现代农业遏制全球变暖
2010 年 8 月 11 日 美国威斯康星州麦迪逊市——一项新研究表明，与以牺牲森林为代价扩大可耕地面积相比，优化现有农田的产量可减少净碳排放，尤其是在热带地区。
问题的严重性记录在对世界现有碳储量和全球作物产量的最全面、最细粒度的分析中，该分析本周在线发表在美国国家科学院院刊 (PNAS) 上，由来自威斯康星大学麦迪逊分校、明尼苏达大学、斯坦福大学、亚利桑那州立大学和大自然保护协会。这篇文章是美国国家科学院院刊关于热带气候减缓和农业生产力的专题报道的一部分。
根据威斯康星大学麦迪逊分校发布的一份新闻稿，随着世界农民以牺牲森林等原生生态系统为代价扩大耕地，大自然储存碳的能力正在稳步下降，而碳是全球气候问题的核心要素。
随着世界上越来越多的自然生态系统屈服于犁耕，农业生产与维持自然碳库（原生树木、植物及其土壤中富含碳的碎屑）之间的权衡正变得越来越明显。专家说，这个问题在热带地区最为严重，那里的农业扩张往往以热带森林为代价，而热带森林因其丰富的多样性和丰富的植物生命而充当着巨大的碳汇。
“我们以前所未有的详细程度分析了碳储存和作物生产之间的权衡，”该研究的资深作者之一、威斯康星大学麦迪逊分校湖沼学中心教授斯蒂芬卡彭特说。 “主要新闻是，通过清理热带土地进行的农业生产每生产一单位食物就会释放大量温室气体。”
威斯康星大学麦迪逊分校的研究生、这项新研究的主要作者保罗·韦斯特 (Paul C. West) 解释说，与世界温带地区相比，每清理一单位土地，热带地区向大气中释放的碳量几乎是温带地区的两倍。 “热带森林储存了大量的碳，当森林被砍伐时，不仅会损失更多的碳，而且作物产量也不会像温带地区那样高。”
“这对许多热带农业造成了一种‘双重打击’：我们必须清除富含碳的生态系统以创造热带农田，不幸的是，它们的产量通常低于温带系统，”该大学主任乔纳森·福利说明尼苏达州环境研究所的研究员，也是该研究的合著者。 “就平衡粮食生产需求和减缓二氧化碳排放而言，这是一个艰难的权衡。”
例如，在热带地区，据估计每增加一吨作物产量，碳储量就会减少多达 75 吨。韦斯特和他的同事们说，这种损耗为在已经开垦的土地上加强农业生产提供了强有力的理由，而不是将新的土地投入生产。
“一条途径是扩大农业用地，”韦斯特说。 “另一条道路是在现有土地上加强农业。事实上，两者都会有一些。”
今天，温带地区约有 20% 的土地是农田。在热带地区，11% 的土地用于耕种。然而，在热带地区，由于人口增长、饮食习惯改变、粮食安全问题以及对生物燃料原材料需求的增加，种植更多土地的压力增长最快。
碳是地球上最丰富的元素之一。它存在于所有已知的生命形式中，并在生物圈、海洋和大气之间自然移动，使元素能够不断循环利用。人类过程，特别是农业，通过将树木、其他植物和土壤中的碳储量快速转化为主要温室气体二氧化碳来加速这一过程。
West 指出，全球碳储量可以类似于支票账户：“数学非常简单。当你砍伐一片森林时，就像是从支票账户中提取了一大笔钱。”
这项新研究结合了卫星数据和政府报告，确定了全球 175 种不同作物的种植范围。
从最近的政府间气候变化专门委员会 (IPCC) 报告中获得的自然植被中全球碳储量的估计是基于实地测量，并根据植被类型、气候和大陆进行平均。然后，这些数据被用于在网格上以 10 公里乘 10 公里的分辨率量化和绘制全球碳储量与作物生产之间的权衡。
“我们对全球的碳储量和产量都有很好的解决方案，”韦斯特说。 “在空间上，它比以前制作的任何东西都要明确得多。”
这位威斯康星研究人员解释说，其结果是一组“按数字绘制的地图”，显示了全球农田分布和产量，以及由于农田转化而导致的碳储量变化。
Carpenter、West 和 Foley 认为，新的分析将成为政府、非营利组织和企业的宝贵工具。商业碳交易已经开始出现，关于碳储存在哪里保存或可以扩大的详细知识将是有价值的信息。
资料来源：威斯康星大学麦迪逊分校
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