综述：撒哈拉以南非洲玉米农业生态系统温室气体排放：证据综合与减排见解

《Frontiers in Agronomy》：Greenhouse gas emissions in maize agroecosystems of Sub-Saharan Africa: evidence synthesis and mitigation insights

本文系统综述了撒哈拉以南非洲（SSA）玉米农业生态系统的温室气体（GHG）排放证据，重点分析了二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）和甲烷（CH4）的排放特征、关键驱动因素及保护性农业（CA）等减排策略的潜力与权衡，为区域气候智能型玉米生产提供科学依据。

　　

温室气体排放特征与驱动机制

撒哈拉以南非洲玉米农业生态系统的温室气体排放呈现低氮输入环境下的独特模式。现场实测数据显示，该区域排放水平普遍低于高投入系统，其中氧化亚氮（N₂O）对全球增温潜势（GWP）的贡献最大。二氧化碳（CO₂）通量受耕作方式和残留物管理显著影响，而土壤多表现为甲烷（CH₄）的净吸收汇，仅在持续湿润条件下出现偶发性排放。

氮管理被证实为排放的核心调控因子。矿物氮肥施用直接引发N₂O排放脉冲，且排放响应呈非线性特征——当施氮量超过100公斤/公顷时，排放量呈不成比例增长。分次施肥可通过提高氮素供应与作物需求的同步性有效降低峰值排放。有机改良剂（如畜禽粪便）则通过缓慢矿化过程产生延迟且持久的N₂O释放，其排放强度受原料碳氮比（C:N）和土壤质地的共同调控。

保护性农业的减排权衡

基于减少土壤扰动、永久性土壤覆盖和作物多样化的保护性农业（CA）策略展现出复杂的温室气体调控效应。免耕措施通过降低土壤有机质分解速率减少CO₂排放，但在湿润条件下可能因土壤通气性下降而增加N₂O产生。残留物保留虽能提升土壤碳储层，却可能短期内激发CO₂和N₂O排放，特别是与氮肥配施时尤为明显。

作物多样化路径中，玉米-豆科轮作系统表现出比单作更稳定的减排效益，而间作系统的排放效应则因物种选择与种植时序存在较大变异。值得注意的是，当采用产量尺度排放指标（即单位谷物产量的排放量）评估时，保护性农业系统多显示出优于传统耕作的环境绩效，凸显其平衡粮食安全与气候目标的潜力。

研究空白与区域异质性

当前研究存在明显地理聚集性，东非和南非地区的研究占主导地位，西非与中非等主要玉米产区缺乏现场排放数据。多数实验周期较短（1-3个生长季），难以捕捉气候波动对排放的长期影响。未来需开展多站点、长期联网实验，重点整合多温室气体通量监测、土壤碳动态与产量形成过程，以建立适应区域多样性的气候智能型生产范式。

结论展望

撒哈拉以南非洲玉米系统的温室气体减排需遵循情境适配原则。优化氮肥管理（如分次施用）、推广保护性农业核心措施（免耕、覆盖、轮作）的组合创新，并建立涵盖产量尺度排放的多维度评估体系，将有助于在保障区域粮食安全的同时实现气候韧性发展。