Resour. Conserv. Recy.丨通过控制中国农田温室气体净排放实现碳中和的四种途径

论文内容

研究背景：

农田是温室气体(GHGs)的一个主要排放源，产生的甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)分别占全球人为排放的近8%和32%。农田中的土壤碳(C)固存是一个不可忽视的碳汇，有助于缓解气候变化并提高作物生产率。减少农业温室气体排放和增加土壤碳固存对于实现限制变暖的全球目标都是必要的，随着未来人口和粮食需求的增加，温室气体排放、固碳和粮食安全的平衡是全球农业发展面临的一个关键挑战。

碳中和是未来全球气候变化治理的一个宏大的目标。中国已承诺在2030年之前实现碳达峰，并在2060年之前实现碳中和。为了实现这些目标，需要包括农业在内的所有部门削减GHGs排放。近几十年来，不可持续的农业管理和作物生产中过度使用化学品一直是人们关注的主要问题，因为它们会产生大量温室气体排放和其他环境成本。农田温室气体排放占我国农业排放总量的59%，主要包括N2O排放和CH4排放。农田土壤碳汇占全国陆地碳汇的12%，被认为是应对气候变化的一种基于自然的解决方案。通过采用清洁技术、节水灌溉和施肥、土壤测试和配方施肥、减少化肥施用、加强肥料管理和作物秸秆还田，农业温室气体减少和土壤碳库增加取得了重大进展。然而，未来人民生活水平的不断提高和营养需求的不断变化将要求粮食产量的持续增长和食品质量的改善，这可能会给中国农业温室气体减排带来挑战。中国如何在确保粮食安全和营养供应的同时达到农田温室气体排放峰值?减少温室气体排放和碳固存的潜力如何?这些问题在“双碳”目标下仍需要进一步探索。

研究内容：

制定了2021年至2060年中国农田温室气体减排和土壤碳固存综合评估框架。该框架由四个组成部分组成:(1)选择既不降低作物产量又适合农民采用的现有缓解办法;(2)根据现有政策、战略和计划，制定减缓情景;(3)基于人口、粮食和肉类需求假设的活动数据预测，并选择适用于所选缓解方案的排放因素;(4)估算温室气体排放、碳汇和减排潜力。我们考虑了由于施用合成肥料、有机肥和作物残渣管理而导致的农田直接温室气体排放，以及由于氮(N)沉积、淋滤和径流而产生的间接温室气体排放。本研究采用数据整合和情景分析的方法，探讨2021 - 2060年中国耕地温室气体减排和碳固存的可行路径。

Tab.1 建议的缓解途径，包括2021年至2060年的详细描述和假设

Fig.1 基准情景中不同来源的农田温室气体排放。

Fig.3 2021年至2060年，不同减排情景下农田的温室气体排放(左)和减排潜力(右)。

研究结论：

在基准情景中，2030年后的温室气体排放量预计为439.9-443.5 Tg CO2eq。通过有机废物资源化利用、提高氮(N)利用效率、优化水资源管理和严格控制氮输入/盈余等四种途径的同步实施，预计农田温室气体排放将从2020年的433.5 Tg CO2eq下降到2030年的389.7 Tg CO2eq (-11.4%) 和2060年的338.3 Tg CO2eq (-23.7%)。2021 - 2060年，土壤C累积量将增加33.9%。考虑到温室气体排放的减少和土壤C储量的增加，2030年和2060年的净温室气体减排率分别为37.4%和41.2%。这些途径有助于作物生产向低碳和高效模式过渡，同时保持或增加作物产量。本研究为加快中国农田温室气体减排和土壤碳固存提供了科学依据。这种综合评估有可能支持发展中国家旨在作物生产和环境利益之间寻求平衡的决策。

转自：“农科学术圈”微信公众号

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