综述：咖啡初级生产中的碳足迹与二氧化碳去除：一项元分析综述

《Environmental Reviews》：Carbon footprints and CO2 removal in primary production of coffee: a meta-analytical review

本研究通过元分析评估咖啡生产的碳足迹（ACF）和CO2去除率（CDR），比较阿拉比卡与罗布斯塔、全光照与农林复合系统、有机与非有机生产的影响。结果显示：氮肥制造与应用是主要排放源（65%-100%），全光照阿拉比卡ACF显著高于罗布斯塔，农林复合系统ACF仅为全光照的1/2-1/3，CDR高达17676 kg CO2/ha·年，是全光照的2.5倍。有机生产ACF降低50%，但PCF差异不显著。提出10项干预措施，包括优化氮肥管理、提高产量、增强生物固碳，并强调零毁林原则下的农林复合系统转型。

　　咖啡作为全球重要的经济作物之一，其生产活动对全球气候变化的影响日益受到关注。本文通过对全球范围内咖啡生产过程中碳足迹（Carbon Footprint, CF）和大气二氧化碳去除率（Carbon Dioxide Removal Rate, CDR）的系统性回顾与分析，旨在揭示咖啡生产对气候变化的具体影响，并为减少这种影响提供可行的策略。研究涵盖了21项关于碳足迹的文献和16项关于CDR的数据，涉及全球主要咖啡产区，包括拉丁美洲、亚洲和非洲。研究结果表明，氮肥的使用是咖啡生产中温室气体排放的主要来源，而采用遮荫种植和有机农业则有助于提升碳汇能力。此外，本文还提出了一个综合性的干预框架，旨在通过减少碳排放并提高碳去除率，实现咖啡生产对全球变暖的积极影响。

咖啡的生产过程包括从种植到收获的农业阶段，不涉及之前的土地利用变化。碳足迹是指单位面积上的温室气体排放量，通常以千克二氧化碳当量（kg CO?e）每公顷每年为单位，而产品碳足迹则是单位产品（如咖啡豆）的温室气体排放量，通常以千克二氧化碳当量每千克产品为单位。这两种指标可以为制定减少咖啡对全球变暖影响的策略提供重要参考。研究发现，咖啡生产中的碳足迹在21项研究中呈现较大的差异，其中位数为2954 ± 3636 kg CO?e ha?1 year?1，而产品碳足迹的中位数为2.18 ± 2.04 kg CO?e kg?1咖啡豆。这表明，尽管咖啡生产过程中的碳排放具有较大的变异性，但整体上其排放水平处于中等范围。

在研究中，氮肥的使用被确认为主要的碳排放来源，占总排放量的65%至100%。氮肥的生产、施用以及可能的两者结合，是导致咖啡生产碳足迹显著增加的关键因素。这与氮肥的生产过程密切相关，尤其是在合成氮肥的制造过程中，涉及大量的化石燃料使用。相比之下，有机氮源和生物固氮植物的使用可以有效减少碳足迹。此外，遮荫种植系统（即咖啡树种植在其他树木的遮荫下）的碳去除率明显高于非遮荫系统，其中位数达到17,676 ± 3971 kg CO? ha?1 year?1，而非遮荫系统的中位数仅为6990 ± 3405 kg CO? ha?1 year?1。这一结果表明，遮荫种植不仅有助于减少碳排放，还能显著提高碳汇能力。

然而，值得注意的是，有机种植的碳去除率与非有机种植的碳去除率没有显著差异。这说明，尽管有机农业在减少碳排放方面具有一定的优势，但其在提高碳去除率方面可能并不具备显著效果。这可能与有机农业中较高的产量有关，因为更高的产量通常意味着更多的生物量积累，从而可能提升碳去除率。因此，在制定减少咖啡生产对全球变暖影响的策略时，需要综合考虑不同生产系统的碳排放和碳去除情况。

研究还发现，阿拉伯咖啡（Coffea arabica）和罗布斯塔咖啡（Coffea canephora）在碳足迹方面没有显著差异，但遮荫种植的阿拉伯咖啡碳足迹显著高于遮荫种植的罗布斯塔咖啡。这一现象可能与阿拉伯咖啡的种植需求有关，其对氮肥的依赖程度可能更高，从而导致更高的碳排放。然而，由于研究中对罗布斯塔咖啡遮荫种植的氮肥使用数据有限，这一假设尚未得到充分验证。

在农业实践中，减少氮肥的使用和优化其管理是降低碳足迹的重要手段。例如，通过使用有机氮源或生物固氮植物，可以有效减少氮肥的生产与施用过程中的碳排放。此外，通过精确施肥，即根据咖啡树的实际需求调整氮肥的施用量，可以减少过量施肥带来的负面影响。同时，采用缓释或稳定型氮肥，可以降低土壤中氮氧化物（N?O）的排放，并减少硝酸盐的淋失。这些措施不仅有助于减少碳排放，还能提高氮肥的利用效率，从而实现可持续的农业发展。

提高咖啡产量也是降低产品碳足迹的有效途径。通过优化农业实践，如合理管理遮荫树、改善土壤条件、选择适宜的品种等，可以在不增加碳排放的情况下提升产量。这将有助于减少单位产品（如咖啡豆）的碳排放，从而降低产品碳足迹。然而，需要注意的是，提高产量可能会增加土地利用需求，进而带来更多的碳排放。因此，在推动产量提升的同时，还需要关注土地利用的变化对碳足迹的影响。

为了最大化咖啡生产的碳汇潜力，研究建议采用遮荫种植系统，并通过改进遮荫树的管理来提高碳去除率。遮荫树不仅能够提供适宜的生长环境，还能通过生物量积累有效去除大气中的二氧化碳。此外，通过种植高价值且耐久的木本植物，可以将部分碳以长期碳库的形式固定，从而进一步提升碳去除率。例如，在哥斯达黎加的阿拉伯咖啡种植系统中，种植的木本植物如Cordia alliodora的商业木材产量可达6–15立方米每公顷每年，这将带来显著的碳去除效果。

然而，要实现这些目标，还需要构建支持性的框架。在某些地区，由于缺乏资金、政策和技术支持，农民可能难以实施这些干预措施。因此，推动咖啡生产的可持续发展需要多方面的努力，包括提供金融支持、制定有利于可持续农业的政策、推广适用的技术和知识，以及加强农民的培训和能力建设。此外，还需要关注咖啡种植对森林的侵占问题，避免将森林转化为咖啡种植地，从而减少土地利用变化带来的碳排放。

综上所述，咖啡生产对全球变暖的影响主要体现在氮肥的使用和土地利用变化方面。通过优化氮肥的管理、推广遮荫种植系统、提高产量以及发展高价值木本植物种植，可以有效减少碳足迹并提升碳去除率。然而，这些措施的实施需要综合考虑当地的生态、经济和社会条件，并构建相应的支持框架。只有通过多方协作，才能实现咖啡生产对全球气候变化的积极影响，同时保障农民的生产效益和可持续发展。