王建偉，李東曉，王紅光，李浩然，王千一，張明哲，李瑞奇

（河北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院省部共建華北作物改良與調(diào)控國家重點實驗室/河北省作物生長調(diào)控實驗室，河北保定 071000）

0 引言

聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署報告中全球溫室氣體排放自2010年到2020年期間，平均每年增長1.4%，2019年由于森林火災(zāi)的增加全球溫室氣體排放更是達到了2.6%[1]。2021 年全球碳排放量為390 億t，同比增漲5.7%。這將導(dǎo)致極端氣候發(fā)生的頻率和強度隨之增加；一些脆弱系統(tǒng)，如生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，將遭受嚴重后果。由于溫室氣體中CO2含量最多，且溫室效應(yīng)貢獻率最大，巴黎協(xié)定呼吁各國必須盡快使全球人為二氧化碳排放達到峰值，并在21世紀中期實現(xiàn)二氧化碳凈零排放，在本世紀內(nèi)將全球升溫控制在2℃以內(nèi)。隨著《京都議定書》的簽署，中國已經(jīng)承擔起減排義務(wù)。作為最大的發(fā)展中國家，也是世界第二大碳排放源，中國預(yù)計在2025年到2030年二氧化碳排放量超過美國，位居第一，面臨巨大的減排壓力[2-4]。2020年，中國政府承諾“二氧化碳排放力爭在2030 年前達到峰值，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和”，以緩解氣候變化給全球帶來的不利影響和潛在風險。

農(nóng)業(yè)碳排放約占碳排放總量的20%[5]。盡管中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中糧食產(chǎn)量取得了大幅提高，但農(nóng)藥、農(nóng)膜、化肥等農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的濫用，造成了環(huán)境污染、農(nóng)田退化和農(nóng)田的高碳排放等問題[6]。中國存在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、水域生態(tài)系統(tǒng)等典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，其中農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是碳循環(huán)過程中最活躍的碳庫，具有很突出的固碳減排潛力。2013—2020年，中國種植業(yè)碳排放總量為19.72 億t，凈碳匯總量為54 億t[7]。目前，中國的典型農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)主要是指小麥—玉米生態(tài)系統(tǒng)和稻田生態(tài)系統(tǒng)，具有社會性、高產(chǎn)性和波動性三大特點，本文主要圍繞典型農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放源、碳源影響因素及減排措施進行綜述，以期未來在農(nóng)業(yè)碳減排方面發(fā)揮一定的指導(dǎo)作用和參考價值。

1 典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳排放現(xiàn)狀

1.1 碳排放源分析

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的碳排放主要是指溫室氣體的排放，包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)。全球變暖的主要原因便是其排放量的大幅度增加[8]。大氣中約90%的N2O、70%的CH4和20%的CO2來自于糧食生產(chǎn)相關(guān)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地管理[9]。IPCC 指出，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放占全球溫室氣體排放總量的比例巨大，占全球溫室氣體排放總量的14%左右[10]。

美國國家海洋和大氣管理局的數(shù)據(jù)指出，自1990年以來，長壽命溫室氣體的氣候增溫總效應(yīng)增加了43%，其中有82%是由CO2所引發(fā)。到2017年，全球大氣中CO2濃度已從工業(yè)化前的約499.9 mg/m3上升至729.1 mg/m3[11]。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，CO2的排放主要來自于土壤有機質(zhì)的分解以及農(nóng)作物秸稈的燃燒，同時，農(nóng)膜、化肥、農(nóng)藥、柴油等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的使用也會產(chǎn)生CO2；然而，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域與大氣之間存在著巨大的CO2交換量，這使得農(nóng)田中CO2的凈排放量只占總排放量的很小一部分，占全球CO2總排放量的1%[12-13]。

