水稻是我国重要的粮食作物。水稻生产对我国粮食安全有着举足轻重的作用,同时水稻田也是重要的农业温室气体排放源。近年来我国南方双季稻种植面积大量减少,一方面来源于社会经济因素,另一方面与气候变化也有一定关系。因此为了评估气候变化和我国南方稻区复种变化双重背景下的稻田温室气体变化情况,本研究将南方双季稻主产区作为研究区域,首先基于水稻的农气观测数据,通过DSSAT模型中的GLUE模块,扩充完善了DNDC模型中的水稻品种库。同时利用农业生态区模型(AEZ)中的农业生态区概念对我国水稻产区进行了水稻生态区划分,并借助GIS技术进行空间升尺度,从而得以完成站点尺度和空间尺度的稻田温室气体模拟。同时我们利用多模式的气候数据,预测了未来气候条件下(2050s,2041-2070年)的双季稻田温室气体排放情况并估算了我国南方稻区1990-2015年复种变化下温室气体排放变化情况。主要结论如下:(1)气温与稻田甲烷排放表现出显著地正相关关系,R~2值为0.88,P≤0.01。气温越高,甲烷排放越多。这意味着,如果水稻种植制度、品种和田间管理措施不变的话,未来气候条件下水稻田将会有更高的甲烷排放量。氧化亚氮没有表现出对气候变化的敏感性,未来情景下变化不大。(2)双季稻甲烷和氧化亚氮排放普遍高于单季稻,未来气候条件下,均有不同程度增加,但单双季稻之间排放差异与历史条件下变化不大。此外,施氮量是影响温室气体排放强度的重要因子,施氮量过高,使过剩的氮以氧化亚氮的形式释放,气候变化下,单双季稻甲烷排放都有不同程度增加,且越往低纬度,单双季稻间排放差异越大。(3)基于水稻生态分区和前人对我国南方稻区“双改单”现象相关研究,估算了我国南方稻田复种变化导致的稻田温室气体排放变化情况,发现全球增温潜势降低了23%,产量仅减少9%。结果表明,双季稻增温潜势普遍高于单季稻。气候变暖增加了稻田温室气体的排放,并对水稻生产造成减产影响。根据估算我国南方双季稻区“双改单”造成了少量水稻产量减产,却显著减少了稻田温室气体排放,缓解了稻田增温效应。在气候变暖背景下,牺牲少量产量效益,极大提高环境效益的生产方式将为未来水稻生产适应措施提供重要的理论参考。