華南農業(yè)大學(xué)等 農田氮肥投入的碳足跡研究獲進(jìn)展

近日，華南農業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院與嶺南現代農業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗室教授章家恩團隊合作，首次在全球尺度上進(jìn)行數據整合分析，對小麥、玉米和水稻3種主要農作物生產(chǎn)過(guò)程的氮肥投入開(kāi)展全過(guò)程生命周期評估，定量分析農作物生產(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(zhù)全球人口和糧食需求的持續增長(cháng)，化肥施用成為保障農作物產(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用地面積的47%，其氮肥用量高達52.5TgN，達到全球農業(yè)氮肥用量的一半以上。然而，關(guān)于全球尺度上農田氮肥投入的碳足跡定量分析仍然缺乏，導致農業(yè)氮肥投入造成的溫室效應尚不清楚。

為此，研究人員通過(guò)整合全球數據，對上述3種主要農作物生產(chǎn)過(guò)程的氮肥投入開(kāi)展全過(guò)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，定量分析農作物氮肥投入的碳足跡，并預測其在未來(lái)不同情境下的變化趨勢。

研究結果表明，2019年糧食生產(chǎn)過(guò)程氮肥施用產(chǎn)生的凈碳排放量為7.4GtCO2當量，其中，肥料生產(chǎn)的起始階段、農業(yè)生產(chǎn)階段和農產(chǎn)品收獲后階段的貢獻比例分別為2%、11%和87%。全球洲際尺度分析表明，盡管亞洲是最大的谷類(lèi)糧食生產(chǎn)區域，但北美洲在農產(chǎn)品收獲后階段的碳足跡最高，為2.5GtCO2當量，其碳足跡總貢獻比例達到38%。對不同情境下農業(yè)生產(chǎn)的碳足跡進(jìn)行預測，結果發(fā)現，在不提升氮肥利用效率的情況下，到2100年滿(mǎn)足全球糧食需求的農業(yè)氮肥投入將產(chǎn)生21.2GtCO2當量的碳排放。

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當量。該研究結果為指導農業(yè)生產(chǎn)和農產(chǎn)品消費如何助力“雙碳”目標提供了依據。

相關(guān)論文信息: https://doi.org/10.1111/gcb.17277