我國(guó)農(nóng)田氧化亞氮排放的時(shí)空特征及減排途徑

嚴(yán)圣吉 尚子吟 鄧艾興 張衛(wèi)建

（1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，100081，北京；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)農(nóng)村碳達(dá)峰碳中和研究中心，100081，北京）

人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致大氣溫室氣體濃度升高是全球氣候變暖的主要驅(qū)動(dòng)因子，其中氧化亞氮（N2O）是第三大溫室氣體，也是在大氣中留存時(shí)間最長(zhǎng)的溫室氣體，其百年的全球增溫潛勢(shì)是二氧化碳（CO2）的273倍[1]。全球人為N2O排放量在過(guò)去幾十年顯著增加，其中大部分與作物生產(chǎn)及氮肥施用[2]有關(guān)。農(nóng)業(yè)源N2O排放占全球人為N2O排放總量的60%以上，其中農(nóng)田排放約占30%[3]，我國(guó)農(nóng)業(yè)源N2O的相應(yīng)排放占全國(guó)人為總排放的70%以上[4]。要在21世紀(jì)末將地表平均氣溫升高幅度控制在1.5℃以下，全球需在2050年前實(shí)現(xiàn)溫室氣體的“凈零排放”。因此，在多種CO2減排措施不斷涌現(xiàn)的同時(shí)，N2O等非CO2溫室氣體減排也成為國(guó)際關(guān)注的新焦點(diǎn)[5]。目前全球有超過(guò)130個(gè)國(guó)家設(shè)定了實(shí)現(xiàn)“凈零排放”目標(biāo)的時(shí)限，多集中在2045-2070年[6]。我國(guó)于2020年9月在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上鄭重承諾：力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[7]。雖然我國(guó)碳達(dá)峰主要是CO2，但碳中和包括非CO2溫室氣體。在占全球不足9%的耕地和6%的淡水資源等條件下，我國(guó)保障了世界約20%人口的糧食供給[8]，其中化肥和農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品投入發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。截至2018年，我國(guó)氮肥用量與1979年相比增長(zhǎng)幅度約240%[9]。大量研究[2,10]證明，氮肥不合理施用是導(dǎo)致農(nóng)田N2O排放增加的主要原因。隨著非CO2溫室氣體減排的國(guó)際壓力劇增，以及國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展和“碳達(dá)峰、碳中和”雙碳目標(biāo)等行動(dòng)的深入推進(jìn)，在糧食安全前提下，開(kāi)展作物生產(chǎn)的農(nóng)田N2O減排，急需區(qū)域針對(duì)性強(qiáng)的農(nóng)田N2O減排策略與技術(shù)指導(dǎo)。

雖然關(guān)于N2O排放的關(guān)鍵過(guò)程、主要機(jī)制及其影響因子的研究比較多，但是針對(duì)我國(guó)不同區(qū)域農(nóng)田N2O排放及針對(duì)性減排的綜合研究仍不足。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，有研究[11]發(fā)現(xiàn)硝化作用是森林土壤N2O排放的關(guān)鍵來(lái)源，并且其排放通量主要與氣溫相關(guān)。曹文超等[12]綜合論述了土壤N2O產(chǎn)生的各主要途徑及其調(diào)控因子對(duì)N2O排放的影響，但在減排途徑等方面仍探討不夠。也有一些關(guān)于農(nóng)田N2O排放影響因素和減排措施方面的研究，但這些研究多側(cè)重施氮量[13]、秸稈還田方式和生物炭[14]等單一或交互影響因子等方面，在影響因素和減排措施等方面仍梳理不夠。另外，關(guān)于我國(guó)農(nóng)田N2O排放特征方面，Zou等[15]通過(guò)模型模擬加入降水量和氮肥施用量等空間數(shù)據(jù)庫(kù)，估算了1980-2000年全國(guó)農(nóng)田N2O的直接排放量；李艷春等[16]估算了福建省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)N2O排放量，分析了該省排放的年代變化；張凡等[17]分析了西北干旱半干旱地區(qū)農(nóng)田土壤N2O排放空間變化特征，并探討其影響因素。但是在全國(guó)層面，尤其是基于單位作物播種面積的排放特征研究尚缺，不利于農(nóng)田N2O減排技術(shù)途徑的科學(xué)規(guī)劃。為此，本文首先分析我國(guó)農(nóng)田氮肥施用的變化趨勢(shì)，并量化分析我國(guó)農(nóng)田N2O排放的時(shí)空特征；之后，在進(jìn)一步明晰我國(guó)農(nóng)田N2O排放的關(guān)鍵過(guò)程及影響因素基礎(chǔ)上，提出了我國(guó)農(nóng)田N2O減排策略與途徑以及支撐N2O減排的科技與政策創(chuàng)新建議，為我國(guó)農(nóng)田N2O減排的行動(dòng)方案制定和技術(shù)創(chuàng)新提供依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

