遼寧省水稻田固碳減排潛力分析

宮亮，金丹丹，牛世偉，王娜，鄒曉錦，張?chǎng)危迨澜庹架姡n瑛祚

1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境資源研究所，遼寧 沈陽 110161；2.遼寧省面源污染防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 沈陽 110161

人類活動(dòng)是全球溫室氣體增長(zhǎng)的主要來源，其中，二氧化碳（CO2）排放主要來源于化石燃料燃燒和工業(yè)生產(chǎn)，而甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）的排放則主要來自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（Smith et al.，2007）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)農(nóng)業(yè)活動(dòng)排放溫室氣體總量（CO2-eqv）為8.30×108t，占溫室氣體排放總量的7.9%。中國(guó)力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和（翟盤茂，2021），農(nóng)業(yè)減排固碳既是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的重要舉措，也是潛力所在。

當(dāng)前，利用生物固碳措施吸收、固定大氣中的CO2，用于沖抵碳排放，是各國(guó)科學(xué)家研究的熱點(diǎn)問題。陸地生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)田土壤碳庫深受人類活動(dòng)的影響，通過合理的農(nóng)田管理措施能夠較好的增強(qiáng)農(nóng)田土壤固碳量。聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）的報(bào)告指出，農(nóng)業(yè)土壤固碳可能是減少大氣中CO2較經(jīng)濟(jì)有效的方法之一（FAO，2015）。全球農(nóng)業(yè)碳減排的技術(shù)潛力中89%為耕地土壤固碳潛力（中國(guó)工程院生物碳匯擴(kuò)增戰(zhàn)略研究課題組，2015）。據(jù)估算在少耕免耕、秸稈還田和增施有機(jī)肥的模擬情景下，2009－2028年中國(guó)耕地土壤固碳潛力為1.20－7.10×109t（趙永存等，2015）。

大量田間試驗(yàn)表明，糧食作物田間生產(chǎn)過程是溫室氣體CH4和N2O的重要來源（魏海蘋等，2012；Kritee et al.，2018），其中，水稻生長(zhǎng)季碳排放導(dǎo)致的平均全球增溫潛勢(shì)（Global Warming Potential，GWP）分別是小麥和玉米的5.7倍和2.7倍（Linquist et al.，2012），占農(nóng)業(yè)碳排放總量的16%（陳松文等，2021），是農(nóng)業(yè)碳排放的主要來源。同時(shí)，在秸稈還田和施用有機(jī)肥條件下，稻田CH4排放量還會(huì)大幅增加（逯非等，2010；李靜等，2016；Hu et al.，2020；Cao et al.，2021）。此外，不同農(nóng)區(qū)在氣候條件、土壤類型和耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量等方面差距較大，不同區(qū)域耕地固碳能力提升所面臨的問題不同。遼寧省是中國(guó)重要的優(yōu)質(zhì)水稻主產(chǎn)區(qū)，合理評(píng)估養(yǎng)分管理措施對(duì)稻田固碳減排的作用，對(duì)保障水稻糧食安全供給，降低溫室氣體排放強(qiáng)度，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固碳增匯能力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)方面的碳達(dá)峰和碳中具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 地區(qū)概況

遼寧省位于東北地區(qū)南部，地處38°43′－43°26′N，118°53′－125°46′E，屬溫帶季風(fēng)氣候。年日照時(shí)數(shù)2100－2600 h，全年平均氣溫在7－11 ℃之間，無霜期在150 d以上，年降水量在600－1100 mm。水稻是該地區(qū)的第二大糧食作物，全部為粳稻，常年種植面積5×105hm2上。氣候條件和土壤肥力是影響稻田碳排放的主要因素，因此，按照遼寧省水稻主產(chǎn)區(qū)氣候特點(diǎn)和土壤類型可以分為遼河三角洲、遼寧中北部平原和遼寧東南部山地丘陵3個(gè)稻作區(qū)（表1）（張欽，2018）。

表1 遼寧省水稻主產(chǎn)區(qū)劃分Table 1 Division of main rice producing areas in Liaoning Province

