犠 为ＣＨ４ 的分子量（ｇ）；犕犞为标准状态下１ｍｏｌ气体的体积（Ｌ）；犜 为培养温度
（Ｋ）。本研究采用２５℃条件下ＣＨ４ 的氧化率来表征此状态下的ＣＨ４ 氧化潜力。
１．４　数据处理与分析
利用Ｏｒｉｇｉｎ７．５软件进行计算和绘图，利用ＳＰＳＳ２０．０软件进行统计分析。
２　结果与分析
２．１　不同潮滩湿地土壤的ＣＨ４ 氧化潜力
图１　不同潮滩湿地表层土壤的犆犎４ 氧化潜力
犉犻犵．１　犕犲狋犺犪狀犲狅狓犻犱犪狋犻狅狀狆狅狋犲狀狋犻犪犾狅犳狋狅狆狊狅犻犾
犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犱犪犾犿犪狉狊犺犲狊　
由图１可知，尽管不同潮滩湿地表层土壤的ＣＨ４
氧化潜力存在一定差异（犘＞０．０５），但均具有相似的
变化特征。１２～６０ｈ，ＣＨ４ 氧化潜力均呈先增加后降
低变化，其中高潮滩、中潮滩和光滩土壤的ＣＨ４ 氧化
潜力峰值均出现在第４８ｈ（６．６６，５．４７和８．９０μｇ／
ｇ·ｄ），而低潮滩土壤则出现在第３６ｈ（６．９７μｇ／
ｇ·ｄ）。４种湿地土壤的ＣＨ４ 氧化潜力均在第６０ｈ取
得最小值（均为负值），分别为－３．９８，－２．７２，－４．１９
和－４．６２μｇ／（ｇ·ｄ），表明好氧培养期间仍可能有相
当数量的 ＣＨ４ 产生。６０～１３２ｈ，４种湿地土壤的
ＣＨ４ 氧化潜力均呈迅速增加趋势，其中中潮滩在第
１０８ｈ出现ＣＨ４ 氧化潜力最大值（５．６９μｇ／ｇ·ｄ），高
潮滩、低潮滩和光滩则均在第１３２ｈ出现最大值
（８．１３，１０．８２和１０．３８μｇ／ｇ·ｄ）。整体而言，４种湿
地土壤的ＣＨ４ 平均氧化潜力表现为光滩（２．３７μｇ／
ｇ·ｄ）＞低潮滩（２．２９μｇ／ｇ·ｄ）＞中潮滩（１．７０μｇ／ｇ·ｄ）＞高潮滩（１．４７μｇ／ｇ·ｄ），变异系数分别为１４５．８０％，
１１１．６０％，１６６．２３％和１７６．３７％（表２）。
２．２　外源有机物输入对潮滩湿地土壤ＣＨ４ 氧化潜力的影响
由图２可知，无论有机质输入与否，不同潮滩湿地表层土壤的ＣＨ４ 氧化潜力均随时间呈不规则波动变化。
０～４８ｈ，甲醇输入对４种湿地土壤ＣＨ４ 氧化潜力的影响均不明显。就高潮滩土壤而言，甲醇对其ＣＨ４ 氧化潜力
的影响在第１２ｈ表现为抑制作用，在第２４ｈ表现为促进作用。３６～４８ｈ，甲醇对其ＣＨ４ 氧化潜力的影响又表现
６０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１
为抑制作用；与高潮滩不同，甲醇对中潮滩和低潮滩土壤ＣＨ４ 氧化潜力的影响在第１２ｈ表现为促进作用，在第
２４ｈ表现为抑制作用，第３６ｈ出现短暂促进作用，第４８ｈ则又表现为较强抑制作用。对光滩而言，甲醇对其土
壤ＣＨ４ 氧化潜力的影响在０～２４ｈ内表现为抑制作用，在第３６ｈ表现为促进作用，在第４８ｈ再次表现为抑制趋
势。４种湿地土壤ＣＨ４ 氧化潜力对甲醇输入的响应在６０～１３２ｈ内较为一致。６０～８４ｈ，甲醇输入对ＣＨ４ 氧化
潜力均产生弱抑制作用，在１０８～１３２ｈ则产生较强抑制作用。整体而言，甲醇输入抑制了４种湿地土壤的ＣＨ４
氧化潜力，抑制程度表现为光滩＞中潮滩＞低潮滩＞高潮滩（表２）。４种湿地土壤的ＣＨ４ 平均氧化潜力分别为
１．２７，０．４９，０．６７和０．３８μｇ／（ｇ·ｄ），分别较对照组低１３．５６％，７０．９８％，７０．６５％和８３．８３％（表２）。
图２　不同潮滩湿地表层土壤的犆犎４ 氧化潜力对有机物输入的响应
犉犻犵．２　犕犲狋犺犪狀犲狅狓犻犱犪狋犻狅狀狆狅狋犲狀狋犻犪犾狅犳狋狅狆狊狅犻犾狑犻狋犺狅狉犵犪狀犻犮犿犪狋狋犲狉犻犿狆狅狉狋犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻犱犪犾犿犪狉狊犺犲狊
