新發(fā)現(xiàn)！秸稈還田的溫室氣體排放隨年份增加逐年降低

近日，中國(guó)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(tuán)隊(duì)，揭示了稻田秸稈長(zhǎng)期還田對(duì)全球第二大溫室氣體甲烷（CH4）排放的影響及其機(jī)制，發(fā)現(xiàn)秸稈對(duì)甲烷的增排效應(yīng)隨還田年限延長(zhǎng)而呈極顯著減弱趨勢(shì)。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《科學(xué)?進(jìn)展（Science Advances）》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(jī)肥源。我國(guó)每年生產(chǎn)8億多噸作物秸稈，其養(yǎng)分含量相當(dāng)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(nóng)田化肥施用量。因此，秸稈還田既是保障土壤健康和“化肥負(fù)增長(zhǎng)”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(chǎn)生的主要原料之一，學(xué)界和公眾非常擔(dān)心稻田秸稈還田會(huì)顯著增加CH4排放。

 

聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）認(rèn)為稻田秸稈還田對(duì)CH4排放的促進(jìn)效應(yīng)僅與還田量有關(guān)，與還田年限無關(guān)。但是，中國(guó)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(tuán)隊(duì)通過15年長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，揭示了秸稈對(duì)CH4排放的影響隨還田年份延長(zhǎng)而呈顯著降低趨勢(shì)，綜合國(guó)內(nèi)外已有成果，發(fā)現(xiàn)IPCC對(duì)秸稈還田的CH4排放量高估了近50%。

 

據(jù)作科所研究員張衛(wèi)健介紹，稻田CH4排放由土壤中CH4產(chǎn)生菌和氧化菌控制，前者喜好秸稈等有機(jī)物料及厭氧環(huán)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(fā)產(chǎn)生菌生長(zhǎng)，CH4大量產(chǎn)生。此時(shí)，水稻植株和根系生長(zhǎng)受秸稈還田抑制，影響了氧氣輸送，氧化菌生長(zhǎng)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(zhǎng)旺盛，促進(jìn)了氧氣輸送，土壤含氧量迅速提高，氧化菌快速增長(zhǎng)，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(shù)，而且可以矯正社會(huì)對(duì)稻田秸稈還田的認(rèn)識(shí)。”張衛(wèi)健說。