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绿肥稻田土壤甲烷减排材料筛选及减排机制研究

文献类型: 中文期刊

作者: 孙晋鑫 1 ; 周国朋 2 ; 马正波 1 ; 梁婷 1 ; 常单娜 1 ; 刘佳 3 ; 刘晗 3 ; 曹卫东 1 ;

作者机构: 1.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/北方干旱半干旱耕地高效利用全国重点实验室

2.安徽农业大学资源与环境学院/农田生态保育与养分资源高效利用安徽省重点实验室/安徽省绿色磷肥智能制造与高效利用工程研究中心

3.江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所

关键词: 绿肥;CH4;减排材料;产甲烷古菌;2-氯乙烷磺酸钠

期刊名称: 农业环境科学学报

ISSN: 1672-2043

年卷期: 2025 年 44 卷 001 期

页码: 194-203

收录情况: 北大核心 ; CSCD

摘要: 绿肥在培育健康土壤和保障水稻高产优质方面具有重要作用,然而高量有机物还田可能引发稻田土壤的甲烷(CH4)增排,须研发相应的管控路径。本研究通过在添加绿肥后的稻田土壤中施用田菁炭、过氧化钙、硫磺、2-氯乙烷磺酸钠和针铁矿5种CH4减排材料,研究其CH4减排效果,并针对减排效果较好的材料开展了作用机制研究。结果表明:与无绿肥(CK)相比,绿肥还田增加了稻田土壤CH4排放,添加减排材料后CH4排放降低。其中,与单独绿肥(GM)相比,添加田菁炭(GM+C)和硫磺(GM+S)CH4累积排放量降幅较小,分别为19.5%和23.8%;2-氯乙烷磺酸钠(GM+CES)相较于GM的CH4减排效果最佳,CH4累积排放量降低了66.7%,全球增温潜势(GWP)降低了52.5%。培养结束时(90 d),与GM相比,添加2-氯乙烷磺酸钠的土壤pH降低了0.4个单位,产甲烷古菌mcrA丰度降低了29.9%。随机森林模型和相关性分析发现产甲烷古菌mcrA基因丰度与CH4排放呈显著正相关,说明产甲烷古菌是驱动绿肥稻田CH4排放的重要因子。研究表明,绿肥稻田土壤可通过添加减排材料实现CH4减排,本研究中以2-氯乙烷磺酸钠的效果最优,其专一、高效抑制产甲烷古菌群落,是未来值得探索的绿肥稻田土壤CH4减排材料。

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