　
　　不同潮滩湿地表层土壤对酵母膏输入的响应在４８ｈ培养期内亦无明显规律。酵母膏输入对高潮滩和低潮
滩土壤ＣＨ４ 氧化潜力的影响在１２～２４ｈ内均表现为促进作用，在３６～４８ｈ内则表现为抑制作用。与之不同，酵
母膏输入对中潮滩土壤ＣＨ４ 氧化潜力的影响在０～４８ｈ内均表现为抑制作用，而对光滩土壤ＣＨ４ 氧化潜力的影
响在０～１２ｈ内表现为抑制作用，２４～３６ｈ内表现为促进作用，在第４８ｈ又表现为抑制作用。４种湿地土壤ＣＨ４
氧化潜力对酵母膏输入的响应在６０～１３２ｈ内较为一致。６０～８４ｈ，酵母膏输入对ＣＨ４ 氧化潜力均表现为促进
作用，在第１０８ｈ产生抑制作用后又表现为较强促进作用。整体而言，酵母膏输入促进了高潮滩、中潮滩和光滩
土壤的ＣＨ４ 氧化潜力，促进程度表现为中潮滩＞高潮滩＞光滩。三者的ＣＨ４ 平均氧化潜力分别为２．４１，２．８９
和２．９６μｇ／（ｇ·ｄ），较对照增加６４．０１％，６９．３８％和２４．７６％（表２）。与之相比，酵母膏输入对低潮滩土壤的
ＣＨ４ 氧化潜力产生弱抑制作用，其平均氧化潜力为２．１４μｇ／（ｇ·ｄ），较对照降低６．６７％（表２）。
７０１第２３卷第１期 草业学报２０１４年
表２　有机质输入对潮滩湿地土壤的犆犎４ 氧化潜力的影响
犜犪犫犾犲２　犈犳犳犲犮狋狊狅犳狅狉犵犪狀犻犮犿犪狋狋犲狉犻犿狆狅狉狋狅狀犿犲狋犺犪狀犲狅狓犻犱犪狋犻狅狀狆狅狋犲狀狋犻犪犾狅犳狋犻犱犪犾犿犪狉狊犺犲狊
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
高潮滩 Ｈｉｇｈｔｉｄａｌｍａｒｓｈ
氧化潜力
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
（μｇ／ｇ·ｄ）
抑制／促进
Ｄｅｃｒｅａｓｅ／
ｉｎｃｒｅａｓｅ
（％）
中潮滩 Ｍｉｄｄｌｅｔｉｄａｌｍａｒｓｈ
氧化潜力
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
（μｇ／ｇ·ｄ）
抑制／促进
Ｄｅｃｒｅａｓｅ／
ｉｎｃｒｅａｓｅ
（％）
低潮滩Ｌｏｗｔｉｄａｌｍａｒｓｈ
氧化潜力
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
（μｇ／ｇ·ｄ）
抑制／促进
Ｄｅｃｒｅａｓｅ／
ｉｎｃｒｅａｓｅ
（％）
光滩Ｂａｒｅｆｌａｔ
氧化潜力
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ
ｐｏｔｅｎｔｉａｌ
（μｇ／ｇ·ｄ）
抑制／促进
Ｄｅｃｒｅａｓｅ／
ｉｎｃｒｅａｓｅ
（％）
对照Ｃｏｎｔｒｏｌ １．４７ － １．７０ － ２．２９ － ２．３７ －
甲醇 Ｍｅｔｈａｎｏｌ １．２７ －１３．５６ ０．４９ －７０．９８ ０．６７ －７０．６５ ０．３８ －８３．８３
酵母膏Ｙｅａｓｔｅｘｔｒａｃｔ ２．４１ ＋６４．０１ ２．８９ ＋６９．３８ ２．１４ －６．６７ ２．９６ ＋２４．７６
　，“－”代表对ＣＨ４氧化潜力存在抑制作用；“＋”代表对ＣＨ４氧化潜力存在促进作用。
　，“－”ｍｅａｎｓｄｅｃｒｅａｓｉｎｇＣＨ４ｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ｗｈｉｌｅ“＋”ｍｅａｎｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇＣＨ４ｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ．
３　讨论
３．１　不同潮滩湿地土壤的ＣＨ４ 氧化潜力