CH4是僅次于CO2的第二大長壽命溫室氣體，對增溫效應(yīng)的貢獻約在15%～17%左右，年增長率為0.6%[14]。地球上約有40%的CH4是自然排放，而約60%則來自人類活動，畜牧、水稻種植、化石燃料使用、垃圾填埋和生物質(zhì)燃燒等。其中最重要的CH4排放源之一、占很大比例的便是稻田生態(tài)系統(tǒng)[15]，約占全球其他因素引起的CH4排放總量的11%[16]。此外，在動物的正常代謝過程中，寄生在動物消化道內(nèi)的微生物在消化道內(nèi)發(fā)酵飼料時產(chǎn)生的CH4，動物糞便施入土壤前儲存和處理產(chǎn)生的CH4也都是CH4的排放源[17]。

N2O是持續(xù)存在于大氣中并不斷積累的一種溫室氣體，壽命可達100 年，已經(jīng)從2.7×10-4mg/mL（1750年）上升到3.31×10-4mg/mL（2018 年），是平流層臭氧的最主要破壞者，單分子增溫潛勢比CO2高300 倍[18]。N2O的一個重要來源就是農(nóng)田和水系生態(tài)的硝化和反硝化生化過程，并受多種環(huán)境因子和生物因子的影響[19]。其中，氮肥的施用是其主要貢獻者[20]。

1.2 碳排放現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)既是碳源又是碳匯，它在溫室氣體循環(huán)中起著重要的作用。農(nóng)業(yè)碳排放源于作物生產(chǎn)中的稻田CH4排放、秸稈焚燒以及化肥的施用等，而碳匯主要是農(nóng)作物的固碳和土壤固碳[21]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中存在重要意義，趙成義[22]的研究表明玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對CO2的凈固定能力最強，24 h 固定CO238.47 g/m2。其次是小麥生態(tài)系統(tǒng)和棉花生態(tài)系統(tǒng)。從年固碳量來看，綠洲玉米生態(tài)系統(tǒng)為最高，達到141.66 t CO2/(hm2·a)；其次為小麥生態(tài)系統(tǒng)，為122.60 t CO2/(hm2·a)；棉花生態(tài)系統(tǒng)最低，為50.39 t CO2/(hm2·a)。

小麥—玉米是華北地區(qū)的典型農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。有研究表明，小麥—玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)總體上是碳吸收大于碳排放，屬于碳匯系統(tǒng)，小麥和玉米具有較強的固碳潛力，在糧食作物的碳吸收中貢獻最大[23-24]。冬小麥—夏玉米種植模式碳足跡的大小為1737.37±337.02 kg Ce/(hm2·a)，生產(chǎn)1 kg糧食的碳成本是0.12±0.03 kg Ce[25]。研究表明通過減少種植面積和優(yōu)化化肥農(nóng)藥投入，可以有效降低小麥和玉米生產(chǎn)的碳足跡，實現(xiàn)(168.89～560.07)億kg CO2eq 的溫室氣體減排潛力[26]。在小麥生產(chǎn)體系中，化肥和機械對每公頃土地碳排放和成本的貢獻高于其他農(nóng)資，分別約占碳排放的40%和50%，對成本的貢獻均為約40%，通過減少氮肥投入和灌溉，可以顯著降低碳排放和生產(chǎn)成本[27]。

國家實現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略重要舉措的其中一項便是稻田的固碳減排。稻田生態(tài)系統(tǒng)作為南方地區(qū)典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，是CO2、CH4和N2O溫室氣體重要的源和匯，有著巨大的減排潛力。水稻作為中國第一大作物，其CH4和N2O 的年排放量分別約為7.41 Tg 和32 Gg，占農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放量的22%[28-29]。其中CH4的排放占全球人為農(nóng)業(yè)排放的22%[30]。CO2排放約占農(nóng)業(yè)CO2當量排放總量的16%[31]。唐志偉等[32]的研究表明中國稻田CH4總排放量呈先降低后升高再降低的趨勢，為實現(xiàn)水稻豐產(chǎn)與稻田CH4減排的協(xié)同提供了理論參考。

