沉水植物修复是一种常用的改善水质和恢复水生生态系统栖息地的技术。然而，沉水植物群落组装过程中的成功驱动因素以及它们对甲烷排放的具体影响尚不清楚。因此，我们进行了一项中型实验，以测试不同营养条件下广泛分布的沉水植物（苦草）的生长可塑性和碳固定能力。采用改进的动态室方法同时收集和量化由冒泡和扩散过程产生的甲烷排放通量。通过荧光成像系统发现甲烷通量与苦草生理活动变化之间存在显著相关性。我们的结果表明，水中氨的耐受阈值超过显著干扰了沉水叶的光合作用系统和不定根的径向氧损失。苦草的恢复过程加速了溶解氧的消耗，导致在高营养浓度下产甲烷菌（mcrA基因增加153.3%）的种群增加，随后甲烷排放通量增加（23.7%）。相反，在低营养条件下，苦草通过径向氧损失增加了可用有机碳，进一步增加了甲烷排放通量（94.7%）。定量遗传和建模分析揭示了植物恢复过程推动了产甲烷和甲烷氧化微生物的生态位分化，影响了恢复区域内的甲烷释放通量。苦草的物种化过程无法同时实现改善水净化和减少甲烷排放的目标。

在两种营养条件下，苦草根际和周围沉积物中溶解氧（DO）变化的比较：荧光和灰度图以及选定区域（a, e）。周围沉积物中溶解氧的二维图像和趋势（b, f）。选定二维区域（根际和周围沉积物）中溶解氧的平均趋势和分布（c, g）。根际中溶解氧的二维图像和趋势（d, h）。

实验结果表明，苦草的径向氧损失（ROL）通过影响产甲烷细菌的mcrA基因，对沉水植物的甲烷（CH4）排放起着至关重要的作用。然而，与先前的研究报道相反，他们认为甲烷通量和产甲烷菌群落的主要驱动因素是根系附近氧和氮浓度的变化，我们的结构方程模型表明，沉水植物主要通过调节水中的营养水平，特别是溶解有机碳和氮，以及它们对甲烷排放的直接影响，来影响甲烷排放通量（Lu等人，2000年）。此外，我们的结果表明，在不同营养条件下，沉水植物对CH4排放的影响路径不同（图8c、d和图9）。我们的研究结果对沉水植物修复项目有两个启示：（1）在开始沉水植物修复之前，重要的是评估目标区域的水质。水中过量的营养物质可能导致沉水植物的分解（LoSchiavo等人，2013年），这可能导致湖泊甲烷排放量的增加；（2）沉水植物修复可能难以解决水质恢复和CH4排放之间的紧张关系。因此，迫切需要改进和加强有效的方法和模型，为考虑CH4排放的沉水植物群落的配置和管理开发更加科学和高效的技术方法。

Jichun Mu, Zhenhan Li, Quanlin Lu, Hongwei Yu, Chengzhi Hu, Yujing Mu, Jiuhui Qu,

Overlooked drivers of the greenhouse effect: The nutrient-methane nexus mediated by submerged macrophytes,

Water Research,Volume 266,2024,122316,ISSN 0043-1354,https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122316.

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