加速中国农食系统绿色低碳转型：以超级污染物减排驱动协同共赢
>1.推动农食系统中超级污染物的减排将带来多重效益
作为贡献了全球45%升温效应的超级污染物(super pollutants)——甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、黑碳和地面臭氧1,其中有很多是来源于农食系统。根据联合国粮农组织(FAO)的最新数据，2022年全球农食系统的排放为162亿吨CO₂e²,其中甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)和含氟气体(F-gases)分别占比38%,18%和4%¹。此外，CH₄也是另一个重要的超级污染物对流层臭氧(O₃)的前体物，全球O₃增长的一半可归因于CH₄3。农食系统与黑碳(BC)排放也密不可分，全球范围内，使用固体燃料烹饪贡献了40%的BC排放4,这一数字在非洲和亚洲甚至能高达60%~80%5。秸秆露天焚烧和基于柴油发电的农用机械也是重要的BC排放源6。与此同时，超级污染物的排放也在影响农食系统的不同环节与参与者。例如黑碳沉降在植物表面会影响农作物生长。长期暴露在地面臭氧超标的环境也与包括玉米、小麦、大豆和稻米等农作物减产密切相关7。全球每年有数百万人口的死亡与在炊事中固体燃料的不完全燃烧产生的空气污染相关，其中很多是妇女和儿童8]。
另一方面，农食系统的超级污染物减排会带来气候、健康和经济等多项协同效益。短期来看，控制超级污染物的排放能够减缓气候变暖速率，防止自然系统到达气候临界点9]。此外，减少农食领域的CH₄10〕(以及随之而来的O₃)和BC11排放可以提高区域空气质量并改善公众健康。而减少食物损失和浪费除了缓解粮食安全问题，还能降低食物生产过程中产生的温室气体排放、土地和水等资源消耗、农药化肥等投入品消费，同时减少有机废弃物填埋产生的CH₄12。降低氮肥施用量不但能够减少N₂O排放，还能通过降低土壤和水中的氨和硝酸盐含量来保护水质[13。
在这份简报中，我们将聚焦农食系统中的三个关键议题——氮肥施用与氧化亚氮排放、食物损失与浪费及其相关的甲烷排放、以及农村能源与黑碳排放。我们将探讨在这些领域推进超级污染物减排行动所能带来的多重协同效益。
2.主要减排行动和协同效益
2.1氮肥施用与氧化亚氮排放
氮肥过度施用主导农业N₂O排放增长，并加剧氮污染、空气污染等环境风险
尽管氮肥在促进农作物生产和农产品增收中发挥着重要的作用，但是过量氮肥施用也带来了一系列的环境问题，例如水体污染和农田土壤的N₂O排放，同时也导致土壤有机质的下降、土壤的酸化和板结[14]。在全球人类活动导致的N₂O排放中，农业部门排放占比超过75%[13】,而这其中，氮肥对农业N₂O的排放贡献达到了70%[15。氮肥的施用也是驱动农业N₂O排放增长的重要因素，在2000年至2018年间，化学氮肥所导致的N₂O排放增长超过了35%[13。
过量氮肥施用不仅加剧温室气体排放，还会造成严重氮污染：大量氮素会随着雨水进入河流、土壤和地下水，导致水体富营养化及藻类大量繁殖，污染饮用水源；过高的硝酸盐可能会增加癌症及甲状腺等健康风险。由于以上环境、健康影响，氮污染造成的经济损失在每年3400亿-3.4万亿美元之间[16]。此外，过量施用氮肥还会释放氨气和氮氧化物(NOx),这些物质进入大气后可转化为硫酸铵、硝酸铵等气溶胶，进一步影响空气质量。
中国的氮肥施用量自1980年以来进入快速增长阶段，并对粮食增产起到重要作用，贡献约为45%17。但是我国氮肥的使用以及由此带来N₂O排放也在增加，当前我国氮肥生产与使用相关的N₂O排放占比33%[18]。随着化肥减量增效政策的密集出台，我国化肥施用量自2016年开始缓慢下降，也是我国从1974年以来首次实现化肥的负增长19]。与此同时，来自化肥施用的N₂O排放也在同步下降中。尽管农用化肥施用量呈下降趋势，但是化肥施用强度仍有调整空间。2023年，我国化肥施用强度293千克/公顷左右，仍然远超国际公认的化肥施用的安全上限225千克/公顷。
