日前，我校农学院博士研究生江瑜在水稻植株对稻田温室气体排放的调控效应及机制研究中取得重要进展，阐明了我国水稻新品种的甲烷（CH4）减排效应，揭示了稻田CH4排放的地上地下互作机制。该成果表明，我国现代水稻选育过程，是一个即增产又减排的历程，对应对气候变化的品种改良和稻作技术创新具有重要意义。该成果以农学院客座教授张卫建研究员为通讯作者，得到了“十三五”国家重点研发计划、中国农业科学院农业科技创新和“国家留学基金”项目等项目资助，于2017年5月2日在线发表在Global Change Biology（IF2015=8.444）。
我国是世界上最大的水稻生产和消费国，稻田CH4排放问题一直受到国际的广泛关注。在水稻复种指数持续下降、稻田面积难以增加、收获指数已近高限等多重压力下，通过品种改良和农艺创新，实现水稻单产的持续稳定增长，是确保我国“口粮绝对安全”的根本途径。适度提高植株生物量和增强茎秆及根系，是突破水稻单产徘徊不前的育种与栽培新途径。由于水稻当季光合产物也是稻田CH4产生菌的重要碳源，因此，国内外普遍认为水稻高产新品种将进一步增加稻田CH4排放。
但是，江瑜的博士论文研究发现，高产新品种对稻田CH4排放的影响取决于稻田土壤有机质水平。当稻田土壤贫瘠（有机质含量低于1.4%）时，高产品种会提高CH4排放；在中高产稻田（有机质含量高于2.1%），高产新品种显著降低稻田甲烷排放。由于中高产稻田的CH4排放总量远高于贫瘠稻田，因此，高产新品种的CH4净减排量远高于其在贫瘠稻田的增排效果。根据第二次土壤普查数据，我国80%以上的稻田有机质含量高于2.1%，且近年来呈现递增趋势。所以，我国水稻高产新品种的大面积推广，不仅保障了国家的口粮安全，而且起到了显著CH4减排效果。
事实上，高产新品种不仅可以通过根系分泌物和凋落物的形式为稻田CH4产生菌提供更多的碳源，促进CH4产生过程；但同时还可以通过强大的通气组织（根系）为稻田CH4氧化菌提供更多的氧气，促进CH4氧化过程。当土壤贫瘠时，CH4产生的碳源主要来自当季光合产物，高产品种可以显著提高CH4产生进而增加排放。当土壤比较肥沃时，土壤有机碳源充足，但氧气不足，高产品种根际泌氧强，可以促进CH4氧化进而减少排放。可见，水稻高产新品种对稻田CH4排放的调控，是通过植株影响土壤碳源和氧源及微生物群落状况，是一个地上地下的互作过程。
原文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/gcb.13737/full