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(duì)小麥、玉米和水稻3種主要農(nóng)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(píng)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(zhǎng)，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(guò)整合全球數(shù)據(jù)，對(duì)上述3種主要農(nóng)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(píng)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(cè)其在未來(lái)不同情境下的變化趨勢(shì)。

研究結(jié)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(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(duì)不同情境下農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳足跡進(jìn)行預(yù)測(cè)，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