科学施肥、多元替代，实现粮食安全和农民增收下的氮肥减量增效
过量的氮肥施用不仅对增产无益，还会导致严重的环境污染与健康风险，因此，在确保粮食安全和农民增收的前提下，进一步推进氮肥减量增效是关键：一方面，使用缓释控肥、硝化抑制剂等新型肥料或有机肥替代传统氮肥；另一方面，继续推广测土配方、农作物养分管理、水肥一体化等精准施肥技术。随着数字化技术与农业的结合更为紧密，智慧农业试点或部分大型规模化农场可以率先运用施肥信息传感、智能决策、智能化装备等技术开展精准智能化养分管理。相关研究认为，在定额施用氮肥、优化氮素投入结构、使用高效氮肥和施肥技术的情况下，我国化学氮肥合理需求最大可以降低至1213万吨〔30〕,相较2023年氮肥施用量下降约25%。
气候与环境效益
得益于氮肥减量，全国超3/4的耕地在2015年后N₂O排放下降，2022年中国农田施肥导致的直接N₂O排放比2015年降低了17%31]。针对使用高效氮肥和精准施肥的减排措施，研究发现，施用缓控释肥可以将三大主粮导致的氨挥发、N₂O排放、氮淋溶和径流分别降低34.8%-70.1%、25.3%-50.4%、3.4%-47.3%和2.7%-44.0%;配方施用氮肥则能将以上活性氮损失降低27.6%-35.3%132】。此外，有机废弃物科学还田替代氮肥可以降低农业面源污染、提升有机质含量，实现土壤状况改善：在化肥中添加有机改良物可将土壤质量指数提高17.6%-26.3%33。
健康效益
在当前农业模式下，通过减少氮肥施用、使用高效氮肥、氮肥深施以及畜牧业领域的相关技术减少氨挥发，可以避免约7.43万与PM2.5相关的过早死亡34。
社会与经济效益
相比于传统化肥，脲酶抑制剂和硝化抑制剂分别可提升7.1%和9%的主粮作物产量35]。测土配方施肥技术可以改善化肥施用结构并提高化肥利用率，进而提高农产品产量并增加农业经营收益，在小麦和水稻粮食作物种植过程，测土配方技术可以帮助农户分别增收531.64元/公顷和492.15元/公顷36]。
2.2食物损耗与浪费和甲烷排放
食物损失和浪费造成超级污染物CH₄排放的同时也带来多重负面影响
农食系统中产生的食物损失和浪费不仅加剧全球粮食安全挑战，让环境和社会付出巨大代价，也是温室气体排放的重要来源。食物损失和浪费意味着生产食物投入的水、土地、能源、劳动力等资源的损失和浪费，此外进入填埋场的有机废弃物还会产生CH,贡献了相当于航空业5倍的温室气体排放137。因此，减少食物损失和浪费对于保障粮食安全和促进可持续发展至关重要。
食物损失是指可供人类食用的农产品在储存、运输、加工阶段，由于被丢弃或损毁，且并未通过其他途径(如饲料化)被利用，从而造成的数量或质量下降[38]。食物浪费则是由于零售商、食品服务提供商和消费者的决策和行动而导致的食物数量或质量的下降[39。这些损失和浪费的食物也成为了全球CH₄的重要排放源之一，占全球CH₄排放的12%40】。全球范围内，每年由食物损失和浪费造成的温室气体排放占全部温室气体的8~10%,相关经济损失达1万亿美元。食物被大规模丢弃的同时，每年仍有7.83亿人遭受饥饿，其中包括1.5亿因长期缺乏营养素导致生长发育迟缓的儿童[12]。
2022年，中国的食物损失和浪费达4.6亿吨，主要发生在产后处理和储存环节，占比约为41.6%,远高于英国(4.8%)和日本(10.5%)等发达国家[41]。在我国食物损失和浪费造成的碳排放中，消费环节的食物损失和浪费由于涵盖了上游环节的间接碳排放，总体碳足迹不容忽视。产后处理和加工的排放占比高达22.5%,是继消费环节之后的第二大排放源41。
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