亚洲水稻种植区贡献了全球86%的水稻产量，目前面临着水资源短缺、粮食安全和氮肥过量施用等多重难题。因此，如何在保障水稻产量的前提下，通过农艺管理措施实现温室气体减排，是该区域农业系统亟待解决的重要课题。现有研究多基于田间点位试验，评估节水灌溉或氮肥调控对水稻产量及温室气体排放的影响，但单一管理措施在兼顾产量与减排综合效益方面存在明显局限，水氮管理的协同效应尚未得到系统量化，其空间优化研究及区域减排潜力评估仍需进一步深化。

    针对上述问题，中国科学院南京地理与湖泊研究所朱青研究员团队基于亚洲主要水稻产区 129 个试验点、203 篇同行评审文献中的 2689 组观测数据，通过整合Meta分析、机器学习和空间建模，系统评估了水氮协同管理对水稻产量和温室气体排放的影响，并构建了区域尺度的优化模型。研究结果显示水氮协同管理使产量增加46.67%，同时产量标度的温室气体排放强度（GHGI）降低了36.17%，证明了协同管理能够有效克服单一措施的局限性，可以实现增产和减排的双赢。协同效应受多个环境因子调控，土壤pH、施肥类型、降水量和土壤有机碳含量（SOC）是影响水氮管理效果最重要的因素。本研究构建的空间显性水氮优化模型表明，区域内 67% 的稻田适宜实施干湿交替灌溉（AWD），在维持现有产量的基础上，可减少 31% 的氮肥投入量，并使GHGI降低 49%。

    本研究揭示了水稻农田生态系统中水氮协同作用的关键机制，建立了区域尺度水氮空间优化模型，为亚洲主要稻区实现粮食安全与气候变化减缓的双重目标提供了可持续发展路径。

图1. 水氮协同管理对水稻产量和GHGI的影响

图2. 水氮空间优化及GHGI减排潜力

    相关研究成果以Mitigation Potential of Greenhouse Gas Emissions Through Nitrogen-Water Management Optimization in Major Asian Rice Regions为题，近期发表于Earth's Future。论文第一作者为硕士研究生魏自尊，通讯作者为中国科学院南京地理与湖泊朱青研究员和南京信息工程大学李保杰教授。研究工作得到国家自然科学基金项目资助。

【文章信息】 ：Wei,Z.,Li,B.,Yang,Y.,et al. (2025). Mitigation potential of greenhouse gas emissions through nitrogen‐water management optimization in major Asian rice regions. Earth's Future,13,e2025EF006740.