原创郭亮等南京林业大学学报
综合述评
树干甲烷的研究进展
郭亮，丁九敏，徐侠*
南京林业大学生物与环境学院，南方现代林业协同创新中心。
下面跟学报君一探究竟！
徐侠，教授、南京林业大学博士生导师，主要从事全球变化与陆地生态系统碳循环研究。
郭亮，南京林业大学博士在读，主要从事森林土壤碳氮循环研究。
关键词：树干甲烷；温室气体；碳循环；陆地生态系统
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目(31700376);江苏省高等学校自然科学研究重大项目(17KJA180006);江苏省“六大人才高峰"项目(JY-041TD-XYDXX-006);江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD);南京林业大学“5151”人才计划项目。
引文格式：郭亮,丁九敏,徐侠.树干甲烷的研究进展[[J].南京林业大学学报(自然科学版),2021,45(5):235-241.GUOL，DINGJM,[J].JournalofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2021,45(5):235-241.DOI:10.12302/
1摘要
2正文
1树干CH₄的来源
▲图1树干CH₄研究的概念框架
2.1.1心材源CH₄
2.1.2土壤源CH₄
2树干CH₄通量及其影响因素
森林生态系统CH₄通量的量化非常具有挑战性,因为森林界面是CH₄产生、消耗、运输和排放的复杂组合体。研究表明树枝和树叶相对于树干的CH₄排放量相对甚小,因此树干作为森林生态系统的一部分其CH₄通量监测有必要单独进行。现有关于树干CH₄的研究监测大多数是利用树干静态箱-气相色谱法(图1),这是一种基于测定土壤CH₄通量改造而成的方法。大多数的监测数据显示(表1),树干CH₄一般是净排放,一部分是零排放,极少数的是净消耗。树干表面CH₄通量具有较大的时空差异性,这些差异主要来自树种、树龄、组织类型、立地特征和环培条件。
▼表1不同生态系统的树干CH₄通量
2.2.1树种对树干CH₄通量的影响
2.2.2树龄对树干CH₄通量的影响
树木直径是对树木大小的度量,通常被解释为物种年龄的替代指标,对排放可能有直接的物理影响(例如扩散)。随着树龄的增加,产CH₄种群有更多的时间在树干心材中定居。不同生态系统类型中,小树和大树的排放往往不同。在森林湿地中,幼树的CH₄排放量往往高于成熟树,而在山地森林中,情况往往相反。除此之外,有证据表明,其他与林龄相关的环境因素,如pH下降，可能会限制老龄树干中微生物群落产CH₄的潜力。因此需要测量更多不同直径的树木及不同种类和年龄的树木,采用分层设计以描述从地块到生态系统尺度树干CH₄排放的空间变异性。
2.2.3组织类型对树干CH₄通量的影响
2.2.4立地特征和环境条件对树干CH₄通量的影响
3树木CH₄通量对陆地生态系统碳预算的影响
现有的研究结果指出土壤CH₄通量已不能等同于森林生态系统的CH₄通量,但量化CH₄通量是一项挑战,因为森林是CH₄生产、消耗、运输和排放的复杂组合体。有关植物所介导的CH₄排放研究是从Keppler等的研究之后才逐渐开展的。到目前为止,由于缺少大量的区域基础数据,对全球树木贡献的CH₄预算估计都不准确。现有的研究结论仅代表了整个陆地生态系统中极小的一部分,但是意义重大。Pangala等在亚马逊的研究表明树木的排放量相当于整个北极地区的CH₄排放量,约占全球湿地CH₄排放总量的15%。同时,此研究结果也表明,连同已经确定的排放路径（土壤释放),亚马逊雨林占全球湿地CH₄排放量的1/3,这比以前报道的要大得多,可能对亚马逊地区产生更大的影响,并且对全球大气中CH₄浓度变化产生的影响比想象的要大。张雨雪等对河滩秋茄林的研究结果显示中潮滩树干CH₄通量约占整个区域CH₄通量的1/3。此外,Jeffrey等对红树林的研究表明活树或者死树的树干也向大气排放了大量的CH₄在温带森林湿地中,白桦等树干的排放占生态系统CH₄排放的27%。总的来说,在湿地或者热带雨林这样的潮湿环境中,树干所介导的CH₄排放量在该地区总的CH₄排放量中占比很大,因为土壤和树木都是碳源,先前对森林湿地的研究似乎低估了这些无处不在的生态系统的碳预算。
Pitz等对北美温带森林的研究显示树木的排放抵消了生长季土壤中16%的CH₄汇。Warner等的研究结果显示树干的CH₄排放抵消了净土壤和粗木制残体吸收的3.5%的汇。最后,部分地区树木的CH₄净效应也会增加土壤的碳汇。在一项涉及树干通量的田间试验中,重新种植的林分CH₄吸收量是未种植林分的2倍。这一结果可能是由树木极低的CH₄排放率和未知因素（如由呼吸驱动的土壤水势降低或下层草本植物的存在)导致的土壤CH₄吸收增加共同造成的。综上所述,在不考虑树干CH₄通量的前提下,湿地生态系统或漫水环境的CH₄释放量部分被低估,而旱地或者高山森林中CH₄的吸收量部分被高估。
