1月16日,《app—进展》在线发表明升中国农业app院作物app研究所作物耕作与生态创新团队的研究成果,其揭示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。
我国每年生产8亿多吨作物秸秆,作为宝贵的农田生物质资源,秸秆既是土壤生物的食物,也是高效的有机肥源。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,该团队通过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%。
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。
这一成果不仅可为全球稻田温室气体排放估算提供重要参数,而且可以矫正对稻田秸秆还田的认识。
该成果以明升中国农业app院作物app研究所为第一作者和第一通讯作者单位,张卫建研究员为通讯作者,得到了明升中国农科院科技创新工程和“十三五”国家重点研发计划“粮食丰产增效专项”等项目资助。