水稻生产碳中和及低碳稻作体系

【作者】 刘天奇； 陈松文； 汤计超； 曹凑贵；

【机构】 农业部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/华中农业大学植物科学技术学院；

【摘要】 【研究背景】减少温室气体排放是应对气候变化和全球变暖的重要举措。党中央对此高度重视,习近平总书记向世界宣布:力争2030年前碳达峰,2060年实现碳中和;党的十九届五中全会明确提出加快推动绿色低碳发展。水稻种植是我国第二大农业温室气体排放源。长江中下游地区稻作面积约占我国的50.6%,是中国水稻温室气体的重点区域,加之该地区水稻生产氮肥损失大、生产投入高、环境负荷重等问题突出。因此,认清区域水稻生产碳中和现状,明晰不同农艺措施对水稻种植固碳减排的影响规律及潜力,探讨稻田固碳减排策略,对于推进水稻绿色转型、助力国家碳中和具有重要意义。【材料与方法】为了探究不同管理措施对长江中下游地区主要稻作系统CH₄和N₂O排放的影响,团队于1998年开始,通过田间试验研究了不同农艺措施对稻田温室气体排放的影响规律及土壤氮碳转化过程机理;近年来,利用田间观测数据结合DNDC模型及地理信息系统（ArcGIS）模拟和测算长江中下游地区不同稻作系统温室气体的周年排放量;结合文献统计,使用e Balance4.7软件,选用CLCD1.0数据库稻田生产原料、人力、运输和能源投入碳排放转化系数,综合计算得到长江中下游地区稻田免耕、氮肥深施、间歇灌溉、秸秆还田、稻田种养等低碳管理模式下,肥料等生产资料投入、耕作、灌溉、病虫草害防治、收割等管理措施碳足迹转化系数,绘制稻田生产碳足迹输入和输出清单,分析水稻全生育周期碳排放,评估不同稻作管理模式碳中和潜力。并在此基础上提出和构建了"增汇、减排、降耗、循环"的低碳稻作技术体系,创立了低碳稻作的"4R"（Restock,Reduce consume,Reduce emissions,Recycle）技术及模式。【结果与分析】与常规栽培管理模式相比,低碳管理模式下长江中下游地区稻麦、稻油和双季稻模式稻田单位面积CH4排放量分别降低9.5%～18.0%、7.3%～18.4%和18.2%～22.4%;N2O排放量分别降低4.2%～14.2%、6.9%～24.7%和8.8%～18.1%。低碳管理模式下鄂西北、鄂东南和江汉平原稻田CH4周年排放总量较常规栽培管理模式分别降低11.8%、14.4%和16.3%;稻田N₂O周年排放总量分别降低82.4%、77.5%和83.0%。基于文献统计结果显示:长江中下游省（市）区域的碳中和水平为-1.52～1.75 Mt C-eq,区域内稻作模式的碳中和水平为-401～2673kg Ceq/（hm²·a）。【结论】总体而言,免耕、氮肥深施、间歇灌溉、秸秆还田、稻田种养等农艺措施均可实现碳盈余。选用合理的农艺措施、优化布局稻作模式,能够提高水稻生产碳中和水平。更多还原