近日,華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院與嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室教授章家恩團(tuán)隊(duì)合作,首次在全球尺度上進(jìn)行數(shù)據(jù)整合分析,對小麥、玉米和水稻3種主要農(nóng)作物生產(chǎn)過程的氮肥投入開展全過程生命周期評估,定量分析農(nóng)作物生產(chǎn)中氮肥投入的碳足跡。相關(guān)成果發(fā)表于《全球變化生物學(xué)》。
隨著全球人口和糧食需求的持續(xù)增長,化肥施用成為保障農(nóng)作物產(chǎn)量和全球糧食安全的重要手段。小麥、玉米和水稻種植面積占全球農(nóng)用地面積的47%,其氮肥用量高達(dá)52.5TgN,達(dá)到全球農(nóng)業(yè)氮肥用量的一半以上。然而,關(guān)于全球尺度上農(nóng)田氮肥投入的碳足跡定量分析仍然缺乏,導(dǎo)致農(nóng)業(yè)氮肥投入造成的溫室效應(yīng)尚不清楚。
為此,研究人員通過整合全球數(shù)據(jù),對上述3種主要農(nóng)作物生產(chǎn)過程的氮肥投入開展全過程生命周期評估,量化氮肥投入后直接和間接產(chǎn)生的碳固定和碳排放量,定量分析農(nóng)作物氮肥投入的碳足跡,并預(yù)測其在未來不同情境下的變化趨勢。
研究結(jié)果表明,2019年糧食生產(chǎn)過程氮肥施用產(chǎn)生的凈碳排放量為7.4GtCO2當(dāng)量,其中,肥料生產(chǎn)的起始階段、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)階段和農(nóng)產(chǎn)品收獲后階段的貢獻(xiàn)比例分別為2%、11%和87%。全球洲際尺度分析表明,盡管亞洲是最大的谷類糧食生產(chǎn)區(qū)域,但北美洲在農(nóng)產(chǎn)品收獲后階段的碳足跡最高,為2.5GtCO2當(dāng)量,其碳足跡總貢獻(xiàn)比例達(dá)到38%。對不同情境下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳足跡進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果發(fā)現(xiàn),在不提升氮肥利用效率的情況下,到2100年滿足全球糧食需求的農(nóng)業(yè)氮肥投入將產(chǎn)生21.2GtCO2當(dāng)量的碳排放。
該研究提出,若綜合考慮采取提升氮肥利用效率、改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)、減少食物損失和改善全球民眾生活習(xí)慣等方面措施,2100年全球糧食作物氮肥投入的碳足跡可降至5.6GtCO2當(dāng)量。該研究結(jié)果為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)如何助力“雙碳”目標(biāo)提供了依據(jù)。
相關(guān)論文信息: https://doi.org/10.1111/gcb.17277
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