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基于包括國家級耕地監(jiān)測點數(shù)據在內的多個土壤有機碳數(shù)據庫，分析了中國不同地區(qū)、土壤類型、種植制度農田土壤有機碳含量的時空變化格局，估算了農田表土有機碳密度現(xiàn)狀。采用土壤飽和限法、恢復法、技術情景分析法等手段，估算得到中國農田表土生物物理固碳潛力為2.2-2.9 Pg，同時評估了農田固碳的技術可達潛力[1,2]。系統(tǒng)解讀了“千分之四全球土壤增碳計劃”并提出應對策略[3]。

采用最優(yōu)的排放因子計算方法，為中國農田開發(fā)了體現(xiàn)不同農業(yè)區(qū)、不同作物和不同肥料類型特征的N2O排放因子[4]。利用基于經驗的多元逐步回歸方法開發(fā)了考慮土壤、管理和氣候因素的中國農田N2O排放模型[5]以及稻田CH4排放模型[6]。結合高空間分辨率土壤、管理數(shù)據，系統(tǒng)地估算了中國農田的溫室氣體排放總量及其空間分布特征[4-6]。為生物地球化學模型DAYCENT開發(fā)了稻田甲烷排放子模型[7]，并且基于DAYCENT模型對不同管理措施下中國農田固碳減排潛力進行了預測[8]。基于全生命周期和成本效益分析方法，對比了秸稈發(fā)電、秸稈成型燃料、生物質熱裂解技術的環(huán)境效應，發(fā)現(xiàn)生物質熱裂解技術是最具經濟和環(huán)境效益的秸稈可持續(xù)利用技術之一，具有貢獻碳中和目標的潛力[9-10]。

基于國家統(tǒng)計數(shù)據、實地調查數(shù)據，通過優(yōu)化生命周期評價-碳足跡計量方法學，從點位尺度到國家尺度、從農業(yè)生產到食物消費對中國農業(yè)碳足跡進行了系統(tǒng)評價[11,12]。發(fā)現(xiàn)良好的農田管理措施，特別是氮肥的合理使用可以顯著減少作物生產過程的溫室氣體排放。針對不同水稻種植模式的碳足跡進行量化發(fā)現(xiàn)，集約化種植可以增加經濟效益、減少農業(yè)溫室氣體排放[13]。進一步比較畜牧業(yè)生產過程的碳足跡發(fā)現(xiàn)，規(guī)?；a可以減少中國畜牧業(yè)生產中溫室氣體排放[14]。對不同飲食方式的全生命周期碳足跡評估發(fā)現(xiàn)，外出就餐的飲食碳足跡顯著高于家庭就餐，飲食模式的改變也可以為減緩溫室氣體排放做出貢獻[15]。

在2012年國家發(fā)改委印發(fā)《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》的背景下，參考已頒布的清潔發(fā)展機制（CDM）項目各類方法學，開發(fā)了測土施肥項目固碳減排計量方法學[16,17]，為測土配方施肥項目參與碳交易提供方法學支撐。秸稈熱解炭化-生物質炭基肥-生態(tài)農業(yè)產業(yè)體系正在中國興起，炭基肥規(guī)?；l(fā)展具有參與我國正在實施的自愿減排碳交易項目的明顯潛力，因此針對不同農業(yè)經營模式探討構建了生物質炭基肥項目固碳減排計量方法，為其大規(guī)模農業(yè)應用參與自愿減排碳交易提供科學依據和方法學支撐[18]。

日益加劇的全球氣候變化將對農業(yè)帶來巨大威脅，而高強度的農業(yè)利用在提供生態(tài)系統(tǒng)服務的同時也產生巨大的環(huán)境風險，如何在氣候變化背景下維持農業(yè)生產的可持續(xù)性是當前倡導的氣候智慧型農業(yè)的核心內容?；谶@些認識，我們將氣候智慧型農業(yè)定義為“通過一系列管理實現(xiàn)氣候變化背景下維持甚至增強生態(tài)系統(tǒng)服務功能并減少生態(tài)環(huán)境負面影響的農業(yè)經營系統(tǒng)”。我們展望，應通過模擬氣候變化試驗研究、數(shù)據集成分析、模型模擬等研究手段，對未來氣候變化下的點位到區(qū)域尺度的農田生態(tài)系統(tǒng)服務與環(huán)境效應指標進行量化與集成，制定氣候變化農業(yè)管理方案并滿足氣候智慧型農業(yè)的發(fā)展內涵 [19]。

[1] 程琨, 潘根興, 田有國, 等. 中國農田表土有機碳含量變化特征——基于國家耕地土壤監(jiān)測數(shù)據. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2009, 28(12), 2476-2481.