關(guān)于我國(guó)農(nóng)田N2O排放估算和氮肥施用分析的數(shù)據(jù)資料主要包括2001-2018年全國(guó)各省所有作物播種面積和氮肥施用折純量等數(shù)據(jù)，均從國(guó)家數(shù)據(jù)中心（http://data.stats.gov.cn/）獲取，其中香港特別行政區(qū)、澳門(mén)特別行政區(qū)和臺(tái)灣省的數(shù)據(jù)暫未列入。氮肥量按照尿素中氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)46.6%計(jì)算，復(fù)合肥按照15% N-15% P2O5-15% K2O含量計(jì)算[18]。

1.2 計(jì)算方法

農(nóng)田N2O排放等于作物生產(chǎn)過(guò)程中的氮輸入量乘以其相應(yīng)的N2O排放因子。計(jì)算公式參照《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》[19]：

式中，EN2O為農(nóng)用地N2O排放總量（萬(wàn)t）；N輸入為作物生產(chǎn)過(guò)程氮輸入量（萬(wàn)t）；EF為對(duì)應(yīng)的N2O排放因子（kg N2O-N/kg N輸入量）（表1）[19]。僅考慮由農(nóng)用地當(dāng)季氮輸入引起的N2O排放，暫未考慮由大氣氮沉降和氮淋溶徑流損失引起的N2O排放。其中當(dāng)季輸入的氮僅考慮化肥氮的投入，暫未考慮糞肥和秸稈還田的氮投入。

表1 各作物種植區(qū)N2O排放因子Table 1 N2O emission factors of different crop planting regions kg N2O-N/kg N輸入量 kg N2O-N/kg N input

1.3 文獻(xiàn)收集與分析

為了進(jìn)一步分析農(nóng)田土壤N2O排放的關(guān)鍵過(guò)程與影響因子，以N2O排放、機(jī)制和影響因素等為主題，全面搜集中國(guó)知網(wǎng)電子期刊、各類(lèi)論文和Web of Science在線期刊等資料，綜合分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于農(nóng)田N2O排放機(jī)制和影響因素方面的研究進(jìn)展。對(duì)已收集文獻(xiàn)資料進(jìn)行整理歸納，進(jìn)一步明確我國(guó)農(nóng)田N2O排放的關(guān)鍵過(guò)程、主要影響因子和作用機(jī)制，并針對(duì)我國(guó)區(qū)域作物生產(chǎn)的N2O排放特征，制定N2O減排的技術(shù)途徑與方向。

2 我國(guó)農(nóng)田氮肥施用及N2O排放的時(shí)空特征

2.1 農(nóng)田氮肥施用的時(shí)空特征

氮肥施用是影響農(nóng)田N2O排放高低的最關(guān)鍵因子。從時(shí)間上看（圖1a），我國(guó)農(nóng)田單位播種面積的氮肥用量在2001-2007年呈明顯遞增趨勢(shì)，而后保持相對(duì)穩(wěn)定，2014年后出現(xiàn)下降趨勢(shì)，但2018年農(nóng)田單位播種面積的氮肥用量仍高于2001年；各區(qū)域的農(nóng)田單位播種面積氮肥用量達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)間不同，但在2018年均呈下降趨勢(shì)。在2001-2018年，不同區(qū)域農(nóng)田單位播種面積氮肥用量為華東地區(qū)＞華北地區(qū)＞西北地區(qū)＞西南地區(qū)＞華南地區(qū)＞華中地區(qū)＞東北地區(qū)?？傮w來(lái)看，華南地區(qū)的上升趨勢(shì)最明顯。在農(nóng)田氮肥利用現(xiàn)狀上（圖1b），2018年單位播種面積氮肥用量為華東地區(qū)＞華北地區(qū)＞西北地區(qū)＞華南地區(qū)＞西南地區(qū)＞華中地區(qū)＞東北地區(qū)。最高值華東地區(qū)的平均單位播種面積氮肥用量達(dá)1.43t/hm2，最低值東北地區(qū)的平均單位播種面積氮肥用量為0.44t/hm2，相差約3.3倍。

