2020，39（4）: 852-862 周 胜，张鲜鲜，王 2020 年 4 月 农 业 环 境 科 学 学 报 Journal of Agro⁃Environment Science 从, 等 . 水分和秸秆管理减排稻田温室气体研究与展望[J]. 农业环境科学学报, 2020, 39（4）：852-862. ZHOU Sheng, ZHANG Xian-xian, WANG Cong, et al. Research progress and prospects of water and crop residue managements to mitigate greenhouse gases emissions from paddy field[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2020, 39（4）: 852-862. 开放科学 OSID 水分和秸秆管理减排稻田温室气体研究与展望 周 胜 1，2，张鲜鲜 1，2，王 从 1，2，孙会峰 1，2，张继宁 1，2 （1. 上海市农业科学院生态环境保护研究所，上海 201403；2. 上海低碳农业工程技术研究中心，上海 201403） 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。 关键词：水分管理；秸秆还田；甲烷；氧化亚氮；减排措施；全球增温潜势 中图分类号：X71 文献标志码：A 文章编号：1672-2043（2020）04-0852-11 doi:10.11654/jaes.2020-0060 Research progress and prospects of water and crop residue managements to mitigate greenhouse gases emis⁃ sions from paddy field ZHOU Sheng1,2, ZHANG Xian-xian1,2, WANG Cong1,2, SUN Hui-feng1,2, ZHANG Ji-ning1,2 （1.Eco-environmental Protection Research Institute, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403, China; 2.Shanghai En⁃ gineering Research Centre of Low-carbon Agriculture, Shanghai 201403, China） Abstract：Rice production is an important emission source of anthropogenic greenhouse gases methane（CH4）and nitrous oxide（N2O）. The production and emission of CH4 and N2O in paddy field are affected by agricultural management and environmental factors, especially water management and straw returning measures, which directly affect the redox status of paddy soil and the content of decomposed organic mat⁃ ter in soil. Both water and straw management measures have significant effect on the CH 4 and N2O emission in paddy field. Many research results show that water management measures, such as controlling irrigation and alternate wetting and drying can significantly mitigate CH 4 emission, but may also promote N2O emission. Hence, how to mitigate CH 4 and N2O emissions simultaneously is the key factor to achieve greenhouse gases emission mitigation in paddy fields. On the other hand, straw returning can improve the soil fertility of paddy fields and increase the exogenous carbon source, which promotes CH 4 emission in paddy field. How to optimize the straw returning measures, coupling with water management, to achieve the co-benefits of soil improvement and greenhouse gases emission mitigation is very important for sus⁃ tainable utilization of paddy field. In this paper, the research progress of greenhouse gases emission mitigation in paddy field in recent 收稿日期：2020-01-15 录用日期：2020-03-24 作者简介：周 胜（1971—），男，安徽黄山人，博士，研究员，主要从事低碳与循环农业研究。E-mail：zhous@263.net 基金项目：上海市科技兴农重点攻关项目（沪农科攻字（2016）第 6-3-1 号） Project supported：Shanghai Agriculture Applied Technology Development Program（G（2016）No.06-03-01） 2020 年 4 月 周 胜，等：水分和秸秆管理减排稻田温室气体研究与展望 853 years is reviewed from the aspects of water management, straw management and water and straw collaborative management in paddy field. The research results of the effect of water management, water management coupling with fertilizer application on greenhouse gases mitiga⁃ tion in paddy field, and the effect of straw returning and water management coupling straw returning on greenhouse gases emission in paddy field are summarized. Furthermore, the future research of greenhouse gases emission mitigation in paddy field is prospected. Keywords：water management; straw returning; methane; nitrous oxide; mitigation strategy; global warming potential 全球气候变化不仅影响经济的可持续发展而且 也将影响人类生存环境。人类活动排放大量温室气 体进入大气层，是导致全球气候变化的主要原因，农 业生产也是温室气体排放的主要来源之一。根据我 国政府报告 ，2014 年中国温室气体净排放总量为 [1] 111.86 亿 t 二氧化碳（CO2）当量，其中 CO2 排放量约为 91.24 亿 t，甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）分别为 11.61 亿 t 和 6.10 亿 （ t CO2 当量）；40% 的 CH4 和 60% 的 N2O 来源于农业活动，其中水稻种植排放的 CH4 占农业活 动排放量的 40%，农用地土壤排放 N2O 占 79%。 栽培稻生产是我国最重要的粮食生产方式之一。 栽培稻在长期的选育过程中倾向于适应淹水环境，使 稻田综合温室气体效应。因此，合理的水分管理不仅 能大幅降低淹水稻田 CH4 的产生与排放，还能抑制因 秸秆还田造成的 CH4 排放量增加的趋势，水分与秸秆 的协同管理可保障秸秆还田在土壤保育和温室气体 减排方面的综合环境效益，对于我国水稻生产的可持 续发展具有重要指导意义。 1 水分管理对稻田温室气体排放的影响 1.1 节水灌溉管理减排稻田温室气体的效果 常见的稻田水分管理方式可分为常规灌溉和节 水灌溉（图 1）。常规灌溉根据水稻生育与需水特点， 为了减少无效分蘖、提