本研究发现，４种潮滩湿地土壤在培养期内均表现出较强的ＣＨ４ 氧化潜力且变化规律较一致，其ＣＨ４ 平均
氧化潜力表现为光滩＞低潮滩＞中潮滩＞高潮滩，原因可能与４种湿地土壤的质地、有机质以及ＣＨ４ 氧化菌生
物量等的差异有关。土壤质地是由不同大小土壤微粒的相对比例决定，主要影响土壤大孔隙和微孔隙的分布，从
而决定了气体在土壤中的扩散速率。Ｄ?ｒｒ等［３８］和Ｋｒｕｓｅ等［３９］认为，气体扩散率是影响ＣＨ４ 氧化最重要的因
素之一。作为土壤中ＣＨ４ 氧化发生的底物和氧化性物质，ＣＨ４ 和Ｏ２ 的可获得性是土壤氧化ＣＨ４ 的重要限制
因子。本研究中，４种潮滩湿地土壤的质地较为粘重（表１）且表层土壤粘粒和粉粒含量差异较大并表现出自高潮
滩到光滩呈增加趋势［３４］。这与前述４种潮滩湿地土壤ＣＨ４ 平均氧化潜力的大小顺序正好相反，说明土壤质地
的差异可能使得ＣＨ４ 和Ｏ２ 在土壤中的扩散量存在差异，进而导致４种潮滩湿地土壤ＣＨ４ 氧化潜力的差异。相
关研究也得到类似结果。王长科等［４０］对不同土地利用方式下白浆土氧化ＣＨ４ 的研究发现，土地利用类型改变
导致的土壤质地及理化性质的变化对ＣＨ４ 氧化具有显著影响，土壤结构改变，ＣＨ４ 和Ｏ２ 扩散发生困难从而降
低了土壤的ＣＨ４ 氧化潜力。Ｂｏｅｃｋｘ等［４１］对比利时１０种不同土壤质地和土地利用类型土壤ＣＨ４ 氧化潜力的研
究表明，不同质地土壤的ＣＨ４ 吸收率存在较大差异。Ｈüｔｓｃｈ［４２］曾发现免耕土壤氧化ＣＨ４ 速率是连续翻耕土壤
的４．５～１１倍（耕作可降低土壤容重）。土壤质地和理化性质的差异同样也会影响到土壤环境中的ＣＨ４ 氧化菌
的生物量［４３］。较高的土壤含盐量可降低土壤水势，导致ＣＨ４ 氧化菌出现生理性缺水，从而可降低土壤ＣＨ４ 氧化
潜力［４４］。这与研究区域土壤电导率越高ＣＨ４ 氧化潜力越低的研究结果一致。土壤有机质含量也是影响土壤
ＣＨ４ 氧化潜力的重要因素之一［２８］。Ｓｃｈｎｅｌ和Ｋｉｎｇ［４５］对林地土壤的研究发现，ＣＨ４ 氧化最强的为２～２０ｃｍ有
机质层。王长科等［４０］发现，在温度和水分一定的条件下，决定白浆土氧化大气ＣＨ４ 速率的最主要因素是土壤有
机碳含量，土壤有机碳含量越大，土壤氧化大气ＣＨ４ 的潜力越大。王维奇等［２８］的研究表明，土壤有机碳含量的
差异是导致芦苇湿地土壤和光地土壤ＣＨ４ 氧化能力差异的重要控制因子。由于研究区域受外源有机质输入影
响较大，所以土壤有机碳除来源于湿地植物外还在很大程度上取决于外源有机质的输入。由于潮间带高程自高
潮滩到光滩呈降低趋势且光滩和低潮滩更易受到海水携带外源输入有机质的影响，所以在潮汐作用的影响下光
滩和低潮滩易发生有机质的积累［４６］，进而导致其土壤的ＣＨ４ 氧化潜力整体较高。
值得注意的是，培养期内某些时刻的ＣＨ４ 氧化潜力为负值，表明好氧培养期间仍可能有相当数量的ＣＨ４ 产
生。由于ＣＨ４ 是在严格厌氧条件下由产ＣＨ４ 菌作用于产ＣＨ４ 底物的结果，所以理论上ＣＨ４ 应在极端还原条件
下才能产生［４７］。本研究中ＣＨ４ 氧化潜力负值的出现可能与主要土壤质地有关。尽管培养在好氧条件下进行，
但由于供试土壤质地较为粘重，内部可能仍然存在厌氧微环境。有研究表明，颗粒很小的粘土能使得产ＣＨ４ 菌
在有氧条件下存活［４８］。在本研究温度、土壤含水量恒定且有机物质添加等量的情况下，土壤ＣＨ４ 产生主要应受
８０１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１
供试土壤中产ＣＨ４ 菌数量和活性的影响，而产ＣＨ４ 菌的数量和活性则决定于是否存在适合的厌氧微环境。由
于培养土壤内部可能仍然存在适合产ＣＨ４ 菌活动的厌氧微环境，所以当产ＣＨ４ 菌的数量和活性到达一定程度
时，就会使得ＣＨ４ 的产生量超过氧化量，从而可能导致ＣＨ４ 氧化潜力负值的出现。好氧条件下ＣＨ４ 的产生或
