我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展及展望

摘 要

 

作为世界上最大的水稻生产国以及氮肥消耗国，我国农业生产过程排放了大量温室气体甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）。因此，减少农田土壤CH4 和N2O 排放以及提高土壤碳库储量（简称“固碳减排”）对于缓解全球气候变暖以及确保粮食安全至关重要。

 

近20 年来，我国在农田土壤固碳减排方面进行了大量研究，总结出了一系列行之有效的固碳减排措施。本文综述了我国目前针对农田土壤温室气体减排以及土壤有机碳固定的有效措施，并对未来农田土壤固碳减排方向进行了展望。

 

我国农田土壤固碳减排研究的展望：

 

近20 年来，我国在农田土壤固碳减排方面取得了丰硕成果。未来研究需要更加全面合理地评价各种减排措施对于土壤CH4、N2O、有机碳变化以及粮食安全和生态环境的综合效应。

 

任何减排措施都不应以损失粮食产量为前提。如果可能，需要运用生命周期评价方法，即碳足迹的方法，全面评价各种固碳减排措施对碳排放和作物产量的综合影响。此外，需要更加注重考虑各种固碳减排措施对于温室气体减排之间，或者是温室气体减排与土壤固碳效果之间的“此消彼长”关系（Trade-off relationship）。例如稻田秸秆还田促进了土壤有机碳累积的同时大幅度增加了CH4 排放。针对这种“此消彼长”关系需要集合多种固碳减排措施进行综合减排，而不是采用单一的减排措施。例如，Xia 等的研究结果显示，与传统农业管理措施相比较，通过3 种固碳减排措施的集合（氮肥合理减量、秸秆好氧发酵后还田以及轮作制度优化），能够将太湖地区水稻小麦轮作系统周年碳足迹显著减少26%，活性氮足迹减少29%，温室气体和活性氮排放所造成的总环境损失降低42%，农民净经济收益提高23%，而且这些集合措施不会影响水稻产量。因此，未来农田土壤固碳减排需要更加注重各种有效减排措施的集合运用。此外，评价固碳减排措施效果时要考虑对于农民经济收益的影响，因为经济收益是驱动农民改变他们田间管理方式的主要因素之一。

 

未来的研究还需要进一步将农田土壤固碳减排措施的效果与对于活性氮排放的影响结合评价，要更加全面地评价我国农业生产对于生态环境的综合影响，从而推动农业源温室气体和活性氮的综合减排以及可持续农业的发展。