秸稈還田3年后甲烷排放顯著減弱趨勢

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團隊揭示了稻田秸稈長期還田對全球第二大溫室氣體甲烷排放的影響及其機制，發(fā)現(xiàn)秸稈對甲烷的增排效應(yīng)隨還田年限延長而呈極顯著減弱趨勢。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于頂級期刊《科學(xué)·進展》上。

　　作物秸稈是寶貴的農(nóng)田生物質(zhì)資源——既是土壤生物的食物，也是高效的有機肥源。我國每年生產(chǎn)8億多噸作物秸稈，養(yǎng)分含量相當于500多萬噸尿素。秸稈還田可以顯著減少農(nóng)田化肥施用量，因此既是保障土壤健康和“化肥負增長”的重要措施，也是避免秸稈焚燒污染空氣的有效途徑。但就稻田而言，秸稈也是土壤甲烷產(chǎn)生的主要原料之一，學(xué)界非常擔心稻田秸稈還田會顯著增加甲烷排放。

　　聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)認為，稻田秸稈還田對甲烷排放的促進效應(yīng)僅與還田量有關(guān)，與還田年限無關(guān)。但是，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團隊通過15年的長期定位試驗，揭示了秸稈還田對甲烷排放的影響隨還田年份延長而呈顯著降低趨勢，由此發(fā)現(xiàn)IPCC對秸稈還田的甲烷排放量高估了近50%。

　　作科所研究員張衛(wèi)建介紹，稻田甲烷排放由土壤中甲烷產(chǎn)生菌和氧化菌控制，前者喜好秸稈等有機物料及厭氧環(huán)境，后者喜歡甲烷和氧氣。稻田淹水下，土壤中的氧氣主要通過水稻植株和根系輸入。在還田的起始年份，秸稈和淹水迅速激發(fā)甲烷產(chǎn)生菌生長，甲烷大量產(chǎn)生。此時，水稻植株和根系生長受秸稈還田抑制，影響了氧氣輸送，氧化菌生長受影響，稻田甲烷不能被氧化，排放高。但還田約3年后，稻田土壤肥力顯著提高，水稻植株和根系生長旺盛，促進了氧氣輸送，土壤含氧量迅速提高，氧化菌快速增長，將甲烷氧化為二氧化碳，甲烷排放量顯著下降。

　　“該成果不僅可為全球稻田溫室氣體排放估算提供重要參數(shù)，還可以矯正社會對稻田秸稈還田的認識。”張衛(wèi)建說。