ＣＨ４ 氧化潜力为负值已为诸多研究所证实。徐华等［４９］研究了好氧和厌氧状态下中国不同地区水稻土的ＣＨ４ 产
生情况，发现水稻土在好氧条件下仍有相当数量的ＣＨ４ 产生。Ｂｏｅｃｋｘ等［４１］对比利时１０种不同土壤质地和土地
利用类型土壤ＣＨ４ 氧化潜力的研究发现，草地重粘质土和粘质土出现ＣＨ４ 排放现象（即ＣＨ４ 氧化潜力为负
值）。王长科等［４０］研究表明，好氧培养条件下，旱田土壤底层土壤（２３～３７ｃｍ）没有表现出吸收大气ＣＨ４ 的潜
力，反而表现为排放ＣＨ４。另外，王长科等［２１］在三江平原土壤氧化ＣＨ４ 的研究中亦发现，所选取的沼泽土和水
稻土样品在培养期内均出现ＣＨ４ 氧化潜力为负值的现象。
３．２　土壤ＣＨ４ 氧化潜力对有机物输入的响应
本研究发现，甲醇输入对４种潮滩湿地表层土壤的ＣＨ４ 氧化潜力整体均起一定抑制作用，且其对中潮滩、低
潮滩和光滩土壤的抑制程度更强，原因可能与甲醇在ＣＨ４ 氧化细菌的代谢过程中抑制了其新陈代谢有关。甲醇
是ＣＨ４ 氧化代谢途径的中间产物，对甲烷单加氧酶产生反馈抑制，从而抑制ＣＨ４ 的氧化。闵航等［４４］对水稻土的
ＣＨ４ 氧化潜力进行了研究，发现１ｇ供试土中甲醇浓度达到０．０５ｍｇ可抑制土壤氧化外源ＣＨ４ 活性５０％左右。
张光亚等［５０］探讨了不同碳源物质对土壤ＣＨ４ 氧化活性的影响，结果发现甲醇输入后ＣＨ４ 氧化潜力与对照相差
较大，９ｄ后ＣＨ４ 消耗量仅为对照的２８％。姜欢欢［５１］探讨了甲酸（同为ＣＨ４ 氧化代谢途径的中间产物）输入对
黄河口潮滩湿地土壤（与本研究相同样点）ＣＨ４ 氧化潜力的影响，结果发现甲酸输入明显抑制了土壤ＣＨ４ 的氧
化潜力，且其产生的抑制程度要大于本研究甲醇输入产生的抑制。原因可能在于，甲醇不但是ＣＨ４ 氧化代谢途
径的中间产物，而且也是甲基营养型微生物的主要碳源物质，其影响强度较甲酸相对要弱［４４］。本研究还发现，培
养期间亦出现甲醇促进ＣＨ４ 氧化的情况，其原因可能是存在于土壤中少量的ＣＨ４ 氧化菌首先利用比较容易利
用的碳源（甲醇）进行生长和繁殖，以达到较高的菌体数量；之后这些数量较多的ＣＨ４ 氧化菌就可以继续利用
ＣＨ４ 为碳源继续生长和繁殖，从而表现出较强的ＣＨ４ 氧化潜力。这与Ｊｅｎｓｅｎ和Ｐｒｉｅｍé［５２］发现在ＣＨ４ 浓度较
低的条件下，甲醇的输入有利于土壤氧化ＣＨ４ 进行的研究结果相似。另外，由于甲醇是产ＣＨ４ 细菌所需的碳源
物质且供试土壤中可能存在厌氧条件（可产生ＣＨ４），所以培养过程中甲醇对ＣＨ４ 氧化的抑制作用往往受土壤产
ＣＨ４ 的影响而表现稍弱［２９］。
本研究发现，酵母膏输入对高潮滩、中潮滩和光滩表层土壤的ＣＨ４ 氧化潜力整体均起到促进作用，而对低潮
滩土壤则起到弱抑制作用，原因可能与酵母膏对湿地土壤ＣＨ４ 氧化细菌繁殖影响的差异有关。酵母膏是促进产
ＣＨ４ 菌产ＣＨ４ 活性的碳源物质，其在低浓度情况下就可促进土壤氧化外源ＣＨ４ 的活性。同时，酵母膏还可补充
氮源和提供微生物生长的各种维生素、氨基酸及生长因子，可大大提高菌种的生存率和繁殖率。在土壤存在适合
于ＣＨ４ 氧化微生物生长的微域环境时，酵母膏的输入保证了ＣＨ４ 氧化菌生长基质的充足，从而促进了ＣＨ４ 氧
化菌的繁殖与生长［５３］；当加入ＣＨ４ 后，这些甲烷氧化菌经过一段时间的适应后，可表现出较强的ＣＨ４ 氧化能
力［５４］。闵航等［４４］对水稻土ＣＨ４ 氧化潜力的研究表明，１ｇ供试土中加入０．０５ｍｇ的酵母膏可提高２５％左右的
氧化外源ＣＨ４ 的活性。这与本研究中高潮滩、中潮滩和光滩土壤的研究结论相似。但姜欢欢［５１］对黄河口潮滩
湿地土壤（与本研究相同样点）ＣＨ４ 氧化潜力影响的研究发现，加入葡萄糖和乙酸钠（促进ＣＨ４ 菌产ＣＨ４ 活性的
