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农业与气候变化之间的关系可以用“先有鸡还是先有蛋”作类比——究竟是全球变暖对农业和粮食供应的影响导致农作物减产，还是集约化农业导致全球平均气温上升，从而加剧了气候变化？我们很难确切地理解这种冲突是何时开始的。

撰文 | 祝叶华

编辑 | 金庄维

在有机农业中，化肥的缺乏意味着需要更多土地用于农作物的种植，所需土地面积的增大，就导致了森林砍伐造成的间接CO2排放量的增加，因此有机食品对气候的影响要比传统农业食品大。这是瑞典查默斯理工大学研究人员2018年12月发表在Nature上的一项研究发现[1]。

新的衡量标准：碳机会成本

土地利用变化对气候政策至关重要。原生植被和土壤储存了大量碳，它们在农业扩张中损失的碳和农业生产排放的碳，约占温室气体排放的20%〜25%。从温室气体排放的角度衡量土地利用变化的效率是一项颇具挑战性的研究。

（图源：Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology）

此次，瑞典查默斯理工大学的研究人员开发了一种评估土地使用对气候影响的新方法，并与其他方法一起用于比较有机食品和传统食品生产对气候带来的影响。结果表明，有机食品会导致更多的温室气体排放。

“我们的研究发现，瑞典种植的有机豌豆对气候的影响，比传统方法种植豌豆大50%左右。” 这项研究的负责人之一，查尔默斯大学的副教授Stefan Wirsenius如是说。

有机食品对气候的危害如此之大的原因是所需土地更多，所以每公顷有机粮食的产量比传统作物低。而为了生产同样数量的有机食品，就需要更大的土地利用面积。从直觉上讲，1公顷玉米地的产出能够喂养的人数大于1公顷森林喂养的人数，所以种植玉米就被认为是更有效地利用土地的方式，反之亦然。但这样的做法忽视了森林碳储存的功能。

因此，瑞典查默斯理工大学研究人员提出了一项碳效益指数，用以衡量1公顷土地的产出类型、产量和生产过程的变化有助于全球储存碳和减少温室气体排放总量的能力。这种新的衡量标准被称为“碳机会成本”（Carbon Opportunity Cost）。该指数不评价生物多样性或其他生态系统价值，因为这些价值必须单独分析。

文章中，他们将该指数应用于与气候政策相关的一系列土地使用和消费选择，如重新造林、牧场、生物燃料生产和饮食变化，用以评估更大的土地使用对森林砍伐造成的CO2排放影响。这个指标考虑了森林中储存的碳量，以释放出CO2作为森林砍伐的后果。研究人员将“碳机会成本”与其他方法一起用于比较有机和传统食品生产，发现有机食品会导致更大的排放。例如瑞典有机冬小麦相比于传统方式差异接近70%。

在早期的有机食品和传统食品的比较中，很少考虑到更多的土地使用会导致更大的气候影响这一事实。Wirsenius表示，“这是一个很大的疏忽，因为正如我们的研究所显示的，这种影响可能比通常包括在内的温室气体效应大很多倍。”

瑞典查默斯理工大学的研究还表明，不仅是有机农作物，有机肉类和牛奶的生产要是使用有机饲料，也会需要比传统生产更多的土地。这意味着这项针对有机小麦和豌豆的发现原则上也适用于肉类和奶制品。

少吃牛肉，有助减少温室气体排放

与传统方法生产的食品相比，有机食品确实有一些优点，比如有机食品没有使用化学农药，因此受污染相对较小。对于那些希望在不加剧气候影响的情况下为有机食品生产做出积极贡献的消费者来说，一种行之有效的方法就是改变饮食结构。研究人员发现，用豆类等植物蛋白代替牛肉等动物蛋白，有助减少温室气体排放。

肉牛是生产碳最密集的食物，牛在打嗝和放屁时会释放一种强大的温室气体——甲烷。2017年，Climatic Change上发表的一项研究显示，改变饮食习惯，用植物蛋白代替动物蛋白对温室气体的生产有巨大的影响。换言之，不吃牛肉改吃豆类可以大幅削减温室气体排放，缓解气候变化的影响。

研究中预测，这种饮食习惯的改变将有助于美国在2020年前实现50%以上的碳排放目标[2]。作者利用之前发表的研究成果，计算了将牛肉转换成大豆可以节省的土地数量，得出结论称，这种替代方式将节省42%的美国耕地面积，这相当于加州面积的1.5倍。另外，吃豆类不仅对环境有益，对健康也有益。多吃豆类有益于增加植物营养素、纤维、抗氧化剂和寿命。

