科学家揭示实现粮食增产与净碳减排新路径

记者从西南大学获悉，该校资源环境学院、长江经济带农业绿色发展研究中心研究团队联合国内外多个科研团队共同开展的一项农业研究获得新突破，揭示了稻作区有机替代对水稻产量和温室气体排放的影响，为实现全球水稻产能提升和净碳减排提供了新路径。

提高农业有机废弃物中养分资源的循环利用是全球农业绿色发展的关键。在稻田生态系统中，施用有机肥可以显著提升水稻产量，但同时会排放高通量的甲烷，不利于实现全球碳减排的战略目标。如何合理施用有机肥，在促进水稻增产的同时降低甲烷排放，一直是当前稻作生产的重大科学挑战。

据团队负责人、西南大学资源环境学院教授陈新平介绍，研究团队根据全球不同地区的社会经济发展条件，以水稻产量提升为首要目标建立了相应的有机替代方案。研究结果显示，与单施化学氮肥相比，采用有机替代方案使水稻产量增加7%，但是甲烷排放大幅度增加，且稻田土壤有机碳增量和氧化亚氮减量不能抵消甲烷激增的增温潜力。

为此，研究团队进一步调整水分管理，明确了将稻田持续淹水转变为间歇淹水的甲烷减排潜力。还通过机器学习手段建立全球数据集，将农田研究结果扩展到全球稻田。研究发现，将考虑总氮投入、有机氮源类型的最佳有机氮管理与间歇淹水的水分优化管理相结合，可使全球水稻产量增长9%、净碳排放降低21%。

此外，该研究还阐明了中国、印度、非洲等地不同资源投入强度的稻田系统的最优管理路径。“研究成果为循环利用有机氮源、协同实现更高生产力和碳中和的可持续水稻-畜牧业生产系统提供了全球解决方案。”论文共同通讯作者、西南大学资源环境学院教授李兆磊说。

该研究由西南大学、英国班戈大学、加拿大曼尼托巴大学、中国农业大学、北京大学、中国科学院等多家研究单位合作完成，相关成果近日发表于国际学术刊物《自然·食品》。

《自然·食品》国际匿名审稿人认为，该研究为稻作区种养结合生产方式的协同增效提供了解决方案。