碳源物质，与酵母膏相似）在一定程度上抑制了土壤ＣＨ４ 氧化潜力，这与本研究中酵母膏输入对中潮滩土壤的
ＣＨ４ 氧化潜力产生弱抑制的结论相近。原因可能在于，酵母膏作为产ＣＨ４ 底物，加入后在促进ＣＨ４ 氧化菌活性
的同时也促进了产ＣＨ４ 细菌的繁殖［２９］，从而导致可观的ＣＨ４ 在微厌氧环境下产生，但其具体机制仍需要进一步
研究。
４　结论
１）潮滩湿地表层土壤的ＣＨ４ 氧化潜力在培养期内变化规律相似，其值表现为光滩＞低潮滩＞中潮滩＞高潮
滩；不同潮滩湿地土壤ＣＨ４ 氧化潜力的差异可能主要与土壤质地的差异有关。
９０１第２３卷第１期 草业学报２０１４年
２）甲醇输入对潮滩湿地表层土壤的ＣＨ４ 氧化潜力整体表现为抑制作用，且抑制程度表现为光滩＞中潮滩＞
低潮滩＞高潮滩。
３）酵母膏输入对高潮滩、中潮滩和光滩表层土壤的ＣＨ４ 氧化潜力整体表现为促进作用，且促进程度表现为
中潮滩＞高潮滩＞光滩；与之相比，酵母膏输入对低潮滩土壤的ＣＨ４ 氧化潜力表现为弱抑制作用。
４）在当前外源有机物为黄河入海主要污染物情况下，潮滩湿地的ＣＨ４ 源／汇功能将发生明显变化，这就使得
在估算潮滩ＣＨ４ 排放清单时应特别关注不同有机物输入对ＣＨ４ 释放的影响。
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［５４］　ＪｏｕｌｉａｎＣ，ＥｓｃｏｆｆｉｅｒＳ，ＬｅＭｅｒＪ，犲狋犪犾．Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄｐｏｔｅｎｔｉａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｓａｎｄｍｅｔｈａｎｏｔｒｏｐｈｓｉｎｒｉｃｅｆｉｅｌｄｓ：
ｒｅｌａｔｉｏｎｓｗｉｔｈｓｏｉｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＢｉｏｌｏｇｙ，１９９７，３３：１０５１１６．
犜犺犲犿犲狋犺犪狀犲狅狓犻犱犪狋犻狅狀狆狅狋犲狀狋犻犪犾狅犳狊狅犻犾狊犻狀狋犻犱犪犾犿犪狉狊犺犲狊狅犳狋犺犲犢犲犾狅狑
犚犻狏犲狉犈狊狋狌犪狉狔犪狀犱犻狋狊狉犲狊狆狅狀狊犲狊狋狅犻犿狆狅狉狋狅犳狅狉犵犪狀犻犮犿犪狋狋犲狉
ＳＵＮＷａｎｌｏｎｇ１，２，ＳＵＮＺｈｉｇａｏ１，ＳＵＮＷｅｎｇｕａｎｇ１，２，ＷＥＮＧＨｏｎｇ３，
ＬＶＹｉｎｇｃｈｕｎ１，４，ＪＩＡＮＧＨｕａｎｈｕａｎ１，２，ＷＡＮＧＬｉｎｇｌｉｎｇ１，２
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｓｔａｌＺｏｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｃｅｓｓｅｓ，ＹａｎｔａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏａｓｔａｌＺｏｎｅＲｅｓｅａｒｃｈ，
ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ；ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＣｏａｓｔａｌＺｏｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ＹａｎｔａｉＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏａｓｔａｌＺｏｎｅＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｙａｎｔａｉ
２６４００３，Ｃｈｉｎａ；２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ；
