转自：生态循环圈

期刊： Global Change Biology

题目： Effects of alternate wetting and drying irrigation on methane and nitrous oxide emissions from rice fields: A meta-analysis

通讯 作者： 邱让建 教授（ 武汉大学 ）

发表时间： 2024.12.5

原文链接： https://doi.org/10.1111/gcb.17581

研究背景

由于灌溉水资源日益短缺，减少水分投入并提升稻田在干湿交替灌溉下的水分生产力，取代连续淹水灌溉，变得尤为关键。然而，同样重要的是，要深入理解在多种因素的影响下，甲烷和氧化亚氮排放及其全球 增温潜势 如何响应干湿交替灌溉。

研究方案

通过 meta 分析方法，分析 干湿交替灌溉 对稻田甲烷和氧化亚氮排放，以及 全球 增温潜势的影响。通过汇总和分析不同地区、土壤类型、气候条件下的实验数据，探讨 干湿交替灌溉 对温室气体排放的综合效应，并揭示其在温室气体减排方面的潜力。

研究结果

与传统的连续淹水灌溉相比，干湿交替灌溉显著减少了甲烷排放 51.6% ，以及 全球 增温潜势 46.9% ，但氧化亚氮排放增加了 44.0% 。

干湿交替灌溉 对甲烷排放的影响受土壤干燥程度、干湿交替次数、年均降水量（ MAP ）、土壤有机碳（ SOC ）含量、作物生长周期和氮肥施用量的显著调节。对于氧化亚氮排放，年均温度（ MAT ）、海拔、土壤类型和土壤 pH 对干湿交替灌溉的效果产生了显著影响。结果表明，干湿交替灌溉下的 全球 增温潜势受土壤干燥程度、土壤 pH 和作物生长周期的变化影响。

年均降水量（ MAP ）或年均温度（ MAT ）可以准确评估安全干湿交替灌溉（条件下全球或国家甲烷和氧化亚氮排放的变化。进一步的分析表明，增加土壤有机碳（ SOC ）而非氮肥施用，是在安全干湿交替灌条件下进一步减少甲烷排放的潜在策略，因为 60-120 kg N/ha 和 > kg N/ha 的施肥量并未对甲烷排放产生显著差异。此外，土壤 pH 可以作为安全干湿交替灌溉条件下 全球 增温潜势减少的指示因子，因为两者之间存在显著的线性相关性。

图 1. 与连续灌水灌溉相比，干湿交替灌溉对甲烷和氧化亚氮排放和 全球 增温潜势的总体影响

图 2. 干同程度土壤干燥灌溉和 干湿交替 次数下， 干湿交替 对甲烷和 氧化亚氮 排放和 全球 增温潜势 的影响

图 3. 年均降水量、年均温度和站点海拔对干湿交替灌溉对甲烷和氧化亚氮排放及 全球 增温潜势 力影响的作用

图 4. 干湿交替灌溉下，土壤类型、 pH 值和土壤有机碳含量对甲烷和氧化亚氮排放及 全球 增温潜势 力相对变化的影响

图 5. 在温和干湿交替灌溉条件下，甲烷与土壤有机碳或氮肥施用量的相对变化，以及全球增温潜力与土壤 pH 值之间的关系

图 6. 干湿交替灌溉对甲烷和氧化亚氮排放及 全球 增温潜势 力 的影响，取决于水稻品种、水稻生长周期、氮肥施用量和生物炭施用

图 7. 干湿交替灌溉对甲烷和氧化亚氮排放的影响，受到气候条件、土壤特性和管理实践的影响

研究结果为未来大规模推广干湿交替灌溉技术提供了科学依据，帮助优化稻田温室气体排放管理，并推动水资源节约和气候变化应对策略的实施。