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近日，东北林业大学生态学院研究团队在湿地土壤碳循环与温室气体排放研究领域取得新进展。研究成果以“Soil Inorganic Electron Acceptors and Carbon Substrates Hierarchically Govern Wetland Methanogenesis Temperature Response”为题，发表于国际知名期刊《Advanced Science》。

湿地是全球最大的天然甲烷（CH₄）排放源，其甲烷排放对全球变暖的响应直接关系到未来气候变化情景下湿地—气候反馈的准确预测。微生物产甲烷过程的温度敏感性（Q₁₀-CH₄）是连接温度变化与甲烷排放响应的重要参数。然而，目前对Q₁₀-CH₄空间变化及其驱动机制的认识仍较为有限，尤其是在大尺度范围内，湿地土壤生物地球化学特征如何调控Q₁₀-CH₄尚不清楚。

已有研究表明，水位变化能够通过改变土壤无机末端电子受体（terminal electron acceptors, TEAs）和碳底物等关键生物地球化学条件，影响湿地微生物产甲烷过程。但这些因素是否以及如何进一步影响甲烷产生的温度敏感性，仍缺乏系统研究。

针对这一科学问题，研究团队在中国不同气候和水文条件下选取了69个典型自然湿地，共采集276份土壤样品，通过标准化培养实验系统评估湿地土壤Q₁₀-CH₄的空间变化及其驱动机制。研究发现，湿地Q₁₀-CH₄具有显著的空间变异，变化范围为1.12–7.75，且其空间变异并不能主要由气候因子解释，而是受到土壤生物地球化学条件的层级调控。

研究进一步揭示了无机末端电子受体和碳底物对Q₁₀-CH₄的协同但具有层级性的控制机制。其中，土壤TEAs在大尺度上发挥首要控制作用，并通过热力学约束抑制Q₁₀-CH₄；与此同时，碳底物质量对温度敏感性的促进作用具有明显的条件依赖性——只有当土壤TEA浓度较低、热力学抑制作用得到缓解时，碳氮比（C/N）才成为影响Q₁₀-CH₄的重要因素。

这一研究突破了以往主要从气候因子解释湿地甲烷温度敏感性的认识，揭示了“土壤无机电子受体优先控制、碳底物条件性调节”的层级调控机制，表明湿地土壤自身的生物地球化学状态是决定微生物驱动甲烷排放温度响应的重要因素。研究结果为理解湿地甲烷排放对全球变暖的响应机制提供了新的视角，也为改进地球系统模型中湿地甲烷排放及其气候反馈的预测提供了重要科学依据。

论文第一作者为东北林业大学生态学院博士研究生邱纾莹，通讯作者为东北林业大学生态学院陈鸿洋教授。本研究得到东北林业大学周旭辉教授、孙晓新教授和周正虎教授等的支持，并获得国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和黑龙江省自然科学基金项目资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/advs.202518281

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