３．ＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＳｕｓｔａｉｎａｂｌｅＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，Ｊｉｎａｎ２５０１００，Ｃｈｉｎａ；
４．ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｃｏＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｆｏｒ
ＹｅｌｏｗＲｉｖｅｒＤｅｌｔａ，ＢｉｎｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｉｎｚｈｏｕ２５６６０３，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｏｐｓｏｉｌｓａｍｐｌｅｓｉｎｆｏｕｒｔｙｐｉｃａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ［ｈｉｇｈｔｉｄａｌｍａｒｓｈ（ＨＭ），ｍｉｄｄｌｅｔｉｄａｌｍａｒｓｈ（ＭＭ），ｌｏｗ
ｔｉｄａｌｍａｒｓｈ（ＬＭ）ａｎｄｔｈｅｂａｒｅｆｌａｔ（ＢＦ）］ｏｆｔｈｅＹｅｌｏｗｒｉｖｅｒｅｓｔｕａｒｙｗｅｒｅｃｏｌｅｃｔｅｄｉｎＮｏｖｅｍｂｅｒ２０１０．Ｔｈｅ
ｍｅｔｈａｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌａｎｄｉｔｓｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｍｐｏｒｔｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄａｆｔｅｒｉｎｃｕｂａｔｉｎｇｉｎａｎａｅｒｏ
ｂｉｃｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆｏｒｓｉｘｄａｙｓ．Ｔｈｅｍｅｔｈａｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｓｄｉｆｆｅｒｅｄ（犘＞０．０５）．Ｓｉｍｉｌａｒ
ｃｈａｎｇｅｓｏｆｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｓｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｅｒｉｏｄｏｆ１２－６０ｈｗｈｅｎ
ｔｈｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｎｉｔｉａｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｕｔｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｖａｌｕｅｓｔｈｅｎｉｎｃｒｅａｓｅｄｒａｐｉｄｌｙａｎｄｒｅａｃｈｅｄａ
ｍａｘｉｍｕｍａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｉｎｃｕｂａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄ．ＴｈｅｏｒｄｅｒｏｆｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｓｗａｓＢＦ＞ＬＭ＞
