水稻品種越高產,甲烷越多?
水稻是世界第二大口糧作物。張衛建介紹,水稻高產途徑有兩條:提高生物學產量;提高收獲指數,即收獲物中稻谷與稻草之比。而這兩種途徑對稻田甲烷排放的影響,迄今尚無定論。
適度提高植株生物量和增強莖稈及根系,是突破水稻單產徘徊不前的育種與栽培新途徑。
但由于水稻當季光合產物也是稻田甲烷產生菌的重要
碳源,因此,國內外普遍認為水稻高產新品種將進一步增加稻田甲烷排放。
該團隊研究發現,水稻高產新品種不僅可以通過根系分泌物和凋落物的形式為稻田甲烷產生菌提供更多的碳源,促進甲烷產生過程;同時也可以通過強大的通氣組織(根系)為稻田甲烷氧化菌提供更多氧氣,促進甲烷氧化過程。
團隊成員、中國農科院作物科學研究所張俊博士解釋道:“當土壤貧瘠時,甲烷產生的碳源主要來自當季光合產物,高產品種可以顯著促進甲烷產生進而增加排放。當土壤比較肥沃時,土壤有機碳源充足,但氧氣不足,高產品種根際泌氧強,可以促進甲烷氧化進而減少排放。”
“水稻品種對稻田甲烷排放的調控,是通過植株影響土壤碳源和氧源及微生物群落狀況,進而調控甲烷的產生和氧化過程,是作物—土壤系統的地上地下互作過程。”張衛建說。
2017年,他們發表在《全球變化生物學》上的成果表明,高產新品種對稻田甲烷排放的影響取決于稻田土壤有機質水平。
當稻田土壤貧瘠(有機質含量低于1.4%)時,高產品種會提高甲烷排放;在中高產稻田(有機質含量高于2.1%),高產新品種顯著降低稻田甲烷排放。
由于中高產稻田的甲烷排放總量遠高于貧瘠稻田,因此,高產新品種的甲烷凈減排量遠高于其在貧瘠稻田的增排效果。
而且根據第二次土壤普查數據,我國80%以上的稻田有機質含量高于2.1%,且近年來呈現遞增趨勢。
“由此可見,我國水稻高產新品種的大面積推廣,不僅保障了國家的口糧安全,而且起到了甲烷顯著減排效果。”張衛建指出。
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