甲烷（CH4）是继二氧化碳之后第二大温室气体，全球甲烷排放量约占温室气体排放总量的18%，并对当前人为引发的温室效应约贡献了三分之一，减少甲烷排放被认为是快速缓解气候变化的有效途径。中国是全球最大的甲烷人为排放国，农业活动占其甲烷排放总量的40%以上。基于排放因子法的研究估计，中国水稻种植产生的甲烷排放量在5.61至11.40 Tg之间，约占中国农业甲烷排放的42%。基于两种常用的生态模型CH4MOD（CH4模型）和DNDC（反硝化-分解模型）估算，中国水稻种植甲烷排放量在2.87至11.40 Tg之间。其他模型估算的中国水稻种植甲烷排放量在2.00至13.70 Tg之间。这些结果存在较大差异，且主要集中在历史排放，缺乏对气候变化或政策干预下未来变化的考虑。影响中国水稻种植甲烷排放的主要驱动因素包括耕作管理、气象因素和土壤特性。
本研究首先采用排放因子法分析了中国过去二十年水稻种植甲烷排放及单位水稻生产的甲烷排放量的时空变化。然后，通过相关分析、地理探测器和逐步多元线性回归，探讨了包括耕作管理、气象因素、空间属性和土壤特性在内的144个潜在驱动因素。最后，设计了气候变化情景和政策管理视角，预测了2025年至2060年中国水稻种植甲烷排放的变化。研究结果旨在为未来碳减排政策的制定与实施提供科学建议，增强政策措施的针对性和有效性，助力中国实现碳达峰与碳中和目标。
图1. 2000 至 2020 年中国各地水田面积的变化情况。
图2展示了过去二十年间中国水稻甲烷排放的空间趋势，显示出与水稻种植面积变化的大致一致性。过去二十年间，中国水稻甲烷排放排放量在6.21至6.57 Tg之间，且其质心和标准椭圆方向向东北迁移。2005年至2010年是一个重要的时间段，期间排放的重心明显向东北偏移。
图2. 2000 至 2020 年中国各地水稻种植产生的甲烷排放量变化。
根据排放的分区结果，其区域分布特征基本与水稻种植面积一致。然而，华东、华中和华南地区的排放水平明显较高，而东北、西南地区贡献较低，华北和西北地区的贡献则相对较弱，主要原因是华东、华中和华南地区稻田的甲烷排放水平较高。从过去二十年各省水稻种植面积和排放的变化情况来看，东北地区的增长主要由黑龙江省驱动。在华东地区，沿海省份如浙江和福建由于非农业经济的快速发展，导致稻田种植面积和甲烷排放显著减少，而内陆省份如安徽和江西的水稻种植则有所增加。
图3. 2000-2020 年中国各省区水田面积、水稻产量、CH4 排放量和单位水稻产量 CH4 排放量的变化情况。
图4. 单位稻田甲烷排放的驱动因素分析
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