中国农业科学院最新文章量化全球水稻系统的碳足迹:通过气候智能揭示贸易关切和缓解机会

在全球粮食安全与气候减排压力并存的背景下，水稻系统是一个绕不开的关键对象。一方面，稻米是全球近一半人口的重要主食，支撑着亚洲、非洲等地区的基本粮食需求；另一方面，水稻种植尤其是淹水稻田会产生大量甲烷，是农业温室气体排放的重要来源。最新发表于 European Journal of Agronomy 的研究从“水稻食物系统”角度出发，系统量化了全球主要水稻生产国2005—2022年从生产、加工、消费、废弃到国际贸易全过程的碳足迹，指出过去许多研究只关注稻田生产阶段，容易低估水稻真实的气候影响。该研究将水稻系统边界扩展到“从摇篮到消费与废弃”，并进一步追踪国际贸易中隐含的碳转移，为理解全球水稻减排责任提供了更完整的视角。

研究发现，2005—2022年，13个主要水稻生产国水稻食物系统的单位产量碳足迹平均为7.89 kg CO₂e kg⁻¹，整体呈下降趋势，从2005年的8.64 kg CO₂e kg⁻¹降至2022年的7.45 kg CO₂e kg⁻¹，降幅约13.75%。但不同国家和区域之间差异非常大：非洲国家单位产量碳足迹最高，平均达到16.74 kg CO₂e kg⁻¹，比全球平均水平高出约112%；东亚和南美部分国家则相对较低。造成这种差异的核心原因并不只是“排放多不多”，更重要的是产量水平和生产效率差异。以非洲为例，尼日利亚和加纳等国家稻米单产相对较低，而单位面积甲烷排放因子较高，导致每生产1公斤稻米所分摊的碳排放明显偏高。相反，中国、日本、乌拉圭等国家由于产量水平较高或生产效率较好，单位稻米碳足迹相对较低。

从碳足迹构成看，稻田甲烷排放是全球水稻系统最主要的排放来源，在不同国家中占总碳足迹的48.9%—83.1%。这说明，水稻减排的核心仍然在田间，尤其是水分管理、稻田厌氧环境和有机物输入对甲烷排放的调控。除生产端外，消费阶段也是不可忽视的排放来源，平均贡献约20.7%，主要来自煮饭过程中的能源消耗；废弃物处理阶段也有一定贡献。水稻碳足迹并不只发生在农田里，从种子、肥料、农机、灌溉、加工、运输，到消费者烹饪和剩饭处理，每一个环节都会叠加形成最终的气候影响。因此，未来水稻减排不能只依赖农田技术，也需要考虑加工效率、消费能源结构和食物浪费控制。

随着全球稻米贸易扩大，水稻生产和消费越来越分离，许多国家消费的稻米并不是本国生产的，其背后的碳排放也随贸易发生跨国转移。研究显示，印度、泰国和越南是全球稻米贸易隐含碳输出的主要国家。到2022年，印度稻米出口隐含碳排放达到69.09 Mt CO₂e，比2005年增加216.9%，成为全球最大的稻米出口隐含碳来源；泰国和越南也承担了大量为国际市场生产稻米所产生的碳排放。相比之下，日本、中国以及部分非洲国家则通过稻米进口转入了消费端碳责任。尤其是非洲国家，已成为重要的稻米碳足迹净输入地区，其进口稻米高度依赖亚洲供应。这意味着，全球水稻碳排放责任并不能只按“谁生产谁负责”来理解，消费国也应承担相应的贸易隐含碳责任。

从国家差异看，泰国的情况尤其典型。研究指出，2022年泰国稻米出口隐含碳排放约47.9 Mt CO₂e，占其水稻食物系统总碳足迹的31.7%，也就是说，近三分之一的水稻碳排放实际上是为出口市场服务的。越南出口隐含碳排放同样显著，2022年达到41.1 Mt CO₂e，比2005年增加84%。而中国虽然也是重要水稻生产国，但出口相关碳排放相对较低，同时进口隐含碳排放从2005年的4.7 Mt CO₂e增加到2022年的18.5 Mt CO₂e，反映出稻米贸易增长带来的消费侧碳责任上升。低碳水稻转型不能只要求生产国减排，还需要进口国、消费国和全球供应链共同承担责任。

在减排潜力方面，文章提出了多种情景，包括优化水分管理、氮肥精准管理、低甲烷水稻品种、有机物管理和气候智慧农业综合措施。结果显示，单项措施都具有一定减排效果，但综合措施的潜力最大。如果全面采用气候智慧农业措施，即结合间歇灌溉、深施与精准施肥、低甲烷水稻品种和秸秆生物炭还田，到2060年全球水稻食物系统碳足迹可比2022年降低21.9%—44.3%，减排量约219—443 Mt CO₂e，而且不会牺牲产量。相比之下，单独采用间歇灌溉可减少约6.8%—13.8%，优化氮肥管理可减少约4.0%—8.2%，低甲烷品种可减少约5.1%—17.3%，有机物管理的减排幅度相对较小。由此可见，水稻低碳转型最有效的路径不是单一技术，而是多措施组合。

水稻系统的气候影响不仅来自稻田甲烷，也来自加工、消费、废弃和国际贸易所形成的完整食物链。过去我们常把水稻减排理解为“稻田少排甲烷”，但这项研究进一步说明，真正的水稻低碳转型需要从生产端、消费端和贸易端同时入手。生产国需要通过气候智慧农业降低单位稻米碳足迹，出口国需要避免为全球市场承担过高的隐含碳压力，进口国和消费国也应在消费责任、供应链选择和食物浪费控制中发挥作用。未来全球水稻减排的关键，不是简单减少稻米生产，而是在保障粮食安全的前提下，通过水分管理、低甲烷品种、精准施肥、生物炭还田和贸易责任重构，让稻米生产从高排放主食系统逐步转向低碳、稳定和可持续的粮食系统。

图1.本研究的系统边界。

图2.2005年至2022年各国水稻碳足迹。

图3.全球主要生产国(2005-2022年)稻谷食品系统中碳纤维的结构组成和年际变异性。

图4.稻米贸易中现金流的时空分布。

图5. 进出口贸易平衡后的国家净流动资金(2005-2022年)。

图6. 在不同情景下(2023-2060年)主要生产国稻米食品系统的预测变化。