ＭＭ＞ＨＭ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｓｗｅｒｅ２．３７，２．２９，１．７０ａｎｄ１．４７μｇ／（ｇ·ｄ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｉｍｐｏｒｔｏｆ
ｍｅｔｈａｎｏｌｉｎｈｉｂｉｔｅｄｔｈｅｍｅｔｈａｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆｍａｒｓｈｓｏｉｌｓｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ，ｉｎｔｈｅｏｒｄｅｒＢＦ＞ＭＭ＞
ＬＭ＞ＨＭ．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｒｓｈｓｏｉｌｓｗｅｒｅ１．２７，０．４９，０．６７ａｎｄ０．３８μｇ／
（ｇ·ｄ），ｗｈｉｃｈｄｅｃｒｅａｓｅｄ１３．５６％，７０．９８％，７０．６５％ａｎｄ８３．８３％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓ．
Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅｉｍｐｏｒｔｏｆｙｅａｓｔｅｘｔｒａｃｔｐｒｏｍｏｔｅｄｔｈｅｍｅｔｈａｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆＢＦ，ＭＭａｎｄＨＭ（ｖａｌ
ｕｅｓｏｆ２．８９，２．４１ａｎｄ２．９６μｇ／ｇ·ｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ），ｗｈｉｃｈｉｎｃｒｅａｓｅｄ６９．３８％，６４．０１％ａｎｄ２４．７６％ｃｏｍｐａｒｅｄ
ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓ．ＴｈｅｉｍｐｏｒｔｏｆｙｅａｓｔｅｘｔｒａｃｔｉｎｈｉｂｉｔｅｄｔｈｅｍｅｔｈａｎｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｆＬＭ，ａｎｄｔｈｅｖａｌｕｅ
ｗａｓ２．１４μｇ／（ｇ·ｄ）ｗｈｉｃｈｄｅｃｒｅａｓｅｄ６．６７％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓ．Ｗｈｅｎｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｌｉｓｔｏｆｇｒｅｅｎ
ｈｏｕｓｅｇａｓｅｓｅｍｉｓｓｉｏｎｓｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｔｉｄａｌｚｏｎｅ，ｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄｔｏｔｈｅＣＨ４ｓｉｎｋ／ｓｏｕｒｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆ
ｔｉｄａｌｍａｒｓｈａｓｅｘｏｇｅｎｏｕｓｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｓａｒｅｔｈｅｍａｉｎｐｏｌｕｔａｎｔｆｏｒｔｈｉｓａｒｅａ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ＹｅｌｏｗＲｉｖｅｒｅｓｔｕａｒｙ；ｔｉｄａｌｍａｒｓｈ；ｍｅｔｈａｎｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ｙｅａｓｔｅｘｔｒａｃｔ；ｍｅｔｈａｎｏｌ
２１１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１４） Ｖｏｌ．２３，Ｎｏ．１