圖1 我國(guó)農(nóng)田氮肥施用的時(shí)間（a）和空間（b）特征Fig.1 Temporal(a)and spatial(b)characteristics of N application rate in farmland of China

2.2 農(nóng)田N2O排放的時(shí)空特征

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)農(nóng)田N2O排放一直處于穩(wěn)定上升狀態(tài)（圖2a）。直到2015年農(nóng)田N2O排放達(dá)到最高點(diǎn)，而后逐漸開(kāi)始下降，主要原因可能是農(nóng)業(yè)農(nóng)村部啟動(dòng)的“減肥減藥”雙減行動(dòng)在各地區(qū)均卓有成效，但2018年農(nóng)田N2O排放仍高于2001年。除華東地區(qū)外，各地區(qū)農(nóng)田N2O排放均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，直到2010或2015年才有所下降，但依舊高于2001年。近年來(lái)，華東地區(qū)農(nóng)田N2O排放呈下降趨勢(shì)，截至2018年其農(nóng)田N2O排放（與2001年相比）下降約15%。在2001-2018年，不同地區(qū)農(nóng)田N2O排放均為華東地區(qū)＞華中地區(qū)＞華南地區(qū)＞西南地區(qū)＞東北地區(qū)＞華北地區(qū)＞西北地區(qū)。2018年單位播種面積N2O排放以華東地區(qū)最高，達(dá)7.3t CO2-eq/hm2，其他區(qū)域高低依次為華南地區(qū)、西南地區(qū)、華北地區(qū)、東北地區(qū)和西北地區(qū)（圖2b），華中地區(qū)最低（2.1t CO2-eq/hm2）。不同地區(qū)環(huán)境條件、作物品種、耕作方式和外界碳氮投入的相互作用，使得農(nóng)田N2O排放形成南高北低的趨勢(shì)。

圖2 我國(guó)農(nóng)田N2O排放的時(shí)間（a）和空間（b）特征Fig.2 Temporal(a)and spatial(b)characteristics of N2O emission from farmland of China

3 農(nóng)田N2O排放的關(guān)鍵過(guò)程及其主要影響因素

3.1 農(nóng)田N2O排放的關(guān)鍵過(guò)程

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)N2O排放約占全球人為排放的30%左右，主要來(lái)自旱地系統(tǒng)，由于稻田系統(tǒng)水稻生育期內(nèi)多處于淹水厭氧條件，N2O排放少[20]?，F(xiàn)有研究表明，土壤N2O產(chǎn)生的關(guān)鍵生物學(xué)途徑主要包括硝化作用、反硝化作用、硝酸鹽異化還原成銨以及硝化細(xì)菌反硝化作用（圖3a），而農(nóng)田N2O排放的2/3以上來(lái)自土壤硝化和反硝化作用[21]，其中反硝化作用被認(rèn)為是農(nóng)田N2O排放的最主要過(guò)程[22]。

硝化作用是指硝化微生物在有氧條件下將土壤中由氮肥水解、有機(jī)質(zhì)礦化和生物固氮等產(chǎn)生的氨氣（NH3）或銨鹽（NH4+）氧化成亞硝酸鹽（NO2-）或者硝酸鹽（NO3-）的過(guò)程。其中，在NH4+氧化成NO2-過(guò)程中，為避免NO2-在細(xì)胞中累積，亞硝酸鹽還原酶（NiR）將NO2-還原為N2O[23]。反硝化作用是指在無(wú)氧或低氧環(huán)境下，由反硝化菌將NO3-經(jīng)過(guò)中間產(chǎn)物（NO2-、NO、N2O）還原成氮?dú)猓∟2）的過(guò)程。其中，N2O還原酶（NOS）可能受到土壤理化性質(zhì)的抑制，或土壤中原本就缺乏NOS，無(wú)法將N2O還原成N2[23]。

