温带树木叶片甲烷与氧化亚氮通量的物种水平调控

文献信息：

MdRezaul Karim 、 SeanC.Thoma.  Species-level controls of foliar methane and nitrous oxide fluxes: roles of traits and microbes in temperate trees.  NewPhytologist (2026) 251: 3221–3237.  

摘要

在全球温室气体收支核算中，树木叶片对大气甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）通量的贡献尚不明确。本研究探究树种属性、耐阴性以及叶片附生微生物是否会影响叶片的甲烷与氧化亚氮交换过程。

本研究选取一处森林恢复样地内混生的 25 个温带树种，利用高分辨率激光光谱技术，对叶片甲烷、氧化亚氮通量开展多次原位测定；同步配套开展同点位土壤通量测定，并进行针对性的微生物 DNA 测序分析。

研究发现：树木叶片稳定表现为甲烷净汇、氧化亚氮净排放源。叶片甲烷氧化速率在秋季提升约 33%；耐阴阔叶树的甲烷氧化能力约为不耐阴阔叶树的三倍。与之相反，氧化亚氮排放峰值出现在不耐阴树种中，且季节变化较弱。树种差异是通量变异的最主要解释因子。甲烷氧化能力强的阔叶树种美洲椴（Tilia americana），其颗粒性甲烷单加氧酶基因（pmoA）拷贝数比甲烷氧化能力最弱的物种稠李（Prunus virginiana）高出一个数量级，且 I 型甲烷氧化菌占比远高于稠李。

尽管叶片持续排放氧化亚氮，但叶片对甲烷的吸收主导了非二氧化碳温室气体的净气候强迫效应。上述结果表明：树种本身、耐阴性是调控叶片甲烷吸收与氧化亚氮排放的核心维度；同时，叶片附生甲烷氧化菌的丰度与群落组成，也随树种水平上叶片甲烷吸收能力的差异而变化。

主要结论：

1、叶片总体通量特征：

全部被测树种叶片均为CH4净汇、N2O净排放源。

2、耐阴性对通量的影响：

落叶树：耐阴性越强，叶片CH4氧化越高；极不耐阴氧化较低，极耐阴最高。

针叶树：中等耐阴氧化最高；极耐阴针叶氧化反而很低。

落叶树：不耐阴树种N2O排放最高，耐阴树种排放显著更低。

针叶树：中等耐阴类群排放最高；极耐阴针叶排放低。

3、通量和土壤的相关关系

叶片CH4氧化与土壤CH4氧化显著正相关；叶片N2O排放和土壤N2O排放显著正相关，说明地下‑地上存在气体转运耦合。

4、基于全球增温潜势 GWP 的综合气候效应

采用 GWP 换算为CO2当量：叶片CH4吸收的气候抵消效应远大于叶片N2O增温效应。平均CH4:N2O气候影响比值 258。

森林恢复实践启示：优先选择高CH4氧化、低N2O排放树种，可以获得额外非CO2温室气体缓解效益。

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