近日，华南农业大学资源环境学院、岭南现代农业科学与技术广东省实验室、广东省现代生态农业与循环农业工程技术研究中心、农业农村部华南热带农业环境重点实验室章家恩教授团队在Nature子刊Nature Climate Change（中科院1区，影响因子31.1）在线发表题为“Conventional agriculture increases global warming while decreasing system sustainability”的研究论文。团队还在环境科学与生态学领域知名期刊Journal of Cleaner Production（中科院1区，影响因子10.2）在线发表了题为“Carbon footprint of global rice production and consumption”的论文。
自从“绿色革命”启动以来，农业集约化生产显著提升了作物产量，然而也引发了农业生产过程中由人类活动导致的温室气体排放增加的问题。为了探究不同国家和地区的主要粮食作物（如水稻、小麦和玉米）在常规集约化生产模式下的全球增温潜能及其系统可持续性的差异，一项研究进行了从“种子”到“收获”（即从摇篮到大门）的全球主要粮食作物的全面量化分析。这项研究揭示，从1961年至2020年间，常规农业模式下主要谷物作物的全球增温潜能（GWP）上升了8倍，同时其系统可持续性指数（SI）下降了3倍。这种变化主要归因于生产过程中化肥使用量和地下水消耗量增加了10倍，以及机械化程度和灌溉土地面积翻了一番以上。研究还特别指出，在全球增温潜能较高而可持续性指数较低的区域，比如南亚，其施肥、灌溉和耕作等活动所产生的GWP在1961年至2020年间分别激增了83倍、19倍和6倍，这些现象需要引起特别关注。
通过模型预测，到2100年，由于投入效率的下降，农业的全球变暖潜能可能会比2020年的水平再增加3倍。不过，如果采取绿色能源（如可再生能源、生物燃料和太阳能等）和气候智能农业技术（如精准施肥、合理施药和使用抑制剂等），那么2100年的全球增温潜能可以降低至2.3 PgCO2e，同时农业系统的可持续性水平也将提升4倍。
该研究强调了传统集约化农业对全球变暖的影响，并在《巴黎协定》的背景下提出了减轻全球气候变化影响的解决方案，旨在不牺牲作物产量的同时提高系统的可持续性。
图2 基于生命周期评价的常规农业集约化生产的全球增温潜势
图3 2020年国家尺度上谷物常规生产方式下全球增温潜势及其可持续性水平的差异
图4 全球和区域尺度上常规农业生产的全球增温潜势及其可持续性水平
这两项研究不仅对理解农业活动对全球变暖的影响提供了重要数据支持，也为实现《巴黎协定》目标下的减排行动提供了具体的策略指导。
图5 全球尺度上稻谷生产和消费的碳足迹示意图
图6 国家尺度上稻谷生产和消费主要生命周期阶段的碳足迹
