秸稈還田和種植制度對長江中游稻田溫室氣體排放的影響

摘要：為研究長江中游地區不同稻作種植制度下溫室氣體排放對秸稈還田的響應，本研究通過田間試驗，連續監測秸稈還田和不還田條件下，雙季稻、再生稻和春玉米—晚稻（玉稻）3種稻作模式甲烷（CH4）、氧化亞氮（N20）排放通量及土壤理化性質和相關環境因子的變化差異。結果表明：雙季稻和再生稻周年CH4累積排放量分別比玉稻模式高175.5%和203.4%（秸稈還田）及109.6%和126.4%（秸稈不還田）；秸稈還田導致雙季稻周年CH4累積排放量提高了31.4%，再生稻提高了33 .g%，但對玉稻模式周年CH4累積排放沒有顯著影響。無論是否秸稈還田，玉稻模式周年N2O累積排放量顯著高于雙季稻和再生稻模式；秸稈還田導致玉稻模式周年N2O累積排放量增加36.3qo，雙季稻模式增加43.7%，但對再生稻模式周年N20累積排放量沒有顯著影響。相關分析顯示，CH4排放量與氣溫及土壤含水量呈顯著正相關，與硝態氮呈顯著負相關（P＜0．05），而N20排放量與硝態氮、銨態氮呈顯著正相關。在100年尺度CO2當量下，玉稻模式的周年全球增溫潛勢（CD7P）顯著低于雙季稻和再生稻模式；相對于秸稈不還田，秸稈還田下雙季稻模式的周年GWP顯著增加31.8%，再生稻模式周年CWP顯著增加32.8%，玉稻模式的周年CD7P在秸稈還田和不還田下無顯著差異。在所有處理中，周年GWP主要由CH4排放貢獻，N2O排放引起的增溫潛勢占比較小，表明減少稻作系統CH4排放對減緩溫室效應至關重要。無論秸稈是否還田，玉稻模式周年溫室氣體排放強度（GHCI）均低于雙季稻和再生稻模式，秸稈還田對不同稻作系統的周年GHGI均無顯著影響。綜上所述，秸稈還田對溫室氣體排放的影響程度因稻作模式而異，玉米-晚稻輪作是一種生態環境友好型的稻田種植模式。

關鍵詞：再生稻；玉米水稻輪作；甲烷；氧化亞氮；全球增溫潛勢；溫室氣體排放強度

中圖分類號：S181 文獻標志碼：A 文章編號：1672-2043（2024） 08-1915-13 doi：10.11654/jaes.2023-0814

甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）是兩種重要的溫室氣體，100年尺度下其全球增溫潛勢（GWP）分別是二氧化碳（CO2）的29.8倍和273倍。大氣中CH4和N20的濃度分別以每年0.6%和0.2%-0.3%的速度增長，其排放量分別占溫室氣體排放總量的18.3%和6.0%。農業生產活動是溫室氣體的重要排放源，占人類活動排放總量的12.0%。水稻種植過程長期淹水及大量氮肥施用，導致其成為N2O和CH4的關鍵排放源。因此，如何緩解稻田溫室氣體排放已成為一個近年來亟待解決的熱點問題。

由于人們生活水平的提高和膳食結構的變化，我國存在多種多樣的稻作模式，不同稻作模式下的作物類型、水稻品種、耕作方式、水肥管理等存在一定差異，由此導致土壤物理化學及生物學性質存在差異，從而影響了稻田CH4和N2O的產生和排放。例如，葉佩等在江漢平原對雙季稻、再生稻、蝦稻、油菜—中稻輪作等稻作模式開展研究，其結果表明不同的稻作模式對溫室氣體排放有顯著影響，其中再生稻CH4累積排放量比蝦稻低45.7%，油菜—中稻輪作的N2O累積排放量比再生稻低88.2%。此外，有相關研究報道，再生稻CH4累積排放量及單位產量CH4排放量均顯著低于雙季稻。姜振輝等的研究表明，相比于早稻—晚稻模式，春玉米—晚稻輪作模式減少了CH4排放，其綜合增溫潛勢比早稻—晚稻模式低60.5%。王肖娟等的研究結果顯示，由于玉米屬于旱作，春玉米—晚稻輪作模式下N2O排放量顯著高于早稻—晚稻模式。由此可見，合理的稻田種植模式是減少碳排放的有效措施。