硝化細(xì)菌反硝化作用是指硝化微生物將NH4+氧化成NO2-，這個(gè)階段屬于硝化過(guò)程的前半部分，不同點(diǎn)在于NO2-進(jìn)一步還原成NO、N2O和N2，這個(gè)階段屬于反硝化過(guò)程的后半部分。由于硝化細(xì)菌反硝化過(guò)程中僅由氨氧化微生物或古菌參與，并無(wú)NO3-的生成，從而區(qū)別于硝化和反硝化作用[24]。硝酸鹽異化還原成銨（DNRA）是指在微生物（專(zhuān)性厭氧菌、兼性厭氧菌和好氧菌）作用下將NO3-經(jīng)過(guò)NO2-還原成NH4+的過(guò)程，常伴有NO2-的短暫累積以及N2O的生成[25]。

3.2 農(nóng)田N2O排放的主要影響因素及其作用機(jī)制

影響農(nóng)田N2O排放的因素主要包括外界碳氮投入、作物因素、土壤性質(zhì)和氣候因素等（圖3b），其中氮肥施用和作物吸收對(duì)農(nóng)田N2O排放的影響最突出[2,26]。

圖3 土壤N2O排放的關(guān)鍵過(guò)程（a）和主要影響因素（b）Fig.3 Key processes(a)and influencing factors(b)of soil N2O emissions

不同的外界碳氮投入，例如氮肥、秸稈等有機(jī)物料添加，對(duì)農(nóng)田溫室氣體排放存在不同影響。其中，外源氮添加諸如施肥和大氣氮沉降等，可快速提高土壤NH4+和NO3-含量，從而顯著增加N2O排放[26]。秸稈和有機(jī)肥等有機(jī)物料添加是提高土壤肥力、促進(jìn)土壤健康的良好農(nóng)田管理措施。秸稈施入后主要通過(guò)影響土壤碳、氮有效性及土壤通氣性進(jìn)而間接影響土壤N2O排放[27]。多年來(lái)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不僅外界有機(jī)物料投入增加，作物品種也不斷更新?lián)Q代。生產(chǎn)力和氮吸收能力較強(qiáng)的作物品種可以降低土壤N2O排放，這與土壤中較多的氮被吸收和較少的有效氮可被微生物利用有關(guān)[28]。同時(shí)作物合理輪作倒茬和保護(hù)性耕作等耕作措施也是影響農(nóng)田N2O排放的重要因子。

土壤特性主要通過(guò)影響N2O產(chǎn)生或排放的中間過(guò)程進(jìn)而影響農(nóng)田N2O排放。土壤水分含量直接影響土壤微生物活性和通氣性，進(jìn)而影響土壤硝化和反硝化過(guò)程的進(jìn)行以及N2O在土壤中的傳輸和向大氣的擴(kuò)散[29]。土壤pH可直接通過(guò)影響微生物活性調(diào)控農(nóng)田N2O排放，在一定范圍內(nèi)，隨著pH降低，其活性受到抑制而無(wú)法進(jìn)一步將N2O還原成N2，導(dǎo)致N2O累積增多[30]。土壤溫度則主要通過(guò)控制土壤有機(jī)質(zhì)的分解和微生物代謝過(guò)程中相關(guān)酶的活性來(lái)影響土壤N2O的產(chǎn)生[29]。氧氣（O2）濃度主要通過(guò)影響土壤微生物活性而間接影響土壤N2O排放的生物學(xué)過(guò)程。土壤質(zhì)地直接影響土壤含水量及含氧量[31]，間接影響土壤硝化和反硝化相關(guān)的微生物活性，進(jìn)而影響土壤N2O排放。

大氣CO2濃度和氣溫升高以及極端降水頻率增加，是全球氣候變化的主要特征，也影響著農(nóng)田N2O排放。通過(guò)模擬大氣CO2濃度升高，發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)量和根系分泌物增加，進(jìn)而影響微生物活性，促進(jìn)不完全反硝化的增加，提高了N2O：N2排放比，從而促進(jìn)N2O排放[32]。大氣溫度及降水主要是通過(guò)影響土壤溫度和含水量間接影響硝化和反硝化作用等影響農(nóng)田N2O產(chǎn)生的微生物學(xué)過(guò)程。

