Chinese Journal of Eco-Agriculture,Apr.2022,30(4):582-591D0:10.12357/cjea.20210887唐志伟，张俊，邓艾兴，张卫建.我国稻田甲烷排放的时空特征与域排途径.中国生态农业学报（中英文），2022,30(4)：582-591TANG Z W,ZHANG J,DENG A X,ZHANG W J.Spatiotemporal characteristics and reduction approaches of methane emissionsfrom rice fields in China[J].Chinese Journal of Eco-Agriculture,2022,30(4):582-591我国稻田甲烷排放的时空特征与减排途径唐志伟，张俊2，邓艾兴，张卫建2“(1,中国农业科学院作物科学研究所北京100081：2.中国农业科学院农业农村碳达峰碳中和研究中心北京100081)摘要：水稻是我国第一大口粮作物，甲烷(CH)是全球第二大温室气体，稻田CH减排意义重大。本文基于国家统计数据和文献收集，计算分析了我国2001一2018年水稽播种面积和单位产量CH排放的时空特征，并进一步总结了稻田CH排放的关键过程及其主要影响因子。研究结果表明，2001一2018年我国水稻总播种面积和稻田CH总排放量呈先降低后升高再降低的趋势，单位水稻产量CH4排放则呈整体下降趋势。稻田CH4排放包括土壤CH:产生、氧化与传输3个过程，主要受水稻品种、土壤特性、气侯条件、农艺措施等因素影响。受水稻播种面积影响，我国稻田CH排放量呈东南高西北低的特征，单位产量CH4排放量呈南高北低的特征。基于上述分析，本文提出选用低排放水稻品种、应用减排稻作技术、施用CH减排产品等水稻栽培减排途径。同时，针对我国稻田CH排放的区域特征，提出在选用高产低排放品种基础上，南方平原稻作区重点应用好氧耕作与控水增氧等减排技术，南方丘陵稻作区重点应用生物炭和石灰等减排产品，北方稻作区重点应用好氧耕作和硫酸铵替代部分尿素等减排技术。最后，本文还提出了促进稻田CH,减排的科技创新与政策创设建议，以期为实现水稻丰产与稻田CH,减排的协同提供理论参考。中图分类号：S5-33开放科学码资源服务标识码(OSD:简Spatiotemporal characteristics and reduction approaches of methane emissionsfrom rice fields in ChinaTANG Zhiwei',ZHANG Jun',DENG Aixing',ZHANG Weijian'"(1.Institute of Crop Sciences,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China;2.Center for Carbon Neutrality in Agricul-ture and Rural Region,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China)Abstract:Rice is the main staple crop in China and methane (CH)is the second most important greenhouse gas worldwide.There-fore,it is important to reduce CH emissions from paddy fields.Based on national statistical data and literature collection,we calcu-lated and analyzed the spatial and temporal characteristics of CH,emissions at the rice sown-area scale and yield scale in China from2001 to 2018 and further summarized the key processes and main influencing factors of CH.emissions.The results of this studyshowed that the total sown area of rice and area-scaled CH,emissions from rice fields in China showed an overall trend of first de-·国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS22)、中国科学院学部咨询评议重点项目2021-SM01-B-008)和中国农业科学院科技创新工程(Y2021YJ02,CAAS-XTCX2016008)资助◆◆通信作者：张卫建，主要从事农田生态系统和耕作制研究。E-ai止小angweijian@caas.cm唐志伟，主要研究方向为耕作制度与农田生态。E-mail:1623161491@q4.com收稿日期：2021-12-14接受日期：2022-01-11.This study was supported by the Modem Agro-industry Technology Research System of China (CARS-22),the Key Projects of Consultation andEvaluation of the Academic Department of the Chinese Academy of Sciences (2021-SM01-B-008)and the Agricultural Science and Technology In-novation Project of Chinese Academy of Agricultural Sciences (Y2021YJ02,CAAS-XTCX2016008).Corresponding author,E-mail:zhangweijian@caas.cnhttp://www.ecoagri.ac.cn(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net第4期唐志伟等：我国稻田甲烷排放的时空特征与减排途径583creasing,then increasing,then decreasing again from 2001 to 2018;however,yield-scaled CH,emissions