稻作系統中常通過秸稈還田來增加土壤固碳量、減少養分損失以及增加作物產量。蔣靜艷等在添加秸稈對稻田影響的研究中發現，秸稈還田在連續淹水環境條件下一方面會消耗土壤中的氧，降低土壤氧化還原電位，另一方面可為土壤產甲烷菌提供底物，繼而使土壤產甲烷菌群落結構及數量發生改變，促進CH4排放。另外，秸稈還田改變了土壤中供應給硝化和反硝化微生物利用的活性有機碳和氮含量，從而對N2O的排放產生了影響。從現有的研究結果來看，秸稈還田對N2O排放的影響并不一致，且存在抑制、促進和無影響3種結果，這主要取決于秸稈本身的碳氮比。此外，以上的研究結果僅考慮了單一稻作系統下秸稈還田對CH4和N2O排放的影響，且提及稻作模式是影響CH4和N2O排放的關鍵因素，但目前為止，很少有研究關注稻作模式與秸稈還田對稻田溫室氣體排放的互作效應，且對其相關排放機理的研究也還未見報道。

長江中游地區，春玉米—晚稻和再生稻模式逐漸成為可替代雙季稻的重要種植模式。因此，本研究以春玉米—晚稻（玉稻）、再生稻和雙季稻3種稻作模式為對象，分別設置秸稈還田與不還田2種處理，通過田間定位試驗觀測周年溫室氣體排放規律，并結合相關環境指標的變化規律，評估稻作模式與秸稈還田互作對稻田N2O和CH4的影響及其原因，并通過計算綜合增溫潛勢，明確秸稈還田條件下不同稻作模式的碳減排潛力，以期為長江中游地區低碳稻作模式的選擇提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

大田試驗于2022年4月至2023年4月在湖北省荊州市長江大學農業科技示范基地（30°21＇N，112°09＇E）進行，該地屬于北亞熱帶季風氣候帶，試驗期間年平均氣溫為16.4℃，積溫為5 204.3℃，年平均降水量為831.6 mm。試驗期間降水量和氣溫日變化情況如圖1所示。試驗地供試土壤為潴育型土，種植前土壤的基本理化性質：pH 6.8，總氮（TN）含量2.5 g·kg-1，有機質含量30.3 g·kg-1，速效磷含量13.57 mg·kg-1。

1.2 試驗設計與田間管理

采用裂區試驗設計，主處理為2種秸稈還田處理[秸稈還田（S+）與不還田（S-）]，副處理為3種稻作模式[雙季稻（DR）、再生稻（RR）和春玉米-晚稻（玉稻，MR）模式]，共計6個處理，分別為雙季稻+秸稈不還田（DR）、雙季稻+秸稈還田（DR+S）、再生稻+秸稈不還田（RR）、再生稻+秸稈還田（RR+S）、玉稻+秸稈不還田（MR）、玉稻+秸稈還田（MR+S）。每個處理3個重復，小區面積為50 m2（12.5 m×4 m），各小區之間用25cm寬的水泥隔開，以防止串水串肥。

雙季稻模式：早稻（兩優152）和晚稻（隆優4945）均采用移栽的方式種植，早稻于2022年4月26日移栽，晚稻于2022年7月24日移栽，種植密度均為26.7cmx16.7 cm。早、晚稻施肥量相同，水稻全生育期施氮總量為180 kg·hm-2、施磷（P20s）總量為75 kg·hm-2、施鉀（K20）總量為180 kg·hm-2。早稻按基肥：分蘗肥：穗肥=5：2：3的比例施肥，晚稻按基肥：分蘗肥：穗肥=2：2：1的比例施肥。

