世界上有一半以上的人口都以米饭为主食，而鲜为人知的是，水稻种植是气候变化的推动者。水稻的生产过程贡献了全球10%的甲烷排放，而甲烷的增温效应在20年的尺度下是同等质量的二氧化碳的八十倍。控制水稻种植生产的甲烷成为了一个棘手的问题。播客《可持续亚洲–碳索农业》第二集中，我们介绍了近几年开始种植的多年生水稻，也追溯到马达加斯加在八十年代发明的特殊水稻种植方法，同时，我们也探索了中美两国在杂交水稻上的合作进展。

《可持续亚洲》采访了中国农业科学院的牛坤玉教授，她向我们解释了水稻种植过程中是如何产生甲烷的。牛教授指出，水稻种植过程中甲烷的排放主要有两部分。主要来源是水稻在淹水的条件下种植，有机物的厌氧分解产生了甲烷气体，占比高达80%。而另一个部分是水稻种植的残留物——秸秆——会进行一定比例的燃烧，燃烧的过程中也会产生甲烷。

根据美国环保协会的数据，甲烷的增温效应在20年的尺度下是同等质量的二氧化碳的 。甲烷还能在大气层存留大概一百年，属于强温室气体。还有一点需要注意的是，在导致全球变暖的因素中，水稻种植所释放的甲烷占据了全球甲烷排放的十分之一。

中国的水稻种植面积约占全球水稻总种植面积的五分之一，其产量约占全球水稻产量的29%，其释放的甲烷占中国农业甲烷排放量的近百分之四十，占世界水稻种植甲烷排放量的三分之一。减少甲烷的排放极为重要，近几年中国也出台了相关政策。

牛教授指出，中国农村农业部在2022年出台了《农业农村减排固碳实施方案》，该方案将稻田甲烷减排行动列在十个重大行动之首。该行动要求以水稻主产区为重点，强化稻田水分管理，因地制宜推广稻田节水灌溉技术，提高水资源利用效率，减少甲烷生成。改进稻田施肥管理，推广有机肥腐熟还田等技术，选育推广高产、优质、低碳水稻品种，降低水稻单产甲烷排放强度。

牛教授还指出，2022年2月农业农村部办公厅印发的《推进生态农场建设的指导意见》中将探索一套生态农业扶持政策列为重点任务，以农场为重点对象，探索秸秆还田、有机肥施用、深松整地为重点的地力补偿政策，化学农药减量增效、畜禽粪污减排降污、农膜回收利用为重点的环境补偿政策，稻田甲烷、农用地氧化亚氮、动物肠道甲烷、畜禽粪便管理甲烷和氧化亚氮减少排放为重点的低碳补偿政策。

牛教授提到，减少水稻种植温室气体排放的政策是这几年才出台的，但是之前针对其他问题提出的政策都涵盖了甲烷和氮氧减排的共生利益 。例如水稻种植节水技术的研发，从90年代到现在，中国水稻种植的甲烷排放量一直在下降。

水稻温室气体的排放问题也一直受到各国专家学者的关注。牛教授提到使用技术精准耕作，就可以节水减排。她提到了阿里云科技和中国的一个水稻研究所开展合作，通过云计算，物联网种植技术打造一套智能种植系统，让灌溉系统更加精准，做到碳排放的自动检测，可以做到在不降低产量的同时减少20%到30%的碳排放。

但这样的技术是否能在小规模农业中推广开来呢？牛教授认为，中国人多地少的资源禀赋，尤其是在中国的南方地区，使得监测和实施成本将会非常高。牛教授指出，中美两国可以就适用于小规模农业的技术研发开展合作，共同开发管理模式。

美国土地协会首席科学家Tim Crews认为中美之间的合作能在技术层面有进一步的发展。美国土地协会已经与中国的相关部门签订了合作协议，同时也申请了关于多年生水稻的国际研究合作，而这也是他的团队和云南大学胡凤益教授的团队合作的基础。

