中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作科所發(fā)現(xiàn)大氣二氧化碳濃度升高對(duì)稻田甲烷排放的促進(jìn)作用隨時(shí)間顯著下降

　　近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)通過聯(lián)合攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)大氣二氧化碳濃度升高（eCO2）可以顯著促進(jìn)水稻生長，但對(duì)甲烷排放的促進(jìn)作用呈明顯下降趨勢(shì)，說明國際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高估了未來氣候背景下稻田甲烷的排放量。最近中美“應(yīng)對(duì)氣候危機(jī)”的聯(lián)合聲明中強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)非二氧化碳溫室氣體甲烷的減排行動(dòng)，我國也承諾到2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前碳中和，該發(fā)現(xiàn)可以為我國乃至全球農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，制定碳達(dá)峰碳中和行動(dòng)綱領(lǐng)提供更科學(xué)的決策依據(jù)。5月6日，該研究成果在《作物學(xué)報(bào)（The Crop Journal）》上在線發(fā)表。

 

　　據(jù)張衛(wèi)建研究員介紹，大氣二氧化碳濃度升高（eCO2）能夠顯著促進(jìn)水稻生長，并可為稻田產(chǎn)甲烷菌提供更多的有機(jī)碳源，國際上普遍認(rèn)為大氣二氧化碳濃度升高將提高稻田甲烷排放40%以上。

 

　　研究人員基于前期試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)大氣二氧化碳濃度升高對(duì)稻田甲烷的增排效應(yīng)隨著處理年限的推移而呈顯著下降趨勢(shì)，第一年eCO2的甲烷增幅達(dá)到69.4%，而第二年為44.0%，第三年僅為25.6%。為進(jìn)一步驗(yàn)證該現(xiàn)象并揭示其機(jī)制，作者借助步入式人工氣候室開展了兩個(gè)生長季的盆栽試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，在兩個(gè)生長季中，eCO2對(duì)水稻葉片光合速率、生物量和籽粒產(chǎn)量的促進(jìn)效應(yīng)相似；但是，eCO2對(duì)甲烷排放的提高效應(yīng)顯著下降，第一季甲烷排放的增幅達(dá)48%-101%，而第二季僅為28%-30%，這與前期試驗(yàn)結(jié)果一致。甲烷排放是由其產(chǎn)生與氧化兩個(gè)過程決定，土壤微生物分析發(fā)現(xiàn)，eCO2處理可以同時(shí)提高甲烷產(chǎn)生菌和氧化菌，但隨著時(shí)間推移，eCO2處理對(duì)甲烷氧化菌的促進(jìn)效應(yīng)更強(qiáng)，從而逐步加強(qiáng)了甲烷的氧化消耗，降低eCO2對(duì)甲烷的增排效應(yīng)。

　　FACE試驗(yàn)（a）、盆栽試驗(yàn)（b）平均甲烷排放及盆栽試驗(yàn)產(chǎn)甲烷菌（c）及甲烷氧化菌（d）豐度

 

　　aCO2，正常大氣CO2濃度處理；eCO2，大氣CO2濃度升高處理；AA，正常大氣CO2濃度處理；AE，首次大氣CO2濃度升高處理；EE，連續(xù)大氣CO2濃度升高處理。

 

　　該成果以作科所博士研究生錢浩宇為第一作者，作科所張衛(wèi)建研究員和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)江瑜教授為共同通訊作者。研究得到了“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。