再生稻模式：再生稻（兩優金絲占）種植密度為26.7 cm×16.7 cm。2022年4月26日移栽，2022年8月15日收獲第一季，留樁30 cm后灌水。第一季施氮200 kg·hm-2、施磷（P2O5）75 kg·hm-2、施鉀（K2O） 180kg·hm-2，按基肥：分蘗肥：穗肥=5：2：3的比例施肥；第二季促芽肥（氮肥75 kg·hm-2）在第一季齊穗后10 d施入，在2022年8月15日收獲后10 d施入提苗肥（氮肥75 kg·hm-2），促芽肥與提苗肥按1：1施入。

玉稻模式：春玉米（鄭單958）和晚稻（隆優4945）分別采用直播與移栽的方式種植。春玉米于2022年4月5日以覆膜廂作栽培方式直播，溝寬0.2 m，廂寬1.0 m，按0.8 m+0.4 m寬窄行，0.278 m株距播種，播種密度為6.0萬株·hm-2，播種后進行人工覆膜。春玉米種植期間肥料作基肥一次性施入，全生育期施氮量為240 kg·hm-2、施磷（P2O5）量為135 kg·hm-2、施鉀（K2O）總量為180 kg·hm-2。春玉米收獲后泡田平整土地，于2022年7月24日移栽晚稻，移栽密度為26.7 cm×16.7 cm，肥料施用量同雙季稻模式中的晚稻。

所有模式定位田塊進行，每茬作物收獲后秸稈全量還田。用家用小型粉碎機將秸稈粉碎至2 cm左右，均勻撒施至相應小區，在水稻移栽（再生稻除外）前1-2 d泡田，用手扶旋耕機將秸稈與土壤混合。試驗開始前每個小區的土壤肥力狀況一致，田間水分管理采取前期淺水分蘗、中期曬田、水稻生育后期干濕變換的方式，在水稻收獲的前1周斷水曬田。

1.3 氣體樣品采集與分析

CH4和N2O排放通量的測定采用人工靜態箱-氣相色譜法。靜態箱為鋁制，結構分箱體（45 cm×45cm×100 cm）和底座（45 cm×45 cm×20 cm）兩部分，箱體外層以錫箔紙包裹以減緩箱內升溫速度，底座設2 cm凹槽，采氣時注水密封。采氣頻率為1周1次，遇到降雨和施肥后增加采樣次數。采氣時間為上午9：00-11：00，在采氣箱蓋箱后立即用注射器采集第一針氣體，然后每隔8 min依次采集，每個采樣點連續采集3次氣體樣品。將采集的氣體帶回實驗室用Agilent 7890B氣相色譜儀測定樣品中CH4和NO2的濃度，CH4檢測器FID檢測溫度為300℃，柱溫為50℃，N2O檢測器ECD檢測溫度為300℃，柱溫為40℃。

1.4 土壤與植株樣品采集與分析

土壤樣品采集時間與氣體采集時間保持一致。通過五點法在水稻分蘗期、抽穗期及成熟期（玉米則在成熟期）用內徑為5 cm的土鉆取深度為0-5、5-10cm以及10-20 cm的土樣混合帶回實驗室，放入4℃冰箱中保存用于土壤可溶性有機碳（DOC）、銨態氮（NH4-N）、硝態氮（NO-3-N）和微生物量碳（MBC）的測定，測定方法分別為重鉻酸鉀氧化—外加熱方法、紫外分光光度計法、靛酚藍比色法、氯仿熏蒸提取法。

水稻收獲時，每個小區在保證長勢均勻的條件下隨機收割3個1 m2區域的稻谷，樣品自然風干測定產量。玉米收獲時，在中間一個廂面收獲兩個連續20株的果穗，樣品自然風干后進行測產。

