中国主要耕作系统净温室气体排放的时空变化与驱动机制（1984-2018）

这篇研究通过过程模型与统计方法，系统量化了中国21种耕作系统1984-2018年净温室气体排放（NGEs=GHGs-SOC变化）的时空格局，揭示其增长36.7%至821.4 Tg CO2-eq yr-1的驱动因素，指出合成氮肥、水稻种植和土壤有机碳（SOC）初始值是关键调控靶点，为低碳农业政策提供科学依据。

　　

Highlight

中国作为全球农田温室气体（GHGs）排放大国，其耕作系统的净排放（NGEs）时空特征长期未被明确。本研究结合过程模型与更新数据集，首次在省份尺度解析1984-2018年21种耕作系统的NGEs动态，发现总排放量增长36.7%（2018年达821.4 Tg CO₂-eq yr^-1），其中单季稻、蔬菜和稻麦轮作系统贡献最高。

关键发现

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  排放组分：农业管理相关CO₂排放占比最大，水稻种植的CH₄和氮肥衍生的N₂O次之

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  热点系统：早-晚稻、冬小麦-单季稻等轮作系统单位面积排放强度突出

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  核心驱动：合成氮肥施用、稻田水分管理及SOC初始值变化主导排放格局

对比验证

与既往研究相比，本研究采用CH4MOD模型（R2=0.85）降低CH₄估算偏差，并通过DNDC模型验证SOC动态，显示中国农田已从1980年代碳中性转变为显著碳汇（表层SOC增长18%）。

结论

中国耕作系统NGEs在2016年达峰后呈现政策驱动下降趋势，优化氮肥使用与水稻种植管理是实现"双碳"目标的关键突破口。

Data and code availability

分析数据与代码可联系通讯作者获取。

CRediT作者贡献声明

第一作者Lichang Yin完成数据建模与初稿，通讯作者Fulu Tao设计研究框架，国际合作者Philippe Ciais等参与论文修订。

利益冲突声明

作者声明无财务或人际关系冲突。

致谢

感谢国家自然科学基金（42061144003等）与中国科学院特别研究助理项目的资助。

Conclusion

研究证实，通过精准调控氮肥施用与稻田管理，中国农田系统具备显著减排潜力，为全球农业碳中和提供范式。