再生稻模式对日本火山灰土有机碳氮动态及产量的影响机制研究

为解决水稻种植模式对碳氮循环及产量的影响问题，研究人员在福州开展再生稻(MC+RSR)、单季稻(LR1)和双季稻(ER+LR2)对比试验。通过LCA和13C示踪等技术，发现再生稻模式日均产量提升13.50-47.40%，碳足迹降低20.38-24.30%，碳预算盈余达22,380 kg CO2-eq ha-1，为农业碳中和提供新思路。

　　

在全球气候变化与粮食安全双重挑战下，水稻种植系统的碳氮循环调控成为农业可持续发展的重要议题。传统双季稻模式虽能保障产量，但存在温室气体排放高、资源利用率低等问题；而单季稻模式又难以满足粮食需求。如何构建"高产-低碳"协同的水稻种植体系，成为当前农业生态研究的关键突破口。

中国福州（25°17′N, 119°18′E）的研究团队通过2021-2022年的田间试验，创新性地对比了再生稻(MC+RSR)、单季稻(LR₁)和双季稻(ER+LR₂)三种模式的综合效益。研究采用静态暗箱气体收集法监测温室气体排放，结合¹³C同位素标记技术追踪光合产物分配，并运用生命周期评价(LCA)方法进行多维度分析。

产量优势的形成机制

研究发现再生稻的再生季(RSR)日均产量较主季(MC)提升28.21-47.40%，这归因于¹³C标记的光合产物（含非结构性碳水化合物NSC）向穗部器官的分配增加3.32-6.85%，而向地下根系和土壤的分配减少21.77-43.51%。这种"源-库"关系的优化使得再生稻系统在单位时间内产量显著高于传统模式。

环境效益的量化评估

在碳排放方面，再生稻日均全球增温潜势(GWP)为16.44 kg CO₂-eq ha^-1，较单季稻(24.99 kg)和双季稻(21.32 kg)分别降低34.21%和22.90%。温室气体排放强度(GHGI)的降幅更为显著，达到62.28%和28.96%。碳氮足迹分析显示，再生稻日均碳足迹(34.54 kg CO₂-eq ha^-1)和氮足迹(22.72 kg N-eq ha^-1)均显著低于对照系统。

碳预算平衡的创新发现

研究首次量化了不同种植模式的碳预算差异：再生稻系统碳盈余达22,380.01 kg CO₂-eq ha^-1，分别是单季稻和双季稻系统的1.99倍和0.94倍。这种"高碳固定-低排放"特性使再生稻的资源利用效率较传统模式提高23.92-47.50%，日均经济效益提升32.71-80.75%。

该研究发表于《Journal of Integrative Agriculture》，通过多技术联用揭示了再生稻系统"增产减排"的生理生态机制。研究结果为发展气候智慧型农业提供了重要范式，不仅验证了再生稻在实现"双碳"目标中的战略价值，也为全球水稻生产系统的绿色转型提供了中国方案。特别值得注意的是，研究首次将¹³C分配规律与碳预算核算相结合，为作物栽培学的碳汇研究开辟了新思路。