[2]Cheng, K., Zheng, J., Nayak, D., et al. Re-evaluating the biophysical and technologically attainable potential of topsoil carbon sequestration in China's cropland. Soil Use and Management, 2013, 29(4), 501-509.

[3]程琨,潘根興. '千分之四全球土壤增碳計劃'對中國的挑戰(zhàn)與應對策略. 氣候變化研究進展, 2019, 12(5), 457-464.

[4]Yue, Q., Wu, H., Sun, J., et al. Deriving emission factors and estimating direct nitrous oxide emissions for crop cultivation in China. Environmental Science & Technology, 2019, 53(17), 10246-10257.

[5]Yue, Q., Ledo, A., Cheng, K., et al. Re-assessing nitrous oxide emissions from croplands across China. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2018, 268, 70-78.

[6]Sun, J., Wang, M., Xu, X., et al. Re-estimating methane emissions from Chinese paddy fields based on a regional empirical model and high-spatial-resolution data. Environmental Pollution, 2020, 265, 115017.

[7]Cheng, K., Ogle, S. M., Parton, W. J., et al. Predicting methanogenesis from rice paddies using the DAYCENT ecosystem model. Ecological Modelling, 2013, 261, 19-31.

[8]Cheng, K., Ogle, S. M., Parton, W. J., et al. Simulating greenhouse gas mitigation potentials for Chinese Croplands using the DAYCENT ecosystem model. Global Change Biology, 2014, 20(3), 948-962.

[9]Ji, C., Cheng, K., Nayak D., et al. Environmental and economic assessment of crop residue competitive utilization for biochar, briquette fuel and combined heat and power generation. Journal of Cleaner Production, 2018, 192: 916-923.

[10]Xu, X., Cheng, K., Wu, H., et al. Greenhouse gas mitigation potential in crop production with biochar soil amendment—a carbon footprint assessment for cross-site field experiments from China. GCB Bioenergy, 2019, 11(4), 592-605.

[11]Cheng, K., Pan, G., Smith, P., et al. Carbon footprint of China's crop production—An estimation using agro-statistics data over 1993–2007. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2011, 142(3-4), 231-237.

[12]Cheng, K., Yan, M., Nayak, D., et al. Carbon footprint of crop production in China: an analysis of National Statistics data. The Journal of Agricultural Science, 2015, 153(3), 422-431.

[13]Yan, M., Luo, T., Bian, R., et al. A comparative study on carbon footprint of rice production between household and aggregated farms from Jiangxi, China. Environmental Monitoring and assessment, 2015, 187(6), 1-13.

[14]Luo, T., Yue, Q., Yan, M., et al. Carbon footprint of China's livestock system–a case study of farm survey in Sichuan province, China. Journal of Cleaner Production, 2015, 102, 136-143.

[15]Yue, Q., Xu, X., Hillier, J., et al. Mitigating greenhouse gas emissions in agriculture: From farm production to food consumption. Journal of Cleaner Production, 2017, 149, 1011-1019.

[16]程琨, 潘根興, 張斌, 等. 測土配方施肥項目固碳減排計量方法學探討. 農業(yè)環(huán)境科學學報, 2011, 30(9), 1803-1810.

[17]程琨, 潘根興, 羅婷. 測土配方施肥固碳減排計量方法指南. 中國標準出版社, 2011.

[18]孫建飛, 鄭聚鋒, 程琨, 等. 面向自愿減排碳交易的生物質炭基肥固碳減排計量方法研究. 中國農業(yè)科學, 2018, 51(23), 4470-4484

[19]程琨, 鄭聚鋒, 潘根興. 氣候變化智慧型農業(yè)的表征與計量評價. 南京農業(yè)大學學報, 2020, 43(1), 1-9.