陈洪儒，鲁艳红，廖育林，王 斌，万运帆，王开悦，张志伟,3，聂 军，秦晓波*

    (1 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所 / 中国农业科学院农业农村碳达峰碳中和研究中心 /农业农村部农业环境重点实验室，北京 100081；2 湖南省土壤肥料研究所，湖南长沙 410125；3 南京信息工程大学，江苏南京 210044)

    温室气体浓度的增加已经使全球平均地表温度比工业化前提高1.1℃[1]。甲烷(CH4)是仅次于二氧化碳(CO2)的人为温室气体[2]，尽管在大气中的含量远低于二氧化碳，但CH4吸收热红外辐射的效率要高得多，在100年时间尺度上，其单位质量的全球变暖潜力(GWP)是CO2的28倍。水稻是全球最重要的粮食作物之一，水稻种植的淹水环境促进了CH4的大量排放。我国是世界上最大的水稻生产国，稻田CH4总排放量的估算值为7.7 Tg/a, 约占世界稻田CH4总排放量的30%[3]。同时我国还是世界上最大的氮肥生产国和消耗国，化肥的不合理施用促进了农田温室气体大量排放，也加剧了农业面源污染。2015年我国农业农村部明确提出“一控两减三基本”的目标，控制农业灌溉用水，减量化肥和农药使用，对畜禽粪便、农膜、作物秸秆进行综合循环再利用。研究表明，化肥减量配施有机肥能够促进水稻增产、提高氮肥利用率，不同种类有机物料对稻田甲烷排放影响的研究结果不尽相同[4-5]。水稻秸秆和冬种绿肥是我国南方稻田重要的还田有机物料，含有丰富的碳、氮元素，有利于减少化肥施用、增加土壤养分、改善生态环境，实现农田可持续利用[6-7]。关于绿肥与水稻秸秆还田对稻田CH4排放的影响已有较多研究，一般而言水稻秸秆还田会增加CH4排放[4,8]，而绿肥所产生的影响还不确定。

    稻田CH4排放是土壤厌氧区域产生的CH4经过氧化和传输的净效应。在淹水稻田中，一系列微生物经过水解、发酵等过程将复杂有机物矿化降解成简单小分子化合物，被产甲烷菌利用生成终端产物CH4[9-11]。CH4主要由乙酸发酵和氢气还原二氧化碳(H2/CO2)两种途径产生，其中乙酸发酵途径通常被认为占生物产CH4总量的2/3左右[12-13]。但在不同的稻田土壤中，两种途径对产甲烷的贡献率并非固定不变，实际测定结果和理论值的差异主要取决于土壤微生物种群和土壤有机物料种类的差异[14]。稻田土壤中嗜甲烷菌多分布于有氧气释放的水稻根际、土壤-水界面和淹水溶氧层，只使用CH4作为碳源和能源，稻田土壤厌氧区产生的90%以上的CH4可被有氧区的甲烷氧化菌再氧化[12]。CH4从土壤向大气传输主要包括两种途径：土壤—水稻植株—大气途径和土壤—田面水—大气途径 ......