此外，有研究對中國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳平衡進行估算得出，當前中國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一個弱碳匯，而不是源[33-34]。2010—2020 年，糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放總量呈下降趨勢，碳排放總量從38595.52 萬t CO2當量下降到38480.57萬t CO2當量，碳排放強度從2.03下降到1.94[35]。這可能與目前碳排放的估算方法有關(guān)。

2 溫室氣體的測定、影響因素及減排措施

2.1 測算方法

測定土壤排放的CO2、N2O和CH4一般采用靜態(tài)暗箱-氣相色譜法，又稱密閉箱法[36-38]。靜態(tài)箱—氣相色譜法具有簡單、靈活、可同時分析氣體樣品中多種組分（CO2、CH4和N2O）以及分析精度高等優(yōu)點，多用于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和草原生態(tài)系統(tǒng)，來直接觀測農(nóng)田植被和草地的溫室氣體排放[39]。將采集到的氣體帶到實驗室用安捷倫氣相色譜儀(Agilent 7890A)測定氣體樣品中N2O、CH4和CO2濃度。N2O 檢測器為ECD（電子捕獲檢測器），CH4和CO2檢測器為FID（氫火焰離子檢測器）[40-41]。作物凈碳匯計算方法是觀測計算農(nóng)業(yè)碳匯值和碳輸入值，將農(nóng)業(yè)碳匯價值減去碳投入價值得到其凈碳匯價值[42-43]。當然，靜態(tài)箱法的缺點也很明顯：不能連續(xù)觀測，對被測表面產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致氣箱內(nèi)的溫度、氣壓、濕度、光照強度、氣體混合程度與箱外自然狀態(tài)存在差異，導(dǎo)致測量值失真[44-45]。

除了靜態(tài)箱法還有動態(tài)箱法，動態(tài)箱法分為密閉式動態(tài)箱[46]和開放式動態(tài)箱。密閉式動態(tài)箱法是將氣室和紅外CO2分析儀連接成一個閉合回路，使一定流量的空氣在回路中循環(huán)，同時檢測CO2濃度隨時間的變化。其優(yōu)點是箱內(nèi)氣體循環(huán)流動，有利于氣體混合；對紅外線氣體分析器的測量精度要求不高；測量時間短，可在幾分鐘或幾十秒內(nèi)完成，對被測土壤干擾小，無需安裝復(fù)雜的溫控設(shè)備。開放式動態(tài)箱法測量CO2通量的基本原理是讓一定流量的空氣通過箱體，通過測量箱體進出口空氣中被測氣體的濃度來確定被罩表面的CO2通量。主要優(yōu)點是能基本保持被測區(qū)域表面的環(huán)境狀況，使其接近自然狀態(tài)。但實際操作中有很多困難，要使氣流穩(wěn)定，不產(chǎn)生壓差，設(shè)計要求非常嚴格。要求濃度測量的精度很高，這對于一些從土壤表面散發(fā)的氣體來說是很困難的[47-48]。

美國LI-COR 公司開發(fā)了LI-6400、LI-8100、LI-840 等土壤呼吸測量系統(tǒng)，可用于多地點同步快速測量土壤碳通量，也可對同一地點進行長時間連續(xù)監(jiān)測。其中LI-8100 具有受土壤自然條件的影響小，不受天氣狀況影響等諸多優(yōu)點，并且可對箱內(nèi)產(chǎn)生的CO2進行直接測量。由于其所具有的精確、快速、簡單的特點，迅速成為國內(nèi)外土壤碳通量研究的首選儀器之一[49]。其原理利用測量室內(nèi)CO2濃度的增加速率推算測量室外土壤CO2擴散到空氣中的速度。為了保證推算結(jié)果的正確，測量室內(nèi)外的濃度梯度、氣壓、土壤溫濕度應(yīng)該相似[50]。主要缺點是：空氣流通速率和室內(nèi)外壓差對測量的負面影響；由于這種方法所需的設(shè)備價格昂貴，而且需要電源，因此在現(xiàn)場的使用受到一定的限制；與渦度相關(guān)法相比，它改變了近地面的微氣象條件；不適合多點同時測定[49]。

