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为应对农业领域减少温室气体（GHG）排放的政策需求，研究人员针对萨斯喀彻温省牛犊生产中牧草生产的净排放、实践变化及经济结果展开研究。利用 Holos 模型分析发现，2016–19 年净排放为?0.123 Mg CO?e/ha/yr，碳固存增加。研究为优化牧草管理和政策制定提供科学依据。
农业生产与气候变化的博弈：萨斯喀彻温省牧草碳汇能力的深度解析
在全球气候危机的大背景下，农业领域的温室气体（GHG）排放问题日益凸显，尤其是牛肉生产因高碳排放常被诟病。如何在保障粮食安全的同时实现农业碳中和，成为各国政策与科研的焦点。加拿大萨斯喀彻温省作为重要的畜牧业产区，其牧草生产系统在碳氮循环中扮演关键角色，但长期以来，该地区牧草管理对碳排放的具体影响尚不明确，且面临着土地利用转型（如牧草转耕地）带来的碳汇能力下降风险。为破解这一难题，萨斯喀彻温大学的研究团队开展了一项针对该省牛犊生产中牧草生产环节的系统性研究，相关成果发表于《Agricultural Systems》，为农业可持续发展提供了重要科学依据。
研究人员主要采用了两大关键技术方法：其一，设计并实施 “萨斯喀彻温省牧草生产调查”，收集 1991–94 和 2016–19 两个时期的牧草管理数据，涵盖土地利用变化（LUCs）、管理实践（如施肥、轮作）、投入产出等多维度信息，样本覆盖该省约 2.5% 的牛犊生产用地；其二，运用加拿大全农场评估模型 Holos，以碳 accounting 框架量化牧草生产周期的净碳排放，该模型基于 IPCC 方法学，结合区域气候和土壤特性，可精确模拟不同管理措施下的碳固存（如土壤有机碳 SOC 变化）和排放（如 N?O、CO?）。
4. 结果与讨论
4.1 牧草管理实践与碳排放的时空演变
调查显示，25 年间萨斯喀彻温省牧草生产实践发生显著变化：多年生牧草占比从 85% 升至 90%，豆科植物种植比例增加 19.5%，夏季休耕面积减少 80%，但秋季施肥比例从 53% 骤降至 3%。Holos 模型表明，全省牧草生产净碳排放从 1991–94 年的?0.006 Mg CO?e/ha/yr（微弱碳汇）提升至 2016–19 年的?0.123 Mg CO?e/ha/yr，碳固存速率从 0.226 Mg CO?e/ha/yr 增至 0.281 Mg CO?e/ha/yr。分生态区来看，半干旱区从碳源（0.051 Mg CO?e/ha/yr）转为强碳汇（?0.153 Mg CO?e/ha/yr），干旱区碳汇能力翻倍，而亚湿润区碳固存速率因降水波动略有下降。
4.2 管理措施与碳排放强度的关联性
通过交叉分析发现，多年生牧草种植超过 2 年的地块，低排放概率从 1991 年的 53% 提升至 2019 年的 69%；豆科植物长期种植（>2 年）可使低排放概率达 69%，显著优于短期种植（≤2 年，20%）。值得注意的是，施肥行为的影响随时间改变：1990 年代施肥显著增加排放风险（低排放概率 20%），而近年通过优化施肥 timing 和用量，施肥与未施肥地块的排放差异不再显著。此外，4–7 年生牧草群落碳固存效率最高，而超过 15 年的老草甸因群落老化，碳汇能力趋于稳定。
4.3 碳汇的经济价值与政策启示
研究基于加拿大碳税（$65/Mg CO?e）、碳市场（$22.68/Mg CO?e）等多维度估值体系，发现 2016–19 年每公顷牧草碳固存的经济价值达$73.07–$293.41。若将全省 510 万公顷牧草用地纳入核算，碳汇总价值可达$16–$150 亿加元。据此，研究提出两项政策建议：一是重启牧草更新补贴计划，通过资金激励提升牧草产量和碳固存潜力；二是扩展 “短期保护地役权” 至非本土牧草区，以每亩 $20 的年补贴鼓励长期牧草保留，该措施可使碳汇价值与农户收益实现双赢。
5. 结论与展望
本研究首次系统量化了萨斯喀彻温省牧草生产的碳氮收支，证实多年生牧草系统是高效碳汇，且管理优化可显著提升其气候调节功能。尽管研究受限于区域样本和未纳入原生草地，但仍为全球干旱半干旱区农业减排提供了范式 —— 通过 “豆科 - 禾草混作”“减少翻耕” 等最佳管理实践（BMPs），结合政策激励（如成本分担计划），可在保障畜牧业产能的同时实现碳足迹下降。未来需进一步探索肥料技术革新（如缓释氮肥）对减排的叠加效应，以及将原生草甸纳入碳汇核算体系的可行性，为构建 “气候智能型农业” 提供更全面的科学支撑。
这项研究不仅揭示了牧草系统在碳中和中的关键作用，更强调了政策工具与生态效益的协同路径，为全球农业应对气候变化提供了兼具科学性与操作性的解决方案。
