期刊：Field Crops Research
影響因子（2024）：5.6
中科院分區：農林科學一區
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.fcr.2024.109609
DOI:10.1016/j.fcr.2024.109609
1  導讀
再生稻（RR）是指頭季收獲後，采用一定的栽培管理措施使稻茬上存活的休眠芽萌發成穗而再收獲一季水稻的種植模式，不需要像雙季稻那樣進行育苗、耕作、播種和移植，比雙季稻（DR）具有更高的盈利性、成本效益和更低的勞動力需求。在RR種植係統中，合理管理灌溉和留茬高度對於平衡作物生產、溫室氣體（GHGs）排放以及經濟效益至關重要。然而，目前對農業實踐如何影響RR種植係統中的作物生產、碳足跡（CF）和淨生態係統經濟效益（NEEB）知之甚少。本研究采用田間試驗方法，設置農戶常規灌溉的雙季稻（DRE、DRL）、農戶常規灌溉的高茬再生稻（RHFWP，40cm）和低茬再生稻（RLFWP，10cm）、安全幹濕交替灌溉的高茬再生稻（RHAWD，40cm）和低茬再生稻（RLAWD，10cm）六個處理，係統測定了雙季稻（早稻+晚稻）和再生稻種植模式的溫室氣體排放並核算出碳足跡，研究留樁和水分管理對水稻產量、溫室氣體排放和碳足跡的影響。結果發現在再生稻種植模式下，低留樁與安全灌溉相結合可在降低碳排放的同時，保持水稻較高產量和經濟效益。
2  結果
2.1  不同處理對水稻產量的影響
早季雙季稻（DRE）和晚季雙季稻（DRL）的年產量分別為6830.5-7151.2 kg ha−1和5842.3-6821.0 kg ha−1，兩者之間沒有顯著差異。高茬再生稻（RHAWD、RHFWP）和低茬再生稻（RLAWD、RLFWP）的再生季產量分別為2820.7-3102.4 kg ha−1和4054.6-4166.5 kg ha−1，再生稻的年產量比雙季稻降低了13.8-31.5%，主要由於再生稻的生長周期短和作物生物量低。采用安全幹濕交替技術
對再生稻生物量和籽粒產量無顯著影響。

2.2  不同處理對溫室氣體排放和碳足跡的影響
由圖2和圖3可知，不同水稻種植模式的稻田溫室氣體排放和碳足跡有顯著差異。再生稻種植模式的周年碳足跡和單位稻穀產量碳足跡分別比雙季稻種植模式降低了30.2-37.0%和6.21-23.7%。再生稻較低的碳足跡是由於溫室氣體CO2和CH4的排放量較低，一方麵是由於種植周期短，另一方麵是再生稻生物量較低。此外與雙季稻相比，再生稻由於肥料、種子、整地用柴油和灌溉用電均比雙季稻減少，間接碳排放比常規晚稻減少60.7-73.4%。相對常規灌溉，采用安全幹濕交替技術可使再生稻溫室氣體排放和碳足跡分別減少17.6-33.2%和6.21-23.7%。留樁高度對再生稻溫室氣體排放和碳足跡有顯著影響。低留樁增加了再生稻溫室氣體排放和碳足跡，但是稻穀產提高，因此單位稻穀產量碳足跡降低了9.4%-12.1%。

圖 2 2019-2021年不同處理下作物淨初級生產力的CO2固定量（CNPP）、收獲物二氧化碳含量（CExport）、直接溫室氣體排放（GHGDirect）、間接溫室氣體排放（GHGIndirect）

圖 3 2019-2021年不同處理下作物生長季碳足跡（CF）和產量比例CF（CFy）
2.3  不同處理對淨生態係統經濟效益的影響
由圖4可知，雙季稻（DR）的產量最高，其GYcost也最高，顯著高於再生稻（RR）。然而，雙季稻的AIcost和CFcost也最高，分別比RR高出200.7-224.5%和148.0-270.5%。這主要是因為雙季稻需要更多的化肥、農藥、種子、柴油和灌溉電力等農業投入，同時其GHG排放量也較大。因此，盡管雙季稻的產量高，但由於其高投入和高碳足跡，其NEEB並不是最高的。與雙季稻相比，高留茬再生稻的GYcost較低，AIcost和CFcost也較低，但其NEEB低於雙季稻，主要由於產量較低導致的低GYcost。低留茬RR的GYcost高於RH，AIcost和CFcost也低於雙季稻，因此其NEEB高於雙季稻。在低留茬再生稻中，RLAWD（安全幹濕交替灌溉的低留茬再生稻）的NEEB最高，主要是由於減少了溫室氣體排放和農業投入品的使用。

圖 4 2019-2021年不同處理下的淨生態係統經濟效益（NEEB）

注：GYcost：經濟效益，CFcost：碳排放成本，AI：農業投入成本，NEEB：淨生態係統經濟效益。CNY：人民幣。淨生態係統經濟效益（NEEB）=GYcost−AIcost−CFcost。其中，NEEB為正值表示農業係統的經濟收益大於其環境成本，具有較好的經濟效益；NEEB為負值則表示環境成本過高，經濟效益較差。
3  結論
再生稻種植模式的周年碳足跡和單位稻穀產量碳足跡分別比雙季稻種植模式降低了30.2-37.0%和6.21-23.7%。再生稻較低的碳足跡是由於溫室氣體CO2和CH4的排放量較低，一方麵是由於種植周期短，另一方麵是再生稻生物量較低。此外與雙季稻相比，再生稻由於肥料、種子、整地用柴油和灌溉用電均比雙季稻減少，間接碳排放比常規晚稻減少60.7-73.4%。低留樁增加了再生稻溫室氣體排放和碳足跡，但是稻穀產提高，因此單位稻穀產量碳足跡降低9.4%-12.1%。相對常規灌溉，采用安全幹濕交替技術可使再生稻溫室氣體排放和碳足跡分別減少17.6-33.2%和6.21-23.7%，同時對再生稻生物量和籽粒產量無顯著影響。因此，在再生稻種植模式下，低留樁與安全灌溉相結合可在降低碳排放的同時，保持水稻較高產量和經濟效益。