近日，我院陈鸿洋教授在期刊Advanced Science发表了题为“Constrained Forest Methane Sink by Thermal Adaptation of Soil Methanotrophs”的研究论文。该研究首次揭示土壤甲烷氧化菌对长期增温能够产生热适应性，从而削弱升温对森林土壤甲烷吸收的增强效应。这一发现不仅在理论上深化了对土壤甲烷循环机制的认识，同时也为评估气候变暖背景下森林甲烷减排潜力提供了重要的科学依据。

甲烷是一种强效温室气体，对地球持续变暖的贡献显著，自工业革命以来，其浓度已从0.7 ppm迅速上升至1.9 ppm。气候变暖可促进土壤甲烷氧化菌介导的甲烷氧化，从而缓解由于人为活动导致的大气甲烷浓度上升。但在许多微生物代谢研究中，微生物活性对变暖的正向响应通常会随着时间推移因热适应而减弱。目前尚不清楚土壤甲烷氧化菌是否也会表现出类似的热适应性，这为预测变暖世界中土壤甲烷汇的潜力带来了较大的不确定性。

为了解决这个问题，本研究采集了中国东部跨越南北4000公里样带的67个森林样点的土壤样品（年平均温度为-4.57℃至24.19℃），开展了短期热适应验证实验（24小时）和长期热培养实验（70天）。

图1利用线性混合效应模型预测的标准化甲烷氧化菌生物量和过量底物下的微生物甲烷氧化速率。

短期热适应验证结果显示，在相同的培养条件下，较温暖地点的单位生物量微生物甲烷氧化速率低于较寒冷地点的甲烷氧化速率，这种负相关关系表明，土壤甲烷氧化菌在群落层面存在对长期升温的热适应（图2）。进一步分析发现，热适应会随升温幅度增大而增强，即温度变化越显著，热适应对甲烷氧化增强效应的削弱越明显（图2）。

长期培养实验发现，无论长期处于低甲烷浓度还是高甲烷浓度处理，在25℃培养的土壤中，单位生物量甲烷氧化速率始终显著低于20℃培养的土壤（图3）。这说明，土壤甲烷氧化菌的热适应性并不依赖于底物（甲烷）浓度。

图2土壤微生物单位生物量甲烷氧化速率（CH₄-Oxi_mass）对长期温度变化的响应。（a-h）大气甲烷浓度处理（2ppm）。（i-p）升高甲烷浓度处理（500 ppm）。

本研究强调了不应只将微生物视为环境变化的被动响应者，而要将其视为塑造生物圈—大气反馈的主动因子，这为预测、管理甚至在变暖世界中利用微生物过程开辟了新的方向。

东北林业大学生态学院全职博士后姜柏志为论文第一作者，陈鸿洋教授为通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1002/advs.77426