1.5 數據計算與分析

CH4和N2O排放通量的計算公式：

F=ρ×H×△/Ct△t×273/（273+T）（1）

式中：F為溫室氣體排放速率，N2O的單位為μg·m-2·h-1，CH4的單位為mg·m-2·h-1;ρ為標準狀態下的氣體密度，N2O為1.964 kg·m-3，CH4為0.7 14 kg·m-3；H為采樣箱高度，m；△C/△t為單位時間靜態箱內氣體濃度變化；T為靜態箱內溫度，℃；273為氣態方程常數。

溫室氣體累積排放量的計算公式：

E=∑[（Fn+1+Fn）／2]×（tn+1-tn）×24（2）

式中：E為CH4或N2O的季節總排放量，kg·hm-2；Fn和Fn+1分別為第n次和第n+1次采樣時CH4或N2O的排放通量，mg·m-2·h-1或μg·m-2·h-1；tn和tn+1分別為第n次和第n+1次的采樣時間，d。

全球增溫潛勢（GWP）計算公式：

GWP=ECH4×29.8+EN2O×273（3）

式中：ECH4、EN2O分別為CH4和N2O的排放量，kg·hm-2。

溫室氣體排放強度（GHGI）計算公式：

GHCI=CWP/Y（4）

式中：Y為作物籽粒產量，kg·hm-2。

本研究利用Excel整理數據，利用SPSS統計軟件對數據進行統計分析，采用雙因素方差分析明確稻作模式和秸稈還田對CH4、N2O的累積排放量、GWP和GHGI的影響，并采用最小顯著差異法（LSD法）分析處理間差異的顯著性。采用Pearson相關性分析明確CH4和N2O與土壤性質之間的關系，所有統計分析的顯著性水平都為P＜0.05。采用Origin制圖。

2 結果與分析

2.1 CH4和N2O的排放通量

3種稻作模式的CH4排放通量動態存在差異（圖2a）。雙季稻模式下早稻與晚稻的排放高峰出現在分蘗期、孕穗期及抽穗期；再生稻模式下，頭季稻的排放峰出現在分蘗期、孕穗期及抽穗期，再生季的排放峰出現在抽穗期；玉稻模式下，在整個玉米生長期間CH4排放通量一直處于較低水平，晚稻的排放峰出現在分蘗期和孕穗期。秸稈還田和不還田條件下不同稻作模式的CH4排放通量變化范圍分別為-0.7-26.1mg·m-2·h-1和-5.3-24.0 mg·m-2·h-1（圖2a）。

3種稻作模式下N2O的排放規律變化不一致（圖2b），但均在施肥后出現N2O排放峰。玉稻模式下較高的N2O排放通量出現在玉米種植前期，晚稻種植期間N2O排放通量較低。雙季稻和再生稻模式下N2O排放通量在大部分觀測時期內維持在較低水平。秸稈還田下N2O排放通量變化范圍為-132.3-580.0μg·m-2·h-1，秸稈不還田下N2O排放通量變化范圍為-152.3-212.9 μg·m-2·h-1。

2.2 CH4和N2O的累積排放量

稻作模式對第二季CH4累積排放量影響顯著（表1），無論秸稈是否還田，雙季稻模式第二季CH4累積排放量高于再生稻和玉稻模式（圖3a）。稻作模式和秸稈管理顯著影響了第一季和周年CH4累積排放（表1），在再生稻模式下，秸稈還田的第一季CH4累積排放比秸稈不還田提高了44.3%。雙季稻和再生稻模式間周年CH4累積排放量均顯著高于玉稻模式；與秸稈不還田相比，秸稈還田使雙季稻周年CH4累積排放增加31.5%，再生稻模式增加了33.9%（圖3a）。

