Nat Food | 再生农业在澳大利亚兼具气候与盈利

3月13日nature food《自然-食品》刊登了题为Regenerative agriculture improves productivity and profitability while reducing greenhouse gas emissions on Australian sheep farms（再生农业在减少温室气体排放的同时提高了澳大利亚绵羊场的生产力和盈利能力）的研究论文。该项研究提供了基于实证的细致分析，表明再生农业的某些组成部分（如AMP放牧和高产品种）确实能带来环境和生产效益，但其经济可行性取决于具体情境，并且最大化环境效益与最大化经济效益之间往往需要取得平衡。以下是该文章内容的总结：

核心研究问题

研究旨在解构“再生农业”这一综合性概念，量化其三个核心组成部分——牧场物种组成、初始土壤有机碳（SOC）水平和适应性多围场（AMP）放牧——对澳大利亚不同降雨梯度下绵羊养殖场的土壤碳固存、温室气体（GHG）排放、生产力和盈利能力的独立和交互影响。

研究方法

• 研究地点：选取了澳大利亚四个商业绵羊养殖场（F1-F4），代表从半干旱到凉爽温带的主要生产区，年降雨量从353毫米到734毫米不等。

• 建模框架：采用集成生物物理-经济模型（SGS模型结合SB-GAF框架），进行了长达100年（1924-2023年）的模拟。将基线农场系统与多种管理情景进行对比。

• 关键干预情景：

• 植物组成：对比了高生产力物种组合（如地三叶草、球茎草、紫花苜蓿）、低生产力物种组合以及基线物种组合。

• 初始SOC：设置了低（0.3%）和高（6%）两种初始土壤有机碳水平。

• 放牧制度：对比了六种制度，包括固定载畜率的连续放牧（基线）、不同强度（低/高载畜率）与不同休牧期（短/长）的组合，以及根据牧草生物量动态调整放牧时长的“可变放牧”（AMP的核心实践）。

• 评估指标：综合评估了牧场生产力、SOC动态、全农场温室气体排放（包括肠道甲烷、氧化亚氮和土壤二氧化碳）、排放强度以及农场毛利率（考虑碳信用/碳税）。

主要研究发现

• 生产力由物种特性而非多样性驱动：

• 高产出牧草品种组合能提高年均牧场产量（比基线高7%）和牲畜活重。

• 低产出品种组合导致产量大幅下降（比基线低39%），并增加了补充饲料需求。

• 物种多样性本身对生产力的影响，小于特定高产品种的存在。

• 初始SOC水平是影响碳固存潜力的最关键因素：

• 初始SOC水平对后续碳动态的影响大于任何管理措施或气候。

• 初始SOC低的土壤具有最大的碳固存潜力，而初始SOC高的土壤在长期模拟中反而表现出碳损失。

• 因此，在已经富含碳的土壤上，通过管理实现额外碳固存非常困难且有限。

• AMP放牧（尤其是可变放牧）有益于环境和生产力，但与盈利存在权衡：

• 环境与生产力：基于生物量的“可变放牧”在促进土壤碳固存、增加牧场生长量和减少温室气体排放强度方面表现最佳，效果优于连续放牧或其他固定周期的轮牧。

• 经济盈利：低强度、短休牧期的放牧方式通常盈利能力最高，因为它降低了补充饲料成本。

• 核心权衡：尽管可变放牧（AMP）在提升碳固存和减排方面最优，但其有时增加的补充饲料成本可能抵消经济收益。实现最大碳固存和减排的方案，并不总是最具盈利性的方案。

• 温室气体排放与盈利的主要驱动因素：

• 全农场排放强度：主要受载畜率和降雨量驱动，高降雨区和高载畜率农场的绝对排放量更高。

• 主导排放源：即使考虑了土壤碳汇，肠道甲烷仍是农场最主要的温室气体排放源。

• 盈利能力：对降雨量、牲畜价格和载畜率的变化比碳价格更敏感。高生产力牧场通过提高收入来提升利润，而碳信用收入的影响相对较小，有时还会被因排放增加导致的碳税所抵消。

• 多维综合评估：

• 当平等权衡生产力、盈利和减排三个目标时，“可变放牧”系统能提供最平衡的综合效益。

• 低生产力牧场在所有维度上都表现不佳。

• 研究结果具有情境依赖性，最优策略因地区降雨、土壤和经营目标而异。

结论与意义

• 再生农业并非“万能药”：其效果高度依赖于具体环境（特别是初始土壤碳水平）和管理目标。

• 解构与权衡：研究成功解构了再生农业，揭示了其内部不同实践之间以及经济与环境目标之间存在的持久权衡关系。

• 政策与实践启示：

• 校准可持续载畜率至关重要，应基于气候逆境时期（如干旱）的牧场生产能力来确定，以保障系统韧性。

• 碳激励政策需要差异化，应考虑地区差异和初始土壤碳水平，以更有效地引导减排和土壤健康改善。

• 农场主和决策者需要在设计 resilient（有韧性的）、低排放的农业系统时，明确并理性权衡经济盈利与环境可持续性目标。

• 选择高产的牧草品种和采用适应性强的放牧管理（如AMP），是同时提升生产力和环境效益的关键，但必须与经营的经济现实相协调。