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在中国河北省保定市附近的一个市场里,妇女们正在挑选准备包装的土豆。图片来源:路透社/ Alamy Stock Photo。
在中国河北省保定市附近的一个市场里,妇女们正在挑选准备包装的土豆。 图片来源:路透社/ Alamy Stock Photo。
食品和农业
2021年8月19日14:27

从饮食转向土豆可以使中国主要作物的排放量减少25%

古丽亚娜Viglione

19.08.2021 | 2:27pm
食品和农业 从饮食转向土豆可以使中国主要作物的排放量减少25%

根据一项新的研究,从大米到土豆的饮食转变可能“显著减少”中国主要农作物农业对气候和环境的影响。

这项研究发表在自然的食物,研究了与种植四种主要作物(水稻、小麦、玉米和土豆)相关的土地使用、水使用和温室气体排放。该研究发现,大规模转向土豆的饮食习惯,加上更好的种植方法,可以减少这些主食的温室气体排放高达25%。

除了减排,研究人员发现,到2030年,将更多的土豆纳入饮食将使主要作物农业的土地总面积减少约17%——即使考虑到该国日益增长的热量需求。

然而,作者指出,这种重大的饮食转变是否能大规模实施还有待观察。他们还警告说,如果国内需求跟不上马铃薯产量的增长,那么从邻国进口大米的需求将抵消气候变化带来的好处。

土豆的比较优势

2015年,中国政府实施了一项名为“土豆作为主食”的政策。它宣称的目标是改进食品安全——中国在不依赖进口的情况下养活自己人口的能力——通过增加中国各地土豆的产量和消费。

该战略的其他目标包括,到2020年,土豆作为主食的消费量要达到30%。虽然在中国的一些地区,块茎是主食,但在中国的大多数地区,它被用作肉类或素食菜肴的原料,与主食一起食用。

与其他主要作物相比,土豆有几项农学上的好处。它们更耐旱,更适应地理环境,使它们更能抵御气候变化。土豆还含有比大米、小麦和玉米更高水平的某些微量营养素,如钾和维生素C。

尽管中国是主要粮食作物的主要供应国——大米、玉米和土豆产量占世界的四分之一左右,小麦产量占世界的近五分之一——但土豆只占该国近100万平方公里用于种植主要粮食作物的耕地的6%。

在世界范围内,粮食的生产、加工、运输和消费都负有责任约三分之一人类驱动的温室气体排放。但是关于降低农业影响的讨论通常只关注于减少食用牛肉、奶制品和其他红肉

这种对肉类的关注可能会错过其他可以帮助减少排放的领域,他说劳拉·谢勒教授他是麻省理工学院的工业生态学家和环境科学家莱顿大学她没有参与这项研究。(谢勒写了一篇评论这是论文附带的内容。)Scherer告诉Carbo必威手机官网n Brief:

“主食并不是真正具有最高影响强度的食物,但由于我们消费的主食数量如此巨大,这种变化仍然可以做出重大贡献。”

由于中国的政策侧重于粮食安全和营养,人们对分析如此大规模的饮食转变对环境的影响兴趣不大,易教授杨的工业生态学家重庆大学,说。杨是这项新研究的作者之一,他告诉《碳简报》:必威手机官网

“关于‘这项政策对环境有什么影响’的研究很少。“这可能很重要,因为不同的作物有不同的环境足迹。这对我们这些研究过农业系统的人来说非常清楚,但对政策制定者来说就不一定了。”

当杨和他的同事分析这四种主食对环境的影响时,他们发现土豆在几个方面的影响较小。与大米、玉米和小麦相比,土豆每卡路里排放的温室气体要少得多。土豆也比其他作物耗水少,比玉米和小麦需要更少的土地。

下面的图表显示了总土地使用、温室气体排放和水使用的四个主要农作物研究——从大米在左边右边地图到土豆,以及土地利用的强度,排放和用水(定义为使用或排放在每卡路里的基础上)。较暗的阴影表明,中国各省的污染总量和强度都较高。

中国四种主要农作物的省省分类
对于四种主要作物中的每一种,按省分列(从上到下):土地利用总量、土地利用强度、排放总量、排放强度、用水总量和用水强度。“强度”是根据热量计算的。颜色越深表示总体和强度越高;所有数据都来自2015年。来源:Liu et al. (2021).请注意:这些地图由Liu等人制作。使用的名称和其中材料的陈述并不意味着Carbon Brief对任何国家、领土、城市或地区或其当局的法律地位,或对其边界或边界的划界的任何意见的表达。必威手机官网

本文认为主要作物农业中温室气体排放的三个主要因素是:作物种植、施肥和生产和运输。

在中国,种植主要农作物所排放的温室气体几乎全部来自水稻种植所排放的甲烷——2015年超过1.5亿吨的二氧化碳。

术语表
有限公司2相当于:温室气体可以用二氧化碳当量或CO2eq来表示。对于给定的量,不同的温室气体在大气中捕获不同量的热量,这个量被称为……阅读更多

肥料的应用在过去的30年里,中国的碳排放量增长了300%以上。碳是以一氧化二氮的形式排放的另一个主要农业排放源。化肥产生的128亿吨二氧化碳中,近一半来自玉米种植。

最后,土豆只占农业生产和运输部门排放的26.7亿吨二氧化碳的4.5%。研究人员指出,这“相对于耕地的份额来说”是相对较小的,因为种植土豆不像种植其他主食需要那么多的柴油和电力。