此外，還有基于微氣象學原理的渦度相關(guān)法，它是一種測量大氣與森林、草地或農(nóng)田之間CO2、H2O和熱通量的微氣象技術(shù)。其原理通過測定大氣中CO2濃度脈動和垂直風速脈動直接計算溫室氣體物質(zhì)通量[51]。該法在測量碳通量方面的主要優(yōu)勢在于，通過測量垂直風速和CO2密度的脈動，首次從氣象角度實現(xiàn)了對碳通量的直接觀測，可以對地表碳通量進行長期、連續(xù)、非破壞性的定點監(jiān)測，有利于碳通量觀測的長遠發(fā)展。與箱法相比，測量步驟更短，可以在短時間內(nèi)獲得大量高時間分辨率的CO2通量和環(huán)境變化信息[52]。其不足表現(xiàn)在，該應(yīng)用易受地形和氣象條件限制。渦流相關(guān)的傳感器非常精密，在野外長時間觀測往往需要維護。渦度相關(guān)數(shù)據(jù)序列的校正和插值比較復(fù)雜，不同的臺站有不同的校正和插值方法，這就要求每個臺站根據(jù)自身情況確定最佳的校正和插值方法[53]。

鑒于不同測量方法的優(yōu)缺點，不同地區(qū)典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的測量應(yīng)選擇適宜的國際認可度高的方法；且有些方法不斷發(fā)展，其精準性也不斷提升，在測量過程中的影響因素也不能忽略。

2.2 影響因素及減排措施

影響農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的重要因素是農(nóng)業(yè)管理方式，包括作物種類、耕作方式、農(nóng)藥化肥種類、有機生物質(zhì)炭、灌溉、農(nóng)膜的使用、秸稈還田和放牧的強度等。這些管理方法均是通過改變土壤的理化性質(zhì)來影響碳排放和固碳能力[54-56]。稻田中的CH4、N2O 受水稻品種、土壤類型、水分條件、肥料種類、栽培管理方式等因素影響[57]。小麥—玉米輪作系統(tǒng)的碳排放主要受農(nóng)藥化肥使用量、灌水量、農(nóng)機燃料、秸稈處理方式以及耕作方式等因素影響。溫室氣體減少排放、農(nóng)田土壤固碳和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的增加尤其是種植業(yè)碳匯的增加是實現(xiàn)碳達峰重要手段[58-59]。

2.2.1 土壤固碳農(nóng)田土壤固碳是IPCC 認為經(jīng)濟可行且環(huán)境友好的減緩碳排放的重要方法，在一系列固碳減排措施中處于重要地位，是應(yīng)對全球氣候變化的有效措施之一，也是《京都議定書》認可的減排途徑之一，其減排潛力可占自然總潛力的20%以上[60-61]。土壤固碳是植物的光合作用將大氣中的CO2變?yōu)橛袡C碳進入土壤，形成土壤碳庫，這也是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為CO2匯的重要過程——固定和增加。土壤有機碳被稱為是地球表層系統(tǒng)中最大、最活躍的生態(tài)系統(tǒng)碳庫之一。在提高土壤肥力的條件下有效提高土壤固碳能力，可促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[62]。通過采取相應(yīng)的管理措施，提高土壤中有機碳和無機碳的含量，將大氣中的二氧化碳保持在土壤碳庫中。添加生物炭肥可以提高土壤的理化性質(zhì)及其滲水性，減少氮、磷等營養(yǎng)元素的流失，能夠顯著減少土壤CO2和N2O的排放量，并促進土壤對CH4的吸收作用，抑制稻田N2O 和CH4的排放[63-65]。

