研究發現高緯度濕地生物氣候梯度決定甲烷排放

　　甲烷（CH4）是大氣中最豐富的碳氫化合物，是僅次于二氧化碳的溫室氣體。自然濕地是大氣CH4的自然排放源，全球一半的濕地位于北半球高緯度地區，其地下覆蓋著較厚的凍土層。高緯度地區快速增溫導致土壤活動層的加深和熱喀斯特的形成，從而加劇濕地凍土中有機碳分解，并將大量碳釋放到大氣中，形成對氣候變化的正反饋效應。因此，為評估高緯度濕地CH4排放動態及其對氣候的潛在生物地球化學反饋，迫切需要深入了解該地區濕地CH4排放特征及其控制因子。雖然科學家已在北半球高緯度地區開展了大量站點尺度的研究，但不同濕地類型間環境異質性對大尺度空間CH4排放的影響尚未得到充分解釋，尤其是已有模式和遙感觀測缺少關注不同濕地類型的生物氣候差異。

　　近日，中國科學院大氣物理研究所東亞中心博士包韜、研究員賈根鎖和副研究員徐希燕基于薈萃（meta）分析手段，收集了環北極83個站點近9000個靜態箱式法觀測數據，揭示出自然濕地的生物氣候和空間異質性對CH4排放強度的決定作用。

　　研究發現，濕地類型的異質性是通過影響主要生物氣候因子來影響CH4的釋放。礦養泥炭濕地（Fen）CH4通量最高，其次是草本植物濕地（Marsh）和酸性雨養泥炭濕地（Bog），木本植物濕地（Swamp）CH4通量最低。通量的空間梯度受地下水位、土壤溫度、優勢植物功能型的控制。雨養泥炭濕地、挺水植物濕地/礦養泥炭濕地和木本植物濕地CH4排放的最佳水位分別是地面以下、地面附近及地面以上。CH4排放的溫度敏感性隨緯度增加而增加，并且在不同濕地類型上具有顯著差異性。礦養泥炭濕地對溫度最為敏感，而木本植物濕地對溫度最不敏感。

　　研究還發現，溫度和地下水位對CH4排放的交互影響還受到優勢植被功能型調控。以維管植物為主的濕地CH4排放對物種組成的依賴程度顯著高于以非維管植物為主的濕地。以禾草類植物為主的礦養泥炭濕地CH4通量顯著高于以喬木類植被為主的木本植物濕地。因此，精確評估高緯度濕地CH4排放動態，需要充分考慮不同濕地類型的生物氣候差異。該研究有助于深入理解北半球高緯度地區濕地CH4排放的空間格局及其驅動因素，為地球系統模式改進提供理論基礎。

　　相關研究成果發表在Environmental Science & Technology上。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項和國家重點研發計劃的資助。

圖1.高緯度濕地景觀，凍土融化，熱喀斯特的形成