中国农学通报 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (18): 77-85.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2025-0646
收稿日期:2025-08-05
修回日期:2025-12-11
出版日期:2026-09-25
发布日期:2026-09-24
通讯作者:
作者简介:张宗洋,男,2001年出生,山东聊城人,硕士研究生,主要从事长残效除草剂的微生物降解与土壤修复方面的研究。通信地址:150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号,Tel:0451-86608586,E-mail:2241764@s.hlju.edu.cn。
基金资助:
ZHANG Zongyang(
), LIU Chunguang(
)
Received:2025-08-05
Revised:2025-12-11
Published:2026-09-25
Online:2026-09-24
摘要:
全球变暖不断加剧,由土壤排入大气层的温室气体如甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、一氧化二氮(N2O)等浓度持续攀升,使得控制温室气体排放的重要性愈发凸显。稻田土壤作为温室气体重要源和汇,在全球碳、氮循环中具有关键作用,因此,稻田土壤固碳减排的研究受到了广泛关注。为应对全球变暖下温室气体排放控制需求,本综述旨在明确稻田土壤在碳氮循环中的关键作用,并为其固碳减排提供参考。本文归纳了温室气体的分类、成因及其在全球变暖中的危害,总结了稻田土壤固碳微生物的研究现状,涵盖了微生物固定CO2、氧化CH4及甲烷氧化微生物与反硝化代谢耦合等方面,还分析了该领域现有研究的成果与不足。指出当前研究存在的主要问题:(1)稻田土壤固碳微生物的群落特征、固碳潜力及关键影响因素的研究不够深入;(2)在气候变化等新背景下,土壤微生物的固碳响应机制尚不明确;(3)农业生产措施对土壤固碳微生物的影响机制研究需进一步加强。
中图分类号:
张宗洋, 刘春光. 稻田土壤微生物固碳途径的研究进展[J]. 中国农学通报, 2026, 42(18): 77-85.
ZHANG Zongyang, LIU Chunguang. Research Progress on Carbon Sequestration Pathway of Paddy Soil Microorganisms[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2026, 42(18): 77-85.
| 微生物种类 | 能源 | 碳源 | 好氧/厌氧 | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|
| 蓝细菌 | 光能 | CO2 | 好氧 | [ |
| 光合细菌 | 光能 | CO2 | 厌氧 | [ |
| 氢细菌 | 化能 | CO2 | 好氧 | [ |
| 硝化细菌 | 化能 | CO2 | 好氧 | [ |
| 甲烷菌 | 化能 | CO2 | 厌氧 | [ |
| 乙酸菌 | 化能 | CO2 | 厌氧 | [ |
| 微生物种类 | 能源 | 碳源 | 好氧/厌氧 | 参考文献 |
|---|---|---|---|---|
| 蓝细菌 | 光能 | CO2 | 好氧 | [ |
| 光合细菌 | 光能 | CO2 | 厌氧 | [ |
| 氢细菌 | 化能 | CO2 | 好氧 | [ |
| 硝化细菌 | 化能 | CO2 | 好氧 | [ |
| 甲烷菌 | 化能 | CO2 | 厌氧 | [ |
| 乙酸菌 | 化能 | CO2 | 厌氧 | [ |
| 微生物种类 | 生理特征 | 参考文献 |
|---|---|---|
| Methylococcus capsulatus | 球状细菌,不运动,热耐受,并且是专性甲烷营养型的单细胞细菌,除了甲烷这种I型甲烷氧化菌还能利用甲醇来产生能量和生物质,并且具有固氮作用的能力 | [ |
| Methylomonas methanica | 专性甲烷氧化菌,要栖息在含甲烷的自然基质中,例如湖泊、河流、湿地和水饱和的土壤等环境中 | [ |
| Methylocaldum | 中等嗜热,某些菌株的最适生长温度可达50°C | [ |
| Methylosarcina | 此类细菌只利用甲烷和甲醇作为碳源,在静止期,细胞会增大并形成囊泡 | [ |
| Methylogaea | 中温型的甲烷氧化细菌,最适宜的生长温度通常在30~35°C | [ |
| Methylobacter | 环境条件如盐度、pH和温度的适应性较强,这使得它们能够在多种生态环境中生存 | [ |
