南农大位于盐城沿海地区的稻田研究基地
很多人都不知道，土壤在种出粮食的同时，也在不断向大气排放温室气体。在全球气候变暖背景下，农业生产如何减排降碳？
“2022年5月，农业农村部、国家发展改革委联合印发《农业农村减排固碳实施方案》，其中稻田甲烷减排行动是‘十大行动’之首。”南农大资环院教授邹建文表示，从上世纪90年代至今的30多年中，团队围绕农田生产活动与温室气体排放展开模型估算及减排对策研究，为行动的开展提供理论参考和技术支撑，后期如果大规模推行，将有利于推动“双碳”目标实现。
自主研发甲烷排放模型，为中国稻田“正名”
甲烷是工业革命以来人类活动导致气候变暖的第二大温室气体，其对温室效应的影响仅次于二氧化碳，农业水稻种植则是大气甲烷排放的重要来源之一。
稻田如何排放甲烷？邹建文介绍，水稻种植中，淹水时期稻田土壤中有机残体和根系分泌物等有机物被产甲烷细菌分解产生大量甲烷，其中约80%从根系经植株排放到大气，另一部分通过稻田冒泡或通过水层从土壤缓慢扩散大气层。
甲烷排放问题一直广受关注，中国科学家从20世纪80年代中后期便开始着手研究稻田与甲烷排放的关系。黄耀教授带领南农大课题组，围绕农田与温室气体排放展开研究，率领团队自主开发稻田甲烷排放模型。结果证明，该模型能通过较少地输入参数，有效模拟我国主要农作方式下的稻田甲烷排放。
摸清排放影响因子，探索减排新方案
稻田甲烷排放与产量和品种密切相关。王金阳博士介绍，团队在早期研究中发现，稻田甲烷排放时间变化与水稻生长过程中光合产物积累相关。“一般情况下，水稻产量增加时，甲烷排放也相应增多。”
邹建文教授在田间
有研究表明，高产水稻并非导致高甲烷排放的原因。通过田间观测和数据收集，黄耀教授和邹建文教授课题组在历时16年的“中国农田温室气体排放与减排增汇研究”中发现，可以通过控制施肥和水分减缓稻田温室气体的排放。研究还发现，“淹水—烤田—淹水”是减缓稻田甲烷和一氧化二氮排放综合温室效应的适宜水分管理方式，平衡施肥可以实现水稻高产、养分高效利用及温室气体减排协同效应。2018年，团队通过大数据集成分析，建立并发展了全球稻田甲烷排放因子模型。
重估排放趋势，发掘固碳减排潜力
过去的30年间，大气甲烷浓度变化明显，而水稻种植对大气甲烷浓度历史变化影响有多少？优化水稻种植管理对全球甲烷减排贡献是什么？近两年，邹建文团队开始就这些问题展开研究。
“调研中我们发现，稻田甲烷排放呈现‘增加—无明显变化—总体平稳’趋势，这暗示了稻田甲烷排放对近期大气甲烷浓度再次增加的影响很小。”王金阳博士预计，未来十年稻田甲烷排放也将基本保持平稳。
通过大数据分析，团队评估了优化水分和秸秆管理对全球稻田甲烷的技术减排潜力，并提出秸秆炭化还田可将稻田甲烷减排潜力增加至45%，相当于全球人为源减排总量的10%。王金阳透露，目前团队正在重点探究如何在国家“双碳”目标和应对气候变化背景下，探索出实现稻田减排固碳和保障水稻高产双赢的有效路径。
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