马来西亚主要粮食产区水稻种植中采用间歇性湿润-干燥（AWD）技术对生命周期温室气体排放的减排潜力

《Journal of Cleaner Production》：Life cycle greenhouse gas emission reduction potential of alternate wetting and drying in rice cultivation under Malaysian major granary areas

水稻间歇灌溉（AWD）在马来西亚槟城和雪兰莪地区的生命周期评估显示，AWD使土壤温室气体排放占比分别从50%降至46%、从80%降至67%，并实现减排22-51%的减排潜力，但需因地制宜优化管理策略。

　　稻米种植在马来西亚的粮食安全和经济中扮演着至关重要的角色。根据2023年的数据，马来西亚的稻米种植面积约为614,082公顷，主要集中在八个主要的粮仓地区，这些地区普遍采用双季种植制度。然而，稻米种植也是一项重要的温室气体（GHG）排放源，特别是在全球范围内，由于持续的淹水种植方式创造了厌氧环境，使得甲烷（CH?）排放显著增加。甲烷作为温室效应最强的气体之一，对全球变暖的影响远高于二氧化碳（CO?），因此，减少稻米种植中的甲烷排放对于应对气候变化具有重要意义。

在马来西亚，稻米种植在2019年产生了2268.98 Gg CO?eq的温室气体排放，占农业部门总排放量的22.87%。研究表明，传统的淹水种植方式是稻米温室气体排放的主要来源，其中77%的总排放来自这一过程（Abdul Rahman et al., 2019）。此外，Harun等人（2021）指出，传统稻田系统中甲烷排放量高达44.6%。这些数据表明，稻米种植对环境的影响不容忽视，亟需采取可持续的种植方式来减少温室气体排放。

近年来，全球范围内已经出现了多种替代稻米种植方法，如间歇性灌溉、免耕技术、深沟滴灌等。这些方法在不同程度上降低了甲烷排放，同时保持了稻米的产量。例如，在巴西，采用深沟滴灌技术的稻田甲烷排放减少了66%（Coltro et al., 2017）；在塞内加尔，密集型稻米系统提高了产量并降低了单位产量的甲烷排放量达37%（Escobar et al., 2022）；而在葡萄牙，免耕方法减少了甲烷排放40%（Fangueiro et al., 2017）。这些研究展示了可持续稻米种植方法在全球范围内的潜力，为减少农业温室气体排放提供了可行的路径。

然而，在马来西亚，尽管已有研究探讨了替代灌溉制度以减少甲烷排放，但目前仍缺乏对AWD（交替湿润与干燥）方法在全生命周期温室气体（LCGHG）排放方面的系统分析。此外，关于AWD方法是否会导致氮氧化物（N?O）排放增加的研究也尚未完全整合。由于甲烷和氮氧化物都是重要的温室气体，它们的排放变化对全球变暖潜力（GWP）的影响需要综合评估。研究表明，虽然AWD方法在减少甲烷排放方面效果显著，但其对氮氧化物排放的影响可能存在一定的抵消效应（Linquist et al., 2012; Pittelkow et al., 2014）。因此，对这两种气体的综合分析对于准确评估AWD方法的环境影响至关重要。

在马来西亚，研究者们已经开始探索可持续稻米种植方法，包括水和秸秆管理。例如，Bakar等人（2024）和Rashid等人（2024）的研究表明，这些方法在降低甲烷排放方面具有潜力。然而，目前尚未有系统的研究来评估这些方法在全生命周期中的环境影响。因此，开展针对马来西亚稻米种植系统的全生命周期评估（LCA）研究显得尤为必要。通过这样的研究，可以更全面地了解不同种植方式对环境的影响，为政策制定者和农民提供科学依据，以推动更加可持续的稻米种植实践。

为了填补这一研究空白，本研究对马来西亚两个主要粮仓地区——槟城和雪兰莪——的稻米种植过程进行了详细的生命周期评估。研究结果显示，土壤温室气体排放占稻米全生命周期温室气体排放的大部分。在槟城地区，土壤排放占总排放的50%，而在雪兰莪地区则高达80%。这表明，在这两个地区，土壤排放是温室气体排放的主要来源。当采用AWD方法时，槟城地区的土壤排放比例下降至46%，而雪兰莪地区则降至67%。这一显著的减少表明，AWD方法在降低温室气体排放方面具有较大的潜力。

研究还发现，槟城和雪兰莪地区的稻米种植管理方式不同，这导致了不同的全生命周期温室气体排放和产量。雪兰莪地区在传统种植方式下表现出最高的温室气体排放和产量，而在采用AWD方法后，该地区的温室气体排放减少了最多，同时保持了较高的产量。相比之下，槟城地区的传统种植方式下的温室气体排放较低，但采用AWD方法后，其土壤排放比例的下降幅度较小。这可能与槟城地区土壤条件和环境因素的不同有关，例如土壤中的有机质含量、水分管理方式以及气候条件等，这些因素可能影响土壤中温室气体的生成和排放。

通过全生命周期评估，可以更准确地识别稻米种植过程中温室气体排放的热点区域，并据此制定相应的减排策略。本研究的数据表明，AWD方法在降低温室气体排放方面具有显著的效果，尤其是在雪兰莪地区。然而，这种方法的实施需要考虑当地的土壤条件和环境因素，以确保其有效性。此外，研究还发现，虽然AWD方法可能导致氮氧化物排放的增加，但这种增加通常不足以抵消甲烷排放的减少，从而使得总温室气体排放量降低。

因此，本研究的结果强调了在不同地区制定针对性减排策略的重要性。在马来西亚，由于地理和气候条件的差异，不同地区的稻米种植方式可能对温室气体排放产生不同的影响。因此，政策制定者和农业管理者需要根据当地的具体情况，选择最适合的种植方法，以实现温室气体减排和产量维持的双重目标。

为了推动可持续稻米种植实践，本研究还强调了整合甲烷和氮氧化物排放数据的重要性。通过综合分析这两种气体的排放变化，可以更全面地评估AWD方法对总温室气体排放的影响。此外，研究还指出，开展全生命周期评估可以为政策制定者和农民提供科学依据，帮助他们做出更加明智的决策，以实现农业的可持续发展。

总之，本研究通过对槟城和雪兰莪地区稻米种植方式的全生命周期评估，揭示了AWD方法在减少温室气体排放方面的潜力。研究结果表明，AWD方法可以显著降低土壤温室气体排放，同时保持较高的产量。然而，这种方法的实施需要考虑当地的土壤条件和环境因素，以确保其有效性。此外，研究还强调了整合甲烷和氮氧化物排放数据的重要性，以及制定地区性减排策略的必要性。这些发现为马来西亚在应对气候变化方面的政策制定提供了重要的参考，同时也为全球范围内的可持续稻米种植实践提供了新的视角和依据。