微生物协同代谢驱动有机物降解与CO₂还原等碳循环过程,为煤炭资源的绿色开发和地质碳封存利用提供了新思路。阐明区域原位生态环境中微生物的分布与代谢及碳循环菌群的环境驱动因素对于提升和引导煤储层氢营养型产甲烷菌等微生物的代谢效率和途径至关重要。以沁水盆地南部柿庄南区块为研究区,采集非雨季储层水,通过生物测序、功能预测和统计分析等方法探究原位环境微生物群落分布特征、代谢潜力及其影响因素。研究结果表明,变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、螺旋体门(Spirochaetes)为主要优势细菌,广古菌门(Euryarchaeota)为主要优势古菌。其中,细菌菌群分布与多样性受TDS(Total Dissolved Solids)、TOC(Total Organic Carbon)等环境因素影响,古菌菌群受环境因素影响相对较弱。通过对比不同水文单元的微生物功能基因差异发现,研究区微生物协同共生关系受环境影响共同驱动碳等生命元素循环,西北滞留区有机物降解和甲烷代谢相关关键酶基因丰度较东南径流区显著增加。产甲烷古菌固碳途径基因丰度在滞留区较高,且受溶解氧DO(dissolved oxygen)、氧化还原电位ORP(Oxidation Reduction Potential)、溶解性固体TDS、有机碳TOC、SO₄^2-等调控。研究揭示了原位煤储层以氢营养型产甲烷菌等实现生物气增产和CO₂生物利用的代谢功能潜力及其环境调控规律,为化石能源生物工程现场实践的区位优选或储层改造提供理论依据与数据支撑。