新發現！秸稈還田的溫室氣體排放隨年份增加逐年降低

近日，中國農業科學院作物科學研究所作物耕作與生態創新團隊，揭示了稻田秸稈長期還田對全球第二大溫室氣體甲烷（CH4）排放的影響及其機制，發現秸稈對甲烷的增排效應隨還田年限延長而呈極顯著減弱趨勢。相關研究成果在線發表在《科學?進展（Science Advances）》上。

 

作物秸稈是寶貴的農田生物質資源，既是土壤生物的食物，也是高效的有機肥源。我國每年生產8億多噸作物秸稈，其養分含量相當于500多萬噸尿素，1000多萬噸過磷酸鈣，1000多萬噸硫酸鉀，秸稈還田可以顯著減少農田化肥施用量。因此，秸稈還田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。但是就稻田而言，秸稈也是土壤CH4產生的主要原料之一，學界和公眾非常擔心稻田秸稈還田會顯著增加CH4排放。

 

聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）認為稻田秸稈還田對CH4排放的促進效應僅與還田量有關，與還田年限無關。但是，中國農業科學院作物科學研究所作物耕作與生態創新團隊通過15年長期定位試驗，揭示了秸稈對CH4排放的影響隨還田年份延長而呈顯著降低趨勢，綜合國內外已有成果，發現IPCC對秸稈還田的CH4排放量高估了近50%。

 

據作科所研究員張衛健介紹，稻田CH4排放由土壤中CH4產生菌和氧化菌控制，前者喜好秸稈等有機物料及厭氧環境，后者喜歡CH4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產生菌生長，CH4大量產生。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CH4不能被氧化，排放高。但是，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CH4氧化為二氧化碳，CH4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，而且可以矯正社會對稻田秸稈還田的認識。”張衛健說。