当前，全球超过一半的人口以稻米为主食。随着全球人口持续增长，粮食需求不断上升。一方面耕地规模、水资源等日益紧张制约产量，另一方面种植水稻产生的甲烷排放加剧气候变化。面对粮食需求刚性增长与气候变化的双重压力，水稻必须实现增产，而这种增产亟需以绿色、可持续的方式进行。研究将围绕全球稻作系统产量和环境表现、我国稻作系统创新以及再生稻的增产减排潜力展开探讨。
一、全球稻作系统产量和环境表现
水稻的产量潜力是指在无水分、养分限制且不受病虫害影响的理想条件下，单位面积的最大产量。目前，全球平均实际产量为产量潜力的57%，中国、澳大利亚、美国等实际产量较产量潜力占比较高（近80%），而超过三分之二的区域（如东南亚、南亚、非洲）实际产量不足潜力的75%，增产空间很大。
要想实现水稻的减排增产，需同样关注高产和低产系统。水稻的高产系统往往高投入高排放，具备减投减排潜力；而低产系统单位产量下资源消耗和温室气体排放强度更高，也需要进行减排和增产。
图1. 全球主要稻作系统产量差
二、我国稻作系统创新
聚焦中国的稻作系统，如何实现减排目标的同时保障粮食安全？研究引入了“再生稻”这一稻作系统。再生稻起源于中国古代，20世纪90年代因技术限制而面积萎缩，2020年的机械化技术突破推动其在长江流域逆势增长。再生稻“一种两收”，头季收割后利用稻桩休眠芽培育第二季。
图2. 再生稻的生产模式
与我国其他稻作系统相比，再生稻在产量、经济与环境的三个维度上具有综合优势。从产量上看，再生稻周年产量为11.7吨/公顷，接近双季稻（12.0吨/公顷），远超单季中稻。环境影响上，再生稻单位产量的资源投入和温室气体排放均低于双季稻和中稻，其单位产量的温室气体排放较双季稻和中稻分别低近50%和近40%。经济效益上，再生稻单位面积净收益达2058美元/公顷，较中稻高约50%，较双季稻高60%以上。
图3. 全国范围内不同稻作系统农学和环境表现
三、再生稻的增产减排潜力
从产量潜力上看，再生稻周年产量潜力达17.4吨/公顷，接近双季稻（18吨/公顷），远超单季中稻（11.4吨/公顷）。其中，再生稻头季产量为产量潜力的74%，而再生季仅为46%，增产空间显著。对比双季稻（早稻66%、晚稻68%）和中稻（68%）的实际产量占产量潜力的比例，再生季的整体提升空间更大。
研究设定了四种情景分析了再生稻面积变化对2040年的水稻产能与环境影响。BAU（按照历史趋势双改单）情景下，中稻和双季稻面积按历史趋势变化（部分地区出现双改单），再生稻面积不变，此模式将导致水稻产能无法满足2040年粮食需求，粮食安全难以保障。DR-RR（按照历史趋势但双改再）情景下，中稻和双季稻面积按历史趋势变化，损失的双季稻面积改种再生稻，此模式能实现水稻自给，但是仍存在风险。SR-RR（政策驱动）情景下，双季稻面积保持不变，将南方稻区13%的单季稻改为再生稻（面积达到5000万亩），此模式可以实现水稻自给目标。FRR（再生稻应种尽种）情景下，将双季稻改为再生稻，在满足光温资源要求，不影响冬季粮食作物的条件下将中稻改为再生稻，此模式实现水稻自给目标的同时，环境影响更小。
表4. 不同稻作系统结构下水稻产能、氮素盈余和温室气体
四、研究结论
与中稻和双季稻相比，再生稻在平衡产量、经济、环境效益上具有综合优势，是实现水稻“增产”与“减排”的较优选择。然而目前有关再生稻的甲烷排放相关研究还比较少，其甲烷减排技术不完善，减排机制尚不明确。未来可加强相关研究，推动相关技术落地，让再生稻在保障粮食安全、助力农业碳中和中发挥更大作用。
END
资料来源：中国节能协会碳中和专委会
编辑：阿远
校对：Zian
【商务合作】联系电话：010-67878550