前沿丨南农大农学院水稻栽培团队发现稻田甲烷排放对氮肥施用的响应受土壤pH调控

学术   2024-11-26 07:50   广东  

来源:南京农业大学科学研究院(2024年11月25日)



前沿丨农学院水稻栽培团队发现稻田甲烷排放对氮肥施用的响应受土壤pH调控

近日,南京农业大学农学院丁艳锋教授团队在国际期刊《Global Change Biology》上发表了题为Soil pH determines nitrogen effects on methane emissions from rice paddies”的研究论文,发现稻田CH4排放对施氮的响应受土壤pH调控,即施氮对稻田CH4的影响随着土壤pH的增加而降低。

    氮肥是影响粮食产量和温室气体排放的重要因素。然而,氮肥施用对稻田甲烷(CH4)排放的效应依旧扑朔迷离,即正效应、负效应或无影响都常被报道,这严重影响了稻田CH4排放预测的准确性和稻田减排策略的制定。

施用氮肥会通过多种途径影响稻田CH4排放。一方面,施氮可以提高植株生长,增加产CH4底物,且铵离子会与CH4竞争甲烷单加氧酶结合位点,抑制CH4氧化,从而增加CH4排放;另一方面,施氮也会促进甲烷氧化菌的生长和活性,增强CH4氧化,从而降低CH4排放。这些互相冲突的机制导致氮肥施用效应存在很大的不确定性。

    南京农业大学水稻栽培团队等利用Meta分析和一系列试验发现,施氮对酸性稻田CH4排放的增排效应大于中性、碱性稻田。其机制是施氮对酸性稻田土壤有机物分解和产甲烷菌活性的促进效应更强。据Meta分析结果推测,氮肥施用已导致全球稻田单位面积和单位产量CH4排放量分别增加了52%和8.2%。本研究可以增强对全球稻田CH4排放的科学认识,并为低碳排放的稻作技术创新和CH4排放模型改进提供科学依据。

该成果以南京农业大学博士研究生唐浚棋和钱浩宇副教授为共同第一作者,丁艳锋教授和江瑜教授为通讯作者。英国Exeter大学Kees Jan van Groenigen教授、德国Goettingen大学Yakov Kuzyakov教授、南京农业大学邹建文教授、李刚华教授、刘正辉教授、王松寒教授、中国农业科学院张卫建研究员和江西农业大学黄山教授等参与了本项研究。研究得到了“十四五”国家重点研发计划青年科学家项目、国家自然科学基金和中国博士后科学基金等项目的资助。

论文链接:

https://doi.org/10.1111/gcb.17577



《土壤盐渍化的诊断、评估、减缓与适应技术指南》由联合国粮农组织 / 国际原子能机构粮食和农业核技术联合中心水土管理和作物营养科专家穆罕默德·扎曼、李恒所著。著者长期致力于改善土壤、水资源与肥料管理的生产实践,为促进国际社会农业积极适应气候变化做出了贡献。



该书回顾了全球土壤盐渍化的历史和治理成败经验,旨在制定盐度和钠化度的评估技术规程,完善盐渍化土壤的缓解和适应措施,创新和推进核技术和同位素技术等的应用,为可持续地利用盐碱地提供可行性方案。该书具有先进性、指导性和实用性,能够切实解决生物盐碱农业所遇到的实际问题。该书可为进行景观和农田土壤盐渍化评估和诊断,利用核技术和同位素技术制定边际土壤可持续利用战略的技术研究人员、一线管理人员提供参考和借鉴。


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Rainer Horn 博士,德国基尔大学教授,世界著名土壤物理学家。现任中-欧土地和土壤合作专家组委员,曾任世界土壤联合会(IUSS)主席,IUSS土壤物理委员会、土壤技术委员会以及第三工作组主席、土壤耕作研究组织主席、德国土壤学会主席等土壤学术组织重要职位。Horn教授在不饱和土壤力学理论创新和应用、土壤物理多尺度过程、土壤力学与水力学、物理化学和生物学等多学科交叉研究等方面取得巨大成就,并成功应用于指导固废处理、地质工程安全以及电缆地下埋藏等社会经济多方面。发表100余篇期刊论文,数十部土壤学专著以及数百篇技术报告,荣获美国土壤学会、美国农学会会士,罗马尼亚、波兰、德国土壤学会以及国际土壤耕作研究组织等学术团体先后授予Horn教授荣誉会员称号。


该书由赵英博士和张斌博士组织,邀请了诸多从事土壤物理研究的中青年工作者共同翻译。他们花费很大精力把该教材引进国内,可使更多的科研人员系统了解土壤物理学,对推动我国土壤物理学的发展意义重大。


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