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1、我国稻作系统我国稻作系统GHGGHG的农艺减排的农艺减排潜力和重点方向潜力和重点方向路路 明明 张卫建张卫建“2013年中国作物学会学术年会” 河南 郑州 2013-10-22中国农业科学院作物科学研究所中国农业科学院作物科学研究所 Tel: 15810789930 e-mail: Tel: 15810789930 e-mail: 汇 报 内 容一、作物增产与农田减排的协调意义二、稻作技术对温室气体排放的影响三、稻田减排的区域差异与技术潜力四、水稻增产与稻田减排的协调途径一、作物增产与农田减排的协调意义1、我国作物生产面临的世纪新挑战全球性气候变暖与资源短缺是现代作物生产所面临的最严峻的
2、挑战，作物生产方式和科研资助方向正在发生重大调整。作物生产系统农产品总量农产品质量生态安全气候变化资源效率环境质量2、粮食增产和GHG减排是国家的重大战略需求粮食产量必须增长碳排放量必须减少3、农业和农田是CH4与N2O的主要来源之一以百年计算，CH4和N2O的增温潜势分别是CO2的25和300倍左右。4、作物增产与农田减排在目标上可兼顾减少农田CH4和CO2的排放，可以促进土壤增碳，提高土壤有机质含量，改善土壤理化性状，利于作物高产稳产；减少N2O排放，可以减少土壤氮损失和用量，降低生产成本，改善环境，利于作物高产高效和环境健康及农民增收。CH4N2OCO2地上系统？地下系统5、水稻增产与稻
3、田减排在品种改良上可统一稻田排放的CH4有70%以上是通过水稻植株排向大气，植株矮、分蘖多 的品种排放量大；株型改良和根系活力增强，可以减少CH4排放。水稻高产育 种经历了矮化高产，到新株型Super rice的过程，由“分蘖力强”转向“分蘖力 低”，实现“成穗率高、秆矮穗大、收获指数高、根系活力强”的超高产目标。可见，水稻增产与稻田减排在品种改良方向上是一致的。 85cm105cm160cm6、水稻增产与稻田减排在稻作技术上可协调CH4湿润灌溉不仅可以显著提高水稻单产，而且减排效果非常明显， 但同时也促进稻田土壤有机质分解。秸秆还田可以补充土壤有机碳，但 增加土壤碳排放。两者结合，可能促进水
4、稻增产和稻田减排。7、研究方法与技术路线试验点水稻区文献综合分析：收集国内外现有文献，对现有技术研究进行 Meta-分析，比较不同农艺措施对稻田CH4和N2O排放的影响大小，以及对水稻单产的贡献大小；比较不同稻作区气体排放和 产量差异，明确稻田减排的技术潜力和区域差异；Agriculture, Ecosystem and Environment, 2013稻作技术与模式研究：在综合分析的基础上，对我国稻麦区其 它农艺技术进行试验研究，包括：高产低排放品种、旱育秧、 厢沟浸润灌溉、增密减氮等关键技术及模式集成与示范。二、稻作技术对温室气体排放的影响1、现有研究的Meta-分析结果少免耕对稻田CH
5、4和N2O的排放影响不显著，但可以显著降低耕种作业能耗，从而实现节能减排（以常规耕作为对照：值为1）。 少免耕对稻田CH4和N2O排放的影响不显著； 化肥施用对稻田CH4和N2O排放的影响显著；适量施肥可以提高水稻产量，但过量施肥产量下降，N2O排放增加，因 此，存在一个高产减排的适量临界值（以空白为对照：值为1） 。新鲜有机肥显著提高CH4排放，腐熟有机肥对CH4排放影响不显著。新 鲜有机肥施用对CH4的促进效应，可能被土壤有机碳增加的效应弥补，其温 室效应需要进一步综合分析（不施有机肥为对照：值为1） 。 有机肥施用对稻田CH4和N2O排放的影响显著； 灌溉措施对CH4和N2O排放的影响。
