煤炭科学技术

作者：李洋, 唐书恒, 陈健, 郗兆栋, 张迁,

关键词：微生物群落, 生物地球化学循环, 沁水盆地, 产甲烷菌, 硫酸盐还原,

微生物群落的协同共生在维持生态系统功能稳定等方面发挥不可替代的作用，煤储层中微生物降解有机质是多种微生物协同完成的多步骤代谢过程。“煤层气生物工程”理论与技术可应用于煤层气井改造增产以达到负碳减排效应，因此深入研究煤储层中微生物群落的功能潜力和共生关系对二氧化碳资源化利用至关重要。以沁水盆地南部柿庄南区块3号煤层水环境中参与碳代谢及生命元素循环的微生物为研究目标，通过宏基因组生物测序和共生网络分析等手段探究地下原位环境中微生物群落结构、多样性组成及协同代谢潜力的时空演化规律。结果表明：研究区煤层水环境中的细菌群落结构较古菌受季节或地下水径流影响显著。微生物参与碳代谢与生物地球化学循环各个阶段，与有机质降解、甲烷生成和硫酸盐还原等相关的C−N−S−Fe循环基因普遍存在。储层地球化学环境受外来水源补给与径流条件呈现季节和区域差异，决定了微生物群落代谢功能潜力的时空异质性。微生物菌群在非雨季携带更多有机质降解相关基因，微生物代谢功能与地球化学环境因素间的联系在雨季减弱。原位储层环境生态系统的稳定性和持续性不仅取决于微生物群落多样性和代谢功能，还取决于它们之间的协同共生关系，复杂而多样的微生物协同关系和共生网络有利于有机质降解和生命元素地球化学循环。综上，研究结果为有机储层二氧化碳生物甲烷化与“煤层气生物工程”增产实践提供理论依据和应用指导。

来源：2026年第3期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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