水稻品種越高產(chǎn),甲烷越多?
水稻是世界第二大口糧作物。張衛(wèi)建介紹,水稻高產(chǎn)途徑有兩條:提高生物學(xué)產(chǎn)量;提高收獲指數(shù),即收獲物中稻谷與稻草之比。而這兩種途徑對(duì)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(qiáng)莖稈及根系,是突破水稻單產(chǎn)徘徊不前的育種與栽培新途徑。
但由于水稻當(dāng)季光合產(chǎn)物也是稻田甲烷產(chǎn)生菌的重要
碳源,因此,國內(nèi)外普遍認(rèn)為水稻高產(chǎn)新品種將進(jìn)一步增加稻田甲烷排放。
該團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn),水稻高產(chǎn)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(chǎn)生菌提供更多的碳源,促進(jìn)甲烷產(chǎn)生過程;同時(shí)也可以通過強(qiáng)大的通氣組織(根系)為稻田甲烷氧化菌提供更多氧氣,促進(jìn)甲烷氧化過程。
團(tuán)隊(duì)成員、中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所張俊博士解釋道:“當(dāng)土壤貧瘠時(shí),甲烷產(chǎn)生的碳源主要來自當(dāng)季光合產(chǎn)物,高產(chǎn)品種可以顯著促進(jìn)甲烷產(chǎn)生進(jìn)而增加排放。當(dāng)土壤比較肥沃時(shí),土壤有機(jī)碳源充足,但氧氣不足,高產(chǎn)品種根際泌氧強(qiáng),可以促進(jìn)甲烷氧化進(jìn)而減少排放。”
“水稻品種對(duì)稻田甲烷排放的調(diào)控,是通過植株影響土壤碳源和氧源及微生物群落狀況,進(jìn)而調(diào)控甲烷的產(chǎn)生和氧化過程,是作物—土壤系統(tǒng)的地上地下互作過程。”張衛(wèi)建說。
2017年,他們發(fā)表在《全球變化生物學(xué)》上的成果表明,高產(chǎn)新品種對(duì)稻田甲烷排放的影響取決于稻田土壤有機(jī)質(zhì)水平。
當(dāng)?shù)咎锿寥镭汃ぃㄓ袡C(jī)質(zhì)含量低于1.4%)時(shí),高產(chǎn)品種會(huì)提高甲烷排放;在中高產(chǎn)稻田(有機(jī)質(zhì)含量高于2.1%),高產(chǎn)新品種顯著降低稻田甲烷排放。
由于中高產(chǎn)稻田的甲烷排放總量遠(yuǎn)高于貧瘠稻田,因此,高產(chǎn)新品種的甲烷凈減排量遠(yuǎn)高于其在貧瘠稻田的增排效果。
而且根據(jù)第二次土壤普查數(shù)據(jù),我國80%以上的稻田有機(jī)質(zhì)含量高于2.1%,且近年來呈現(xiàn)遞增趨勢。
“由此可見,我國水稻高產(chǎn)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(wèi)建指出。
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