| Methyloglobulus morosus | 这种细菌偏好在较低的氧气浓度下生长,并能够固定氮气,最适温度为25~28°C,且能在中性pH值下生长 | [ |
| 微生物种类 | 生理特征 | 参考文献 |
|---|---|---|
| Methylococcus capsulatus | 球状细菌,不运动,热耐受,并且是专性甲烷营养型的单细胞细菌,除了甲烷这种I型甲烷氧化菌还能利用甲醇来产生能量和生物质,并且具有固氮作用的能力 | [ |
| Methylomonas methanica | 专性甲烷氧化菌,要栖息在含甲烷的自然基质中,例如湖泊、河流、湿地和水饱和的土壤等环境中 | [ |
| Methylocaldum | 中等嗜热,某些菌株的最适生长温度可达50°C | [ |
| Methylosarcina | 此类细菌只利用甲烷和甲醇作为碳源,在静止期,细胞会增大并形成囊泡 | [ |
| Methylogaea | 中温型的甲烷氧化细菌,最适宜的生长温度通常在30~35°C | [ |
| Methylobacter | 环境条件如盐度、pH和温度的适应性较强,这使得它们能够在多种生态环境中生存 | [ |
| Methyloglobulus morosus | 这种细菌偏好在较低的氧气浓度下生长,并能够固定氮气,最适温度为25~28°C,且能在中性pH值下生长 | [ |
| 微生物种类 | 生理特征 | 参考文献 |
|---|---|---|
| Methylosinus trichosporium | 能够利用甲烷作为碳源和能源进行生长 | [ |
| Methylocystis parvus | 该类型的菌株在甲烷氧化时具有明显的细胞形态特征 | [ |
| Methylocella silvestris | 生长速率可能较慢,能够在酸性的土壤中生存 | [ |
| Methylocella palustris | 该菌不但能以甲烷为其生长所需的唯一碳源及能量,而且还可利用诸如醋酸、丙酮酸或苹果酸等多碳物 | [ |
| Methylocystis hirsuta | 菌株在甲烷氧化和生物产品合成中具有潜在的应用前景 | [ |
| Methylocella tundrae | 存在于寒冷、酸性的生境 | [ |
| 微生物种类 | 生理特征 | 参考文献 |
|---|---|---|
| Methylosinus trichosporium | 能够利用甲烷作为碳源和能源进行生长 | [ |
| Methylocystis parvus | 该类型的菌株在甲烷氧化时具有明显的细胞形态特征 | [ |
| Methylocella silvestris | 生长速率可能较慢,能够在酸性的土壤中生存 | [ |
| Methylocella palustris | 该菌不但能以甲烷为其生长所需的唯一碳源及能量,而且还可利用诸如醋酸、丙酮酸或苹果酸等多碳物 | [ |
| Methylocystis hirsuta | 菌株在甲烷氧化和生物产品合成中具有潜在的应用前景 | [ |
| Methylocella tundrae | 存在于寒冷、酸性的生境 | [ |
| 类型 | 生理特征 | 参考文献 |
|---|---|---|
| 硫酸盐还原型厌氧甲烷氧化菌 | 在硫酸盐丰富的厌氧环境中通过与硫酸盐还原耦合来氧化甲烷 | [ |
| 硝酸盐/亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化菌 | 在有硝酸盐/亚硝酸盐存在的条件下进行甲烷的厌氧氧化 | [ |
| 锰还原型厌氧甲烷氧化菌 | 这类菌通过与锰氧化物的还原耦合来氧化甲烷 | [ |
| 铁还原型厌氧甲烷氧化菌 | 这类菌可以通过与铁的还原耦合来氧化甲烷 | [ |
| 氯酸盐还原型厌氧甲烷氧化菌 | 在有氯酸盐存在的条件下进行甲烷的厌氧氧化 | [ |
| NC10门的厌氧甲烷氧化菌 | 在缺氧条件下通过特定的代谢途径氧化甲烷 | [ |
| 类型 | 生理特征 | 参考文献 |
|---|---|---|
| 硫酸盐还原型厌氧甲烷氧化菌 | 在硫酸盐丰富的厌氧环境中通过与硫酸盐还原耦合来氧化甲烷 | [ |
| 硝酸盐/亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化菌 | 在有硝酸盐/亚硝酸盐存在的条件下进行甲烷的厌氧氧化 | [ |
| 锰还原型厌氧甲烷氧化菌 | 这类菌通过与锰氧化物的还原耦合来氧化甲烷 | [ |
| 铁还原型厌氧甲烷氧化菌 | 这类菌可以通过与铁的还原耦合来氧化甲烷 | [ |
| 氯酸盐还原型厌氧甲烷氧化菌 | 在有氯酸盐存在的条件下进行甲烷的厌氧氧化 | [ |
| NC10门的厌氧甲烷氧化菌 | 在缺氧条件下通过特定的代谢途径氧化甲烷 | [ |
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