PDF《甲烷排放这个 , “锅”其实水稻背不起》

生态环境

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2019 年1月22 日 星期二 主编 / 李晨 编辑 / 郭勉愈 校对 / 何工劳 Tel: (010)

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cn 说到温室气体, 公众都知道二氧化碳, 而仅次于它的第二大温室气体正是甲烷 (CH4 ) . 虽然甲烷总量少, 但升温效应高, 是 二氧化碳的 25~28 倍. 农业产生的甲烷占人类活动排放甲烷 的40%左右,其中稻田约占农业甲烷排放 的30%.我国是世界上最大的水稻生产和 消费国,稻田甲烷排放问题一直受到国际 广泛关注.因此, 也产生了一些科学争议. 中国农业科学院作物科学研究所研究 员张卫建领衔的作物耕作与生态创新团 队, 近年来在 《科学―进展》 《全球变化生 物学》 上发表研究成果, 揭示水稻与甲烷 排放关系及其生物学机制. 《中国科学报》 对此采访发现, 甲烷这个 黑锅 , 其实水稻 背不起. 水稻品种越高产, 甲烷越多? 水稻是世界第二大口粮作物.张卫建 介绍, 水稻高产途径有两条: 提高生物学产 量;

提高收获指数, 即收获物中稻谷与稻草 之比.而这两种途径对稻田甲烷排放的影 响, 迄今尚无定论. 适度提高植株生物量和增强茎秆及根 系,是突破水稻单产徘徊不前的育种与栽 培新途径.但由于水稻当季光合产物也是 稻田甲烷产生菌的重要碳源, 因此, 国内外 普遍认为水稻高产新品种将进一步增加稻 田甲烷排放. 该团队研究发现,水稻高产新品种不 仅可以通过根系分泌物和凋落物的形式为 稻田甲烷产生菌提供更多的碳源,促进甲 烷产生过程;

同时也可以通过强大的通气 组织 (根系) 为稻田甲烷氧化菌提供更多氧 气, 促进甲烷氧化过程. 团队成员、中国农科院作物科学研究 所张俊博士解释道: 当土壤贫瘠时,甲烷 产生的碳源主要来自当季光合产物,高产 品种可以显著促进甲烷产生进而增加排 放.当土壤比较肥沃时,土壤有机碳源充 足, 但氧气不足, 高产品种根际泌氧强, 可 以促进甲烷氧化进而减少排放. 水稻品种对稻田甲烷排放的调控, 是 通过植株影响土壤碳源和氧源及微生物群 落状况, 进而调控甲烷的产生和氧化过程, 是作物―土壤系统的地上地下互作过程. 张卫建说.

2017 年,他们发表在《全球变化生物 学》 上的成果表明, 高产新品种对稻田甲烷 排放的影响取决于稻田土壤有机质水平. 当稻田土壤贫瘠 (有机质含量低于 1.4%) 时, 高产品种会提高甲烷排放;

在中高产稻 田 (有机质含量高于 2.1%) , 高产新品种显 著降低稻田甲烷排放. 由于中高产稻田的甲烷排放总量远高 于贫瘠稻田, 因此, 高产新品种的甲烷净减 排量远高于其在贫瘠稻田的增排效果.而 且根据第二次土壤普查数据,我国 80%以 上的稻田有机质含量高于 2.1%,且近年来 呈现递增趋势. 由此可见, 我国水稻高产新品种的大面 积推广, 不仅保障了国家的口粮安全, 而且起 到了甲烷显著减排效果. 张卫建指出. 收获指数越高, 减排越显著? 高产水稻品种 促进耕层增氧―激活 土壤氧化菌―促进甲烷氧化 的减排机制 被揭示, 意味着 鱼与熊掌, 亦可兼得 .那么,第二条途径―― ―以提高水稻收获指数 来获得高产的同时实现减排, 可行吗? 张卫建在 《自然》 杂志上阅读到一篇研 究文章, 其认为通过提高收获指数, 减少光 合产物向地下输入, 能显著降低甲烷排放, 是高产低碳排放的品种选育之路. 但他带领团队发现,收获指数变化对 甲烷排放的影响只在水稻后期显著,而此 期排放的甲烷不到全生育期总量的 20%;