作者写道,综合来看,这些数据表明,土豆在减少温室气体排放方面在主要农作物中具有“比较优势”。

改进的空间”

为了评估该政策的潜在影响,研究人员使用作物需求、产量增长和土地利用模型考察了三种情景。每一种情景都建立在前一种情景的基础上,并包括对主要作物热量需求的预计增长(预计到2030年中国的热量需求将增加三分之一以上)。

第一个场景(“S0”)假设没有饮食或生产变化。研究人员确定,为了满足热量需求,农业用地必须增加约17%。此外,他们还发现,到2030年,与主要农作物农业相关的温室气体排放和用水量将各增加约20%。

在第二种情景(S1)中,考虑了马铃薯作为主食来提高马铃薯产量的策略。这些措施包括采用高产土豆品种和增加来自土豆的热量的相对比例。他们预计土豆产量将增加125%,并利用土豆来满足其他主要作物的产量与需求之间的差距。作者发现,到2030年,这将导致温室气体排放量减少14%,土地耕作总量减少10%,水资源使用量减少11%,主食平均热量产量增加10%。

对于最后的方案(S2),在其他政策之上制定了一个“战略选址”计划。这种线性回归模型重新分配作物,以最大限度地减少温室气体排放,同时对其他主要作物的种植面积“仅作轻微调整”。结合其他变化,S2导致排放减少25%,土地利用减少17%,水利用减少17%,热量产量增加19%。

下图显示了三种情景下的土地利用(左)、排放(中)和水资源利用(右)。每个图中的条形图被分解为大米(蓝色)、小麦(绿色)、玉米(红色)和土豆(橙色)的相对贡献。

中国三种政策情景下的土地利用、温室气体排放和水资源利用
土地利用(左)、温室气体排放(中)和水利用(右)与2020年、2025年和2030年(也列出了2015年的起始年份)的三个政策情景相关。在S0中,没有作为策略结果进行更改。在S1中,马铃薯的产量和消费量都增加了。在S2,保留了S1的改良,并在马铃薯可能产生最大影响的地区战略性地种植马铃薯。颜色表示四种不同的主要作物。来源:Liu et al. (2021).

杨告诉《碳简报》,成功实施这一政策的关键之一将是缩小与其他国家的“产量差距”。必威手机官网2015年,中国土豆的平均产量比世界平均水平低15%,比美国、新西兰和比利时等“高产”国家低65%。

中国的土豆产量落后于这些高产国家有几个原因,菲利普博士Kear他是一名植物育种家、遗传学家和国家联络科学家国际马铃薯中心他没有参与这项研究,他告诉碳简报。必威手机官网

基尔解释说,土豆通常在中国的“边际土地”上种植,那里的土壤更贫瘠,水更稀缺。他补充称,由于中国的农业主要由小农经营,农场机械化程度远低于世界其他地区。

基尔说,在选择或培育比目前种植的高产品种方面,“还有很大的改进空间”。

改变饮食习惯很难。”

尽管这项政策有潜在的好处,但也存在与之相关的风险,可能会抵消它的一些环境效益。

谢勒说,一个原因是土豆比大米等其他主食更容易变质。她告诉《碳简报》,为了取得成功,需要“在价值链的不同阶段”做出改变——不仅必威手机官网是在生产方面,还包括消费者行为、食品储存和加工食品的制造方式。

(最近的另一个自然食品研究报告显示,中国每年生产的粮食有四分之一以上被浪费,其中近一半是由于作物收获后的处理和储存造成的。)

在中国昆明东川红土地的红土地上收获土豆
在中国昆明东川红土地的红土地上收获土豆。资料来源:Danita Delimont /除库存图片

作者还警告说,土豆产量的增加没有伴随消费模式的改变最终可能会抵消用土豆替代其他主食的好处。这是因为,如果国内大米产量下降,但需求持续,中国将不得不从邻国进口大米。

杨告诉Carbon B必威手机官网rief:

“我们可以比较中国和其他国家的大米产量。事实证明,中国的水稻生产效率很高,而其他国家的产量较低。所以在这种情况下,我们是在把我们的问题泄露给其他国家。”

杨承认,说服整个国家改变饮食习惯绝非易事。他说,正因为如此,该政策“可能落后于”最初设定的目标。北京新闻去年报道自该政策公布以来,土豆产量仅略有提高,而该国的消费模式也没有明显改变。

让土豆更美味的一种方法是用它们来代替其他加工食品,如面条或面包。杨解释说:

“我确实认为改变饮食习惯很难……但从技术上讲,你可以在小麦(产品)中加入一点土豆。”这并不会改变你吃的面条的味道。这在某种程度上有助于这项政策,或有助于推广土豆。”

凯尔告诉《碳简报》,考必威手机官网虑到土豆作为主食政策的营养效益和环境影响,这项研究“非常有用和有益”。他补充说:

“在这两个不同的故事之间建立起一座桥梁,我认为这非常重要。这不是我以前见过的那种东西。”

Liu B. et al.(2021)促进马铃薯作为主食可以减少中国作物的碳-水影响,自然粮食,doi: 10.1038 / s43016 - 021 - 00337 - 2

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  • 从饮食转向土豆可以使中国主要作物的排放量减少25%
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