近日，我校教育部寒地黑土生境健康国际合作联合实验室在国际环境领域权威期刊Environmental Science & Technology（影响因子11.3，中科院一区TOP期刊）发表题为“Coupling Mechanism of Methane Production and Carbon Fixation Regulated by Artificial Humic Acid in Paddy Soils: Insights into Microbial Communities and Metabolic Pathways”的研究论文（Environ. Sci. Technol.,2025,59(30),15777-15791），并入选该期刊内封面文章。

本研究聚焦“双碳”战略背景下农业温室气体排放控制与土壤碳汇提升的关键科学问题，首次系统阐明了人工腐植酸在不同水分管理模式（连续淹水与干湿交替）下对稻田甲烷产生与二氧化碳固定两大碳代谢路径的协同调控机制。研究发现，人工腐植酸显著促进了产甲烷微生物群落的富集，在连续淹水与干湿交替条件下，甲烷排放量分别上升102.87%和135.13%，而对CO₂排放无显著影响。代谢通路分析显示，人工腐植酸显著上调了乙酰辅酶A、四氢叶酸等关键中间代谢物的含量，且乙酸营养型产甲烷通路与Wood-Ljungdahl碳固定路径之间表现出高度的耦合性。研究提出，人工腐殖酸在稻田中兼具促进产甲烷与驱动固碳的“双重角色”，可视为一种“氧依赖型代谢开关”。在具备灌排调控条件的地区，采用“干湿交替+人工腐殖酸”管理模式可在保持碳固定功能的基础上，将甲烷排放显著降低49.53%，实现温室气体减排与碳汇增强的协同效应；而在传统淹水种植区，则建议结合中期排水或施用硝化抑制剂，提升腐殖酸的环境调控效益。

本研究由东北农业大学独立完成，工程学院新入职教师艾爽博士为论文的第一作者，刘竹青教授、杨帆教授和程魁教授为共同通讯作者。项目得到国家重点研发计划、黑龙江省杰出青年基金、龙江青年学者计划和黑龙江省高校青年创新人才培养计划等资助。

研究团队简介：

教育部寒地黑土生境健康国际合作联合实验室依托东北农业大学农业工程学科（ESI全球前1%），聚焦“黑土地保护”与“粮食安全”国家重大战略需求，立足东北典型寒地黑土区，致力于国际前沿学术探索与区域重大问题协同攻关，已发展为寒地黑土资源保护与可持续利用领域的重要科研平台。实验室目前设有三个特色研究方向：

1.寒地黑土土壤障碍因子削减与退化阻控：研发人工腐殖质创制技术与人工土壤构建体系，解决黑土有机质流失、结构破坏等问题，实现耕地质量提升与固碳增汇。

2.寒地农田绿色高效用水与水旱灾害防治：揭示作物-水土耦合机制，开发智能灌溉与灾害预警技术，构建高效水资源利用模式。

3.寒地农田水土生境协同调控与保育：研制新型修复材料和生物技术，开发生态友好型调控措施，建立生境保育与农业高产的集成模式。

目前，实验室累计主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目40余项，获国家科技进步奖3项、省级科技奖11项，IUPAC国际奖项1项。团队已发表SCI论文400余篇，其中单篇影响因子最高达72.087；申请发明专利150余件，出版学术专著16部。

（供稿/工程学院）