文章简介
原名：Conventional agriculture increases global warming while decreasing system sustainability
译名：常规农业在增加全球变暖的同时降低了系统可持续性
期刊：Nature Climate Change
5年影响因子：31.0
在线发表时间：2024.11.04
通讯作者：Jiaen Zhang (jeanzh@scau.edu.cn)
第一单位：华南农业大学资源环境学院生态学系
文章亮点
常规农业生产粮食作物的全球变暖潜力（GWP）从1961年到2020年增加了八倍，而系统可持续性指数（SI）下降了三倍 耕作、合成化肥和灌溉共同占到了GWP增量的90%，这与化肥使用量和地下水开采量增加十倍、机械化和灌溉面积翻倍密切相关 研究预测，受投入品利用效率下降驱动，到2100年农业GWP可能在2020年的基础上再增加三倍 采用绿色能源和气候智慧型农业技术，可将2100年的预测GWP降至 2.3 PgCO2，并使可持续性指数提升四倍
研究背景
自绿色革命以来，农业集约化通过高投入高产出的常规模式成功应对了全球人口翻倍带来的粮食需求 。从1961年到2020年，主要谷物（玉米、水稻、小麦）的产量增长了四倍，而收获面积仅增加了37% 。然而，这种依赖重型机械、大量灌溉、合成化肥和农药的“常规农业”模式也带来了严重的温室气体排放 。如何量化常规农业在追求产量过程中对全球变暖的贡献及对系统可持续性的长期影响，是实现全球粮食安全和气候目标的关键挑战 。
研究方案
研究结果
GWP的激增与来源全球常规农业产生的GWP从1961年的约 0.4 PgCO2增长到2020年的 3.3 PgCO2。耕作（占比58-74%）和合成化肥（占比22-28%）是最大的排放源 。其中，水稻生产的GWP最高，主要归因于其极高的耕作相关排放 。 可持续性的急剧下降随着全球合成化肥扩张和机械化耕作，全球SI从1961年的7.8骤降至2020年的2.5 。在2020年，机械化价值成为影响SI变动的绝对主导因素 。 区域差异显著东南亚拥有较高的SI（5.0），而南亚则处于较低水平（1.8），后者主要受化肥（44%）和灌溉（34%，多为高能耗地下水开采）驱动 。欧洲和北美虽然机械化程度高，但通过保持高养分利用效率和清洁能源使用，SI有所提升 。
研究结论
研究证明常规农业通过牺牲长期环境可持续性换取了短期的高产量 。到2100年，若不采取干预，仅氮利用效率（NUE）的下降就可能导致SI进一步下降四倍 。然而，通过实施气候智慧型农业（精准施肥、水分管理等）并将农业机械能源转换为绿色能源，不仅可以将2100年的GWP降低31%，还能使系统可持续性指数从当前的2.9提升至9.4 。该研究为转型“气候智慧型常规农业”提供了全球尺度上的实证支持和路径优化方案 。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41558-024-02170-4
投稿与合作
感谢您对「农田生态与耕作制度」的长期关注。我们致力于打造一个开放、专业的学术交流枢纽，现诚邀广大同行在此发声：
知识分享： 欢迎投稿您的最新科研进展、前沿论文解读、实验技术干货或写作实战经验。内容涵盖农田生态与耕作制度相关领域。
资源贡献： 本平台免费助力科研成果推广、团队风采展示及硕博招聘发布（注明：单位-姓名）。
共创共赢： 期待通过本平台建立更广泛学术探讨和商务合作。
扫码添加小编微信