4 我國(guó)農(nóng)田N2O的減排途徑分析及行動(dòng)建議

4.1 農(nóng)田N2O減排的可行途徑

依據(jù)農(nóng)田N2O排放關(guān)鍵過(guò)程及其主要影響因素，結(jié)合我國(guó)農(nóng)田氮肥施用和N2O排放特征，在選用氮高效利用及低土壤N2O排放的作物品種前提下，我國(guó)不同區(qū)域農(nóng)田N2O減排可考慮選用綠色生態(tài)施肥技術(shù)。諸如配方肥深施、水肥一體化、有機(jī)肥或綠肥替代化肥等技術(shù)途徑，通過(guò)氮肥增效或有機(jī)替代等措施實(shí)現(xiàn)減量施用，顯著降低土壤N2O排放。在農(nóng)田氮肥施用量和N2O排放較高的地區(qū)，可依據(jù)作物不同生長(zhǎng)階段需肥特性，優(yōu)化施肥時(shí)間與方式。例如，在華東地區(qū)，由于作物生長(zhǎng)前期需肥量少，可調(diào)整N、P、K的施肥比例，分次撒施，以及選用長(zhǎng)效氮肥和緩控釋肥等，通過(guò)科學(xué)施肥來(lái)提高氮肥利用效率，減少氮素在土壤中的累積，進(jìn)而降低農(nóng)田N2O排放[26]。而在華北等蔬菜廣泛種植或水分調(diào)控程度高的地區(qū)，可通過(guò)合適的土壤水分以及水肥一體化的管理措施，改變土壤充水孔隙度（WFPS）、土壤通氣性和O2濃度等，影響硝化和反硝化菌的活性[33]，進(jìn)而影響土壤N2O排放。已有研究[34]表明，不同灌溉管理措施下，水肥一體化的滴灌（與傳統(tǒng)灌溉相比）創(chuàng)造了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境，減少了農(nóng)田N2O排放。與此同時(shí)，適宜的作物品種和合理的種植制度與方式也有利于降低農(nóng)田N2O排放。在適宜的地區(qū)，通過(guò)種植氮吸收能力較強(qiáng)的作物品種，農(nóng)田土壤中銨和硝酸鹽的供應(yīng)量減少，降低了N2O生成的底物濃度，有利于降低N2O排放[28]。在作物多熟種植地區(qū)，依據(jù)作物對(duì)自然條件的適應(yīng)以及當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)條件，采取糧食作物與綠肥或豆科作物進(jìn)行合理輪作倒茬，增加豆科作物的布局，減少化學(xué)氮肥施用，提高氮肥利用效率，降低溫室氣體排放[35]。在作物合理配置的基礎(chǔ)上，實(shí)施保護(hù)性耕作（尤其針對(duì)土壤退化嚴(yán)重的地區(qū)）也是降低農(nóng)田N2O排放的途徑之一。已有研究[36]表明，保護(hù)性耕作與常規(guī)耕作相比，有助于改善土壤結(jié)構(gòu)、增加土壤碳儲(chǔ)量和提高土壤生產(chǎn)力，進(jìn)而減少農(nóng)田N2O排放。由于稻田是甲烷（CH4）產(chǎn)生和排放的重要源，在降低農(nóng)田N2O排放的同時(shí)不能以增加CH4排放為代價(jià)，應(yīng)考慮減排技術(shù)的綜合溫室效應(yīng)。

在考慮作物品種和耕作栽培技術(shù)等的同時(shí)，一些減排產(chǎn)品，諸如硝化抑制劑和生物炭等也可以起到明顯的N2O減排效果。其中施用硝化抑制劑，可以直接抑制土壤中NH4+向NO3-的轉(zhuǎn)化，從而抑制土壤微生物硝化和反硝化過(guò)程產(chǎn)生的N2O[37]。目前常用的硝化抑制劑包括雙氰銨和3,4-二甲基吡唑等。外施生物炭不僅可以顯著提高土壤固碳量[38]，而且可通過(guò)改變土壤物理、化學(xué)以及生物學(xué)性質(zhì)影響農(nóng)田N2O的排放。如生物炭通常具有高C/N比，并含有小分子量有機(jī)化合物，其多孔的結(jié)構(gòu)適宜微生物生長(zhǎng)并有利于土壤氮素的固定，進(jìn)而減少氮素有效性，降低土壤N2O的排放。另外，生物炭具有堿性特性，可用來(lái)改良酸性土壤，提高土壤pH，抑制土壤N2O的產(chǎn)生，降低其排放[39]。

