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末次冰消期以来湖北神农架大九湖泥炭湿地产甲烷生物地球化学过程对气候环境变化的响应

批准号:
42073072
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
杨欢
学科分类:
有机地球化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨欢

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
泥炭是大气甲烷最重要的源头之一,也是陆地碳循环的主要参与者。泥炭中甲烷主要由古菌产生。产甲烷古菌群落结构、丰度和代谢过程的改变,势必会影响甲烷生成过程,从而对气候变化、陆地碳循环过程产生影响。当前,在百-千年时间尺度上影响泥炭产甲烷古菌活动的气候因素尚不清晰。查明水热条件变化对泥炭产甲烷过程的作用和影响是了解地质历史时期泥炭在碳循环和气候变化中所扮演角色的关键点之一。本项目将利用湖北神农架大九湖泥炭地天然的水位、氧化还原和pH梯度,构建基于微生物GDGTs等醚类化合物的古水文指标体系。将泥炭brGDGTs温度指标和新古水文指标应用到大九湖泥炭沉积柱中,重建末次冰消期以来长江中游古温度和古水文条件的变化。在此基础上,通过泥炭中产甲烷古菌特征性的醚类化合物组成、含量及单体碳同位素来恢复末次冰消期以来该泥炭地不同类群产甲烷古菌的活动,探讨不同水热条件对泥炭产甲烷古菌类群、丰度及代谢过程的影响。
英文摘要
Peatland is a major source of atmospheric methane and also a major player in the terrestrial carbon cycle. Methane in the peatland is primarily produced by methanogenic archaea. Changes in the community structure, abundance and metabolic pathway of methanogen would significantly affect the methanogenesis and in turn the climatic change and terrestrial carbon cycling. Recently, the climatic factors that impact on the methanogenic activity in peatlands on centennial-to-millennial timesacle are still unclear. Investigating the influence of thermal and hydrological changes on the methanogenesis in peatlands is a key to understanding the role of peatlands in the past carbon cycling and climate change. In this project, we will take advantage of the water table, redox and pH gradient occurring in the Dajiuhu peatland of Shennongjia, Hubei. We will try to develop new proxies for paleohydrological reconstruction. These proxies, together with the brGDGT-based temperature proxies, will be applied to a sediment core from the Dajiuhu peatland to reconstruct the variation of paleotemperature and paleohydrological conditions over the last deglaciation. On the basis of the climatic evolution, the activities of different methanogenic archaeal groups will be reconstructed using the diagnostic ether lipids for methanogens and their carbon isotopes, in an effort to explore the response of methanogenic archaeal abundance, community and metabolic pathways to the different thermal and hydrological association.
本项目通过中国不同气候带表层泥炭样品中微生物脂类与环境因子系统的现代过程研究,结合湖北神农架大九湖2根沉积柱(一长一短)和东北哈尼泥炭柱中微生物醚类的含量和组成,查明了泥炭沉积环境中微生物醚类的环境控制因素及相关环境代用指标在沉积柱中的适用性,并获得了末次冰消期以来产甲烷古菌随气候环境变化的规律。项目取得了以下一些新的进展:(1)中国泥炭中古菌isoGDGTs的TEX86和环化指数RI都与温度有关,OH-GDGTs的环化指数RI-OH也与温度呈正相关关系。水位等导致的古菌群落变化是使得单个泥炭地中这些指标比较离散的原因。此外,古菌群落变化能够导致isoGDGTs“肩峰”与正常峰比值与泥炭pH呈显著正相关;细菌brGDGTs的MBT’5ME与温度最相关,但也会受到湿度、氧化还原等的影响;brGDGTs的IR6ME、CBT、CBTpeat等都与泥炭pH均密切关系,可以用来重建泥炭pH的变化。(2)泥炭和土壤中OH-GDGTs均以OH-GDGT-2和OH-GDGT-0为主,其环化指数RI-OH要高于同温度下的海洋沉积物。同样,湖泊中的环化指数RI-OH也要高于同温度下的海洋沉积物。陆地OH-GDGTs的环化指数RI-OH值高是陆地奇古菌类群与海洋不一致造成的。建立的湖泊RI-OH温度代用指标可以用于古温度的定量重建。(3)大九湖沉积柱酸化和有机碳含量表现出高度的一致性变化,有机碳高时泥炭越酸,代表泥炭藓增加后有利于泥炭有机质的保存;(4)在千年时间尺度上,泥炭地碳沉积速度的快慢直接影响产甲烷微生物的量,说明碳埋藏速率是千年时间尺度影响泥炭甲烷释放的重要原因。(5)哈尼泥炭沉积柱古菌三类化合物GDGT-0, archaeol, BDGTs的碳同位素值明显不同,GDGT-0碳同位素值接近有机碳,archaeol相对更偏正,而BDGTs碳同位素值相对更偏负,表明来自于不同的古菌类群,GDGT-0代表的异养的深古菌等,BDGTs和archaeol分别代表两类不同的产甲烷古菌,用这3者的多样性指数能够揭示产甲烷古菌类群如何响应气候环境的变化。
中国东部季风区湖泊表层沉积物细菌四醚化合物5-和6-甲基异构体与温度的定量关系及其古环境意义
  • 批准号:
    41602189
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    杨欢
  • 依托单位:
国内基金
海外基金