6、湿润灌溉(AWD: Alternate Wetting and Drying)可以显著减少CH4排放， 水稻产量递增，增加N2O排放，但总温室效应显著下降。 不同年代水稻品种对稻田CH4和N2O排放的影响试验地点：3个点（辽宁沈阳、 江苏丹阳、江西进贤）；试验品种：1950-60s、1970s、 1980s、1990s、2000s，每 个年代2个品种，3次重复。2、关键技术的试验研究结果3个试验点的平均值表明，种植不同年代品种下，水稻田CH4和 N2O排放差异显著，其排放强度随年代的递增，呈下降趋势。 现代新品种CH4排放的差异（超级稻）品种区域：3个区域（东北单季 稻区、长江中游双季稻区、
7、长江下游稻麦两熟区）；试验品种：至今已经通过国家审 定的主要超级稻品种，东北 11个，长江中游12个，长江 下游14个。东北长江中游长江下游从我国现已审定的超级稻品 种来看，三大稻作区超级稻的CH4排放存在显著差异。这表明，通过 品种选择，可以实现水稻增产与稻 田减排的协调。筛选适宜的品种， 可望增产减排。超级稻与常规稻相比，超级稻的排放强度显著低于常规稻的排放强度。 育秧方式对稻田CH4和N2O排放的影响试验地点：3个点（辽宁沈阳、 江苏丹阳、江西进贤）；试验品种：育秧方式（水育秧、 湿润育秧、旱育秧），3次 重复，CH4和N2O监测。水稻育秧方式对稻田CH4和N2O排放的影响显著，旱育秧和
8、湿 润育秧不仅利于水稻增产，也可以明显减少GHG排放。3、稻作模式集成试验结果不同稻作模式下，稻田CH4排放差异显著，N2O排放差异不明显。通过品种选择、育秧方式调整、灌溉措施优化、密度与氮肥调整，可以显著降低 稻田排放，产量保持稳定。CH4 emissionN2O emissionCH4 Tg = 1012 g，百万吨; Gg = 109 g，千吨）四、水稻增产与稻田减排的协调途径1、主要结论水稻品种、育秧方式、施肥措施、灌水方式等单项技术及 其集成模式不同，不仅水稻产量差异显著，CH4和N2O的 排放差异也非常明显，表明通过稻作模式的创新，可望实 现水稻增产和稻田减排的协调；在众多稻作技术
9、中，品种、旱育秧、湿润灌溉的增产减排 潜力最为突出；北方稻作区水稻产量与南方差异不显著，但CH4排放显著 低于南方稻区，北方稻区是高产低碳稻区；稻田减排潜力以南方双季稻区最大，其次为沿江水旱轮作 区，北方稻区较小。2、农田温室气体减排的稻作模式集成途径品种农艺农机集成3、促进作物增产与农田减排的有关建议理论突破与技术创新的研究建议：水稻产量形成与CH4排放的地上地下互作机制研究、土壤CH4产生与氧化的生物与非生物学互作过程及其机制研究、高产低排放的水稻生物学研究、水稻增产与稻田减排的协调机制和调控途径研究、高产低碳机械化的稻作技术创新研究、增产减排的新型肥料研究等；配套政策与激励机制的相关建议：重视水稻增产与稻田减排的协调、加大科技投入、加强应对气候变化的稻作技术推广示范和应用、制定稻田减排增碳的激励机制和政策；公众知识与意识提升的宣传建议：加强宣传和培训，提升农户和生产者的知识体系和减排意识。项目资助：本研究得到了国家粮食丰产科技工程项目、国家“973计 划”课题、农业部财政项目、国家公益性行业科技、国家自然科学基金等项目的资助；致 谢！项目实施：本研究是 在作物学会原理事长 路明 教授 的指导下进行的，并得到了江 西省、江苏省、辽宁 省等众多专家和科研 院所的大力支持。感谢关心支持，敬请批评指正！
