陆源和藻源溶解性有机质研究新进展
陆源和藻源溶解性有机质研究新进展
近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所、美国阿拉巴马大学等单位的学者在Environmental Science & Technology在线发表一项研究成果，揭示了长时间环境转化促使陆源和藻源溶解性有机质（DOM）分子组成趋同的现象及机制。
在气候变化和人类活动加强的背景下，湖泊将接纳更多的陆源DOM，同时富营养化导致大量藻源DOM产生，使得湖泊在有机碳转化过程中发挥更为重要的作用。要准确预测湖泊在碳循环中的作用，必须更好地了解不同来源DOM的转化和归趋。光化学过程和微生物过程是自然水体中DOM转化的两种主要途径，两种途径同时存在且相互影响；但目前对不同来源DOM在光化学和微生物过程中的转化和归趋仍缺乏深入研究。
为此，该研究利用来自藻类和土壤的溶解有机质，设置自然光照处理、微生物处理、自然光照和微生物联合处理，进行了为期一年的长时间培养实验；利用傅立叶变换离子回旋共振质谱和16S rRNA基因测序方法分析DOM分子组成和细菌群落。结果发现，藻源DOM和陆源DOM经过一年的转化，仍剩余30%–50%的难降解溶解性有机碳。在光化学和微生物的共同作用下，两种不同来源DOM的难降解分子组成趋于相似。这种趋同是由于不同来源的特异性分子，即藻源DOM的脂肪族类分子和肽类分子、陆源DOM的高芳香族分子被去除，同时产生了富羧基脂环族分子（CRAM），即惰性DOM。微生物过程在藻源DOM产生 CRAM过程中发挥了更大的作用，而光化学转化对陆源DOM中CRAM的产生则更为重要。陆源DOM的微生物降解可能需要更多的细菌合作。研究结果揭示了湖泊中两种主要来源DOM在长期环境转化下，分子组成趋同的机制，加深了对水生生态系统中不同来源DOM的归趋和惰性溶解性有机碳形成机制的认识。
三种处理组自然光照处理（Light）、微生物处理（Microbial）、自然光照和微生物联合处理（Lightmic）过程中藻源DOM和陆源DOM的分子组成变化。黄色表示该种分子的相对丰度增加，蓝色表示分子的相对丰度减少 图片来源：南京地湖所
“湖泊陆源DOM和藻源DOM在长期的环境转化（光化学和微生物联合）过程中分子组成趋同”示意图 图片来源：南京地湖所
研究成果得到国家自然科学基金重点基金、江苏省双碳前沿基础等项目的联合资助。