1.2 稻田碳平衡估算范圍

本文僅估算養(yǎng)分管理對(duì)水稻生產(chǎn)引起的碳排放，包括施用化肥、有機(jī)肥和秸稈還田等引起的稻田直接排放，以及化肥和有機(jī)肥生產(chǎn)過程導(dǎo)致的間接排放。不考慮水稻收獲，離田收儲(chǔ)運(yùn)、加工轉(zhuǎn)化與利用等過程各類能源及化學(xué)農(nóng)藥投入品的碳排放。稻田固碳潛力僅估算0－20 cm耕層土壤對(duì)有機(jī)碳的固定，忽略水稻生長(zhǎng)過程中光合作用固定的CO2。

1.3 稻田碳排放估算

遵循《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南2019修訂版》的基本框架和要求，按照《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》規(guī)定，估算稻田溫室氣體排放，相關(guān)計(jì)算方法如下：

1.3.1 稻田甲烷排放估算

其中：

E——稻田CH4排放量（t）；

F——IPCC推薦東北單季稻田CH4排放因子；

i——施肥方式，本文單施化肥取值168.0 kg·hm-2，有機(jī)無機(jī)肥配施取值200.0 kg·hm-2；

Fo——IPCC推薦的秸稈還田后稻田CH4排放修正系數(shù)；

A——水稻種植面積（1×103hm2）；

D——每季秸稈干物質(zhì)還田量（t·hm-2）；

C——轉(zhuǎn)換系數(shù)，參考IPCC的報(bào)告取值0.29；

Y——稻谷產(chǎn)量（t·hm-2）；

Rp——水稻草谷比取值0.91（劉曉永等，2017）；

S——秸稈還田系數(shù)，按照當(dāng)前農(nóng)機(jī)作業(yè)水平可以實(shí)現(xiàn)90%秸稈還田估算，取值0.9；

Fp——風(fēng)干稻草的干質(zhì)量比，參考省級(jí)《省級(jí)溫室氣體排放清單編制方案》取值0.855；

Mc——以100 a為時(shí)間尺度，單位質(zhì)量CH4的GWP是CO2的25倍，計(jì)算溫室氣體排放CO2當(dāng)量Tg·a-1。

1.3.2 稻田氧化亞氮排放估算

施肥對(duì)稻田氧化亞氮排放影響包括直接排放（Nz）和間接排放（Nj）兩部分。

其中：

Nz——由稻田當(dāng)季N輸入引起的排放（t），主要包括化肥Nf、有機(jī)肥Nm和秸稈還田Ns；

EF——IPCC推薦的東北區(qū)農(nóng)用地N2O直接排放因子，取值0.0114 kg·kg-1；

A——水稻種植面積（1×103hm2）；

Nf——化學(xué)肥料輸入氮素；

Fe——化肥用量；

g——化肥含氮量；

Nm——有機(jī)肥輸入氮素；

Mo——有機(jī)肥施用量；

h——有機(jī)肥平均含氮量；

Ns——秸稈還田輸入氮素；

Y——籽粒產(chǎn)量；

Rp——草谷比；

S——秸稈還田系數(shù)；

k——秸稈含氮率；

Nr——由施入農(nóng)田的化肥和有機(jī)肥等氮氧化物（NOx）和氨（NH3）揮發(fā)經(jīng)過大氣氮沉降引起的N2O排放（t），化肥和有機(jī)肥的揮發(fā)速率分別采用IPCC推薦值10%和20%估算，排放因子采用IPCC的推薦值0.01；

Nl——由通過淋溶或徑流損失進(jìn)入水體而引起的N2O排放，根據(jù)IPCC推薦按照農(nóng)用地總氮輸入量的20%來估算，流失因子采用IPCC的推薦值0.0075；

