Limited potential of harvest index improvement to reduce methane emissions from rice paddies

环境科学 水田 农学 农业 灌溉 温室气体 人口 叶面积指数 甲烷 主食 生物 生态学 社会学 人口学
作者
Yu Jiang,Haoyu Qian,Ling Wang,Jinfei Feng,Shan Huang,Bruce A. Hungate,Chris van Kessel,William R. Horwáth,Xingyue Zhang,Xiaobo Qin,Yue Li,Xiaomin Feng,Jun Zhang,Aixing Deng,Chenyan Zheng,Zhenwei Song,Shuijin Hu,Kees Jan van Groenigen,Weijian Zhang
出处
期刊:Global Change Biology [Wiley]
卷期号:25 (2): 686-698 被引量:54
标识
DOI:10.1111/gcb.14529
摘要

Rice is a staple food for nearly half of the world's population, but rice paddies constitute a major source of anthropogenic CH4 emissions. Root exudates from growing rice plants are an important substrate for methane-producing microorganisms. Therefore, breeding efforts optimizing rice plant photosynthate allocation to grains, i.e., increasing harvest index (HI), are widely expected to reduce CH4 emissions with higher yield. Here we show, by combining a series of experiments, meta-analyses and an expert survey, that the potential of CH4 mitigation from rice paddies through HI improvement is in fact small. Whereas HI improvement reduced CH4 emissions under continuously flooded (CF) irrigation, it did not affect CH4 emissions in systems with intermittent irrigation (II). We estimate that future plant breeding efforts aimed at HI improvement to the theoretical maximum value will reduce CH4 emissions in CF systems by 4.4%. However, CF systems currently make up only a small fraction of the total rice growing area (i.e., 27% of the Chinese rice paddy area). Thus, to achieve substantial CH4 mitigation from rice agriculture, alternative plant breeding strategies may be needed, along with alternative management.

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