稻田土壤固碳关键过程的生物地球化学机制及其碳中和对策

摘要

稻田生态系统具有碳源和碳汇双重功能,调控稻田土壤固碳减排,对于保障我国粮食安全以及实现“碳中和”目标具有重要意义。近年来,国内外学者在稻田土壤有机碳周转过程与机制方面开展了大量研究,本文从土壤有机碳的来源、转化、稳定与技术调控等方面,总结和分析稻田土壤固碳过程和机制,并提出应对“碳中和”的策略。稻田土壤有机碳主要来源于水稻秸秆、根系、根际沉积碳、微生物同化碳以及有机肥等。外源有机碳输入土壤后,其分解矿化过程首先受控于有机碳溶出过程,而微生物矿化溶出的有机碳过程与土壤水分条件、养分含量及其计量比、微生物活性等因素密切相关。除了矿化释放的有机碳,其余部分主要是通过微生物的同化代谢,形成活体微生物及其残留物,最终以团聚体保护、矿物结合态保护、微生物残体保护等形式固持于土壤中。我国水稻土具有显著的固碳效应,近40年来的实测数据表明,在水肥管理和秸秆还田等多举措实施下,我国亚热带水稻土耕作层有机碳含量增加了约60%。采用增碳减排措施,优化稻作系统耕作方式和田间管理模式,建立碳减排生态补偿机制,推动稻作系统纳入“碳交易”市场,对实现“碳中和”起到了积极作用。所以,在今后的研究中,需要深入阐明稻田固碳功能形成机制,提升核算与预测稻田碳中和能力,加快稻田碳中和技术研发,为提前实现“碳中和”战略目标提供科技支撑。