2.2.2 秸稈還田秸稈還田具有非常可觀的固碳潛力，它是中國農(nóng)田表層土壤有機碳含量增加的主要原因之一[66-67]。增加秸稈還田比例是減少中國農(nóng)田CO2排放的最有效措施[68]。它能夠提高農(nóng)田土壤的固碳速率，在增加土壤有機碳含量的同時，也增加了N2O的排放，雖然秸稈還田條件下土壤固碳率與N2O排放雖存在消長關(guān)系，但仍更有利于溫室氣體減排[69-70]。LU 等[71]對中國農(nóng)田土壤固碳進行了估算，在目前情況下，施用氮肥、秸稈還田和免耕每年可封存5.96、9.76、0.80 Tg C，認為秸稈還田具有最大的固碳潛力。POWLSON等[72]通過試驗發(fā)現(xiàn)，當試驗進行100年后，添加秸稈處理的土壤有機碳含量較秸稈不還田處理的土壤增加了20.4 t/hm2。不同的秸稈還田方式的碳排放存在明顯差異，秸稈生物質(zhì)炭的轉(zhuǎn)化形式更有利于農(nóng)田系統(tǒng)的固碳減排[73]。胡乃娟等[74]研究表明，麥秸溝埋還田不僅能提高作物產(chǎn)量，還能增強土壤固碳能力，降低溫室氣體的排放強度。吳潔[75]的研究表明，與常規(guī)秸稈還田相比，秸稈集中溝還田能明顯減少溫室氣體排放，且隨著還田的深入，溫室氣體排放呈下降趨勢。程琨[76]通過DAYCENT 模型模擬驗證出旱作農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，施用有機肥、減少化學氮肥、保護性耕作結(jié)合秸稈還田是最好的減排措施。

2.2.3 稻田固碳如果水稻生長期一直保持淹水狀態(tài)，其CH4排放量就會高于普通稻田[77]。土壤中的水分可以通過影響硝化和反硝化作用來影響農(nóng)田N2O的生成速率，通過影響N2O 在土壤中的擴散和還原速率來影響農(nóng)田N2O 的排放[78]。水稻是典型的禾本科喜硅作物，所以在吸收硅素的過程中往往會形成植物巖，植物巖形成時會續(xù)存一些有機碳，可以減輕生態(tài)系統(tǒng)的碳排放壓力，因此種植植物巖產(chǎn)生能力強、植物巖碳含量高的水稻品種來固碳有助于緩解全球變暖[79]。此外，陳松文等[80]研究表明，通過合理的農(nóng)業(yè)技術(shù)和優(yōu)化水稻種植模式，可以提高水稻生產(chǎn)的碳中和水平。對以水稻碳匯為主體的省份，采取間歇節(jié)水灌溉、秸稈還田、氮肥減施、免耕等稻田管理技術(shù)，促進稻田減排、增匯、節(jié)能循環(huán)，提高水稻碳匯能力[81]。其中減排潛力最大的管理措施是減少化學氮肥施用和間歇淹水管理[82]。

2.2.4 耕作方式耕作方式也是影響溫室氣體排放的一個重要因素。沈吉成等[83]通過研究發(fā)現(xiàn)在旱農(nóng)區(qū)免耕和秸稈覆蓋的保護性耕作措施不僅可以改善土壤質(zhì)量，還可以減少土壤碳排放，增強農(nóng)田土壤的碳匯功能。根據(jù)土壤碳積累和農(nóng)田輸入碳排放的結(jié)合，傳統(tǒng)耕作轉(zhuǎn)變?yōu)楸Ｗo性耕作后，可以實現(xiàn)“碳源”向“碳匯”的轉(zhuǎn)變[84]。大量研究表明少耕、免耕和秸稈還田等保護性耕作措施能有效增加土壤有機碳含量，減少CO2排放[85-87]。杜勇利[88]通過研究發(fā)現(xiàn)玉米—大豆帶狀套作系統(tǒng)可有效減小土壤溫室氣體的排放強度。侯連濤[89]研究發(fā)現(xiàn)小麥旋耕和玉米免耕直播可以減少小麥—玉米輪作系統(tǒng)的總碳排放。小麥與玉米輪作能減少農(nóng)田土壤二氧化碳的總排放量，相對于傳統(tǒng)單作來說下降了279～829 kg/hm2，下降幅度5.1%～16.0%[90]。

