新发现！秸秆还田的温室气体排放随年份增加逐年降低

近日，中国农业科学院作物科学研究所作物耕作与生态创新团队，揭示了稻田秸秆长期还田对全球第二大温室气体甲烷（CH4）排放的影响及其机制，发现秸秆对甲烷的增排效应随还田年限延长而呈极显著减弱趋势。相关研究成果在线发表在《科学∙进展（Science Advances）》上。

 

作物秸秆是宝贵的农田生物质资源，既是土壤生物的食物，也是高效的有机肥源。我国每年生产8亿多吨作物秸秆，其养分含量相当于500多万吨尿素，1000多万吨过磷酸钙，1000多万吨硫酸钾，秸秆还田可以显著减少农田化肥施用量。因此，秸秆还田既是保障土壤健康和“化肥负增长”的重要措施，也是避免秸秆焚烧污染空气的有效途径。但是就稻田而言，秸秆也是土壤CH4产生的主要原料之一，学界和公众非常担心稻田秸秆还田会显著增加CH4排放。

 

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）认为稻田秸秆还田对CH4排放的促进效应仅与还田量有关，与还田年限无关。但是，中国农业科学院作物科学研究所作物耕作与生态创新团队通过15年长期定位试验，揭示了秸秆对CH4排放的影响随还田年份延长而呈显著降低趋势，综合国内外已有成果，发现IPCC对秸秆还田的CH4排放量高估了近50%。

 

据作科所研究员张卫健介绍，稻田CH4排放由土壤中CH4产生菌和氧化菌控制，前者喜好秸秆等有机物料及厌氧环境，后者喜欢CH4和氧气。稻田淹水下，土壤中的氧气主要通过水稻植株和根系输入。在还田的起始年份，秸秆和淹水迅速激发产生菌生长，CH4大量产生。此时，水稻植株和根系生长受秸秆还田抑制，影响了氧气输送，氧化菌生长受影响，稻田CH4不能被氧化，排放高。但是，还田约3年后，稻田土壤肥力显著提高，水稻植株和根系生长旺盛，促进了氧气输送，土壤含氧量迅速提高，氧化菌快速增长，将CH4氧化为二氧化碳，CH4排放量显著下降。

 

“该成果不仅可为全球稻田温室气体排放估算提供重要参数，而且可以矫正社会对稻田秸秆还田的认识。”张卫健说。