甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，淡水生态系统贡献了近50%的全球甲烷排放。池塘虽个体面积小，但其数量庞大、以中国为例，池塘（<5ha）水体面积可分别占水库和湖泊面积的42%和68%。因池塘水深较浅且易受人类活动影响，单位面积的甲烷排放强度显著高于湖泊和水库。然而，由于缺乏长期观测数据和机制模型，池塘甲烷排放的历史估算和未来预测存在较大不确定性，尤其是在全球变暖、富营养化和沉积作用导致的水深变化等多重因素交互影响的背景下。
重庆绿色智能技术研究院水库生态学研究团队整合了全球池塘甲烷排放观测数据，构建了基于过程的预测模型，首次量化了1960–2020年中国池塘甲烷排放的时空动态。研究发现，池塘甲烷排放具有显著的温度依赖性，平均活化能达0.834 eV，其中冒泡排放对温度的响应比扩散排放高66%（图1）。水深和氮浓度是预测甲烷通量的核心指标，水深减小和富营养化会显著促进冒泡排放（图2）。过去60年间，中国池塘甲烷排放量增长约9倍（图3），从1960年的0.16 Tg CH₄ yr⁻¹增至2020年的1.53 Tg CH₄ yr⁻¹，其中66%来自冒泡排放，且夏季排放量占全年50%。排放激增主要源于气候变暖、农业营养输入增加、沉积导致的水深减小以及池塘面积扩张（从1960年至2020年翻倍）的协同作用。
图1. CH4排放对温度的敏感性
图2. CH4排放对驱动因素
图3. 中国CH4排放通量变化
该研究揭示了小水体在全球甲烷预算中的“超比例贡献”，指出传统温室气体清单中低估了池塘的排放潜力。研究成果为制定针对性减排措施（如控制农业面源污染、定期清淤）提供了理论支撑，并提出了“将池塘纳入国家温室气体清单”的紧迫建议。此外，构建的空间显式模型框架可为全球其他区域的小水体甲烷评估提供方法学参考。
研究成果近期在线发表于期刊Water research。中国科学院重庆绿色智能技术研究院水库生态学研究中心团队吕明权副研究员为第一作者，吴胜军研究员为通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（No. 2024YFD1700200）和国家自然科学基金（No. 42071242）的资助。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135425004890