2.2.5 生產(chǎn)要素農(nóng)膜、農(nóng)藥、化肥以及農(nóng)用機械等生產(chǎn)要素的使用也會產(chǎn)生溫室氣體。其中，化肥的使用是中國種植業(yè)碳排放的主要來源[91-92]。有機肥的施用和管理的優(yōu)化可以增加農(nóng)田的碳輸入，提高有機碳的固存效率，改善土壤的理化性質(zhì)，增加土壤中有機碳的含量[93-94]。此外，施肥方式的不同也會影響土壤有機碳含量，可以采用增加作物產(chǎn)量的施肥方法來提高土壤有機碳含量[95-96]。根據(jù)土壤氮素礦化率確定不同的施肥量，合理使用有機肥，提高氮素利用效率，可有效減少高肥力土壤因過量施肥造成N2O排放高的現(xiàn)狀[67]。謝鈞宇[97]研究出有機無機肥配施能顯著提高小麥和玉米的產(chǎn)量，包括有機碳的輸入、固碳率和固碳潛力的提高。沈亞文[98]研究表明，在玉米-大豆系統(tǒng)中，在提高保證農(nóng)田生產(chǎn)力的情況下，少施氮肥可顯著降低溫室氣體含量。在氮肥行業(yè)在整個生產(chǎn)和運輸過程中，也會產(chǎn)生大量的溫室氣體CO2。因此，減少氮肥施用不僅可以減少N2O 的排放，同時還可以減少CO2的排放[99]。

通過地膜覆蓋可以增加土壤的固碳能力，增加土壤各土層CO2的濃度，降低各土層CH4的濃度[100-101]。馮浩等[102]發(fā)現(xiàn)覆膜處理后的小麥—玉米CO2和N2O排放總量較不覆膜處理分別增加了9.3%～33.9%和14.3%～47.1%，對CH4吸收差異不大。合理重復(fù)利用農(nóng)膜，研發(fā)可降解低農(nóng)膜，減少農(nóng)膜過度使用帶來的污染，推廣使用新能源農(nóng)機設(shè)備，對傳統(tǒng)農(nóng)用機械進行節(jié)能改造以及推廣低碳減排技術(shù)等措施均能減少溫室氣體的排放[103-106]。

此外，在向低碳經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的過程中，農(nóng)業(yè)土地利用及其農(nóng)業(yè)土壤固碳在應(yīng)對氣候變化方面的重要性和對溫室效應(yīng)的減緩程度也是中國最應(yīng)該重視的[107]。韓冰等[108]通過其自建的經(jīng)驗公式估算了不同管理措施下農(nóng)田土壤的固碳能力和潛力。分析了施用化肥、有機肥、秸稈還田和免少耕4 種典型耕作管理措施對農(nóng)田土壤碳增加的貢獻分別為40.51、23.89、35.83、1.17 Tg/a。改善農(nóng)業(yè)管理措施和恢復(fù)退化的農(nóng)田是封存有機碳的有效途徑之一，不僅可以抵消大氣中溫室氣體的排放，還可以提高土地生產(chǎn)力，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[109-110]。

