Greenhouse Gas Emissions in Rice Agroecosystems: Impacts, Mechanisms, and Mitigation Approaches

方法

文献综述，整合生物地球化学与微生物过程及田间减排技术。

发现

干湿交替、氮肥优化和精准农业可减排且保产，新兴技术待验证。

机会点

可探索AI与根际工程在稻田减排中的田间尺度验证及减排权衡机制。

摘要 稻田是温室气体（GHGs）的重要排放源，包括甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）和二氧化碳（CO₂），使其成为农业温室气体排放的主要贡献者。这些排放加剧了气候变化，进而威胁全球粮食安全。本文综述了目前对调控稻田农业生态系统温室气体排放的生物地球化学和微生物过程的理解，并批判性地评估了已有和新兴的减排策略。CH₄排放主要受厌氧条件、碳有效性和产甲烷活性所调控，而N₂O排放则受氮有效性、硝化—反硝化过程以及水氮交互作用所调控。CO₂排放主要来源于土壤呼吸、有机质矿化和农业投入。在可用的减排方案中，干湿交替灌溉、优化氮素和秸秆管理、低排放品种、保护性耕作和精准农业在维持水稻生产力的同时具有可观的减排潜力。新兴方法，如基因组编辑、根际工程和人工智能，可能提供额外的减排机会，但需要严格的田间尺度验证。未来研究应优先关注综合减排策略、温室气体权衡、长期田间研究以及适用于多样化水稻种植体系的经济可行方法。