湿地是地球自然水管理系统的重要组成部分。植物、土壤和水中生物的复杂系统作为水库，捕捉和净化水。然而，随着城市的扩张，许多湿地被排干用于建设。此外，中西部的许多土地被排干以增加农业用途，以养活一个不断增长的世界。
排干湿地切断了自然的水流和保留系统，这一系统已经很好地运作了数千年。重建湿地的一个解决方案是在另一个更方便人类的地方重建这些湿地，这些湿地被称为“人工湿地”。在其他情况下，人工湿地被建造来重建不再用于农业的区域。
这些人工湿地的建设和管理的不同，可以对环境产生重大影响。Karla Jarecke和来自几所大学的研究人员一直在研究湿地对温室气体甲烷的影响。
“在全球范围内，湿地是大气中甲烷的最大自然来源，”Jarecke说。“甲烷对全球变暖的影响比二氧化碳大得多——影响是二氧化碳的25倍。”
自然和人工湿地都会释放甲烷。由于湿地的性质——毕竟湿地是湿的——土壤微生物和植物被迫在厌氧条件下代谢，这导致了甲烷的产生。
土壤微生物负责湿地中甲烷的产生。甲烷通过扩散、通过植物组织运输和气泡的间歇性释放到达大气。湿地的土壤水文稳定性以及通过植物的运输效率可以影响甲烷从土壤中释放的频率和量。
“理解甲烷在湿地中产生和释放的条件，可能导致减少甲烷排放的解决方案，”Jarecke说。
但是，研究像湿地这样的大面积区域可能是不可能的。因此，Jarecke和她的同事们制作了湿地的“中型生态系统”——可管理的户外室，可以更容易地测量甲烷排放。中型生态系统是结构化研究区域，填补了实验室研究和大型实地研究之间的空白。
这项研究关注两种常见的湿地植物及其在甲烷排放中的潜在作用：沼泽乳草和北方水生植物。植物和土壤从俄亥俄州代顿市的人工湿地中收集，然后运送到内布拉斯加州林肯市，以创建湿地中型生态系统。代顿的地点以前被排干用于农业，并在2012年重建为湿地。
研究人员从湿地中收获了沼泽乳草和北方水生植物的幼苗，并将它们移植到PVC管中收集的土壤中。他们在气体采样期间用透明丙烯酸圆筒覆盖单个植物。这有助于他们测量和量化土壤-植物中型生态系统中的甲烷排放。该研究在2013年夏季进行。
除了比较两种植物物种的排放量外，研究人员还研究了水文学（即土壤的饱和度）的影响。“虽然水文学和植物物种对甲烷排放的控制在个别研究中得到了很好的研究，但两者很少一起研究，”Jarecke说。
这项最近的研究得出结论，水位和饱和度对甲烷排放的影响大于植物物种的类型。虽然甲烷排放在水生植物的实验室中型生态系统和沼泽乳草的中型生态系统之间有所不同，但在野外中型生态系统中，两种植物物种的甲烷排放没有差异。在野外，土壤饱和度对甲烷排放的影响更大。
寻找减少微生物甲烷产生的植物物种可能是更好地管理湿地的一个关键。例如，向根部区域输送氧气的植物可以抑制微生物的甲烷产生。此外，未来的研究需要了解土壤饱和度变化如何影响甲烷排放。这些信息对于设计创造有利于增加碳储存和减少甲烷排放的水文条件的湿地地形可能是有价值的。
未来的研究可能集中在更长的时间段上。“甲烷排放可能会随着恢复湿地成熟而变化，”Jarecke说。“来自根系统、腐烂植物和其他材料的有机物将积累。这有助于恢复水文稳定性。其他研究表明，恢复湿地的某些水文方面可能只需要几年时间。然而，生物地球化学和生物多样性方面可能需要几十年或更长时间才能恢复。”