3 存在問題

土地可持續(xù)管理和化肥利用率低是中國農(nóng)業(yè)溫室氣體減排面臨的兩大挑戰(zhàn)[111]。目前中國農(nóng)業(yè)土地利用管理對土壤固碳減排潛力的估算和評價仍存在較大的不確定性，農(nóng)業(yè)土地利用管理措施下的土壤碳估算值存在較大差異[112]。土地資源規(guī)劃不合理，導(dǎo)致土地質(zhì)量差，退化嚴重。此外，中國的化肥利用效率低于世界水平，化肥利用效率低，化肥用量大是當前農(nóng)業(yè)種植普遍存在的問題[113]。目前農(nóng)田管理處于非常重要的固碳時期，解決農(nóng)田碳庫重建和加快農(nóng)田溫室氣體減排是中國農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)2 個重要固碳減排方向途徑。在經(jīng)濟方面，HE 等[114]通過構(gòu)建估算農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的框架的方式，總結(jié)發(fā)現(xiàn)發(fā)達地區(qū)的減排成本更容易受到技術(shù)進步和政府環(huán)境治理的影響，以種植為主的地區(qū)減排成本受產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源消費結(jié)構(gòu)影響。而欠發(fā)達地區(qū)減排成本主要受經(jīng)濟水平影響。在能源方面，中國面臨嚴峻的能源供應(yīng)及環(huán)境危機，化石能源的使用會帶來一系列的環(huán)境污染，需要發(fā)展光能源減排、沼氣減排等新能源，減少化石能源帶來的高碳排放，以及相關(guān)減排措施有待進一步完善。在宣傳方面，農(nóng)民對低碳農(nóng)業(yè)的相關(guān)知識了解較少，環(huán)保減排意識薄弱，導(dǎo)致在農(nóng)業(yè)種植過程中仍采用傳統(tǒng)高碳種植方式。政府應(yīng)該加大宣傳力度，對于低碳農(nóng)業(yè)的宣傳更要到農(nóng)民群眾中去。在科研方面，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力雖然研究范圍相對較廣，但研究不夠深入，在一些問題上存在爭議。同時，對不同地區(qū)差異的研究略顯不足，不同地區(qū)之間缺乏可比性。需要針對不同地區(qū)不同作物進行具體的固碳分析，了解存在的問題。

4 展望

實現(xiàn)溫室氣體減排，要因地制宜地科學培育和管理土壤，努力實現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的增產(chǎn)、增匯、減排[115]。隨著土壤固碳的能力愈加明顯，今后應(yīng)更加重視農(nóng)田土壤固碳的各種有效減排措施的綜合應(yīng)用，加大對農(nóng)田土壤固碳潛力的研究，為農(nóng)業(yè)固碳減排做出貢獻。對于小麥—玉米輪作系統(tǒng)應(yīng)該改善耕作方式，推廣少耕、免耕技術(shù)，減少農(nóng)業(yè)機械的使用，用科學的施肥灌溉方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的施肥灌溉方式。稻田生態(tài)系統(tǒng)要優(yōu)化水分管理、肥料配方和施肥技術(shù)，培育低排放高產(chǎn)量的水稻品種，開發(fā)低成本硝化抑制劑來降低N2O的排放量。此外，還能通過擴大秸稈還田比例，提高設(shè)施農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率，完善生化生產(chǎn)要素應(yīng)用技術(shù)等途徑，來進一步提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)固碳減排潛力。

隨著國際大環(huán)境對氣候變化的廣泛關(guān)注以及中國一系列碳排放政策的制定，人們對于低碳生活生產(chǎn)的認識不斷加深?；趨^(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放的實際情況以及生態(tài)系統(tǒng)碳排放特點，中央和地方政府應(yīng)構(gòu)建區(qū)域農(nóng)業(yè)碳減排合作機制，加強區(qū)域合作，制定符合排放現(xiàn)狀的減排方案，推進農(nóng)業(yè)低碳科技創(chuàng)新，加大低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)和推廣的投入，鼓勵研發(fā)碳捕獲等關(guān)鍵技術(shù)。從而發(fā)掘農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的固碳減排潛力，推動碳經(jīng)濟向低排放和高能效轉(zhuǎn)型。