过去30年中国农作物产量大幅度增加，但水肥投入、农业温室气体排放和灌溉用水量持续增加引发一系列生态环境问题。如何达到高产高效，兼顾生产、节水固碳减排和经济等多目标，成为迫切需要解决的重大需求和科学前沿问题。  

　　 陶福禄研究组收集多源数据，综合应用统计模型与过程模型估算了中国地级市尺度上2014-2018年17个农业种植系统的净温室气体排放，发展了中国农业种植结构多目标优化框架，分别在地级市水平和省级尺度上开展了种植结构多目标优化（图1）。提出了兼顾生产、减排、节水和经济收入的中国农业种植结构优化方案。表明通过种植结构优化能够降低中国种植系统净温室气体排放7%-16%，在局部地区效果更加显著。其他生产、环境和经济效益也可同时得到不同程度的改善，包括区域的灌溉耗水量会有一定程度的下降，农民经济收入、作物生产和植物蛋白将得到一定程度的提升。该成果在One Earth发表。研究组博士生尹礼唱（目前为博士后）为该论文的第一作者。  

　　上述研究是在前期面向节水的中国植结构优化研究的基础上完成的。前期研究系统估算了中国地级市尺度上2014-2018年17个农业种植系统的灌溉耗水量，并在地级市尺度上开展了面向节水的中国农业种植结构优化（图2）。表明通过种植结构优化能够降低中国灌溉耗水量的5.3% ±1.6%，在华北平原可取得更大的节水成效，同时兼顾生产、环境和经济效益等。相关成果于2022年1月发表在Agricultural and Forest Meteorology。 

　　相关论文：  

　　Lichang Yi, Fulu Tao^*, Yi Chen, Yicheng Wang, Philippe Ciais, Pete Smith. Novel cropping-system strategies in China can increase plant protein with higher economic value but lower greenhouse gas emissions and water use. One Earth (2023), https://doi.org/10.1016/j.oneear.2023.04.010. 

　　Lichang Yi, Fulu Tao^*, Yi Chen, Yicheng Wang, Reducing agriculture irrigation water consumption through reshaping cropping systems across China. Agricultural and Forest Meteorology (2022), https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2021.108707. 

　　Yicheng Wang, Fulu Tao*, Yi Chen, Lichang Yin. Interactive impacts of climate change and agricultural management on soil organic carbon sequestration potential of cropland in China over the coming decades, Science of The Total Environment, 817, 2022, 153018. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.153018 

　 Yicheng Wang, Fulu Tao*, Lichang Yin, Yi Chen, Spatiotemporal changes in greenhouse gas emissions and soil organic carbon sequestration for major cropping systems across China and their drivers over the past two decades, Science of The Total Environment, 833, 2022, 155087. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.155087 

图1.减排框架

图2.节水成效