甲烷(CH4)是一种强效的温室气体，对全球变暖的贡献约为23%。在全球气候变化背景下，准确评估陆地生态系统CH4通量对于更好地了解全球碳循环和支持与温室气体减排和减缓相关的决策非常重要。然而，目前尚不清楚土壤CH4在陆地生态系统和大气间的交换是否以及如何受到气候变暖和降水模式变化的影响。
近日，王维枫教授团队联合加拿大魁北克大学蒙特利尔分校、中国科学院成都生物研究所的科学家在地球科学领域顶级期刊《Global Biogeochemical Cycles》(IF=6.5)发表气候变化对陆地生态系统CH4通量影响的研究论文"Global climate change increases terrestrial soil CH4 emissions"。我院生态学博士郭佳欢和冯会丽为论文共同第一作者，王维枫教授为通讯作者，南京林业大学为第一作者单位。
在这项研究中，作者汇编了不同自然生态系统类型原位土壤CH4通量实验观测结果(图1)，使用定量荟萃分析来确定土壤CH4通量在气候变化下的生物地球化学响应。结果表明，变暖(平均升温+2oC)促进了旱地土壤CH4吸收和湿地土壤CH4排放。降水量减少(当地年平均降水量的 -100%至 -7%)刺激了旱地土壤CH4吸收。降水量增加(当地年平均降水量的+4%至+94%)加速了旱地土壤CH4的排放(图2)。
图1 研究样点分布图
此外，本研究还估算了气候变化下陆地生态系统中的全球CH4通量，并将其与当前气候条件下的通量进行了比较。预计到2100年，在具有高辐射强迫水平的共享社会经济路径(SSP585)下，全球陆地生态系统的CH4排放量将增加22.8 ± 3.6 Tg CH4 yryr−1 作为额外的CH4源，这可能主要归因于北纬30°以北地区降水的增加。这些发现表明，未来的气候变化将削弱陆地生态系统对CH4排放的自然缓冲能力，从而可能导致气候变暖的正反馈螺旋。
本研究首次将气候变化导致的CH4汇–源转换情景纳入研究，并提供了气候变化背景下自然陆地生态系统中土壤CH4收支的全球估计。因此，这一荟萃分析不仅更好地揭示陆地生态系统中CH4的生产和消费，而且对提高气候变化下全球CH4预算的准确性和降低其不确定性具有重要意义。
图2 温度升高(a)、降水增加(b)和降水减少(c)对全球土壤甲烷通量的影响
该研究得到了国家重点研发计划(No.2021YFD2200404)、国家自然科学基金(No.32071763)、国家留学基金委(No.202008320477和202108320313)、江苏省政府留学奖学金(JS-2020-194)以及江苏省高校优势学科建设工程项目(PAPD)的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1029/2021GB007255
