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研究背景
利用有限的自然资源（土地、水、能源和矿物）为不断增长的人口维持持续的粮食生产是农业部门面临的巨大挑战。传统农业与高水平的温室气体排放密切相关，有研究估算，2015年食品系统的排放量为18 GtCO2e，其中71%来源于农业和土地利用活动。2020年，化肥的温室气体排放量相比1961年增加了十倍，但关于农药全球变暖潜力（GWP）的研究仍然较少，全球范围内耕作的GWP尚未量化。考虑到传统农业中化学品利用和机械化实践的排放规模，传统农业系统可能会增加碳足迹。
研究方法
本研究通过1961年至2020年的“从摇篮到大门”的生命周期评估（LCA），基于自下而上和自上而下的方法计算了主要投入品（种子、化肥和农药）的GWP，包括其生产、包装、运输和施用过程中的排放，以及这些投入品对土壤的排放。此外，通过自下而上的方法，研究根据单位收获面积的排放因子量化了耕作（如铲犁、圆盘耙、旋耕、种植和机械整平）、灌溉和收获的GWP。研究基于GWP和农作物生物量估算了1961年至2020年传统农业系统可持续性指数（SI）的变化，突出了传统农业导致的主要GWP来源，并预测了到2100年的未来GWP和SI变化。
研究结论
研究发现，在全球范围内，在1961-2020年期间，传统农业的密集应用使粮食产量翻了一番，使全球变暖潜能值从0.4±0.04增加到3.3±0.73 PgCO2e，增加了8倍，同时SI从7.8急剧下降到2.5。其中，耕作、合成施肥和灌溉是2020年全球升温潜能值增加的主要原因。研究预测，如果未来没有减缓措施，由于投入品利用效率的下降，到2100年，谷物生产的GWP将增加三倍，同时SI将下降四倍。但如果采用绿色能源和气候智能型农业技术，预计可以将2100年的GWP减少至2.3 PgCO2e，并使SI提高四倍。
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