在全球气候变化背景下，干旱和半干旱区生态恢复是维持区域碳平衡的重要途径。沙质生态系统温室气体的源汇变化，受植被类型与土壤水分共同调控，但其内在微生物驱动机制一直是学者亟待厘清的科学问题。针对这一难题，本团队以科尔沁沙地为研究区，选取沙丘为（Sd）对照及35年生的人工林小叶锦鸡儿（Cm）、杨树（Ps）、樟子松（Pm）、杨树和樟子松混交林（Ps+Pm）、樟子松和小叶锦鸡儿混交林（Pm+Cm）为研究对象，通过设置30%和60%WHC开展室内控制培养试验，探究造林类型与水分条件共同作用下土壤甲烷（CH₄）和二氧化碳（CO₂）排放特征，并结合甲烷功能基因mcrA和pmoA分析背后微生物机理。

结果发现，所有造林样地土壤均表现为CH₄汇，具备氧化吸收大气甲烷的能力。其中杨树、樟子松及两类混交林土壤CH₄吸收能力最优（图1），该特征与甲烷氧化功能基因pmoA丰度升高、mcrA/pmoA下降显著相关（图2, 3）。土壤水分显著调控两种温室气体，30%WHC改善土壤通气状况，促进CH₄氧化消耗；而土壤CO₂排放随含水量升高明显上升（图1）。小叶锦鸡儿土壤CO₂排放水平最高；两种混交林即便在CO₂排放较高的条件下，依旧维持较强的CH₄吸收能力（图1）。

该研究证实了植被造林效应与土壤水分共同调控沙地生态系统碳循环，混交林可优化土壤微生物功能结构，在多变水分环境下兼顾土壤碳周转效率与温室气体减排潜力，弥补纯林碳过程的缺陷，阐明了半干旱沙区人工林土壤碳气体交换的微生物机制，可为该区域植被配置与碳汇管理提供科学参考，助力干旱区生态修复支撑双碳目标。

该成果以“Soil CH₄ and CO₂ emissions mediated by water and afforestation in Horqin Sandy Land”为题发表在环境科学期刊Journal of Environmental Management上。西北生态环境资源研究院奈曼沙漠化研究站博士生方海富为论文第一作者，李玉霖研究员为通讯作者。此项研究得到国家草业技术创新中心（筹）（CCPTZX2023B02-2）和国家自然基金（32071845，3401669）共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2026.131144

图1. 不同造林类型（Sd、Cm、Ps、Pm、Ps+Pm 和 Pm+Cm）和土壤含水量（30%WHC、60%WHC）下土壤CH₄（a）和CO₂（b）排放速率。

图2. 土壤微生物功能基因拷贝数mcrA（a），pmoA（b）， mcrA/pmoA（c）受不同造林类型（Sd、Cm、Ps、Pm、Ps+Pm和Pm+Cm）及水分含量（30%WHC、60%WHC）的影响。

图3. 土壤DOC（a）、DON（b）、pH（c）、EC（d）、mcrA（e）、pmoA（f）、mcrA/pmoA（g）与CH₄排放速率之间的线性回归关系，R²（决定系数）和P值通过线性回归分析获得。