哥廷根大学和巴登-符腾堡州森林研究所（FVA）的科学家分析了世界上最全面的森林土壤甲烷吸收长期测量数据集。他们的研究结果揭示了一个出乎意料的趋势：在未来可能变得更加普遍的某些气候条件下，森林土壤实际上能够增加其从大气中去除的甲烷量。
研究人员检查了从德国西南部13个森林地点收集的、长达24年的测量数据。平均而言，土壤吸收的甲烷量每年增加约3%。研究人员将这一增长与降雨量减少和气温升高联系起来，这些条件使得甲烷更容易进入土壤并被微生物分解。
这项发表在农业与森林气象学（Agricultural and Forest Meteorology）上的研究结果挑战了先前的研究，先前的研究表明气候变化普遍降低了森林土壤吸收甲烷的能力。
科学家如何在24年间测量甲烷吸收
为了了解甲烷吸收如何随时间变化，研究人员检查了通过FVA长期运行的监测计划收集的大量土壤气体测量数据。
这些测量数据包括土壤气体剖面，揭示了不同深度土壤中滞留气体的化学成分。研究人员每两周通过安装在地下深处的细管收集空气样本，并在实验室中进行分析。这种重复采样使科学家能够追踪多年来甲烷浓度的变化。
为了证实他们的发现，该团队还使用了一种独立的测量技术，该技术涉及直接放置在土壤表面的气密室。通过监测这些气密室内气体浓度的变化，研究人员可以确定土壤是否在吸收甲烷，并计算出被去除的甲烷量。
结合这些方法，科学家们获得了各森林地点甲烷吸收的详细情况，以及它如何响应不断变化的环境条件。
为什么更温暖、更干燥的森林土壤会吸收更多甲烷
尽管13个地点之间的甲烷吸收量差异很大，但出现了一个JianCe的总体模式。在降雨量较低和气温较高的时期，德国西南部的森林土壤在从大气中去除甲烷方面尤为有效。
“我们的长期数据表明，气候变化不一定对森林土壤吸收的甲烷量产生负面影响。虽然迄今为止美国最大规模的研究发现，由于降雨量增加，甲烷吸收量下降了高达80%，但我们在德国西南部进行的规模大得多的全面实地研究却发现了相反的情况，”领导这项研究并曾参与FVA土壤气体监测计划的哥廷根大学作物科学系马丁·迈尔（Martin Maier）教授解释道。
“在我们研究的森林地区，我们观察到甲烷吸收量长期显著增加。”
解释部分在于水在地下流动的方式。当土壤被水分饱和时，水会填满土壤颗粒之间的许多微小空隙，使气体更难在其中流动。较干燥的土壤含有更多充满空气的孔隙，使得大气中的甲烷能够深入地下。
甲烷一旦进入土壤，微生物就会将其作为能源加以利用，并在此过程中将其分解。气温升高可以略微加速这种微生物活动，使这些生物能够更快地消耗甲烷。
这两种效应共同帮助解释了为什么在所研究的森林中，气温升高和降雨量减少与甲烷吸收量增加有关。
研究结果挑战了先前的气候变化研究
这些结果提供了与几项主要的国际研究综述不同的视角。这些被称为荟萃分析（meta-analyses）的分析结合了众多单项研究的结果，以识别更广泛的模式。其中许多分析得出结论，认为森林土壤的甲烷吸收量正在下降。
然而，这项德国研究表明，气候变化与甲烷吸收之间的关系比那些总体趋势所显示的更为复杂。虽然降雨量增加会通过限制气体在土壤中的流动来减少甲烷吸收，但更干燥的条件却可能产生相反的效果。
这些发现并不意味着气候变化总体上对森林有益。相反，它们表明气候变化对甲烷吸收的影响可能因当地气温、降雨模式和土壤条件的不同而有很大差异。
研究人员强调，这些区域差异使得长期监测尤为重要。较短期的或将截然不同环境中的测量数据结合起来的研究或分析，可能会错过只有在多年观察后才会显现的渐进变化。
“我们的结果清楚地表明，进行多年的系列测量和实施监测计划对于评估气候变化的真实影响是不可或缺的，”迈尔说。