稻作模式與秸稈管理兩者交互作用對第一季N20累積排放量有顯著影響（表1）。玉稻模式第一季N2O累積排放分別為1.7 kg·hm-2（還田）和1.2 kg·hm-2（不還田），均高于雙季稻與再生稻模式（圖3b）；秸稈還田使玉稻模式下N2O累積排放量增加了49.7%。秸稈管理、稻作模式及其兩者交互作用對第二季N2O累積排放量均有顯著影響（表1）。不論秸稈是否還田，再生稻模式第二季N2O累積排放量均顯著低于雙季稻和玉稻模式（圖3b）。稻作模式、稻作模式與秸稈管理交互作用對冬閑期N2O累積排放量存在顯著影響，不論秸稈是否還田，3種稻作模式冬閑期的N2O累積排放量大小順序均為玉稻＞再生稻＞雙季稻（圖3b）。稻作模式、秸稈管理及二者的交互作用顯著影響了周年N2O排放量（表1）。無論秸稈是否還田，玉稻模式周年N2O累積排放量顯著高于雙季稻和再生稻模式；與秸稈不還田相比，秸稈還田使玉稻模式周年N2O累積排放增加36.3%。

2.3 GWP、經濟產量和GHGI

秸稈管理與稻作模式對第一季和周年GWP影響顯著（表1）。周年GWP主要由CH4排放貢獻（78.6%-98.5%），N2O排放引起的貢獻較小（表2）。雙季稻模式下秸稈還田處理的周年GWP分別比不還田處理增加了31.8%，再生稻模式下秸稈還田處理的周年GWP分別比不還田處理增加了32.8%，玉稻模式周年GWP在秸稈還田和不還田間差異不顯著。無論秸稈是否還田，玉稻周年GWP顯著低于再生稻和雙季稻模式（圖4a）。

秸稈還田影響雙季稻產量（圖4b），稻作模式顯著影響第一季和第二季的產量（P＜0.05，表1）。相比秸稈不還田，秸稈還田下玉稻模式的第一季產量增加了48.5%（P＞0.05）；第一季再生稻產量分別比雙季稻和玉稻模式高33.8%和105.8%（秸稈不還田）及27.9%和46.7%（秸稈還田）。第二季玉稻產量分別比雙季稻和再生稻模式高6.7%和28．0%（秸稈不還田）及17.0%和89.7%（秸稈還田）。稻作模式對周年的GHGI影響顯著（表1）；無論秸稈還田與否，玉稻模式CHGI均低于再生稻和雙季稻模式（圖4c）。

2.4 土壤環境因子的變化及相關性分析

在水稻生長期間，田間處于淹水階段，同時氣溫明顯高于冬季。土壤NO-3-N含量受施肥的影響，施肥后出現第一個峰值，最大峰值出現在抽穗期。從周年來看，秸稈還田下雙季稻和再生稻的平均NO-3-N濃度分別比不還田下高12.0%和8.4%，而玉稻模式還田處理平均NO-3-N濃度比不還田處理減少了9.3%（圖Sa）。從周年來看，相比于秸稈不還田，秸稈還田下雙季稻、再生稻和玉稻模式平均NH+4-N濃度分別增加了26.1%、11.8%和18.4%（圖Sb）。

秸稈還田下，3種稻作模式的DOC平均濃度在3個土層中均為第一季高于第二季，且隨土層加深而減少（圖6a、圖6c、圖6e）。秸稈還田下的DOC平均濃度均高于秸稈不還田處理，秸稈還田下雙季稻、再生稻和玉稻模式比不還田分別增加了38.2%、20.9%和25.9%。在5-10 cm雙季稻模式中秸稈還田增加了土壤DOC含量。

秸稈還田下，第一季與第二季MBC平均濃度在3個土層中均以雙季稻最高（圖6b、圖6d、圖6f）。秸稈不還田下，第一季在3個土層中MBC平均濃度以玉稻最低，0-5 cm玉稻模式最低為71.2 mg·kg-1，5-10 cm土層中為56.5 mg·kg-1，10-20 cm土層為51.9 mg·kg-。3種模式MBC平均濃度均是秸稈還田高于不還田，與秸稈不還田相比，秸稈還田下雙季稻、再生稻和玉稻模式MBC平均濃度分別增加了24.3%、10.1%和16.0%。

