甲烷(CH4)是仅次于CO2的第二大温室气体。工业革命以来，CH4浓度升高导致全球变暖高达 0.5°C。土壤CH4吸收是大气CH4的唯一生物汇，其全球估算约为 11-49 Tg CH4 yr-1，具有较大的不确定性。这主要源于土壤CH4吸收较大的时空分异，并且现有的基于数据和过程的大尺度模型未充分将小尺度内土壤CH4吸收的时空变化纳入其中，影响全球CH4循环的准确估算以及土壤CH4吸收如何参与调节大气CH4的充分理解。
根据以上背景，天津大学晏智锋课题组2022级博士研究生蒋嘉玮基于数据驱动，利用具有多个不同参数的Beta函数模型对全球土壤CH4吸收变化进行估算和预测。此方法通过将模型参数与土壤属性的结合，将大尺度全球土壤CH4吸收通量与小尺度局地土壤CH4吸收通量相联系。结果表明，土壤作为大气CH4的重要生物汇，具有被低估的气候调节潜力。2003-2018年间，全球土壤CH4吸收约为39.0 Tg CH4 yr-1，比现有的自下而上估算结果高约30%，并且与自上而下的评估结果相近。这一估算有效弥补了两种方法之间长期存在的不一致性，表明将局地土壤CH4吸收变化纳入估算，对于获得可靠的全球计算结果至关重要。
图1 Beta 函数形状和相应特征参数
图2 土壤CH4吸收数据集分布及模型拟合
研究强调了关键生态系统的CH4吸收贡献——寒带草地和沙漠贡献了近30%的全球土壤CH4吸收，并且在未来预测的通量变化中不容忽视，但它们在以往土壤CH4吸收研究中被严重低估。受人为干扰严重且频繁的农业生态系统具有最低土壤CH4吸收。未来全球土壤CH4吸收的变化趋势将主要受温度和大气CH4浓度的影响，而局地土壤CH4吸收则主要受到土壤水分变化的调控。因此，未来的土壤CH4吸收管理策略应着重于保护原生陆地生态系统的完整性，并探索提升现有农业生态系统土壤CH4吸收的途径。
图3 2018年全球土壤CH4吸收时空分布
图4 2018-2100年水分驱动下不同气候变化情景的全球土壤CH4吸收变化
相关研究成果以论文“Global Soil Methane Uptake Estimated by Scaling up Local Measurements”发表在Global Change Biology。天津大学地球系统科学学院2022级博士研究生蒋嘉玮为该论文第一作者，晏智锋教授为通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基(42077009, 42221001, 42293262)的资助。
论文信息： Jiawei Jiang, Zhifeng Yan*, Jinshi Jian, Shushi Peng, Hanqin Tian, Kendalynn A. Morris, Robert M. Ellam, Jesper Riis Christiansen, Huai Chen, Jianzhi Dong, Si-Liang Li, Pingqing Fu, Dabo Guan, Guirui Yu, Cong-Qiang Liu, Philippe Ciais, Ben Bond-Lamberty. Global Soil Methane Uptake Estimated by Scaling up Local Measurements. Global Change Biology, 2025. https://doi.org/10.1111/gcb.70194.
