大气甲烷（CH₄）浓度持续攀升，准确评估各类CH₄排放源是制定科学减排政策的重要前提。湖泊是CH₄重要的自然排放源，但全球湖泊普遍面临富营养化问题，叠加流域外源有机质输入等，致使湖泊CH₄排放估算存在较大不确定性。厘清人为与自然多因子耦合机制，是准确量化湖泊CH₄排放的基础，也是全球变化与湖泊生物地球化学领域亟待解决的关键科学问题。

    我国东部平原湖泊分布密集，受季风气候控制，湖泊丰、枯水期水文条件差异显著。同时，流域农业生产等人类活动对湖泊形成强烈扰动，该区域是解析自然条件和人为活动扰动下湖泊CH₄循环过程的理想试验场，对完善全球湖泊CH₄收支估算具有重要研究价值。

   针对上述科学问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所肖启涛等人立足我国东部平原湖泊，整合野外连续监测、室内有机质降解‑稳定同位素示踪实验、机器学习等技术手段，系统揭示强人为干扰下湖泊CH₄排放的时空分异规律，阐明内源藻类有机质与流域外源有机质驱动湖泊CH₄产生和排放的内在作用机制，为全球湖泊CH₄排放准确模拟估算、区域温室气体清单编制提供科学支撑。

图1. 研究区域和湖泊采样点位

    研究结果表明，我国东部平原湖泊CH₄排放存在显著的季节分异，受丰水期高温环境、较高的溶解性有机碳含量及沉积物CH₄产生速率等调控，丰水期CH₄扩散排放强度为枯水期的2.1倍。不同湖泊之间CH₄排放差异可达一个数量级，空间差异主要由湖泊内源藻类有机质与流域外源有机质的输入梯度调控。研究区域湖泊是CH₄排放的热点区域，实施富营养化综合治理可协同改善水环境并削减温室气体排放，发挥水生态治理的减污降碳协同效益。

    研究明确了富营养化浅水湖泊CH₄排放主控因子的季节转换机制：枯水期CH₄生成和排放主要受控于以叶绿素a为表征的内源有机质；丰水期流域径流输入的陆源有机质取代藻源有机质成为主控因素。室内培养与碳同位素证据进一步证实，藻源有机质和流域外源有机质降解均可生成大量CH₄，乙酸裂解产甲烷途径是该类湖泊CH₄产生的主导途径。

    基于近800组野外调查数据，随机森林机器学习模型解析发现，叶绿素a是CH₄排放最重要的预测因子，但全球广泛认知的“湖泊面积调控CH₄排放”规律在本研究区被显著弱化，丰水期湖泊面积对CH₄排放的影响几乎可以忽略。这表明，在人类活动扰动的流域中，湖泊内外源有机质输入的驱动效应可以超越湖泊面积的调控作用。本研究对全球湖泊CH₄升尺度估算模型具有修正意义，即仅采用湖泊面积、温度的传统估算方法在人为扰动湖泊中会造成较大偏差，提升估算精度需兼顾不同水文周期驱动机制的分异特征。

图2. 湖泊CH₄排放随机森林模型的特征重要性排序与模型性能评价

    相关成果发表于国际环境科学顶级期刊Water Research，第一作者为肖启涛副研究员，通讯作者为段洪涛研究员。

    文章信息：Xiao, Q., Qi, T., Zhou, Y., Zhang, L., Shen, M., Luo, J., Zhang Y., Duan, H.* (2026). Substantial but highly variable diffusive methane emissions from eutrophic shallow lakes. Water Research, 126726.