约2020年的作物土地温室气体排放的空间显式全球评估

农田为何与气候息息相关

你吃的每一餐都有一个隐含的气候足迹。除了卡车、工厂和超市外，作物生长的田地本身也会向大气释放强效温室气体。本研究提出了一个简单却紧迫的问题：这些排放究竟来自哪里？不同作物贡献多少？通过构建迄今为止最详尽的约2020年全球农田温室气体排放地图，作者揭示了哪些农业系统是主要来源、哪些作物在生产食物方面更高效，以及在哪里采取气候行动可以在不威胁粮食供应的情况下削减污染。

对农田污染的全球快照

研究者整合了关于全球作物耕作方式的大量数据：化肥使用在哪里、动物粪肥在哪里施用、作物残余如何处置、稻田如何灌溉、以及富含泥炭的湿地在哪里被排干用于农业。他们以极细的空间分辨率合并这些信息——大约每格10公里×10公里——覆盖46种作物。使用标准的气候核算方法，他们将所有排放换算为统一单位，以便比较并累加二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等气体。这一方法不仅能计算总排放，还能算出每公顷土地和每卡路里食物所对应的排放量。

农田排放的主要来源在哪里

全球图景引人注目。到2020年，农田排放约25亿吨二氧化碳当量——约占全球人为气候污染的每25吨中就有一吨来自农田。若干来源主导了这一总量。被排干的泥炭地——那些为油棕等作物而被干涸的富碳湿土——约贡献了35%的农田排放。被淹的稻田在缺氧条件下微生物分解有机物产生甲烷，也贡献了约35%。合成氮肥——被广泛用于提高玉米、小麦等粮食作物产量——增加了约23%。四种作物——稻米、玉米、油棕和小麦——造成了三分之二的农田排放，尽管全球还有许多其他作物在种植。

各地区与作物的热点与权衡

排放并不均匀分布。平均来看，2020年每公顷农田释放约2吨温室气体，但亚洲和欧洲的高强度耕作地区每公顷排放远高于此，而非洲和南美的部分地区则远低于此。然而高排放区域也在单位土地上产生更多卡路里，这使它们对于养活大量人口至关重要。例如，亚洲的稻田约提供该地区约30%的热量，但却产生了全球43%的农田排放。油棕种植园虽然仅占农田面积的一小部分，但因常常建在排干的泥炭地上，每公顷排放名列前茅。相比之下，大豆及许多块根块茎作物在每公顷排放相对适中的情况下，能够提供可观的食物供给。

二十年来农业如何变化

回顾约2000年，本研究发现作物收获量、化肥使用和留在土壤中的作物残余均大幅上升。总作物产量增加约一半，而氮肥和留在田间或被焚烧的作物残余增加超过三分之一。稻田面积适度扩大，但更好的数据和更现实的模型显示，稻田甲烷排放比旧估计更高，尤其是在亚洲。随着更多湿地被改为农田，排干泥炭地的排放也有所上升。总体来看，这些趋势表明，随着农业为养活更多人而加强，其气候影响也在增长，即便产量有所提高。

在不让盘中空荡的前提下实现更清洁的食物

作者强调，养活世界效率较高的区域和作物往往也是排放最高的区域和作物。这意味着简单的全盘削减可能会损害粮食安全。相反，新的地图指向有针对性的解决方案：对被排干的泥炭地重新湿润以将碳留在地下；改变稻田的水分管理和稻草处理以抑制甲烷排放；改进化肥管理以提高作物对氮的利用效率并减少以一氧化二氮形式的损失。该研究的详细、地点特异性数据为研究者和决策者提供了一个共同、透明的框架，用以识别热点并权衡气候与粮食之间的取舍。通俗地说，它为在减少变暖的同时种出足够食物提供了一份路线图。

引用: Cao, P., Bilotto, F., Gonzalez Fischer, C. et al. Spatially explicit global assessment of cropland greenhouse gas emissions circa 2020. Nat. Clim. Chang. 16, 354–363 (2026). https://doi.org/10.1038/s41558-026-02558-4

关键词: 农田排放, 稻田, 泥炭地, 化肥使用, 气候友好型耕作