长江下游稻田不同种植制度的碳足迹分析

作     者：严燕 季国军 胡乃娟 陈留根 郑建初 胡锋 YAN Yan;JI Guo-jun;HU Nai-juan;CHEN Liu-gen;ZHENG Jian-chu;HU Feng

作者机构：南京农业大学人文与社会发展学院江苏南京210095 南京农业大学资源与环境科学学院江苏南京210095 农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室/江苏省农业科学院江苏南京210014 

出 版 物：《长江流域资源与环境》 (Resources and Environment in the Yangtze Basin)

年 卷 期：2024年第33卷第7期

页      面：1462-1473页

核心收录：

学科分类：07[理学] 09[农学] 0901[农学-作物学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：教育部人文社会科学研究青年基金项目(20YJC810016) 国家重点研发计划课题(2016YFD0300206) 

主　　题：碳足迹 粮食安全 种植制度 温室气体 土壤固碳 长江下游 

摘      要：在保障粮食安全的同时降低碳排放是当前农业种植结构优化过程中迫切需要解决的问题。为探究长江下游稻田不同种植制度对温室气体排放的影响及其碳足迹,设置4种稻田种植制度处理:一年一熟的冬闲-水稻以及一年两熟的紫云英-水稻、冬油菜-水稻、冬小麦-水稻,连续两年采用静态暗箱-气相色谱法监测土壤甲烷(CH_(4))和氧化亚氮(N_(2)O)排放,运用生命周期评价法估算农田生产过程和农业生产投入引起的直接和间接温室气体排放,并进行碳足迹分析。结果表明:(1)一年两熟种植制度较一年一熟的冬闲-水稻增加周年CH_(4)排放17.5%~64.5%、N_(2)O排放60.7%~139.8%以及土壤有机碳固定量17.3%~37.2%;(2)在考虑土壤固碳的情况下,不同种植制度的土壤有机碳固定能抵消26.6%~35.6%的温室气体排放,冬小麦-水稻、冬油菜-水稻、紫云英-水稻单位面积净碳足迹两年平均分别为13.79、11.83和9.07 t CO_(2)-eq·hm^(-2),较冬闲-水稻(7.63 t CO_(2)-eq·hm^(-2))分别增加80.6%、55.0%和18.8%;(3)稻田生态系统碳足迹主要来自土壤CH_(4)排放(61.8%~67.4%),其次是氮肥施用(18.3%~23.9%),而后为N_(2)O排放(3.3%~5.2%)和柴油的使用(2.2%~2.8%);(4)一年两熟有利于增加周年产量和产值,非水稻季种植粮油作物能显著提高种植净收益,不同种植制度单位产量和单位产值碳足迹的差异不大。因此,冬闲-水稻是长江下游稻田最为低碳的种植制度,综合碳排放、粮食安全和经济产出,冬小麦-水稻、冬油菜-水稻明显优于冬闲-水稻;发展甲烷减排和氮肥减施技术是降低稻田生态系统碳足迹的重要途径。