【食物系统】陆地上动物源性食品生产的碳机会成本

原文信息

题     目：The carbon opportunity cost of animal-sourced food production on land

作     者：Matthew N. Hayek , Helen Harwatt, William J. Ripple and Nathaniel D. Mueller

期     刊：Nature Sustainability

时     间：2020.09.07

一作单位：Department of Environmental Studies，New York University，New York，NY，USA

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41893-020-00603-4

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研究背景

恢复包括森林在内的原生生态系统是一种基于陆地的大气二氧化碳清除办法。生态系统恢复在很大程度上受到粮食生产的土地需求的限制，因为粮食生产是全球人类对土地的最大使用。因此，粮食生产会产生“碳机会成本”，即通过陆地生态系统恢复自然去除二氧化碳的潜力。这种成本可能会有很大的差异，这取决于给定地区的“潜在”或“原生”植被和生产的食物类型。

本文量化了本世纪内农业累积碳机会成本的空间分布，可以为将全球变暖限制在1.5°C的努力提供信息。同时对于畜牧业地区植被再生后，吸收二氧化碳的能力，在空间上进行了计算，弥补了以往这块数据的空白。

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研究结果

由于通过转向资源密集度较低、以植物为基础的饮食，可以减少持续的农业排放，但从本地植被再生的潜在累积CO2清除被动物农业所占据的地区以前没有计算在一个空间上明确的方式，因此文章绘制了现今动物饲料农田和牧场地区潜在植被中碳的分布。图中的颜色对应于目前正在耕种的土地面积乘以潜在植被碳密度的乘积，减去目前储存在农业植被中的数量。基于此，将动物农业生产的总碳机会成本量化为了152.5(94.2–207.1)千兆吨碳(GtC)。

文章将研究范围分类为了农田与牧场，其中农田碳指的是目前提供动物饲料作物的地理区域的潜在碳储量，牧场则根据它们所取代的自然生态系统进行分类:森林（热带森林、温带森林和茂密的稀树草原）和草原（草地、灌丛和稀疏的稀树草原）。从表中可知，反刍动物肉类和乳制品生产的牧场占总碳机会成本的72%，且在计入储存和消费者废物的损失后，剩余耕地的潜在生产力足以为当前全球人口提供人均78克/天的蛋白质，这一数量超过了膳食建议。

根据国民收入等级，文章将全球国家个地区分成了高收入、中高收入、中低收入和低收入四类，绘制了畜牧业碳机会成本和按国民收入等级分组的大气CO2排放图。由图可知，目前畜牧业占用的土地上的二氧化碳累积清除潜力与过去十年全球化石燃料排放的数量级相当。负排放的最大潜力(74 GtC或全球总量的48%)位于中高收入国家，随着肉类和乳制品生产的扩大，这一潜力将进一步增加。这大约相当于这些国家过去19年的化石燃料排放量。在高收入国家，动物源性食品需求很高，但处于稳定状态，动物源性食品生产的总碳机会成本为32 GtC，约等于其过去9年的国内化石燃料排放。

为了了解动物源性食品消费对全球CO2预算的潜在未来后果，文章开发了一个低参数、自上而下的模型，以对应以往文献中一切照常的饮食情景(BAU)的估计，并可通过修改参数来产生不同的饮食情景。文章以2015年为基准年模拟了BAU、ELC和VGN这三种全球饮食情景在2050年的土地利用，其中BAU指一切照常的膳食情景，ELC指相较于BAU，减少70%的肉类摄入，VGN则指无动物源食物的纯素饮食。图中正CO2表示生态系统植被碳的损失和向大气的排放；负则表示通过植被生长去除CO2。由图可得，BAU将导致土地清理、土地使用变化的排放量为86GtCO2，因为乐观的未来产量改善不足以满足预期的动物饲料需求，而ELC和VGN饮食分别导致332和547Gt总CO2去除量，约等于过去9年和16年的化石燃料排放量。

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编者按

停止化石燃料的使用对限制全球变暖是必要的，但在植物丰富的饮食转变后去除二氧化碳可能会大大有助于实现国际温室气体减排目标。文章得出，在2019年后为实现1.5℃目标，累积二氧化碳排放量必须保持在3.35亿吨二氧化碳以下。而在ELC或VGN饮食变化后，CO2的允许排放量将分别增加99%或163%，若将天然生态系统土壤和凋落物的净CO2吸收量添加到这个总数中，将分别增加139%或230%。全球农业生产的变化将对经济造成破坏，并可能造成社会文化代价，必须将其与农业排放有增无减造成气候变暖的代价进行比较。恢复工作可以通过针对碳含量最高的地区来最大限度地减少权衡。恢复高碳森林的财政激励措施可能来自高收入、高排放国家，提供投资以保护生计、加强粮食安全和提高农业生产力。

转自：“西农RE学术社”微信公众号

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