湖泊是內(nèi)陸水域甲烷排放的重要熱點，其僅占地球表面積約0.5%，卻貢獻了內(nèi)陸水體約44%的甲烷排放。淺水湖泊因水層淺、響應(yīng)氣候快、底泥厭氧環(huán)境活躍，其甲烷釋放強度高于深水湖泊，是碳循環(huán)與溫室氣體研究重點。目前，學界對喀斯特湖泊甲烷排放機制認識較為有限。

近日，中國科學院地球化學研究所團隊等，基于對我國西南喀斯特淺水湖泊（草海）水—氣界面甲烷通量的長期觀測研究，結(jié)合穩(wěn)定碳同位素分析及宏基因組測序方法，揭示了喀斯特淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)中甲烷通量的時間動態(tài)變化及其水文與生物地球化學機制。

渦度觀測結(jié)果顯示，湖泊整體上是大氣甲烷的源。其中，秋季的排放量最高，約為冬季排放量的兩倍以上。在季節(jié)尺度上，甲烷通量的變化受水溫、水位和電導率驅(qū)動。在日變化尺度上，夜間甲烷排放高于白天，其日變化受水溫控制。水溫升高能夠增強產(chǎn)甲烷過程，同時抑制甲烷氧化過程。研究發(fā)現(xiàn)，乙酸裂解型產(chǎn)甲烷是該湖泊甲烷產(chǎn)生的主要途徑，甲烷絲菌屬是優(yōu)勢產(chǎn)甲烷菌。環(huán)境控制機制與產(chǎn)甲烷微生物群落結(jié)構(gòu)一致，證實乙酸裂解型產(chǎn)甲烷在該湖泊中占據(jù)主導地位。

這一研究將高頻甲烷通量觀測與微生物功能解析結(jié)合，揭示了喀斯特湖泊“環(huán)境調(diào)控—微生物主導—多尺度排放”的甲烷產(chǎn)生與釋放機制。相關(guān)成果為修正全球湖泊甲烷排放模型在喀斯特區(qū)域的估算偏差提供了依據(jù)，也為認識氣候變化背景下喀斯特湖泊碳循環(huán)過程及其生態(tài)調(diào)控提供了科學支撐。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《水研究》（Water Research）上。