全球气候变化背景下，农业温室气体排放已成为亟待解决的环境问题。水稻作为我国主要粮食作物，其种植过程产生的甲烷（CH₄）排放约占全球人为CH₄排放的11%，是农业碳减排的关键环节。秸秆还田能够显著提升土壤有机碳含量，是一种有效的土壤碳固存措施，但在稻田淹水条件下，秸秆的厌氧分解会显著增加CH₄排放，秸秆还田带来的碳固存增加的效益可能被增加的CH₄排放所抵消，形成“固碳”与“减排”的矛盾。如何在不影响粮食产量的前提下，实现秸秆还田条件下的温室气体减排，是当前农业绿色转型面临的重大挑战。

针对这一难题，成都生物研究所功能菌种创制与生物质高效利用创新团队联合中国科学院南京土壤研究所、四川大学等单位，提出“秸秆原位堆腐还田”（Piled Straw Return, PSR）策略，将秸秆进行原位好氧堆腐分解，随后再施入稻田。这种方式通过秸秆预分解实现碳流调控，使秸秆中易分解碳转化为CO2和稳定的腐殖质，从而减少进入稻田的碳源，降低CH₄排放。

研究团队在四川峨眉开展连续两年的田间试验，系统比较了传统秸秆还田（SR）、无秸秆还田（NSR）与堆腐秸秆还田（PSR）三种模式下的温室气体排放差异。结果显示，堆腐处理使秸秆总固体质量减少31-33%，病原菌数量降低74-94%，种子发芽指数显著提高。在整个水稻生长季，PSR较传统秸秆还田降低CH₄排放32-53%，全球增温潜势（GWP）下降41.86%，而水稻产量保持稳定。微生物群落分析表明，PSR通过减少产甲烷菌（尤其是Methanocella）的底物供应，增强甲烷氧化菌的活性，从而有效抑制CH₄生成。生命周期评估（LCA）与生命周期成本分析（LCC）证实，PSR在仅增加5%成本的情况下，净收益提升11.27%。

该研究为稻田秸秆管理提供了一条低成本、易操作、减排效果显著的可行路径，对我国农业实现“双碳”目标、推动绿色低碳耕作具有重要实践意义。成果以“Piled straw return: A novel strategy for mitigating greenhouse gas emissions in paddy fields”为题，发表于农林科学一区Top期刊Agriculture, Ecosystems and Environment上。博士生刘杨为该论文第一作者，田雪平博士与闫志英研究员为本文通讯作者。合作单位包括中国科学院大学、四川大学、中国科学院南京土壤研究所、台沃科技集团等单位。该研究得到国家重点研发计划（2022YFD2300302）和四川省科技计划（2022ZHCG0126）等项目的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.agee.2025.110188

图 秸秆原位堆腐还田助力稻田温室气体减排示意图