前沿 | 農(nóng)學(xué)院水稻栽培團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)稻田甲烷排放對(duì)氮肥施用的響應(yīng)受土壤pH調(diào)控

近日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院丁艷鋒教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊《Global Change Biology》上發(fā)表了題為Soil pH determines nitrogen effects on methane emissions from rice paddies”的研究論文，發(fā)現(xiàn)稻田CH₄排放對(duì)施氮的響應(yīng)受土壤pH調(diào)控，即施氮對(duì)稻田CH₄的影響隨著土壤pH的增加而降低。

氮肥是影響糧食產(chǎn)量和溫室氣體排放的重要因素。然而，氮肥施用對(duì)稻田甲烷（CH₄）排放的效應(yīng)依舊撲朔迷離，即正效應(yīng)、負(fù)效應(yīng)或無(wú)影響都常被報(bào)道，這嚴(yán)重影響了稻田CH₄排放預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和稻田減排策略的制定。

施用氮肥會(huì)通過多種途徑影響稻田CH₄排放。一方面，施氮可以提高植株生長(zhǎng)，增加產(chǎn)CH₄底物，且銨離子會(huì)與CH₄競(jìng)爭(zhēng)甲烷單加氧酶結(jié)合位點(diǎn)，抑制CH₄氧化，從而增加CH₄排放；另一方面，施氮也會(huì)促進(jìn)甲烷氧化菌的生長(zhǎng)和活性，增強(qiáng)CH₄氧化，從而降低CH₄排放。這些互相沖突的機(jī)制導(dǎo)致氮肥施用效應(yīng)存在很大的不確定性。

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻栽培團(tuán)隊(duì)等利用Meta分析和一系列試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施氮對(duì)酸性稻田CH₄排放的增排效應(yīng)大于中性、堿性稻田。其機(jī)制是施氮對(duì)酸性稻田土壤有機(jī)物分解和產(chǎn)甲烷菌活性的促進(jìn)效應(yīng)更強(qiáng)。據(jù)Meta分析結(jié)果推測(cè)，氮肥施用已導(dǎo)致全球稻田單位面積和單位產(chǎn)量CH₄排放量分別增加了52%和8.2%。本研究可以增強(qiáng)對(duì)全球稻田CH4排放的科學(xué)認(rèn)識(shí)，并為低碳排放的稻作技術(shù)創(chuàng)新和CH₄排放模型改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。

該成果以南京農(nóng)業(yè)大學(xué)博士研究生唐浚棋和錢浩宇副教授為共同第一作者，丁艷鋒教授和江瑜教授為通訊作者。英國(guó)Exeter大學(xué)Kees Jan van Groenigen教授、德國(guó)Goettingen大學(xué)Yakov Kuzyakov教授、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒建文教授、李剛?cè)A教授、劉正輝教授、王松寒教授、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院張衛(wèi)建研究員和江西農(nóng)業(yè)大學(xué)黃山教授等參與了本項(xiàng)研究。研究得到了“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃青年科學(xué)家項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1111/gcb.17577