甲烷（CH₄）是重要的温室气体，其全球增温潜势远高于二氧化碳。森林土壤作为大气甲烷的主要陆地吸收汇，对缓解全球气候变化具有关键作用。然而，目前对森林土壤甲烷吸收能力的大尺度调控机制，尤其是气候等宏观因子如何通过“植被-土壤-微生物”等多级途径产生影响，尚缺乏系统认识。现有研究仍存在若干不足：一是缺乏覆盖广泛环境梯度的野外实测数据，制约了对森林土壤甲烷汇功能的准确评估；二是尽管已知甲烷氧化菌是土壤甲烷吸收的生物学基础，但在大尺度上将其群落特征与甲烷氧化潜力（Methane Oxidation Potential, MOP）相关联的研究仍然有限；三是局部研究多聚焦于土壤温湿度、pH等因子对MOP的直接影响，而对气候因子通过调控植被和土壤属性间接影响MOP的级联机制，认识尚不清晰。

针对以上问题，中国科学院成都生物研究所联合国内外多家科研机构，沿中国东部约4000公里纬度梯度，系统采集了5个气候带（寒温带、温带、暖温带、亚热带、热带）26个森林的381份土壤样品，通过测定土壤甲烷氧化潜力，结合高通量测序与结构方程模型等方法，首次在区域尺度揭示了森林土壤甲烷氧化潜力的空间格局及其多级驱动机制。主要研究结果发现：1）土壤甲烷氧化潜力随纬度呈现波动变化，在亚热带与寒温带较高，在温带最低；在不同森林类型中，阔叶林的甲烷氧化潜力显著高于针叶林与针阔混交林。2）气候是影响甲烷氧化潜力的大尺度主导因子，其中干旱指数为最佳预测指标，其通过影响植被指数（NDVI）与土壤性质间接调控甲烷氧化过程。3）甲烷氧化潜力的关键驱动因子具有显著的环境依赖性。在不同气候带与森林类型中，主导因子各异：例如在寒温带，土壤铜含量是关键预测因子；在针阔混交林中，土壤锰含量作用突出；而在针叶林中，甲烷氧化菌的物种丰富度对MOP的解释力最强。该研究系统阐明了“气候 – 植被 – 土壤 – 微生物”协同驱动森林土壤甲烷吸收的多级机制，不仅揭示了关键驱动因子的复杂交互作用，也强调在未来气候变化情景下预测陆地甲烷汇动态时，必须考虑不同生物群区的环境异质性。相关成果对于完善全球生物地球化学模型、更准确评估陆地生态系统对气候变化的反馈具有重要意义。

上述研究成果以“Climatic control on soil microbial methane uptake across forest biomes”为题，于2025年12月正式发表于农林科学一区TOP期刊Agricultural and Forest Meteorology。成都生物研究所副研究员寇涌苹为第一作者，刘庆研究员和中国科学院山地灾害与环境研究所邴海健副研究员为共同通讯作者。中国科学院山地灾害与环境研究所吴艳宏研究员、西班牙塞维利亚自然资源与农业生物研究所Manuel Delgado-Baquerizo教授、福建农林大学李香真研究员、中国科学院成都生物研究所赵文强副研究员、王晓胡博士和四川师范大学肖江涛副研究员参与了本项工作。研究得到国家自然科学基金、中国科学院青年创新促进会、所自主部署项目及西班牙国家研究计划等项目的联合资助。

全文链接：https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2025.110942

图1中国森林采样点的分布(a)，CH4氧化潜力沿纬度、经度和海拔的变化(b)、不同气候带和森林类型间CH4氧化潜力的差异(c)、以及空间（经纬度和海拔）、气候、植物、土壤理化性质、土壤阳离子及甲烷氧化微生物群落多样性对CH4氧化潜力的直接和间接影响(d)和相对贡献(e)