有机质输入对稻田气候影响的困境：生物炭实现碳中和的突破性路径

本研究针对稻田有机质施用增加CH4排放抵消碳封存效益的难题，通过长期田间试验量化不同类型有机质（绿肥、秸秆、粪肥、生物炭）对CH4/N2O排放和土壤碳库的影响。发现传统有机质使CH4排放增加7-30 Mg CO2-eq ha?1，而生物炭通过提升土壤碳库(9-11 Mg CO2-eq ha?1)实现净负排放，为稻田碳中和提供关键解决方案。

　　

在全球气候变暖的严峻形势下，稻田作为"隐形"的温室气体大户，每年贡献着11%的人为甲烷(CH₄)排放。传统观点认为增施有机质能通过土壤碳封存缓解气候变化，但鲜为人知的是，这些有机质在淹水条件下会变成甲烷制造的"温床"。这种"碳封存与甲烷排放"的悖论，使得占全球耕地面积10%的稻田成为气候治理的焦点难题。

庆尚国立大学的研究团队通过6年田间试验，首次系统评估了绿肥、秸秆、粪肥和生物炭对稻田温室气体净效应的影响。研究发现，尽管所有有机质都提升了土壤碳库(9-11 Mg CO₂-eq ha^?1)，但传统有机质使CH₄排放激增7-30 Mg CO₂-eq ha^?1，最终仍表现为净碳源。而生物炭独树一帜，在维持水稻产量的同时实现净负排放，其碳封存效应可抵消CH₄排放增量的122%。这项突破性成果发表于《Soil Biology and Biochemistry》。

关键技术方法包括：静态箱-气相色谱法连续监测CH₄/N₂O通量；δ¹³C同位素示踪有机质转化路径；土壤碳库变化的长期定位观测；以及基于CO₂当量的净气候影响(CI)综合评价模型。

【CH₄和N₂O排放】
数据揭示：绿肥处理的CH₄排放效率(单位碳输入产生的排放量)高达19%，是生物炭(4.3%)的4.4倍。特别值得注意的是，粪肥处理在分蘖期出现CH₄排放峰值，日均通量达58.7 mg m^?2 h^?1，这与可溶性碳的快速分解密切相关。

【讨论】
研究颠覆了"有机质=气候友好"的认知框架：传统有机质每增加1 Mg碳输入，会导致0.73 Mg CO₂-eq的净气候成本。而生物炭通过其多孔结构抑制产甲烷菌活性，同时芳香碳结构抵抗分解，实现"增库减排"双重效应。

【结论】
该研究为《巴黎协定》下的农业减排提供关键路径：生物炭处理使稻田系统从净排放源(-8.7 Mg CO₂-eq ha^?1)转变为净碳汇(+2.3 Mg CO₂-eq ha^?1)。考虑到全球稻田年排放24-36 Tg CH₄，全面推广生物炭技术理论上可抵消1.2-1.8亿吨CO₂当量/年，相当于2900万辆汽车的年度排放量。这一发现为破解"粮食安全-气候治理"的两难困境提供了现实解决方案。