近日，我校计量测试与仪器学院研究生张吴俊在流体力学权威期刊《Physics of Fluids》（IF=4.1，中科院工程技术二区，美国物理联合会（American Institute of Physics, AIP）主办）上发表重要研究成果，论文题为“Exploring the role of soil pore structure in methane emissions from rice paddy fields: A combination of x-ray micro-computed tomography and three-dimensional lattice Boltzmann modeling”。该研究首次从土壤孔隙结构的微观视角，揭示了稻田甲烷排放的关键机制。

论文第一作者为我校本硕创新计划培养的2020级本科生，指导老师周鸿翔博士为论文通讯作者，团队负责人梁晓瑜教授为合著作者。

甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体，其全球变暖潜力远高于二氧化碳。全球约50%至65%的人为甲烷排放来自人类活动，其中稻田是重要的农业甲烷排放源之一。在稻田中，甲烷主要通过水稻根系的通气组织逸入大气，而土壤孔隙结构对甲烷的迁移和排放起到关键作用。然而，目前对于土壤孔隙结构如何影响稻田甲烷排放的微观机制尚不清楚。

研究团队采集浙江淹水稻田的根际与非根际土壤样本，结合X射线微计算机断层扫描（X-ray micro-CT）技术和三维格子玻尔兹曼方法（3D LBM），对稻田土壤的孔隙结构进行了详细的表征。研究发现，水稻根系可显著改变土壤结构：同时根际区域会形成高连通性、低迂曲度的孔隙网络，其甲烷滞留能力比非根际土壤低30%。此结果可归因于临界孔径增大与小孔隙（80-200μm）比例减少的共同作用，使得甲烷更易通过根系构建的孔隙通道逃逸。这项微观尺度研究为土壤甲烷排放机制提供了新见解。

该研究获国家自然科学基金(42007004，12102419)和浙江省自然科学基金(LY22D010006，Y18E040001)的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0269678