Nj——稻田間接排放總量（t）；

Nc——以100 a為時(shí)間尺度，單位質(zhì)量N2O的GWP為CO2的298倍，計(jì)算溫室氣體排放CO2當(dāng)量Tg·a-1。

1.3.3 稻田碳排放量估算

式中：

C——稻田碳排放總量（Tg·a-1），以100 a為時(shí)間尺度，計(jì)算溫室氣體排放二氧化碳當(dāng)量；

G——單位產(chǎn)量碳（CO2-eqv）排放強(qiáng)度（t·t-1）；

Y——稻谷產(chǎn)量（t）；

T——單位耕地面積碳（CO2-eqv）排放強(qiáng)度（t·hm-2）；

A——水稻種植面積（1×103hm2）。

1.4 化肥替代減施碳減排潛力估算

以農(nóng)民習(xí)慣施肥且不施用任何一種有機(jī)肥（秸稈、綠肥、糞肥）的養(yǎng)分投入量作為水稻生產(chǎn)養(yǎng)分本底值，分別對(duì)比推薦施肥、有機(jī)無機(jī)配施（有機(jī)肥等養(yǎng)分部分替代化肥）和秸稈還田（秸稈等養(yǎng)分部分替代化肥）情景下，化肥替代減施帶來化肥生產(chǎn)過程碳減排。

式中：

Es——化肥生產(chǎn)過程碳（CO2-eqv）減排總量（t）；

44/12——單質(zhì)C和CO2等相對(duì)分子質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；

T——化肥替代削減量（kg·hm-2）；

a——IPCC推薦的化學(xué)氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）肥制造過程的溫室氣體排放系數(shù)，分別為2.116、0.636、0.180 kg·kg-1；

i——化學(xué)肥料種類；

A——水稻種植面積（1×103hm2）。

1.5 稻田土壤固碳速率估算

式中：

Ct——0－20 cm耕層土壤固碳（C）潛力（Tg·a-1）；

Ci——施用有機(jī)物料后稻田土壤固碳（C）速率；

i——有機(jī)物料種類，秸稈還田和有機(jī)培肥的固碳速率分別按0.76 t·hm-2·a-1（金琳等，2008）和0.32 t·hm-2·a-1（任鳳玲，2021）；

A——面積（1×103hm2）；

MC——施用有機(jī)物料后土壤固碳（CO2-eqv）對(duì)減緩全球變暖的貢獻(xiàn)（Tg·a-1）；

44/12——將土壤固碳折算土壤碳庫固持大氣CO2當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)；

RS和RM——秸稈還田和施用有機(jī)肥后稻田碳增排的全球增溫潛勢(shì)與土壤固碳對(duì)減緩全球變暖貢獻(xiàn)的對(duì)益抵消率；

CS——秸稈還田稻田碳排放；

Cm——有機(jī)培肥碳排放；

CN——單施化肥碳排放。

1.6 數(shù)據(jù)來源

各稻作區(qū)農(nóng)民習(xí)慣施肥量依據(jù)課題組2020年對(duì)3個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)選擇高、中、低產(chǎn)代表鄉(xiāng)鎮(zhèn)的調(diào)研數(shù)據(jù)加權(quán)平均獲得，推薦施肥量根據(jù)課題組多年多點(diǎn)試驗(yàn)利用線性加平臺(tái)函數(shù)模型計(jì)算確定（宮亮等，2021）；有機(jī)無機(jī)肥配施比例及用量參考遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)“DB21/T 3479—2021”《稻田利用有機(jī)物料替代化學(xué)氮肥技術(shù)導(dǎo)則》（遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2021）的規(guī)定進(jìn)行估算（表2），其中，有機(jī)肥中N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量分別按照2.0%、1.5%和1.7%估算。為減少產(chǎn)量和種植面積等年際間波動(dòng)對(duì)水稻秸稈資源量估算的影響，基于2018－2020年遼寧省統(tǒng)計(jì)年鑒的各市的水稻年播種面積和產(chǎn)量對(duì)秸稈數(shù)量及養(yǎng)分資源量進(jìn)行估算。水稻秸稈N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量按照0.83%、0.27%和2.06%計(jì)算（宋大利等，2018；程文龍等，2020；李一等，2020），秸稈還田N、P2O5、K2O當(dāng)季養(yǎng)分釋放率分別按照47.19%、66.69%和84.91%計(jì)算（劉曉永等，2017）。

表2 不同稻作區(qū)肥料施用量Table 2 Fertilizer partial productivity in different rice producing area kg·hm-2