相關分析結果顯示（圖7），CH4排放與氣溫和土壤含水量呈極顯著正相關（P＜0．01），而N2O排放量與NO-3-N、NH+4-N呈極顯著正相關（P＜0．01）。此外，DOC與CH4和N2O呈負相關（P＞0.01），而MBC與N2O呈正相關（P＞0.05）。

3 討論

3.1 秸稈還田對不同稻作模式CH4排放的影響

秸稈還田對玉稻模式周年CH4累積排放沒有顯著影響，這說明秸稈還田對CH4排放的影響程度因稻田耕作模式而異，其原因可能是由于CH4的產生主要集中于淹水厭氧條件下，而玉稻模式下的管理方式不一致，土壤水分含量顯著低于雙季稻和再生稻田，該“干旱”條件抑制了CH4的產生。另外，雙季稻和再生稻對秸稈響應之間的差異或與品種以及生育期長短有關，水分管理、溫度等都會影響CH4的排放。土壤甲烷生成菌和甲烷氧化菌在CH4的產生和氧化過程中起著重要作用，它們的繁殖需要充足的底物和適宜的環境條件。作物秸稈本身含有大量的含碳基質，秸稈還田后逐漸分解可為產甲烷菌提供有效的碳底物，從而促進CH4的產生。本研究結果顯示雙季稻模式中秸稈還田增加了土壤DOC含量，說明秸稈還田增加了CH4產生的含碳物質。還田后的秸稈在分解過程中會消耗土壤中的氧氣，降低土壤氧化還原電位，一方面有利于產甲烷菌的生長，另一方面較低的氧化還原電位可抑制甲烷氧化菌的活性，降低CH4的消耗量。

再生稻模式第一季、第二季CH4累積排放量差異較大（圖3），再生季的CH4排放量僅占水稻季排放總量的21.5%（還田）及22.2%（不還田），這與樊迪等的研究結果相當。這一方面可能是因為頭季生長較好，具有較大的CH4排放量。不同的水稻品種通過自身的生長發育過程、植株長勢以及根際來影響稻田CH4的產生與排放。土壤中的CH4是由產甲烷菌在極端厭氧環境中作用于產甲烷底物產生的。另一方面可能是由于稻田CH4排放量與土壤NH+4-N含量呈正相關（圖7），外源無機氮的施入增加了NH+4-N含量，提高了產甲烷菌活性。不同的是，玉稻模式第一季CH4排放量低于第二季，在玉稻模式中，玉米生長期間土壤長期處于好氧狀態，該環境不僅抑制了CH4產生過程，充足的氧也有利于好氧甲烷氧化菌活性的提高，因此玉米生長期間CH4累積排放量顯著低于雙季稻模式的早稻季和再生稻模式的頭季。此外，玉稻模式的晚稻季CH4排放量低于雙季稻模式的晚稻季和再生稻模式的再生季，可能是因為前一季的旱作時間較長，導致土壤中存在大量的電子受體，尤其是高價鐵和錳，從而形成了較強的氧化體系，這種情況抑制了土壤中產甲烷菌的活性。有研究表明，在稻田灌溉淹水之前，土壤排水干燥的時間越長，對于恢復產甲烷菌活性越不利。只有當土壤中的氧化態物質完全還原后，土壤才能提供給產甲烷菌所需的適宜生存環境。

3.2 秸稈還田對不同稻作模式N2O排放的影響

由于受到溫度、還田量、施肥等因素的影響，秸稈還田對N20排放尚未有統一的結論。本研究發現，秸稈還田增加了雙季稻和玉稻模式周年N2O累積排放量，但對再生稻模式周年N2O累積排放量沒有顯著影響，這說明秸稈還田對N2O排放的影響程度也因稻田利用模式而異。前人的研究結果表明秸稈還田增加農田土壤N2O排放。土壤N2O的產生主要來自于微生物的硝化和反硝化過程。秸稈還田增加了土壤DOC和NH+4-N含量，由此可為硝化和反硝化菌提供充足的能源，此外秸稈分解消耗了部分氧形成微厭氧區為反硝化微生物提供了一個良好環境，充足的碳底物和微厭氧區有利于反硝化反應的進行。