4.2 農(nóng)田N2O減排的行動(dòng)建議

考慮到農(nóng)田排放的非點(diǎn)源性，且存在持久性、不確定性和精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)難等問(wèn)題，需發(fā)展簡(jiǎn)單易行且適用范圍更廣的農(nóng)田減排理論和技術(shù)，創(chuàng)制更為完整的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)體系，以及建立農(nóng)田減排相關(guān)的政策法律法規(guī)。同時(shí)，要加強(qiáng)科普宣傳，政府進(jìn)行適度干預(yù)，推出可持續(xù)的碳減排激勵(lì)和碳排放約束措施的同時(shí)，激勵(lì)社會(huì)多元主體參與，共同促進(jìn)碳減排?？萍己徒?jīng)營(yíng)方式等需要?jiǎng)?chuàng)新，在糧食安全的前提下，完善農(nóng)田N2O減排技術(shù)措施，構(gòu)建相對(duì)簡(jiǎn)單易行的減排行動(dòng)方案，提高小農(nóng)戶(hù)的綠色低碳意識(shí)和組織化程度，發(fā)展綠色低碳作物生產(chǎn)模式[40]。另外，創(chuàng)新智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)，提高農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警，提升作物生產(chǎn)系統(tǒng)的氣候韌性，完善計(jì)量、監(jiān)測(cè)和評(píng)估方法，也可以助力農(nóng)田N2O減排行動(dòng)。

5 小結(jié)

農(nóng)田N2O受多種環(huán)境因素影響，但反硝化作用是影響農(nóng)田N2O排放最主要的生物學(xué)過(guò)程。我國(guó)自2001年開(kāi)始，單位播種面積氮肥用量和農(nóng)田N2O排放量均呈上升趨勢(shì)，分別于2014和2015年開(kāi)始下降，其中，華東地區(qū)的單位播種面積氮肥用量一直處于最高水平。氮肥施用是影響農(nóng)田N2O排放最關(guān)鍵的因子，因此，施肥量最高的地區(qū)農(nóng)田N2O排放量也高，例如華東地區(qū)。這些地區(qū)可選擇調(diào)整氮肥施用比例、時(shí)間以及施用緩控釋肥等，達(dá)到降低農(nóng)田N2O排放目的。不同地區(qū)農(nóng)田N2O排放各異，主要受氣候、地理和生產(chǎn)技術(shù)等影響，應(yīng)選用適宜的綠色生態(tài)施肥等N2O減排措施，包括利用水肥一體化的滴灌方式調(diào)控土壤水分、選擇低排放作物品種、與豆科綠肥作物等輪作或休耕等保護(hù)性耕作，以及水肥一體化和配方肥深施等化肥增效減量技術(shù)。稻田N2O排放不能以增加CH4排放為代價(jià)，要實(shí)施綜合減排措施。

不同區(qū)域因作物種類(lèi)和施肥現(xiàn)狀不同，應(yīng)采取相應(yīng)的化肥增效或替代減量的減排原則。東北地區(qū)的重點(diǎn)是控氮、減磷及穩(wěn)鉀，并補(bǔ)充微量元素肥料，開(kāi)展糧豆輪作，推廣水肥一體化和高效緩控釋肥等；黃淮海地區(qū)的重點(diǎn)同樣是減氮、控磷和穩(wěn)鉀，補(bǔ)充中微量元素，采用種肥同播、機(jī)械化深施和水肥一體化等措施；長(zhǎng)江中下游及南方稻作區(qū)要適當(dāng)減氮、控磷和穩(wěn)鉀，并配合施用硫、鋅和硼等中微量元素，推廣配方肥、有機(jī)肥替代和冬季種植綠肥等措施，并利用鈣鎂磷肥、石灰和硅鈣等堿性調(diào)理劑改良酸化土壤；西南地區(qū)注意穩(wěn)氮、調(diào)磷和補(bǔ)鉀，配合施用硼、鉬、鎂、硫、鋅和鈣等中微量元素，以及秸稈還田、沼肥及畜禽糞便合理利用、冬季種植綠肥等措施；西北地區(qū)的增效減量施肥原則是以水定肥、以肥調(diào)水，穩(wěn)氮、穩(wěn)磷、調(diào)鉀的同時(shí)，配合施用鋅和硼等中微量元素，實(shí)施保護(hù)性耕作、秸稈還田和水肥一體化等措施[41]。