水稻产量是满足人口增长的重要安全保障,同时水稻田排放的甲烷是温室气体重要的农业源之一。在我国高氮沉降背景下,研究氮沉降对水稻产量和甲烷排放的影响,不仅可以保障水稻粮食安全,而且可以提高甲烷排放量估算精度,对于全球变化和碳循环等研究具有十分重要的意义。因此,本文利用卫星监测信息估算的区域尺度氮沉降数据和生态过程模型DNDC（De Nitrification-De Composition）,探讨了氮沉降对我国水稻产量和甲烷排放的影响。主要研究结论如下:（1）我国水稻田的大气氮沉降2012年平均值为21.4 kg N ha^-1yr^-1(5.1-106.7 kg N ha^-1 yr^-1),总体上导致水稻产量增加了12.4×10⁸ kg,占全国总产量的0.6%。氮沉降对水稻产量的影响存在较强的空间异质性,氮沉降提高水稻产量的面积占总水稻面积的15%,平均增产270.4 kg ha^-1,主要集中在黑龙江省;减少水稻产量的面积低于总水稻面积的1%,平均减产24.8 kg ha^-1;对水稻产量无影响的面积占总水稻面积的85%。此外,随着水稻田施氮量的增加,氮沉降对水稻增产作用显著降低。（2）氮沉降对甲烷排放具有轻微抑制作用,共减少了0.04 Tg（0.026-0.044 Tg）稻田甲烷排放。氮沉降抑制甲烷排放的机制有三个方面:氮沉降中的铵态氮对甲烷氧化菌的促进作用;硝态氮引起的土壤氧化还原性的提高不利于甲烷的生成;硝态氮及其脱氮产物（亚硝酸）对产甲烷菌的毒害作用。氮沉降抑制单季稻田和双季稻田的甲烷排放通量分别为1.38和1.69 kg CH₄ ha^-1 yr^-1。此外,2012年我国水稻田甲烷排放估算量为8.20 Tg CH₄ yr^-1(4.80-11.40 Tg CH₄ yr^-1,1Tg=10⁹kg),早稻田,晚稻田和单季稻田的甲烷排放量分别为1.12（14%）、2.86（35%）和4.23（51%）Tg。在空间尺度上,水稻田甲烷排放的空间分布主要由水稻淹灌天数（正相关）,气温（正相关）和土壤粘粒含量（负相关）三个主导因素决定。（3）水稻田氮沉降的潜在利用量（水稻利用、转化为土壤有机氮和土壤残留）和损失量（NH₃挥发、淋溶和径流、氮氧化物）分别为8.1和6.4 kg N ha^-1,分别占平均氮沉降量的60%和40%。其中,氮沉降的土壤残留量（d SIN）为7.9 kg N ha^-1,占平均氮沉降量的56.9%;氮沉降引起的氮氧化物（NO_x）排放量为3.7 kg N ha^-1,占平均氮沉降量的24.8%;氮沉降引起的淋溶和径流总量为1.8 kg N ha^-1,占平均氮沉降量的10.1%;氮沉降引起的NH₃挥发量为0.9 kg N ha^-1,占平均氮沉降量的5.6%;水稻利用的氮沉降量为0.2 kg N ha^-1,占平均氮沉降量的1.8%;氮沉降转化为土壤有机氮（d SON）的量为0.1 kg N ha^-1,占平均氮沉降量的0.8%。综合考虑粮食安全和环境风险两个方面,本文的模拟结果表明:在不减少水稻产量的前提下,适当降低氮肥施用量,可以最大程度的利用氮沉降,进而减少氮沉降引起的二次环境污染。在氮沉降日趋严重的背景下,本研究探讨了区域尺度氮沉降对我国水稻田产量和甲烷排放的影响,并估算了我国稻田甲烷排放量,识别了水稻甲烷排放的热点区,有助于我国粮食安全部门和环境管理等相关部门制定管理策略和相关规划,为我国在国际碳排放谈判中提供科学依据。