9月6日，重慶大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院、三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊易教授領(lǐng)銜國際合作研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》(Science)雜志上發(fā)表了題為《氣候變化加劇了農(nóng)業(yè)對環(huán)境的影響》（Climate Change Exacerbates the Environmental Impacts of Agriculture）的綜述論文（Review）。該論文系統(tǒng)性地評估了氣候變化對農(nóng)業(yè)環(huán)境問題的深遠(yuǎn)影響，涵蓋了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、溫室氣體排放、水資源利用、土壤侵蝕、氮磷污染、病蟲害暴發(fā)、農(nóng)藥污染以及生物多樣性喪失等多個(gè)方面。

論文發(fā)表頁面

由于化肥和農(nóng)藥的過度使用、灌溉、畜牧養(yǎng)殖等原因，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)成為全球生態(tài)環(huán)境問題的重要貢獻(xiàn)者。農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生了全球25%的溫室氣體排放，消耗了人類用水量的85%，并使用了全球80%的氮和90%的磷。隨著人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在全球糧食需求增加的背景下，農(nóng)業(yè)對環(huán)境的負(fù)面影響將會(huì)進(jìn)一步加劇。如果按照目前的發(fā)展趨勢，僅農(nóng)食系統(tǒng)的溫室氣體排放就可能阻礙實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》中將氣溫升高控制在2°C以內(nèi)的目標(biāo)。此外，未來耕地?cái)U(kuò)張也會(huì)對全球多個(gè)地區(qū)的生物多樣性造成嚴(yán)重威脅。

這篇論文提出，氣候變化對農(nóng)業(yè)環(huán)境的影響，就像人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展一樣，起到了放大作用。文章在總結(jié)和分析大量研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地評估了氣候變化對農(nóng)業(yè)環(huán)境的多種負(fù)面影響，并深入闡釋了氣候變化與農(nóng)業(yè)溫室氣體排放互饋的潛在機(jī)制（圖1），并進(jìn)一步評估了它們的影響程度和地理分布。

圖1：氣候變化加劇了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)對環(huán)境的負(fù)面影響。中間的圓圈代表氣候變化。灰色圓圈代表農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，里面的小圓圈表示農(nóng)業(yè)系統(tǒng)影響環(huán)境的過程。暗紅色箭頭表示氣候變化對農(nóng)業(yè)的影響，加號表示氣候變化對農(nóng)業(yè)環(huán)境問題的強(qiáng)化效應(yīng)，包括對氣候變化的直接反饋（如CH?和N?O排放的增加）。虛線箭頭表示農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境問題對氣候變化的間接反饋（例如，養(yǎng)分徑流刺激了湖泊中的CH?排放）。

以農(nóng)業(yè)中氮和磷問題為例，農(nóng)業(yè)是全球氮和磷的主要消耗部門。過量使用氮磷肥料已經(jīng)導(dǎo)致了嚴(yán)重的水體富營養(yǎng)化和空氣污染問題。文章指出，氣候變化可能會(huì)加劇農(nóng)業(yè)氮磷肥的使用和流失，引起更加嚴(yán)重的環(huán)境問題。降雨格局的變化和氣溫上升正在改變著農(nóng)業(yè)土壤中氮和磷流失的方式、數(shù)量和時(shí)間，以及它們在環(huán)境中的遷移過程。預(yù)計(jì)未來農(nóng)業(yè)氮流失的熱點(diǎn)地區(qū)將主要集中在東南亞、東非等地。氣候變暖可能還會(huì)增加由于化肥使用導(dǎo)致的活性氮（如NH?，可形成細(xì)顆粒物PM2.5）和氮氧化物（如NOx，可形成地面臭氧）的排放，因?yàn)檫@些化學(xué)物質(zhì)的揮發(fā)性與溫度密切相關(guān)。此外，氣候變化也會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)中氮和磷流失增加，比如夏季熱浪、干旱以及寒冷環(huán)境中更頻繁的凍融循環(huán)等因素都會(huì)加劇這種情況。

文章最后指出，氣候變化、全球人口增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了多重相互關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)，迫切需要向適應(yīng)氣候變化的可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，以減少農(nóng)業(yè)對全球環(huán)境的負(fù)面影響以及氣候變化帶來的更嚴(yán)重的后果。我們應(yīng)該加快推廣那些已經(jīng)被證明有效的可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù)，同時(shí)解決這些技術(shù)在農(nóng)民采用過程中遇到的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)障礙。此外，還需要增加對農(nóng)業(yè)研究的資金投入，開發(fā)新工藝和新技術(shù)，并推動(dòng)發(fā)展既美味、價(jià)格合理又環(huán)保的替代食品，促進(jìn)整個(gè)社會(huì)向可持續(xù)和健康的飲食結(jié)構(gòu)過渡。

楊易教授

該論文的第一作者為重慶大學(xué)楊易教授，重慶大學(xué)為第一單位，共同通訊作者為明尼蘇達(dá)大學(xué)美國科學(xué)院院士David Tilman教授、明尼蘇達(dá)大學(xué)金哲儂副教授、康奈爾大學(xué)美國科學(xué)院院士Christopher Barrett教授、斯坦福大學(xué)美國科學(xué)院院士David Lobell教授。其他主要作者包括中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心主任朱永官院士、阿伯丁大學(xué)英國皇家科學(xué)院院士Pete Smith教授、加州大學(xué)伯克利分校Paolo D’Odorico教授、加州大學(xué)圣地亞哥分校Jennifer Burney教授、斯坦福大學(xué)Anna Michalak教授等。其他參與作者還包括斯坦福大學(xué)美國科學(xué)院院士Peter Vitousek教授、康奈爾大學(xué)美國科學(xué)院院士Mario Herrero教授、牛津大學(xué)Michael Clark研究員、南京大學(xué)劉蓓蓓教授、中國科學(xué)院南京土壤研究所夏龍龍研究員、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)莊明浩副教授等。

楊易教授和團(tuán)隊(duì)

近年來，我院教師在Science, Nature Plants, Nature Food, Nature Geoscience和PNAS等期刊發(fā)表了系列學(xué)術(shù)論文，在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域形成了較強(qiáng)的國際影響力，助力學(xué)?！半p一流”建設(shè)和學(xué)科高質(zhì)量發(fā)展。

來源：環(huán)境與生態(tài)學(xué)院

作者：鄒志華