2 結(jié)果與分析

2.1 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下稻田碳排放總量特征

對(duì)比不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下全省稻田碳排放總量表明（圖1），農(nóng)民習(xí)慣施肥碳排放總量（CO2-eqv）為2.61 Tg·a-1，優(yōu)化施肥碳排放總量（CO2-eqv）為2.58 Tg·a-1，可減少碳排放（CO2-eqv）0.03 Tg·a-1，具有一定減排效應(yīng)。有機(jī)培肥和秸稈還田碳排放總量（CO2-eqv）分別為3.03 Tg·a-1和3.97 Tg·a-1，較常規(guī)施肥增排16.09%和52.11%，具有明顯的增排效應(yīng)。從稻田碳排放來源看（圖1），不同養(yǎng)分管理措施條件下，CH4排放量（CO2-eqv）為2.13－3.39 Tg·a-1，N2O直接和間接排放量（CO2-eqv）分別為0.37－0.40 Tg·a-1和0.08－0.09 Tg·a-1，碳排放來源從大到小依次為CH4>N2O直接排放>N2O間接排放，CH4是稻田碳排放的主要來源。對(duì)比不同稻作區(qū)碳排放總量表明（圖2），不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下，中北部平原稻區(qū)碳排放量（CO2-eqv）均最高，達(dá)到1.19－1.82 Tg·a-1，東南部山地丘陵稻區(qū)排放量（CO2-eqv）均最低，為0.43－0.66 Tg·a-1。

圖1 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下稻田碳排放總量Figure 1 Total carbon emissions from paddy fields under different nutrient management conditions

2.2 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下稻田碳排放強(qiáng)度特征

不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下，稻田單位面積碳排放強(qiáng)度（CO2）均以遼河三角洲稻區(qū)最高（圖3），達(dá)到5.17－8.08 t·hm-2·a-1，東南部山地丘陵稻區(qū)最低為4.94－7.49 t·hm-2·a-1。單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度（CO2）則以東南部山地丘陵稻區(qū)最高（圖4），達(dá)到0.66－1.01 t·t-1·a-1，遼河三角洲稻區(qū)最低，為0.54－0.84 t·t-1·a-1。稻田單位面積碳排放強(qiáng)度（CO2）和單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度（CO2）均以秸稈還田最高，分別為7.49－8.08 t·hm-2·a-1和0.84－1.01 t·t-1·a-1，較常規(guī)施肥增加了49.96%－52.68%和50.30%－52.46%。有機(jī)培肥稻田單位面積碳排放強(qiáng)度和單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度（CO2）分別為5.97－5.99 t·hm-2·a-1和0.62－0.80 t·t-1·a-1，較常規(guī)施肥增加了12.48%－19.59%和12.03%－19.70%。優(yōu)化施肥稻田單位面積碳排放強(qiáng)度和單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度分別較常規(guī)施肥降低了0.10%－2.86%和1.04%－3.05%。

圖3 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下單位面積碳排放強(qiáng)度Figure 3 Carbon emission intensity per unit area under different nutrient management conditions

圖4 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度Figure 4 Carbon emission intensity per unit yield under different nutrient management conditions

2.3 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下化肥減施替代碳減排潛力估算

優(yōu)化施肥、有機(jī)無機(jī)配施和秸稈還田均可通過降低或者替代化肥用量，從而減少化肥生產(chǎn)過程帶來的碳排放。從圖5a中可見，優(yōu)化施肥條件下不同稻作區(qū)碳減排潛力（CO2-eqv）從大到小依次為遼河三角洲>東南山地丘陵>中北部平原，其中，氮肥減排潛力為0.18－5.30 t·a-1，磷肥減排潛力（CO2-eqv）為0.06－0.39 t·a-1。雖然遼河三角洲稻作區(qū)需要增施鉀肥從而增加了碳排放（CO2-eqv）0.06 t·a-1，但由于氮肥和磷肥有較大減排潛力，因此減排總量仍達(dá)到5.50×104t·a-1，高于其他稻作區(qū)。其他稻作區(qū)鉀肥減排潛力（CO2-eqv）為0.04－0.06 t·a-1。不同養(yǎng)分元素減排潛力從大到小依次為N>P2O5>K2O。

圖5 不同條件下化肥減施替代碳減排潛力Figure 5 Carbon reduction potential of chemical fertilizers under different nutrient management conditions