Martin Heller是密歇根大学可持续系统中心的一名工程师。在2018年发表于Environmental Research Letters上的一篇论文中，他和同事评估了美国饮食中温室气体排放的变化程度。结果显示，食品排放总量的46%来自五分之一人口的饮食，主要来源于甲烷排放“重点户”——牛肉[3]。

而在2017年，一项关于全球牛嘴和牛屁股甲烷排放量的最新估计比之前的数据高出11%。这项研究由美国宇航局碳监测系统项目资助，并发表在Carbon Balance and Management上[4]。这看起来似乎是一个很小的数字，但有估计数据显示，仅2011年一年，畜牧业就向大气中排放了约1.191亿吨甲烷。CO2的排放量其实比甲烷要大得多，但由于甲烷吸收了更多的太阳能，实际上是一种更强的温室气体。低估排放也意味着我们低估了应对气候变化所需的努力[5]。

（图源：pixabay.com）

农业和气候变化的相互影响

农业与气候变化之间的关系可以用“先有鸡还是先有蛋”作类比——究竟是全球变暖对农业和粮食供应的影响导致农作物减产，还是集约化农业导致全球平均气温上升，从而加剧了气候变化？我们很难确切地理解这种冲突是何时开始的。

如果我们希望更清楚地了解这种二分法，就必须考虑人口增长这一决定性因素。事实上，世界人口正在迅速增长，根据联合国经济和社会事务部的数据，到2050年，世界人口增加到97亿。与此同时，由于气候条件的改变，农作物产量（主要是谷物和玉米）可能在未来35年下降50%。

由于全球变暖，农作物产量有下降趋势。但与此同时，农业——尤其是以单一栽培为特征、饲养家畜为目的的集约化农业——又是产生CO2排放最多的部门之一。

一方面，农业需要越来越多的空间和大量化肥，这会对森林造成破坏——部分国家以砍伐森林作为扩大耕种面积的手段。更深入的观察发现，在2000年至2010年的10年中，由农业及其造成的森林砍伐导致的CO2排放占全球CO2排放的五分之一（21%，约440亿吨）[6]。另一方面，世界上生产的95%的大豆被农场动物消耗（主要是牛） [5]。而瑞典哥德堡查默斯理工大学在2014年进行的进行的一项研究表明，生产一公斤牛肉需要排放200 公斤 CO2[7]。

因此，在气候变化的问题上，农业陷入了既是受害者又是肇事者的尴尬境地。

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《巴黎协定》设定了一个明确的目标，即到本世纪末将全球气温升幅控制在“远低于2℃”，并尽一切努力“将气温升幅控制在1.5℃”。为了达到这一目标，除了能源的影响外，人类所能做的还包括在农业方面尽量减少温室气体的排放。提高畜牧部门生产效率，利用专项技术缓解耕地面积扩大对气候变化带来的影响，人类饮食结构的改变，都是农牧业为减少温室气体排放可以做出的选择和努力。

农业与一个国家的生存息息相关。在受到日益严重的极端天气、干旱和洪水的威胁下，为了喂养更多的人口，农业必须适应气候变化。另一方面，农业也有巨大的、尚未实现的缓解气候变化的潜力。这可以通过农业实践来实现，比如通过覆盖种植来固碳，或者提高现有农田的生产力和效率。

参考资料

[1] Timothy D. Searchinger, Stefan Wirsenius, Tim Beringer, Patrice Dumas. Assessing the efficiency of changes in land use for mitigating climate change. Nature, 2018; 564 (7735): 249, DOI: 10.1038/s41586-018-0757-z.

[2] Helen Harwatt, Joan Sabate, Gidon Eshel, et al. Substituting beans for beef as a contribution toward US climate change targets[J]. Climatic Change, 2017, 143: 261-270.

[3] Martin C Heller, Amelia Willits-Smith, Robert Meyer, et al. Greenhouse gas emissions and energy use associated with production of individual self-selected US diets[J]. Environmental Research Letters, 2018, 13, 044004.

[4] Julie Wolf, Ghassem R. Asrar, Tristram O. West. Revised methane emissions factors and spatially distributed annual carbon fluxes for global livestock[J]. Carbon Balance and Management, 2017, 12:16https://doi.org/10.1186/s13021-017-0084-y.

[5] http://www.worldwatch.org/node/1043.

[6] http://www.fao.org/docrep/019/i3671e/i3671e.pdf.

[7] Fredrik Hedenus, Stefan Wirsenius, Daniel J. A. Johansson. The importance of reduced meat and dairy consumption for meeting stringent climate change targets[J]. Climatic Change, 2014, 124(1-2): 79-91.