文献简介
篇名：Enhanced agricultural carbon sinks provide benefits for farmers and the climate
发表时间：2024年
期刊：Nature Food
作者信息：第一作者为来自奥地利拉克森堡国际应用系统分析研究所的Stefan Frank
原文来源：https://doi.org/10.1038/s43016-024-01039-1
推荐理由
农业土地上的碳固存虽然长期受到忽视，但具有很大的减缓潜力。该研究使用经济土地利用模型预测，这些选项提供的累积缓解潜力相当于到2050年造林160美元（2022年）每吨CO2当量（tCO2e-1），其中大部分位于南半球。农业土地上的碳固存可以为世界各地的生产者提供高达3750亿美元的额外收入，并允许到2050年实现农业、林业和其他土地使用部门的净零排放，经济成本约为80-120美元tCO2e-1。与不考虑这些选项的减缓情景相比，在1.5°C无极端气候稳定情景中将降低整个经济的减缓成本，并到本世纪中叶增加国内生产总值（+0.6%）。释放这些潜力需要在未来5年内在全世界部署高效的机构和监测系统，包括存在最大的减缓潜力的撒哈拉以南非洲。
主要内容
GLOBIOM-G4M是一个全球递归动态部分平衡模型，用于评估森林和农业部门的陆基缓解潜力，它通过计算市场均衡、贸易流量、土地利用变化、价格、温室气体排放等变量来使全球农业和林业生产者与消费者剩余最大化。该研究在37个经济区域内模拟商品市场和国际贸易，采用空间明确的Leontief生产函数和生物物理模型进行参数化，涵盖六种土地覆盖类型，并可根据盈利能力转换土地覆盖类型。此外，该模型与G4M和能源系统模型MESSAGEix相连，以详细说明森林管理和碳流量，并评估与能源系统的相互作用。研究基于历史气候下的共享社会经济途径设定基线情景，并实施了不同的陆基减缓情景，模拟了林业和其他土地利用（AFOLU）温室气体价格的线性增长和生物能源需求的轨迹，同时评估了农业碳固存方案的成本效益减缓潜力，包括森林-牧场系统、农田和牧场管理改善以及农田生物炭应用等农业土地固碳备选方案。
3-PGmix是一个简化的基于过程的森林生长模型，能够模拟混交林和复杂冠层结构，并与Yasso 20土壤模型结合推导土壤氮动态。在GLOBIOM模型中，采用3-PGmix模拟了两种森林牧场系统：短轮伐期树木人工林用于生物能源和生物炭生产，以及长期森林牧场用于碳封存。模拟考虑了环境因子、生物量分配、施肥需求等，并评估了不同土地利用情景下的碳固存潜力和经济影响，包括农业温室气体排放量、碳补贴收入和温室气体税支付对生产者和政府预算的影响。
该研究旨在评估农业用地碳固存方案的经济影响及成本效益，通过应用经济土地利用模型并考虑市场动态与跨部门溢出效应，探索在当前气候条件下适合农业的温室气体减排方案组合。同时，研究还关注这些方案与其他经济和社会经济成果的协同效应与权衡，旨在为将农业碳固存方案整合到综合评估模型中提供新见解和数据集，以支持实现更广泛的可持续发展目标。
该研究对比了“agCO2”情景与无陆基减排努力的“基线”情景，发现到2050年，三种农业二氧化碳封存方案可为农业用地提供高达每年2.8GtCO2e的碳汇，占农业、林业和其他土地利用温室气体减排预期总需求的36-41%，其中撒哈拉以南非洲和拉丁美洲潜力最大。实现此潜力需建立大量森林牧场、采用保护性农业和改进草地管理、生物炭提供最高每公顷固存回报。然而，封存率、饮食结构变化及生物能源需求等因素对减排潜力有深远影响，强调需综合评估多种减缓方案以避免高估单个方案的成本效益或潜力。
该研究通过对比“agCO2_bio”（达到1.5°C兼容的AFOLU排放轨迹，并考虑对生物能源的生物质需求增加）与“default_bio”情景，评估了碳固存实践在实现AFOLU净零排放及促进1.5°C气候稳定性方面的潜力。结果表明，考虑农业碳固存方案能显著降低温室气体价格，实现更深层次的减排，2050年AFOLU净负排放主要得益于FOLU部门、农业土地碳固存及农业非CO2气体减排。农业碳固存方案在全球减缓努力中扮演重要角色，尤其在全球北方地区贡献显著，并有助于保留农业生产用地，提高温室气体密集型畜牧业效率，减轻全球南方国家因温室气体价格而放弃农业用地所面临的社会经济挑战。
农业碳固存做法未来可为农民提供收入来源，尤其在温室气体定价机制下，能补偿非二氧化碳温室气体税造成的经济损失。研究表明，补贴农业用地上的碳固存方案能减轻对生产者的影响，通过碳信用额度补偿温室气体税，全球生产者净收入预计可达700-2350亿美元。同时，考虑农业碳固存方案会影响政府预算，补贴可能超过温室气体税收收入，凸显了气候资金机制的重要性。
为实现1.5°C目标，农业土地利用部门需加强碳固存等措施，预计到2050年可产生2.8GtCO2e的全球碳汇，占AFOLU部门减排要求的36-41%，但需考虑不确定性及与其他驱动因素的关联。综合经济评估显示，农业碳固存能降低减排成本，提供经济效益，并为农民带来收入来源。然而，需克服多重障碍，快速设计农业缓解政策，考虑公平和气候正义。政策应优先考虑排放强度高的初级商品，如畜牧业，并确保监测、报告和核查制度的有效实施。碳汇创造应得到补偿并纳入政策计划，以增加对基于市场的缓解政策的接受度，但需确保碳长期留存并维持农业做法。
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文字：徐 畅
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校对：朱 易
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