有機(jī)無機(jī)配施條件下不同稻作區(qū)碳減排潛力（CO2-eqv）從大到小依次為遼河三角洲>中北部平原>東南山地丘陵（圖5b），減排量分別為14.20×104t·a-1、10.23×104t·a-1和3.78×104t·a-1，其中，氮肥減排潛力（CO2-eqv）為2.64－12.00 t·a-1，磷肥減排潛力（CO2-eqv）為0.94－1.78 t·a-1，鉀肥減排潛力（CO2-eqv）為0.21－0.62 t·a-1，不同養(yǎng)分元素減排潛力從大到小依次為N>P2O5>K2O。

秸稈還田條件下不同稻作區(qū)碳減排潛力（CO2-eqv）從大到小依次為遼河三角洲>中北部平原>東南山地丘陵（圖5c），減排量分別為12.92×104、8.52×104和3.36×104t·a-1，其中，氮肥減排潛力（CO2-eqv）為2.01－10.19 t·a-1，磷肥減排潛力為0.64－0.93 t·a-1，鉀肥減排潛力為0.72－2.12 t·a-1，不同養(yǎng)分元素減排潛力從大到小依次為N>K2O>P2O5。各稻作區(qū)間比較以遼河三角洲稻區(qū)碳減排空間最大，不同養(yǎng)分元素間比較以氮肥減施帶來的碳減排潛力最大，不同養(yǎng)分管理措施間比較以有機(jī)無機(jī)配施碳減排空間最大。

2.4 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下稻田碳平衡

秸稈還田碳排放與土壤固碳量特征如圖6a所示，在不同稻作區(qū)增排效應(yīng)從大到小為中北部平原>遼河三角洲>東南部山地丘陵，碳排放量（CO2-eqv）分別增加0.63、0.51和0.22 Tg·a-1，0－20 cm土壤固碳量（CO2-eqv）分別為0.65、0.52和0.22 Tg·a-1，碳排放增加對(duì)土壤固碳抵消率達(dá)89.34%－99.03%。有機(jī)無機(jī)配施碳排放與土壤固碳量特征如圖6b所示，在不同稻作區(qū)碳增排效應(yīng)表現(xiàn)出與秸稈還田相同的趨勢(shì)，但增排量（CO2-eqv）更低，分別增加0.21、0.12和0.09 Tg·a-1，0－20 cm土壤固碳量（CO2-eqv）分別為0.28、0.22和0.10 Tg·a-1，碳增排對(duì)土壤固碳抵消率達(dá)56.68%－82.52%。有機(jī)無機(jī)配施和秸稈還田均能通過土壤固碳抵消其增加的碳排放。

圖6 不同養(yǎng)分管理?xiàng)l件下稻田碳增排與土壤固碳特征Figure 6 Characteristics of carbon increase and release and soil carbon sequestration in rice field under different nutrient management conditions

3 討論

3.1 養(yǎng)分管理方式對(duì)稻田碳排放總量和碳排放強(qiáng)度的影響

有研究結(jié)果表明，施用氮肥是稻田N2O排放的重要來源之一（石生偉等，2011；武開闊等，2019），其對(duì)N2O排放的貢獻(xiàn)高于施用有機(jī)肥（熊正琴等，2003），且隨著氮肥用量的增加，N2O的排放也呈明顯增加趨勢(shì)（姜珊珊等，2017；Tang et al.，2018；彭術(shù)等，2019），減施氮肥則可顯著降低稻田碳累積排放量（馬艷芹等，2016；顧一凡，2019）。本研究也得到類似的結(jié)論，優(yōu)化施肥可以降低氮肥施用量，降低碳排放強(qiáng)度，從而直接減少稻田碳（CO2-eqv）排放3.40×104t·a-1，其中，N2O直接排放減少2.70×104t·a-1，占優(yōu)化施肥稻田減排總量的90.00%。同時(shí)，優(yōu)化施肥、有機(jī)無機(jī)配施和秸稈還田均可通過降低或者替代化肥用量，從而減少化肥生產(chǎn)過程帶來的碳排放。其中，氮肥減排潛力（CO2-eqv）為0.18－12.00 t·a-1，磷肥減排潛力為0.06－1.78 t·a-1，鉀肥減排潛力為0.04－2.12 t·a-1，不同養(yǎng)分元素間比較以氮肥減施帶來的碳減排潛力最大。稻田溫室氣體增溫潛勢(shì)和排放強(qiáng)度與CH4和N2O排放量、作物產(chǎn)量有直接關(guān)系。有研究者認(rèn)為稈秸還田會(huì)增加稻田N2O（張衛(wèi)紅，2016；王小淇等，2017；徐祥玉等，2017）和CH4（Jiang et al.，2019）排放通量，施用有機(jī)肥也導(dǎo)致更多CH4排放，且CH4排放量隨有機(jī)肥施用量的增加而增加（蔣靜艷等，2003）。本文研究結(jié)果與上述結(jié)論一致，與常規(guī)施肥相比，秸稈還田和施用有機(jī)肥分別增加碳（CO2-eqv）排放1.36 Tg·a-1和0.42 Tg·a-1，其中，CH4排放量分別增加63.13%和19.12%，是主要碳增排來源。但本文估算的秸稈還田條件下CH4增排量高于逯非等（2010）等對(duì)遼寧地區(qū)秸稈還田碳增排量，這主要是因?yàn)楸疚目紤]90%秸稈還田條件下的碳排放，高于其估算的50%秸稈還田量。

