不同有机残体沉降对沉积物产甲烷速率的影响作用与机制文献综述

开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）

一、背景介绍

甲烷 (CH₄) 是一种主要的温室气体, 其大气浓度主要受甲烷产生 (甲烷) 和耗甲菌微生物的活性控制。自工业化前时代以来, 大气中的甲烷浓度急剧上升（自1750年以来上涨157%）。在100年的时间里, 每个甲烷分子的全球温度是二氧化碳分子的25倍, 根据epa的数据，甲烷是造成全球变暖的第二大因素。目前全球大气甲烷的预计为每年500-600Tg。虽然约25%的CH₄ 排放量与化石燃料的开采和燃烧或生物质的燃烧有关, 但微生物过程是主要来源, 因为它们产生的占大气中CH₄浓度的69%。在生产方面, CH₄的氧化主要取决于微生物过程, 估计微生物过程消耗了环境中产生的60% 的生物甲烷。虽然湖泊仅占地球表面的 0.9%, 但它们可能占天然CH₄排放量的 6-16%, 而海洋的排放量不到1%。淡水湖泊被确定为CH₄ 的主要来源之一,因此, 为更好地了解生物地球化学的CH₄在这些生态系统中的循环是至关重要，并且确定微生物过程及其关键物质，以及影响淡水湖生物甲烷生产和消费的因素也非常重要。

然而在气候变化背景下的一个重要问题就是了解在湖泊和水库的缺氧沉积物中是如何调节CH₄的产生。湖泊中存在的有机碳（OC）类型是控制缺氧条件下CH₄产生的关键因素，水生植物枝叶的凋谢、水华藻体的死亡沉降，均为湖泊沉积物产甲烷作用提供了丰富的有机质，但主要OC类型的产甲烷潜力的研究是十分匮乏的。本次试验中在厌氧环境下沉积物中加入了不同类型的外来OC（alloOC;陆生植物叶子）和原生OC（autoOC;浮游植物和水生植物）来研究其甲烷产生速率及促进作用。

除了进行外加有机碳源研究产甲烷菌，对产甲烷的生物过程也产生的想法，生物源CH₄是由产甲烷菌的活动产生的, 是一种严格意义上的厌氧代谢群, 属于古生菌。这菌落在厌氧环境中普遍存在, 如缺氧水柱和淡水湖沉积物, 其中甲烷生成量占所有碳矿化总量10-50%。生物甲烷氧化的效率取决于物理化学条件和甲烷传输方式。 已经确定的通过水柱和/或沉积物进行CH₄运输的四种不同方法：在季节性翻转期间起泡，介导植物通量，扩散和平流。 只有最后两种方法才允许生物甲烷氧化。生物甲烷氧化是由甲烷氧化物进行的，氧化30-99％的淡水湖泊产生的CH₄，然后在甲烷排放的调节中发挥重要作用。

并且提出了以下几个问题：在不同有机质的输入，会对湖泊沉积物产甲烷速率产生怎样的影响？其产甲烷速率的变化过程怎样？影响产甲烷速率变化的环境因子有哪些？其内在微生物驱动机制为何？

二、实验主要内容：

在本次实验中，我们针对太湖以及巢湖情况主要进行以下几个方面的研究：

1、对比研究不同来源有机残体输入对湖泊沉积物产甲烷速率的影响；

2、比较温度变化、沉积物性质等条件对产甲烷效应的促进作用；