近日，中国科学院生态环境研究中心环境生物过程与技术研究组联合生态系统评估与保护研究组，与北京大学、中国科学技术大学、巴基斯坦真纳大学等相关团队合作，在小型水体温室气体排放研究方面取得重要进展。该研究首次系统阐明了人类活动对气候驱动的小型水体温室气体排放的放大效应及其微观机制，相关研究成果以“Human amplification of climate-induced greenhouse gas emissions from global small water bodies”为题，在线发表于Proceedings of the National Academy of Sciences（PNAS）。
在全球碳循环中，由于技术监测不足，小型水体的贡献长期被系统性低估。全球温室气体排放估算以往主要聚焦于大型湖泊与河流，忽视了数以百万计的小型水体。传统估算方法是基于面积较大的水体的数据外推，然而小型水体因具有较高的周长面积比、较浅的水深以及较大面积的缺氧沉积区，其单位面积排放速率显著高于大型水体，已经成为内陆水体碳循环中的排放热点，但由于环境数据分辨率不高，无法捕捉施肥、养殖等局部人类活动压力，导致全球小型水体排放评估存在很大的不确定性。
针对这一科学问题，研究团队整合了470个野外小型水体（<1 km2）的观测数据，用于训练机器学习模型，并将该模型扩展至包含328万个小型水体的全球数据库，成功量化了人类活动的放大效应。研究发现，虽然小型水体仅占全球内陆水域表面积的6%，却贡献了15%的二氧化碳排放和28%的甲烷排放，其单位面积甲烷排放通量比大型水体高出148%。其中，此前被全球评估忽略的甲烷沸腾排放，占总甲烷排放的56%。
这种放大效应主要由农业养分负荷和土地利用强度驱动。农业集水区小型水体的甲烷通量比森林系统高5倍，化肥施用量与甲烷沸腾排放通量呈显著正相关。偏最小二乘路径模型证实，土地利用强度通过营养盐富集，间接驱动二氧化碳排放，而施肥对甲烷排放既有直接效应，也能通过营养盐富集，间接促进甲烷排放。未来预测显示，在化石燃料驱动的情景（SSP5-8.5）下，到2100年二氧化碳和甲烷排放将分别增加30%和14%；而在可持续发展路径（SSP1-2.6）下，通过减少养分负荷，可将增幅控制在12%和4%以内。这些发现表明，小型水体的排放兼具气候敏感性与社会经济可调控性，将水生生态系统管理纳入土地与气候综合政策框架已显得尤为重要。
中国科学院生态环境研究中心庄绪亮研究员为论文第一和通讯作者，欧阳志云研究员和姜参参副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和京津冀区域综合环境治理国家科技重大专项的支持。
图 气候与人为因素对小型水体温室气体排放的影响
论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2537678123
环境生物技术实验室
2026年6月9日