西南大学研究团队联合国内外多所高校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，提出了稻作区基于有机替代的增产减排综合水肥管理策略，为协同实现全球水稻产能提升和净碳减排提供了基于自然解决方案的路径。日前，相关研究成果以“协同实现净碳减排和水稻增产的有机氮肥与水分综合管理”为题，发表在《自然—食物》上。

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实验所用的水稻。课题组供图

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主要研究结果简图。课题组供图

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才能促进水稻增产的同时，还可以降低甲烷排放，一直是当前稻作生产的重大科学挑战。

该研究首先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。研究发现，与单施化学氮肥相比，全球稻作区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。采用机器学习手段和建立全球数据集，该研究将农田研究结果扩展到全球稻田，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。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s43016-024-00940-z