稻田單位面積碳排放強(qiáng)度（CO2）以遼河三角洲稻區(qū)最高，達(dá)到5.17－8.08 t·hm-2·a-1，單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度（CO2）則以東南部山地丘陵稻區(qū)最高，達(dá)到0.66－1.01 t·t-1·a-1，同時(shí)，稻田施用秸稈CH4排放量和碳排放強(qiáng)度均高于有機(jī)肥，這與前人研究結(jié)果一致（鄒建文等，2003）。秸稈的施入顯著增加了溫室氣體排放強(qiáng)度，在不同稻作區(qū)分別增加49.96%－52.68%，這與劉章勇等（2022）研究結(jié)果一致。化肥減施則減低的碳排放強(qiáng)度0.10%－2.86%，這與韓繼明等（2016）研究結(jié)果類似。

3.2 稻田固碳效應(yīng)及其影響因素

土壤碳庫是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫，其中，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量易受人類活動(dòng)的影響（李妙宇等，2021），從而影響大氣CO2濃度（齊鵬等，2021）。增加外源有機(jī)物的投入是土壤有機(jī)質(zhì)提升的有效途徑之一。金琳等（2008）用Meta分析法估算了中國(guó)不同農(nóng)田管理措施的土壤固碳效果表明，化肥與有機(jī)肥配施的固碳作用最大，其次為秸稈還田。有機(jī)無機(jī)配施可更有效促進(jìn)>0.25 mm土壤大團(tuán)聚體內(nèi)微團(tuán)聚體的形成（朱利群等，2012；李清華等，2015），提升不同粒徑下C、N含量（李清華等，2015），顯著提高土壤的固碳速率（余喜初等，2011；胡志華等，2017），從而提高農(nóng)田耕層SOC含量（徐蔣來等，2016；董麗等，2021）。按照有機(jī)無機(jī)肥配施比例3:7施用40年后，稻田土壤有機(jī)碳和活性、惰性碳的含量均顯著增加，土壤固碳量（CO2-eqv）年均提升0.42 Tg·a-1（繆玉琳等，2023），高于本研究估算的0.10－0.28 Tg·a-1，主要原因?yàn)楸疚挠袡C(jī)無機(jī)配施比例按照2:8估算，有機(jī)肥施用量較低，并且本文估算引用的有機(jī)肥固碳效率為北方稻區(qū)多點(diǎn)平均值，低于其連續(xù)40年施用有機(jī)肥的固碳效果。秸稈還田可以通過有機(jī)碳的直接輸入使土壤活性碳含量增加（Liu et al.，2018），實(shí)現(xiàn)固碳（韓冰等，2008；吳金水等，2018）。長(zhǎng)期秸稈還田或施用有機(jī)肥的固碳效果更顯著（張翰林等，2015；Zhao et al.，2017）。蔣正德（2022）在遼河三角洲稻區(qū)連續(xù)8年采用水稻秸秋季打漿還田使稻田0－40 cm 層土壤有機(jī)碳固持量（CO2-eqv）增加了0.94 Tg·a-1，高于本就研究估算的0.52 Tg·a-1，主要是因?yàn)槠洳捎昧松罘鳂I(yè)，顯著增加了20－40 cm土壤有機(jī)碳含量。董桂軍等（2019）在寒地稻區(qū)連續(xù)7年多點(diǎn)采用水稻秸稈粉碎還田，使稻田0－20 cm層土壤有機(jī)質(zhì)提升了2%，土壤碳固持量（CO2-eqv）增加了0.16－0.20 Tg·a-1，低于本就研究估算的與其氣候相近的中北部平原稻區(qū)0.22 Tg·a-1，主要是因?yàn)槠溥x擇的長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)土壤有機(jī)質(zhì)本底值在31.2－38.2 g·kg，處于較高水平，且寒地秸稈腐解速率較慢，因此土壤固碳量提升較慢。本文估算結(jié)果表明，有機(jī)無機(jī)配施0－20 cm土壤固碳量（CO2-eqv）達(dá)0.10－0.28 Tg·a-1，其碳增排對(duì)土壤固碳抵消率達(dá)56.68%－82.52%，具有明顯的固碳作用。秸稈還田土壤固碳量（CO2-eqv）為0.22－0.65 Tg·a-1，其碳增排對(duì)土壤固碳抵消率達(dá)89.34%－99.03%，也有一定的固碳效果。總體而言，有機(jī)無機(jī)配施和秸稈還田均能通過土壤固碳抵消其增加的碳排放，這與前人研究結(jié)果一致（馮曉赟等，2016；趙崢等，2018）。

