甲烷（CH4）是仅次于二氧化碳的全球第二大温室气体。自工业革命以来，大气CH4浓度持续上升，对全球温室效应的贡献率达25%。森林、草原等通气良好的土壤作为主要的大气CH4生物汇，每年吸收27-42 Tg大气CH4。然而，工业生产、化石燃料燃烧及土地利用变化等人类活动引发了全球气候变化的加剧，包括全球变暖、降水模式改变、二氧化碳浓度倍增及氮添加等现象，这些变化均会对全球陆地CH4汇产生显著影响。与此同时，陆地CH4汇的变化又会反作用于大气CH4浓度，进而影响全球变暖进程及其他全球变化现象的发生。然而目前对于陆地CH4汇如何响应气候变化（特别是气候变化多因子）的认识仍然有限，这也进一步导致对未来气候变化情景下陆地CH4汇的估算存在不确定性。
为此，研究团队整合了1092条来自气候变化（包括增温、降雨格局改变、二氧化碳浓度倍增、氮添加）控制实验中的原位CH4通量观测数据，并利用荟萃分析量化了陆地CH4汇对全球气候变化因子的响应。结果表明：增温、降水减少和二氧化碳浓度倍增会导致陆地CH4汇增加。相反，降水增加和氮添加则使陆地CH4汇减少。此外，多数双气候变化因素组合对陆地CH4汇呈现简单的加和效应，仅少数组合显现显著交互作用：低水平氮添加与增温之间存在协同作用，而低水平氮添加与降水增加则呈现拮抗作用。
随后，研究团队又收集了16169条连续时间序列下的原位CH4通量观测数据，并同步采集对应观测点下的土壤温度与水分数据，构建新的CH4通量数据集。基于此数据集重新优化了传统的甲烷过程模型，重新评估了全球陆地CH4汇的时空格局，并预测了不同气候变化情景下的未来趋势。结果表明当前全球陆地CH4汇总量约为37 Tg/yr。从时间尺度上看，过去四十年间陆地CH4汇总量呈持续增长趋势，但在空间尺度上存在较大异质性。全球陆地CH4汇的未来趋势主要取决于气候路径：在低排放情景下（SSP1-2.6），CH4汇预计将随时间递减，且各区域减缓速率存在差异。在高排放情景下（SSP5-8.5），CH4汇随时间呈现单峰分布轨迹，且同样存在空间异质性。这些差异性响应主要与不同气候路径下的大气CH4浓度相关，同时也受各类气候变化驱动因子导致的土壤温度和湿度变化的影响。
图1气候变化下的陆地甲烷汇过程示意图
近日，该研究以“Upland methane sinks under climate change: global patterns, drivers and trends”为题发表于国际知名期刊《Global Change Biology》上。我院周小奇教授为文章通讯作者，博士生程莉和肖文胜为文章共同第一作者，华东师范大学为论文第一完成单位。论文合作者包括西班牙高等科学研究委员会Josep Peñuelas教授，生态与环境科学学院硕士生李斐、刘晏君，法国巴黎-萨克雷大学Philippe Ciais教授。该研究受到国家自然科学基金（32171635）、中央高校基本科研业务费专项资金（YBNLTS2025-016）等资助。
原文链接：http://dx.doi.org/10.1111/gcb.70747
来源：生态与环境科学学院
