四川农业大学任万军教授团队于2013年开始在位于四川盆地的崇州市四川农业大学现代农业研发基地,布置了水旱轮作长期定位试验。2016-2018年,以全球轮作面积最大的麦-稻(WR)轮作系统为对照,测定了蒜-稻轮作系统周年土壤C、N养分、作物产量、温室气体排放(N2O和CH4)和净经济效益(NEB),通过计算轮作系统周年单位净经济效益产生的温室气体增温潜势作为排放强度(GHGI)来衡量温室气体排放与产出之间的关系。
研究结果显示蒜-稻系统的周年NEB是麦-稻系统的10余倍,而GHGI却不及麦-稻的五分之一,表明蒜-稻系统是一个经济收益高且温室气体排放强度低的生产系统。虽然蒜-稻系统造成了旱季较高的N2O排放和稻季较高的CH4排放,但由于大蒜极高的经济价值和后茬较高的稻谷产量极大地提高了其NEB,这就使得蒜-稻系统产生单位温室气体排放带来的经济收益远高于麦-稻系统。
蒜-稻系统旱季的N2O排放对全年的GWP贡献率高达57.1%,主要是旱季大蒜较高的氮肥用量极大的提高了土壤氮养分含量所致。反观不施氮肥对照(GRCK)两年的大蒜产量分别只减少了22.9%和45.2%,这就表明在不减少蒜-稻系统大蒜产量的基础上氮肥用量仍有缩减的空间。
与麦-稻系统相比,蒜-稻系统的GHGI极低,是因为其极高的NEB抵消了增加的温室气体排放。同时,蒜-稻系统还具有较大的温室气体减排潜力。本研究为今后蒜-稻系统温室气体减排和农业生产中高效、绿色、低碳的农业生产方式的选择提供了重要理论依据。
主要结论:
蒜-稻系统具有高净经济效益(NEB)和低温室气体排放强度(GHGI),有助于粮食安全。
蒜-稻系统的高温室气体增温潜势(GWP)主要来自于旱季N2O排放。
蒜-稻系统增加了土壤对碳(C)、氮(N)养分的固持。
蒜-稻系统具有较大的温室气体减排潜力。