中国粮食作物生命周期生产过程温室气体排放的研究进展及展望

单位：土壤与农业可持续发展国家重点实验室，中国科学院南京土壤研究所

摘 要

作为世界上最大的发展中国家之一，中国粮食生产对于全球粮食安全以及气候变化都具有至关重要的影响。近二十年来，大量研究表明粮食作物田间生产过程是温室气体甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的重要排放源。伴随着生命周期评价法（碳足迹）在农业领域的运用，越来越多的研究表明，除了田间生产过程以外，农业生产资料生产过程排放的温室气体同样不可忽视。

碳足迹研究的展望：

近二十年来，我国在粮食作物田间生产过程中温室气体排放观测和评估方面取得了丰硕的成果。近十年来，伴随着生命周期评价方法的成功运用，越来越多的田间观测试验开始运用碳足迹估算我国粮食作物生命周期生产的温室气体总排放，力求为温室气体减排措施制定提供思路。

目前碳足迹研究大部分针对我国主要粮食（水稻、小麦以及玉米）的生产过程，未来应该将其应用到更多的农作物生产系统中，比如用于氮肥用量显著高于粮食作物的集约化蔬菜种植系统，进而探究不同农田生态系统碳足迹的共性与特性。除此之外，需要进一步明确我国各种区域化的农业生产资料的温室气体排放系数。目前，有机肥、柴油、农药/杀虫剂等排放系数仍有较大的不确定性。对于集约化蔬菜种植系统，有机肥的温室气体排放系数对于碳足迹的准确评估起到关键性作用。对于国家尺度上碳足迹的评估，田间过程中N2 O 排放应该采取土壤氮残留量（Soil N surplus）或者氮肥施用量与N2 O 排放响应经验模型来估算，而不是采用单一的IPCC N2 O 排放系数来进行估算。

此外，需要更加深入地探讨造成不同区域（省份）农作物碳足迹差异的具体原因，需要更加明确分析不同区域碳足迹的特点和减排潜力，为制定区域化和有针对性的温室气体减排措施提供思路。因为农田土壤碳氮循环紧密耦合，未来的研究还需要进一步将碳足迹研究与氮足迹研究相结合，探讨农作物生产过程中碳氮足迹的相互关系，以更加全面地评价我国粮食生产对生态环境的综合影响，推动我国农业源温室气体和活性氮的综合减排以及可持续农业的发展。