中國農(nóng)科院作科所作物耕作與生態(tài)創(chuàng)新團(tuán)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(fā)現(xiàn)秸稈對甲烷的增排效應(yīng)隨還田年限延長而呈極顯著減弱趨勢，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)對秸稈還田的甲烷排放量高估了近50%。相關(guān)研究成果17日凌晨在線發(fā)表于《科學(xué)·進(jìn)展》。

該團(tuán)隊首席、中國農(nóng)科院作科所研究員張衛(wèi)建介紹，我國每年生產(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，既是保障土壤健康和化肥“零增長”甚至“負(fù)增長”的重要措施，也是避免秸稈焚燒污染空氣的有效途徑。但是稻田秸稈也是土壤甲烷產(chǎn)生的主要來源之一，學(xué)界和公眾非常擔(dān)心稻田秸稈還田會顯著增加甲烷排放。

IPCC此前認(rèn)為，稻田秸稈還田對甲烷排放的促進(jìn)效應(yīng)僅與還田量有關(guān)，與還田年限無關(guān)。但是，該團(tuán)隊通過15年長期定位試驗，揭示了秸稈對甲烷排放的影響隨還田年份延長而呈顯著降低趨勢。稻田甲烷排放由土壤中甲烷產(chǎn)生菌和氧化菌控制，前者喜好秸稈等有機物料及厭氧環(huán)境，后者喜歡甲烷和氧氣。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，甲烷大量產(chǎn)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，稻田甲烷不能被氧化，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(jìn)了氧氣輸送，土壤含氧量迅速提高，氧化菌快速增長，將甲烷氧化為二氧化碳，甲烷排放量顯著下降。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)，更可以矯正社會對稻田秸稈還田的認(rèn)識。