Dai, Z; Zhang, N; Wang, F; Li, Y; Peng, J; Xiang, T; Zhao, X; Yang, S and Cao, W. Loss of microbial functional diversity following Spartina alterniflora invasion reduces the potential of carbon sequestration and nitrogen removal in mangrove sediments-from a gene perspective. Journal of Environmental Management. 2024, 365, 121569.

红树林是热带和亚热带沿海湿地中独特的生态系统，能封存了大量的有机碳（C），对减缓气候变化尤为重要。除了C储存量大以外，由于周期性潮汐运动形成的氧化还原梯度，红树林还是天然的氮（N）去除系统，在人为N输入下，反硝化过程导致了80%以上的N损失，表明红树林可以有效缓解沿海富营养化。然而，由于人为活动强度的增加、外来物种的入侵和气候变化，红树林提供的C封存和N去除能力正在受到损害。

互花米草入侵已成为中国沿海地区的一大环境问题。互花米草入侵会破坏沿海湿地生态系统的结构和功能，特别是养分循环过程。例如，互花米草入侵改变了本地植物的输入，影响了C和N的储存以及营养物质的化学计量。尽管红树林可以通过光竞争阻止互花米草入侵，但入侵仍然发生在红树林边缘区域。然而，从微生物和基因水平上来看，互花米草入侵对湿地生物地球化学过程的影响及其潜在机制在很大程度上仍然未知。

本研究使用宏基因组技术量化了沉积物中参与C和N循环的功能基因丰度，并将互花米草沉积物与三种原生红树林沉积物进行比较，旨在（1）从基因水平上研究互花米草入侵对沉积物功能多样性的影响；（2）探究互花米草入侵对C和N循环微生物功能谱的影响；（3）揭示互花米草入侵后C和N循环变化的潜在机制。

研究发现由于落叶输入提供的有机质和根系分泌物有所不同，外来互花米草对沉积物条件有很强的影响，使互花米草成为驱动沉积物微生物群落和功能变化的“司机”，而不是“乘客”。互花米草的低植物投入会改变沉积物中C的积累模式，导致C储量的减少，进而降低沉积物的功能多样性。

与禾本科的互花米草相比，红树林的凋落物输入含有更多的顽固性C（如木质素、单宁和蜡），这些C更有可能积累在沉积物中并形成稳定的C库。红树林的高C储存量的沉积物促进了快速的C转化和利用，从而保持了C循环基因的功能多样性。产CH4菌相比于CH4营养菌受多样性降低的影响更小，因此，互花米草入侵导致的沉积物功能多样性降低会导致温室气体排放的变化。

对于N循环的过程，参与硝化作用的基因（amo 和 nxr）的丰度在互花米草入侵后会升高，而参与其他N还原过程的基因丰度降低。NO3-更高的的产生和更少的消耗导致了红树林沉积物对N的去除能力下降，从而对沿海的富营养化产生不利影响。

该研究强调，互花米草入侵后沉积物有机C含量的降低和pH值的升高导致了微生物多样性的丧失，多样性丧失是参与C和N循环的基因丰度变化的主要驱动因素。总体而言，本研究结果表明，互花米草入侵改变了原生红树林生态系统中养分循环的微生物功能特征，并可能削弱红树林固C和去除N的能力。

该工作于2024年6月发表在Journal of Environmental Management期刊上，硕士研究生戴泽涛为论文第一作者，曹文志教授为通讯作者。

互花米草沉积物在C功能谱上与红树林沉积物的差异

互花米草沉积物在N功能谱上与红树林沉积物的差异

互花米草入侵对红树林沉积物C和N循环的影响的模式