泥炭地是大气甲烷的重要天然排放源，其甲烷排放变化对全球气候反馈具有重要影响。然而，在气候变暖背景下，泥炭地甲烷排放的响应及其调控机制存在较大不确定性。导致这一不确定性的一个重要原因是，在生态系统尺度上增温对产甲烷与甲烷氧化过程的影响尚不明确。
中国科学院植物研究所冯晓娟研究团队在全球最大的高寒泥炭地（若尔盖）利用开顶式增温箱（OTC）实验，比较了淹水与疏干泥炭地甲烷排放对增温的差异化响应。研究通过连续5个生长季监测泥炭地土壤剖面气体和孔隙水中甲烷与二氧化碳的稳定碳同位素组成，结合净甲烷通量，定量评估了甲烷原位产生量及其在向上扩散过程中被氧化的比例，分别用于表征土壤的产甲烷潜力和甲烷氧化强度，进而解析了OTC增温对产甲烷和甲烷氧化过程的影响。
研究发现，淹水泥炭地中，增温增强了铁还原过程，促进了铁还原菌与产甲烷菌对电子供体乙酸的竞争，从而抑制了产甲烷过程；同时，加剧的还原条件抑制了甲烷氧化过程，使其在向上扩散过程中被氧化的比例下降。以上两个过程共同削弱，最终导致淹水泥炭地净甲烷排放未发生显著变化。相比之下，在疏干泥炭地中，增温显著增强甲烷氧化过程，因而使净甲烷排放量降低约60%。一方面，增温提高了疏干泥炭地土壤的氧化还原电位和氧气可利用性，并增加了甲烷氧化菌丰度；另一方面，增温使具有通气组织的植物生物量降低约60%，减少了甲烷排放的植物通道，使更多甲烷在土壤中向上扩散时被氧化。
研究揭示了淹水和疏干高寒泥炭地中甲烷排放对OTC增温的响应差异，提示水文条件和植被组成是调控增温背景下泥炭地甲烷排放变化的重要因素，在预测未来泥炭地甲烷动态时，应将二者纳入评估框架。
该项研究成果于9月7日在线发表在国际学术期刊Global Change Biology。植物所已出站特别研究助理刘程竹和戴国华副研究员为共同第一作者，冯晓娟研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院国际合作项目和国家资助博士后研究人员计划的资助。
文章链接：
https://doi.org/10.1111/gcb.71088
（植被与环境变化实验室供稿）
淹水和疏干泥炭地甲烷相关过程对增温的响应机制