in all regions showed a de-creasing trend.CH emissions from rice fields mainly included three processes of production,oxidation,and transport,which weremainly influenced by rice varieties,soil characteristics,climatic conditions,and agronomic measures.Owing to the influence of ricesown areas,area-scaled CH emissions from paddy fields in China were high in the southeast and low in the northwest,and yield-scaled CH emissions were high in the south and low in the north.Based on the above findings,this study suggested reducing CHemissions by applying a new rice cultivar,cropping mode,and products with high yield and low CH,emissions.Given the regionalcharacteristics of CH.emissions in China,this study first proposed the selection of rice cultivars with high yield and low CH emis-sions and the application of aerobic dry tillage and water-control irrigation in the southern plain region,biochar and lime in the south-ern hilly region,and aerobic dry tillage and partially alternative urea with ammonium sulfate in the northern rice cropping region.Fi-nally,some suggestions were put forward related to science,technology and policy innovations for CHemission reduction to provideimportant references for achieving the win-win target of high yield and low CH,emissions.Keywords:Rice fields;Methane;Emission characteristics;Emission reduction pathways;Carbon neutrality联合国政府间气候变化专门委员会(PCC)第六重于氮肥施用、秸秆还田、水稻品种筛选)次评估报告指出，至少到2050年，大气中温室气体排节水灌溉四、保护性耕作)等单个或多个影响因素放的增加仍将导致全球表面温度继续升高。甲烷和减排措施，对稻田CH排放的主要影响因素和减(CH)是仅次于二氧化碳(CO)的全球第二大温室气排措施梳理还不够。为此，本文量化分析了我国水体，在百年尺度内，CH4的增温潜势是C02的27.9倍，稻播种面积、稻田CH4排放和单位产量CH4排放的在大气中存留时长为11.8年0。稻田是最重要的人时空变化特征，并结合对稻田CH排放关键过程和为CH排放源之一，占全球人为CH,排放的10%~13%。主要影响因素的总结，探讨我国水稻丰产减排的技我国是世界上最大的水稻(Oryza sativa L.)生产国和术途径及科技与政策创新建议，为2020s稻田CH4减稻米消费国，水稻种植面积占全球水稻种植总面积排提供理论与技术参考。18.5%。我国稻田CH排放占全球稻田CH4排放1数据来源与计算方法的21.9%。因此，在全球气候变暖背景下，实现水稻1.1数据来源丰产和稻田CH,减排的协同对于保障国家粮食安全、本文涉及的数据资料主要包括全国各省份（不减缓全球气候变暖以及兑现2060年碳中和的国际承含港澳台地区)水稻播种面积（单季稻、双季早稻、诺具有重要意义。目前关于稻田CH排放的关键过双季晚稻)、稻谷产量和稻田CH4排放因子。播种面程与主要影响因素的研究比较多，但针对我国各区积数据来自国家数据中心(http:data.stats.gov.cn),稻域稻田CH,排放特征及其减排途径的论述还不充分。谷产量数据来源于《中国统计年鉴》，稻田CH排放张学智等基于CH,MOD模型估算了稻田CH的排因子推荐值来源于《省级温室气体清单编制指南》叫放量，结果表明2018年我国稻田CH,排放量为(表1)。研究年份为2001一2018年，区域包括华北、6.408×10t但对稻田CH4排放的关键过程和减排措华东、华中、华南、西南、东北、西北。施论述不够。任万辉等可综述了我国近20年来稻12计算方法田CH4的研究现状，阐述了稻田CH,排放的关键过水稻播种面积(104hm)=单季稻播种面积+双季程与主要影响因子，研究认为稻田CH排放是稻田早稻播种面积+双季晚稻播种面积1)土壤CH,的产生、转化以及传输共同作用的结果，稻田CH排放量是该区域不同类型稻田所产生受土壤、温度、农业管理措施、水稻品种等因素的的CH排放量求和，具体计算公式如下：影响，但对稻田CH:减排途径的探讨不多。刘珂纯等基于Meta分析，总结了稻田CH,主要减排措施(2)的技术效应和影响因素，发现复合种养、适当的施式中：Ecu为稻田CH排放总量(~I0tCE)(CE为氨水平、有机肥堆沤发酵后还田、施控释肥或配施CO2当量，下同)，EF,为分类型稻田CH排放因子推生物抑制剂、适量生物炭还田、节水灌溉以及少耕荐值(kghm)(表I);AD,为对应于该排放因子的水免耕等措施有助于稻田CH4减排，但对我国各区域稻播种面积(×10hm),下标i表示稻田类型，分别指CH,排放特征的分析不够。尽管还有不少关于稻田单季稻、双季早稻和双季晚稻；27.9为CH4折算CH,影响因素和减排措施的分析研究，这些研究多侧CO2当量系数（根据2021年PCC报告）。http://www.ecoagri.ac.cn(C)1994-2022 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net