人才强校 | 张戈丽副教授在稻田与大气甲烷浓度时空变化关系研究方面取得重要进展
本网讯 近日，我校土地科学与技术学院张戈丽副教授与合作者在《Nature Communications》上在线发表题为“Fingerprint of rice paddies in spatial–temporal dynamics of atmospheric methane concentration in monsoon Asia”的研究论文 (https://doi.org/10.1038/s41467-019-14155-5)，揭示了水稻田对大气甲烷浓度空间分异和季节变化的影响。
甲烷 (CH4) 是仅次于二氧化碳的第二大温室气体。大气甲烷浓度在经过先增长后平稳的变化后，2007年开始再次呈现显著增长趋势，然而对其背后的原因尚未形成共识。前人研究认为生物源、特别是农业源可能是引起CH4再次增长的关键因素。水稻田作为CH4排放的重要生物源和农业源，再次备受关注。但是大尺度的水稻田变化对大气CH4浓度空间分布和季节动态的贡献仍然知之甚少，一个重要的原因是缺乏准确的水稻分布图。
本文基于团队前期已有的成熟的水稻制图算法自主研发了亚洲季风区2000-2015年500米分辨率的水稻空间分布图，在此基础上进一步结合来自卫星观测的植被指数和大气CH4浓度数据，量化了水稻田对该地区大气甲烷浓度空间分布和季节动态的影响。该研究发现：在地理分布上，水稻田密集分布的地区与大气甲烷浓度集中分布地区的空间格局相一致；在季节变化上，水稻生长也与大气甲烷浓度的季节性相对应，如在以单季或双季稻为主的地区大气甲烷浓度也分别呈现出单峰和双峰。这些发现凸显了稻田在影响亚洲季风区CH4浓度的空间分布和季节动态中的关键作用。此外，本研究也发现在大气CH4重新增长的阶段水稻面积呈现下降趋势，这表明水稻田面积变化不是大气CH4持续增长的原因。尽管本研究没有剖析2007年以来大气甲烷浓度再次回升的原因，但一定程度上排除了水稻面积的影响。
图1. 亚洲季风区水稻田和大气甲烷浓度分布的空间一致性
该研究由中国农业大学土地科学与技术学院张戈丽副教授(第一作者)与美国俄克拉荷马大学Xiangming Xiao教授及中国科学院地理资源所等单位的合作者共同完成，得到了科技部第二次青藏高原科考项目、国家自然科学基金面上项目和国际合作与交流项目等支持。