3.3 稻田固碳減排養(yǎng)分管理建議

稻田碳排放受土壤有機(jī)質(zhì)、水肥管理和輪作制度等多種因素的共同影響，因地制宜的適當(dāng)調(diào)整水肥管理，可以減少稻田溫室氣體排放，降低其增溫潛勢(shì)（謝立勇等，2017）。多項(xiàng)研究表明，減少化肥用量在一定程度上可以降低稻田溫室氣體排放（姜珊珊等，2017；彭術(shù)等，2019），消減化肥生產(chǎn)過程碳排放，減緩凈溫室效應(yīng)。另外，使用脲酶抑制劑和硝化抑制劑可以提高氮肥利用率，抑制硝化速率，減少N2O排放（孫祥鑫等，2016；武開闊等，2019），用硫酸銨替代尿素也能顯著降低CH4排放（韓自強(qiáng)等，2019）。秸稈還田方式也會(huì)影響稻田CH4的排放，秸稈粉碎還田較覆蓋還田有更高的CH4排放量（Nie et al.，2020），稻秸秋季打漿還田則有利于耕層土壤有機(jī)碳固持（蔣正德，2022），配施秸稈腐熟劑能夠顯著增加微生物生物量，降低溫室氣體排放強(qiáng)度（馬煜春等，2017），新型覆膜栽培技術(shù)的提出也能使稻田增產(chǎn)減排（田偉等，2019）。因此，應(yīng)加強(qiáng)稻田綜合管理措施，探索稻田固碳減排新技術(shù)，進(jìn)一步挖掘水稻生產(chǎn)對(duì)國(guó)家碳中和的貢獻(xiàn)。

4 結(jié)論

（1）遼寧省稻田CH4排放是稻田碳排放主要來源。稻田單位面積碳排放強(qiáng)度以遼河三角洲稻區(qū)最高，單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度則以東南部山地丘陵稻區(qū)最高。稻田單位面積碳排放強(qiáng)度和單位產(chǎn)量碳排放強(qiáng)度均以秸稈還田最高，較常規(guī)施肥增加了49.96%－52.68%和50.30%－52.46%。

（2）優(yōu)化施肥可減少碳排放，其中，氮肥減施帶來的碳減排潛力最高。3個(gè)水稻主產(chǎn)區(qū)中遼河三角洲稻區(qū)碳減排空間最大。秸稈還田和有機(jī)培肥具有增排效應(yīng)，其對(duì)土壤固碳抵消率分別為89.34%－99.03%和56.68%－82.52%，有機(jī)無機(jī)配施是遼寧省稻田固碳減排最優(yōu)養(yǎng)分管理措施。