综述:多种农业生态实践应用与气候变化减缓

【字体: 时间:2025年10月03日 来源:Agronomy for Sustainable Development 6.7

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  本综述系统回顾了多种农业生态实践(AEPs)对气候变化减缓的影响,重点关注温室气体(GHG)排放(CO2、N2O、CH4)和碳汇效应。研究表明,46%的指标呈现显著正面效益(碳汇效果达70%),但存在碳排放与土壤固碳的权衡关系。该研究为农业系统转型提供了关键科学依据,强调需结合地域特性实施综合性生态管理策略。

  

农业生态实践与气候变化的复杂关联

全球农业面临气候变化的严峻挑战,同时其温室气体(GHG)排放量占全球总量的20-30%。农业生态实践(Agroecological Practices, AEPs)通过系统性改变农业生产方式,被认为同时具备减缓气候变化和增强农业系统韧性的潜力。现有研究多聚焦单一实践效果,而多种实践组合对气候的影响仍是空白领域。

研究方法与数据基础

本研究采用快速综述方法(rapid review methodology),基于PRISMA-RR协议筛选了2000-2023年间16,006篇文献,最终纳入138篇同行评审研究,涵盖285个农业生态实践对照案例。研究通过机器学习辅助摘要筛选,使用DeBERTa-v3模型达到81%的准确率。分析框架将实践分为2种AEPs组合、3种AEPs组合及农业生态系统(4种以上AEPs),重点关注土壤温室气体排放(CO2、N2O、CH4)和碳汇指标。

气候减缓成效的整体格局

在499个评估指标中,72%经过统计检验。结果显示:46%指标呈显著正面效果,13%为负面效果,<1%结论不明确。碳汇指标表现尤为突出,70%显示显著正面结果,仅7%为负面。温室气体排放方面,CO2和N2O减排效果较好(正面效果分别为0.69和0.67),而CH4排放则呈现较多负面结果。

实践组合的数量效应

研究发现实践组合数量与效果存在非线性关系。2种AEPs组合占研究主体的61%,3种占30%,完整农业生态系统仅占9%。碳汇指标随实践复杂度增加而改善,但温室气体排放未见明显规律。保护性农业措施(免耕、覆盖作物、残茬保留)占研究样本的52%,有机农业占21%,复合系统(农林复合、种养结合)研究相对不足。

作物系统的差异表现

谷物系统(特别是水稻)的研究占比达62%,但其温室气体排放结果呈现显著两面性:水稻系统44%指标为负面效果,主要来自CH4排放增加。蔬菜系统和种养系统也存在类似权衡。相反,果园、农林复合系统在碳汇方面表现一致积极。

有机肥料的双刃剑效应

有机肥料和绿肥的应用典型体现了农业生态实践的权衡特征。这些实践显著提升土壤有机碳(SOC)含量(如免耕结合残茬保留使表层土壤碳含量显著提高),但同时增加CH4排放风险(尤其在水稻系统)。研究发现低C/N比有机质会加速生物分解,导致甲烷排放增加。这种矛盾在传统农业系统中同样存在,并非农业生态实践特有。

方法学挑战与局限

研究揭示了该领域的测量方法学差异:温室气体采集方式(腔室法)、测量时长(数周至数年)、指标计算方式(直接测量或CO2当量估算)均存在较大异质性。此外,28%的指标未进行统计检验,这些结果中57%为正面,31%为负面。地理分布也不均衡,61%研究集中在六个国家(中国、美国、印度、西班牙、巴西、意大利),欧洲占25%。

转向系统级解决方案

农业生态实践的气候减缓效果高度依赖环境背景和管理细节。虽然整体呈现积极趋势,但必须认识到:单一实践评估可能低估系统复杂性,不同气体排放之间存在此消彼长(如CO2减少可能伴随N2O增加),短期排放与长期固碳效果需要区分看待。未来研究需加强多气体同步监测,发展更全面的评估框架,并关注不同生态区域的实践适应性。
农业生态转型不仅是技术变革,更是系统重构。成功的气候智能型农业需要统筹管理实践、生态条件和社会经济因素,在平衡各种权衡的基础上实现真正的可持续发展。这项研究表明,尽管存在挑战,农业生态实践无疑为应对气候变化提供了充满希望的实施路径。
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