本報(bào)訊 近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所張衛(wèi)建研究員領(lǐng)銜的作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，在水稻植株對(duì)稻田溫室氣體排放的調(diào)控效應(yīng)及機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展，闡明了水稻新品種在典型稻田的甲烷（CH4）減排效應(yīng)，揭示了水稻植株與稻田甲烷排放的地上地下互作機(jī)制。此研究說(shuō)明我國(guó)現(xiàn)代水稻育種是一個(gè)既增產(chǎn)又減排的歷程，對(duì)應(yīng)對(duì)氣候變化的作物品種改良和稻作技術(shù)創(chuàng)新具有重要意義。相關(guān)論文于2017年5月2日在線發(fā)表在Global Change Biology上。
我國(guó)是世界上最大的水稻生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，稻田甲烷排放問(wèn)題一直受到國(guó)際廣泛關(guān)注。在水稻復(fù)種指數(shù)持續(xù)下降、稻田面積難以增加、收獲指數(shù)已近高限等多重壓力下，通過(guò)品種改良和農(nóng)藝創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)水稻單產(chǎn)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，是確保我國(guó)“口糧絕對(duì)安全”的根本途徑。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。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(guó)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(guò)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(guò)程；同時(shí)也可以通過(guò)強(qiáng)大的通氣組織（根系）為稻田甲烷氧化菌提供更多的氧氣，促進(jìn)甲烷氧化過(guò)程。當(dāng)土壤貧瘠時(shí)，甲烷產(chǎn)生的碳源主要來(lái)自當(dāng)季光合產(chǎn)物，高產(chǎn)品種可以顯著提高甲烷產(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?？梢?jiàn)，水稻品種對(duì)稻田甲烷排放的調(diào)控，是通過(guò)植株影響土壤碳源和氧源及微生物群落狀況，是一個(gè)地上地下的互作過(guò)程。
研究表明，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。根據(jù)第二次土壤普查數(shù)據(jù)，我國(guó)80%以上的稻田有機(jī)質(zhì)含量高于2.1%，且近年來(lái)呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。由此可見(jiàn)，我國(guó)水稻高產(chǎn)新品種的大面積推廣，不僅保障了國(guó)家的口糧安全，而且起到了甲烷顯著減排效果。
該研究得到了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程和“國(guó)家留學(xué)基金”等項(xiàng)目資助。作科所與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生江瑜為文章第一作者，張衛(wèi)建研究員為通訊作者。
