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来源：《农业环境科学学报》2020 年 04 期“农业与全球变化”专刊

作者：周胜1,2，张鲜鲜1,2，王从1,2，孙会峰1,2，张继宁1,2

单位：1. 上海市农业科学院生态环境保护研究所；2. 上海低碳农业工程技术研究中心

摘 要

水稻生产过程是人为源温室气体甲烷（Methane，CH4）和氧化亚氮（Nitrous oxide，N2O）的重要排放源，稻田中CH4和N2O 的产生与排放受农事管理与环境因素影响，尤其是水分管理和秸秆还田措施，直接影响稻田土壤氧化还原状况和土壤中易分解有机质的含量，对稻田CH4和N2O 的排放具有显著的影响效果。很多研究结果表明，控制灌溉、干湿交替等节水灌溉措施能显著降低CH4排放量，但同时也可能促进N2O 的排放，因此如何同时减少CH4和N2O 的排放量是实现稻田温室气体减排的关键所在；另外，秸秆还田在改良土壤肥力的同时也增加了外源性有机质的输入，促进了稻田CH4的排放。如何优化秸秆还田措施，并耦合水分管理以达到土壤改良和温室气体减排的双重效益对稻田系统的可持续利用至关重要。

本文从水分管理、秸秆管理、以及水分和秸秆协同管理等几个方面综述了近年来稻田温室气体减排的研究进展，重点总结了国内外通过水分管理减排稻田温室气体的效果、水分与施肥耦合的减排效果、秸秆还田措施以及水分管理与秸秆还田耦合对稻田温室气体排放的影响，并对今后稻田温室气体减排的研究方向作了展望。

结论与展望：

主要结论：

水分管理对稻田温室气体减排至关重要。中期烤田、间隙灌溉等常规灌溉中的措施不仅有利于增产，也降低了稻田CH4排放量。节水灌溉基于水稻需水特性减少灌溉量，进一步改变了稻田土壤氧化还原状况，从而抑制CH4的生成并促进CH4的氧化，大幅减少稻田CH4排放量，但由于稻田土壤中CH4和N2O 此消彼长的排放规律，节水灌溉在显著降低CH4排放的同时，也可能促进N2O 的排放。因此，为进一步提升节水灌溉技术减排稻田温室气体的效果，水肥耦合管理是关键所在。通过文献分析可知，插秧移栽采用控制灌溉或浅灌，以及无论插秧移栽还是直播采用干湿交替管理方式，均有利于实现作物稳产和温室气体减排的目标，尤其是采用干湿交替等节水灌溉耦合缓释肥或添加硝化抑制剂，在降低稻田CH4排放量的同时，能有效抑制N2O 的生成和排放。

秸秆还田是最重要的秸秆利用方式，既改良土壤肥力，又有利于作物增产。秸秆还田虽然有抑制N2O 生成与排放的潜力，但增加了稻田土壤有机质的输入，促进了稻田CH4的排放。减少因秸秆还田造成的CH4排放关键在于采用合适的秸秆还田方式与时机，创造秸秆好氧分解环境，减少秸秆处于厌氧环境的时间。因此，秸秆还田与稻田水分状况的耦合就显得尤为重要，可行的措施包括秸秆在稻田休闲季还田、秸秆沟埋还田适当降低秸秆与土壤的混合程度、秸秆免耕还田配合湿润灌溉等，以上均可显著降低CH4排放量。

研究展望：

稻田生态系统对于保障我国粮食安全、维护经济社会可持续发展具有重要的作用。为更好发挥稻田生态系统的生产与生态功能，适应水稻生产发展新趋势，降低稻田温室气体排放强度，今后需要考虑从以下几个方面开展研究：

（1）为进一步减少节水灌溉模式下的N2O 排放，一方面，今后需要深入研究如何优化节水灌溉条件下的施肥措施，研发适用于节水稻田水分特性的专用缓释肥，提高作物氮素利用率，增强土壤氮素固持能力，从而抑制N2O 的生成与排放，达到同时减少稻田CH4和N2O 排放的目的。另一方面，秸秆还田是对稻田土壤碳库的有效补充，本质上是将一部分光合作用固定下来的CO2通过秸秆还田储存于稻田土壤。因此，为综合评估稻田温室效应，需要针对秸秆还田土壤有机质（碳库）变化和温室气体排放开展长期的观测，综合定量评估秸秆还田形成的土壤固碳与温室气体排放之间的关系。

（2）近年来新型品种与栽培管理技术不断成熟与推广。例如新型栽培稻品种——节水抗旱稻结合旱管种植的栽培方式，生长发育期间以利用雨水为主，或仅在缺水敏感期适当灌溉，整个稻季田间基本处于无淹水状况，彻底改变了传统稻田土壤的水分状况，在保证产量稳定的同时大幅减少灌溉用水量和CH4排放量。因此，深入研究新型栽培稻品种在旱管种植条件下的稻田CH4和N2O 协同减排机制、土壤有机质变迁与碳氮动态等，可为大规模推广旱管种植减排稻田温室气体技术提供科学依据和技术支撑。