近日，全球變化領(lǐng)域國(guó)際期刊《Global Change Biology》（全球變化生物學(xué)）在線(xiàn)發(fā)表了南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒建文教授團(tuán)隊(duì)的最新研究成果，論文題為“Generally reduced sink capacity of upland soils for atmospheric methane over the past three decades (1993?2022)”。該研究基于全球?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型，系統(tǒng)量化了近30年來(lái)全球旱地土壤與大氣間甲烷交換的時(shí)空格局，發(fā)現(xiàn)旱地土壤整體甲烷匯能力顯著下降，并揭示了主要驅(qū)動(dòng)因素。

甲烷是僅次于二氧化碳的強(qiáng)效溫室氣體，其百年尺度單位質(zhì)量的增溫效應(yīng)是二氧化碳的27倍。土壤在全球大氣甲烷收支中扮演著雙重角色。一方面，水田和濕地土壤通過(guò)有機(jī)碳厭氧還原，產(chǎn)生并排放大量甲烷，是大氣甲烷的重要排放源；另一方面，旱地土壤能氧化并吸收甲烷，是大氣甲烷的關(guān)鍵匯。然而，氣候變化和人類(lèi)活動(dòng)可能正在改變這種“土壤匯”功能。本研究集成了1993?2022年間全球994個(gè)站點(diǎn)共5177組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，利用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建了高分辨率全球旱地土壤甲烷通量數(shù)據(jù)庫(kù)，模型系統(tǒng)評(píng)估了農(nóng)田、森林、草地和苔原等主要旱地類(lèi)型的甲烷收支特征。

結(jié)果表明，過(guò)去30年全球旱地土壤整體甲烷匯功能持續(xù)減弱。旱地農(nóng)田和草地土壤由甲烷弱匯逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榕欧旁矗滞寥兰淄閰R能力銳減68.8%，而旱地苔原盡管始終是甲烷排放源，其排放強(qiáng)度下降了55.3%。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，降水和氣溫的變化可解釋70%以上的時(shí)空變異，顯示氣候變化因子是取得土壤甲烷收支和源匯功能變化的關(guān)鍵因素。該研究為重新認(rèn)識(shí)旱地土壤在全球甲烷收支和氣候變化中的作用提供了重要科學(xué)依據(jù)，強(qiáng)調(diào)在制定甲烷減排與氣候緩解策略時(shí)，應(yīng)重視旱地生態(tài)系統(tǒng)由“匯”向“源”轉(zhuǎn)變的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

近30年全球旱地土壤甲烷收支變化趨勢(shì)

課題組鐘山青年研究員栗照鑫博士為論文第一作者，鄒建文教授和劉樹(shù)偉教授為論文共同通訊作者，美國(guó)佛羅里達(dá)州立大學(xué)陳剛教授、北京大學(xué)程和發(fā)教授、中國(guó)科學(xué)院地理資源所李發(fā)東研究員、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)王金陽(yáng)副教授、以及本課題組學(xué)生尚妍萌、王超、劉小波等共同參與了該項(xiàng)研究。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省碳達(dá)峰與碳中和專(zhuān)項(xiàng)、中國(guó)博士后科學(xué)基金等資助。

全文鏈接：https://doi.org/10.1111/gcb.70248