近日，华南农业大学资源环境学院和岭南现代农业科学与技术广东省实验室教授章家恩团队与合作者，首次在全球尺度上进行数据整合分析，对小麦、玉米和水稻三种主要农作物生产过程的氮肥投入开展全过程生命周期评估，定量分析农作物生产中氮肥投入的碳足迹。相关成果发表于《全球变化生物学》（Global Change Biology）。
随着全球人口和粮食需求的持续增加，化肥施用成为保障农作物产量和全球粮食安全的重要手段。小麦、玉米和水稻种植面积占全球47%的农用地面积，其氮肥用量高达52.5TgN，达到全球农业氮肥用量的一半以上。然而，关于全球尺度上农田氮肥投入的碳足迹定量分析仍然缺乏，导致农业氮肥投入造成的温室效应尚不清楚。
为此，章家恩团队通过全球数据整合，对上述三种主要农作物生产过程的氮肥投入开展全过程生命周期评估，量化氮肥投入后直接和间接产生的碳固定和碳排放量，定量分析农作物氮肥投入的碳足迹，并预测其在未来不同情境下的变化趋势。
研究结果表明，2019年粮食生产过程氮肥施用产生的净碳排放量为7.4GtCO2当量，其中，肥料生产的起始阶段（生产和运输）、农业生产阶段（农业施用和植物-土壤系统吸收）和农产品收获后阶段（食物、饲料、生物燃料和损失）的贡献比例分别为2%、11%和87%。全球洲际尺度的分析表明，尽管亚洲是最大的谷类粮食生产区域，但北美洲在农产品收获后阶段的碳足迹最高（2.5GtCO2当量），其碳足迹总贡献比例达到38%。对不同情境下农业生产的碳足迹进行预测，结果发现，在不提升氮肥利用效率的情况下，到2100年满足全球粮食需求的农业氮肥投入将产生21.2GtCO2当量的碳排放。
为满足缓解全球气候变化的目标，该研究提出，若综合考虑采取提升氮肥利用效率（三种主要作物平均提升6%）、改进生产技术、减少食物损失和改善全球民众生活习惯等方面措施，2100年全球粮食作物氮肥投入的碳足迹可降至5.6GtCO2当量。该研究结果为指导农业生产和农产品消费如何助力“双碳”目标提供了依据。
相关论文信息: https://doi.org/10.1111/gcb.17277
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