胡教授的团队联合国内外的相关团队在国际知名的学术期刊 Nature Sustainability（《自然-可持续性》）上发表了基于多年生水稻的研究论文。多年生水稻的研究成果也在同年入选了美国 Science （《科学》）杂志的“2022年度十大科学突破”榜单。

何为多年生水稻？胡教授解释，一年生就是一年只生长一次，而多年生可以 《可持续亚洲-碳索农业》第一集介绍了土壤的固碳作用，由于土壤需要有机物质保持健康和固碳能力，很多再生农业的方法都提倡不翻土或减少翻土，因而增加水分浸透土壤的程度，保持有机物和土壤中的养分。相较于一年生水稻，多年生水稻种植过程中减少了翻土的次数，可以有更多的时间进行光合作用来固定更多的二氧化碳。另一方面，水稻生产过程中大部分时间是被水覆盖的，导致还原作用 的发生，在厌氧条件下，土壤会中会产生更多的甲烷。多年生水稻大部分时间是不需要水的，土壤就成了有氧生长环境，释放甲烷的量相较于一年生水稻就大大减少。

Tim Crews 表示，他的团队与胡教授团队的合作首先看的是多年生水稻的温室气体排放。美国土地协会一直都尝试将多年生水稻引进美国，但一直还没成功。引进需要过滤细菌，而带有在亚洲比较常见的病原体的多年生水稻并不能很好的在美国的温室中栽培。但Tim仍然相信美国南方的农民都很想种植多年生水稻。

科学家们不仅将目光投向了水稻品种，而水稻种植方法对于减排来说也有重要的意义。中美两国的科学家都关注到了一种六十年代发源于马达加斯加的水稻种植方法。

四川省农业科学院农业资源与环境研究所的研究员吕世华做了一个长达多年的实验，利用一种特殊的方法和塑料膜来种植水稻。他解释了技术的操作，首先是耕地施肥，开沟之后，在土壤上面盖上地膜，在地膜上打孔，最终将水稻种植在孔里。可以在水稻生长后期或收获时期将地膜揭掉，也可以选择生物降解地膜，在水稻收获之后基本就完全降解了。

这种种植方法发源于水稻强化栽培系统（System of Rice Intensification），该系统是一个法国传教士在八十年代的马达加斯加发明的一种生态农业方法。当时，这个传教士想要帮助当地农民在资源缺乏的情况下增加收成，于是推广了一种新的种植方法：那就是使用单株种植，将幼苗留在潮湿但没有被淹没的土壤中，通过更少的水和限制肥料的使用来提高产量。 这个方法一开始只是针对资源短缺的问题，但在人为气候变化更严重时，比如在旱灾和天气不稳定更常见的时候，这种方法就被称为一种可抵抗气候变化的种植方式。

吕世华研究员将传统的水稻强化栽培系统进行改良，通过将水稻苗三角形栽培，使用不同材料的地膜来控制土壤温度等方法，做到因地制宜，最终提高了氮肥的利用效率，也提高了水稻产量。

这个技术目前在中国仍处在早期阶段，并没有大规模应用。美国康奈尔大学农业科学的 Norman Uphoff 教授也在研究就这方法，他提到，目前这个技术在美国同样没有普及，但是潜力不容小觑。

Uphoff 教授表示，美国资金比较充足，但人手不足，马达加斯加则相反，但近年也开始有农民表现兴趣。他认为水稻强化栽培系统要在美国生根，也需要因应这里的情况有所调整的，包括气候条件和劳力供应。加利福利亚州刚开始展示兴趣，但因为那里的水资源备受威胁，问题也只会愈来愈严重，如果农民采用少灌溉的耕作方式，他们就可能会失去“用水的权利”，所以他们也不想使用可以省水的耕地方法。

Uphoff 教授之前常去中国进行学术交流，由于各种各样的原因，这几年少了很多。但展望未来，他说和中国学者的合作潛力很大，可以一起研究的方面也很多。