绿肥稻田土壤甲烷减排材料筛选及减排机制研究

孙晋鑫; 周国朋; 马正波; 梁婷; 常单娜; 刘佳; 刘晗; 曹卫东; 《农业环境科学学报 》 2025 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。

关键词： 绿肥 CH₄ 减排材料 产甲烷古菌 2-氯乙烷磺酸钠