气候变化下稻麦轮作系统优化策略：平衡产量、减排与效益

在气候变化对农业影响显著的背景下，研究人员开展 “作物品种、施肥量和播种日期对稻麦轮作系统产量、温室气体（GHG）排放和利润的影响” 研究。结果表明不同措施效果各异，该研究为应对气候变化提供策略参考。

　　在全球气候变化的大舞台上，农业领域正面临着前所未有的挑战。大气中二氧化碳（CO₂）浓度不断攀升，全球气温持续上升，极端气候事件如洪水、高温、干旱等频繁登场，这一切都给农作物的生长带来了极大的不确定性。稻麦轮作系统作为我国重要的农业生产模式，在保障粮食供应方面发挥着关键作用，其中江苏省是我国稻麦轮作的主要区域，种植面积超 2400 万公顷。然而，这片农业沃土却深受气候变化的影响，不同研究对气候变化下稻麦产量的变化结论不一，且针对农田温室气体（GHG）排放的研究较少。与此同时，农业管理措施虽被视为缓解气候变化影响的有效手段，但在未来气候情景下，其对稻麦轮作系统产量、温室气体排放和经济效益的影响尚不明确，现有研究在计算经济效益时也常忽略碳排放成本。

为了解开这些谜团，来自国内的研究人员踏上了探索之旅。他们以江苏省为研究区域，利用 Denitrification-Decomposition（DNDC）模型，结合实地实验数据，开展了一项极具意义的研究。研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems》上，为农业应对气候变化提供了宝贵的参考。

在研究方法上，研究人员主要采用了模型模拟与实验数据验证相结合的方式。首先，利用 2022 - 2024 年的田间实验数据对 DNDC 模型进行校准和验证，确保模型能准确模拟稻麦轮作系统中的作物产量和温室气体排放情况。随后，运用该模型在 SSP245 和 SSP585 两种气候变化情景下，模拟了 11 种不同的农业管理措施，包括传统管理（FP）、更换作物品种（CV100 和 CV250）、延迟播种日期（SD7 和 SD15）、减少氮肥施用（N20 和 N50）以及多种措施组合（如 NCV、SDCV、NSD、NSDCV），以此探究不同管理措施对稻麦轮作系统的综合影响。

研究结果丰富而有趣。在模型验证方面，DNDC 模型表现出色，模拟的稻麦产量和温室气体排放与实测结果高度吻合。不同处理下，小麦产量的归一化均方根误差（nRMSE）在 1.8% - 11.6% 之间，水稻产量的 nRMSE 在 3.8% - 5.1% 之间；N₂O 排放的 nRMSE 为 1.7% - 13.8%，CH₄排放的 nRMSE 为 2.4% - 15.7%。

在气候变化对产量和排放的影响方面，研究发现，在 SSP245 和 SSP585 情景下，作物产量有所增加，但全球变暖潜势（GWP）增长幅度更大。不同管理措施效果差异明显，CV 系列处理（CV100、CV250、NCV、SDCV、NSDCV）在 SSP245 和 SSP585 情景下，分别使作物产量提高了 9.5% - 15.5% 和 10.2% - 15.8%。SD 处理（SD7 和 SD15）在 2080 年代可增加作物产量，但在 2040 年代与 FP 处理相比，产量和 GWP 均有所降低。适量减少氮肥（N20 处理）对产量和 GWP 影响较小，而过度减氮（N50 处理）则会降低作物产量和 GWP。

从经济效益来看，CV 处理表现更为突出。以 SSP245 情景为例，CV100 处理和 CV250 处理实现了最高的净利润，分别增加了 18.9% 和 18.7%（27,522 元 / 公顷和 27,473 元 / 公顷），且 CV100 处理的利润呈现出北高南低的趋势。相反，减氮处理虽然对环境有益，但因作物产量下降导致经济损失。综合来看，在作物产量和利润方面，2040 年代 CV100 处理更适宜，2080 年代 CV250 处理更具优势；在温室气体减排方面，2040 年代 N20 处理、2080 年代 NSD 处理更为合适。

研究结论表明，气候变化对江苏省稻麦轮作系统的作物产量、温室气体排放和经济效益有着复杂的影响。不同农业管理措施在应对气候变化时各有利弊，存在产量、环境影响和经济回报之间的权衡关系。该研究为政策制定者提供了应对气候变化的策略依据，有助于指导农业生产者在气候变化背景下，选择合适的管理措施，实现稻麦轮作系统的可持续发展，平衡粮食生产、环境保护和经济效益之间的关系，在保障粮食安全的同时，减少温室气体排放，提升农业经济收益，为全球农业应对气候变化贡献了重要的中国智慧和实践经验 。