本研究結果表明無論秸稈是否還田，玉稻模式周年N2O排放量均高于雙季稻和再生稻模式（圖3），這種差異主要來自于第一季。這主要是因為在玉稻模式中，玉米生長期間土壤的通氣狀況較好，促進了硝化過程的進行，從而增強了N2O產生速率；而雙季稻和再生稻模式第一季干濕交替，再生季持續淹水，過程中的厭氧環境有利于完全反硝化過程的進行，使得大量N2O被還原為N2，從而降低了N2O排放通量。雙季稻和再生稻模式N2O排放差異主要來自于第二季，這可能是由于晚稻施肥次數多于再生季且有曬田期，王伊琨等的研究表明施肥促進硝化反硝化作用，秸稈覆蓋增加土壤濕度，促進土壤微生物活動，增加了N2O的排放；再生稻的再生季由于高溫長期淹水狀態，土壤處于強還原狀態，反硝化作用進行徹底，N2O排放量較低。

3.3 秸稈還田對不同稻作模式GWP和GHGI的影響

GWP可用于評估陸地生態系統溫室氣體排放對氣候變化的潛在影響。在所有處理中，周年GWP主要由CH4排放貢獻，N2O排放的貢獻占比較小（表2），這與成臣等的研究結果一致，表明減少稻田CH4排放對減緩溫室效應至關重要。無論秸稈是否還田，玉稻模式的周年GWP顯著低于雙季稻和再生稻模式，這主要是由于玉稻模式增加的N2O增溫潛勢低于減少的CH4增溫潛勢。秸稈還田增加了雙季稻模式與再生稻模式的周年GWP，但對玉稻模式周年GWP沒有顯著影響，說明在農業生產中考慮秸稈是否還田時，不應忽視當地的稻田種植模式。

CHGI將GWP與作物產量相結合，是一個溫室效應綜合評價指標。本研究結果顯示玉稻模式周年GHGI顯著低于雙季稻和再生稻模式。相關研究表明不同稻田種植模式涉及不同的作物類型和田間管理方式，因此溫室氣體排放和農作物產量之間存在較大差異，進而導致GHGI存在一定差異。本研究結果顯示秸稈還田并未顯著改變3種稻作模式的季節和周年經濟效應，因此，秸稈還田對不同稻作模式GHGI的影響程度取決于GWP。

綜上所述，在雙季稻、再生稻和玉稻輪作模式中，玉稻輪作的GWP和CHGI顯著低于其他兩種稻作模式，在平衡經濟和環境效益中具有一定的優勢，是一種生態環境友好型的稻田種植模式。

4 結論

（1）雙季稻和再生稻模式周年CH4累積排放量均顯著高于玉稻模式，雙季稻和再生稻模式周年N2O累積排放量顯著低于玉稻模式。秸稈還田對CH4和N2O排放的影響程度因稻作模式而異。秸稈還田提高了雙季稻和再生稻周年CH4累積排放量及雙季稻和玉稻模式周年N2O累積排放量。

（2）秸稈還田下玉稻模式的全球增溫潛勢（CWP）和溫室氣體排放強度（GHGI）均為最低，主要由于其周年CH4排放量較低。秸稈還田增加了雙季稻和再生稻的周年GWP，但對玉稻模式周年GWP沒有顯著影響。

（3）玉稻模式在平衡經濟和環境效益中具有一定的優勢，是一種生態環境友好型的稻田種植模式。此外，在農業生產中考慮秸稈是否還田時，不應忽視當地的種植模式。

（責任編輯：李丹）

基金項目：國家重點研發計劃項目（2022YFE0209200-04）；國家自然科學基金項目（31870424）；長江大學濕地生態與農業利用教育部I程研究中心開放基金項目（KF202308. KF202309）