聯(lián)合國秘書長古特雷斯在第27屆聯(lián)合國氣候變化框架公約締約方會議（COP27）開幕式上發(fā)表講話，將抗擊氣候變化的斗爭描述為人類生存之戰(zhàn)，而世界正在加速走上“通往地獄的高速公路”。截止目前，全球氣候行動缺乏有效進展，氣候變化對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)構(gòu)成的威脅與日俱增，糧食安全形勢不容樂觀。氣候智能型農(nóng)業(yè)是一種在氣候變化的背景下，改造和調(diào)整農(nóng)業(yè)系統(tǒng)以支持糧食安全的方法，旨在使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)作物和牲畜適應(yīng)氣候變化的影響，并通過盡量減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放來抵消這種影響，從而確保糧食安全。
一、氣候變化與農(nóng)業(yè)密切相關(guān)
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度依賴天氣氣候，為人類提供生存所必須的糧食和營養(yǎng)。然而，隨著自然資源的過度使用或濫用、氣候的急劇變化以及世界人口與糧食生產(chǎn)之間的不平衡加劇，糧食安全岌岌可危，氣候變化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之間的聯(lián)系面臨關(guān)鍵挑戰(zhàn)，同時突顯出對創(chuàng)新農(nóng)業(yè)解決方案的迫切需求。
（一）氣候變化威脅糧食安全
農(nóng)業(yè)對氣候的極端脆弱性正在加劇糧食不安全現(xiàn)狀。世界糧食計劃署（WFP）預(yù)測，到2050年，氣候變化可能導(dǎo)致全球饑餓和營養(yǎng)不良狀況增加近20%，影響全球數(shù)百萬人口，特別是對發(fā)展中國家。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2022年第六次評估報告中指出，地球未來將面臨生態(tài)系統(tǒng)崩潰、物種滅絕以及熱浪和洪水等氣候危害，嚴(yán)重威脅人類健康和糧食安全，直接和間接導(dǎo)致發(fā)病率和死亡率增加以及作物減產(chǎn)。當(dāng)前，氣候變化帶來氣溫持續(xù)升高、極端天氣事件頻發(fā)、外來物種入侵更加復(fù)雜等負(fù)面影響，對全球糧食安全和可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅，顯著影響世界各地主要作物的生產(chǎn)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、作物的產(chǎn)量和營養(yǎng)價值，擾亂了糧食系統(tǒng)，沖擊了農(nóng)業(yè)市場。2021年4月，美國康奈爾大學(xué)的一項研究表明，自1961年以來，氣候變化使全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力下降了21%，在非洲和拉丁美洲等較溫暖的地區(qū)，生產(chǎn)力下降了26%-34%。美國國家航空航天局（NASA）的研究顯示，在溫室氣體排放量較高的情況下，氣候變化最早可能會在2030年影響玉米和小麥的產(chǎn)量，預(yù)計玉米作物產(chǎn)量將下降24%。然而，根據(jù)糧農(nóng)組織的預(yù)測，到2050年，全球糧食產(chǎn)量需增加70%，才能養(yǎng)活23億新增人口。
（二）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)加速氣候變化
農(nóng)業(yè)是造成氣候問題的主要因素之一。世界上約38%的土地為農(nóng)業(yè)用地，而現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是溫室氣體的主要貢獻者，超過三分之一的人為溫室氣體排放由農(nóng)業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)生。糧食生產(chǎn)、運輸、加工和分配等過程均導(dǎo)致二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等氣體的排放，如用于作物生產(chǎn)的肥料中含有一氧化二氮、為擴大農(nóng)作面積而砍伐森林產(chǎn)生二氧化碳、牛消化過程中釋放甲烷等。據(jù)美國俄亥俄州立大學(xué)拉坦·拉爾博士（Rattan Lal）統(tǒng)計，在過去150年中，不當(dāng)?shù)母骰顒雍头拍列袨槭罐r(nóng)田土壤中排放了4760億噸碳，而燃燒化石燃料的排放量僅為270億噸。2021年，美國伊利諾伊大學(xué)的研究顯示，土壤耕作、作物和牲畜運輸、糞便管理以及其他糧食生產(chǎn)方式每年產(chǎn)生的溫室氣體排放量超170億公噸，其中動物性食品占57%，植物性食品占29%。
（三）農(nóng)業(yè)部門在減緩和適應(yīng)氣候變化方面具有巨大潛力
世界經(jīng)濟論壇在《2023年全球風(fēng)險報告》中指出，未來十年，氣候行動的失敗將主導(dǎo)全球風(fēng)險，而氣候的減緩和適應(yīng)措施之間的權(quán)衡和協(xié)同能夠有效應(yīng)對相關(guān)風(fēng)險。農(nóng)業(yè)既能促進碳減排又能加強碳封存，以此顯著減緩氣候變化，并具有適應(yīng)氣候變化的重要作用?？沙掷m(xù)和有機農(nóng)業(yè)系統(tǒng)可以通過節(jié)約能源、降低碳基投入水平、減少合成肥料的使用以及在土壤中固碳等方式幫助減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放，有可能封存相當(dāng)于當(dāng)前人為溫室氣體排放總量的32%。美國阿靈頓大自然保護協(xié)會研究估計，旨在提高土壤中二氧化碳吸收和儲存的碳農(nóng)業(yè)從空氣中去除每噸二氧化碳的成本為10-100美元，而采用機械方式從空氣中去除碳的技術(shù)每噸成本為100-1000美元。
二、美國致力于成為氣候智能型農(nóng)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者
近年來，美國越來越重視農(nóng)業(yè)在應(yīng)對糧食和氣候挑戰(zhàn)方面的核心作用，致力于成為氣候智能型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全球領(lǐng)導(dǎo)者，并以此提高其農(nóng)業(yè)在國內(nèi)外的競爭優(yōu)勢。2021年1月，拜登就氣候危機問題發(fā)布全面行政令，明確氣候是美國外交政策和國家安全的基本要素，并指示農(nóng)業(yè)部鼓勵農(nóng)民、牧場主和其他利益相關(guān)者采用氣候智能型農(nóng)業(yè)實踐，實現(xiàn)碳減排和碳封存。10月，《重建更美好法案》計劃撥款280億美元，實現(xiàn)美國農(nóng)場和牧場的氣候智能型農(nóng)業(yè)實踐。2022年8月，拜登通過《降低通脹法案》向農(nóng)業(yè)部提供200億美元，用于部署氣候智能型農(nóng)業(yè)實踐。9月，美國農(nóng)業(yè)部宣布為70個“氣候智能型”產(chǎn)品項目提供28億美元。這些項目的實施將最終有助于改善土壤和水的健康、增強作物抗旱能力和保持生物多樣性。11月，拜登在第27屆聯(lián)合國氣候變化大會（COP27）上宣布多項新舉措，其中包括進一步支持非洲氣候智能型糧食系統(tǒng)，以加強美國在應(yīng)對氣候變化方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。12月，農(nóng)業(yè)部再向另外71個氣候智能型農(nóng)業(yè)項目投資3.25億美元，這項氣候智能型農(nóng)業(yè)計劃總資金已超30億美元。此外，自然資源保護委員會（NRDC）建議美國應(yīng)在2023年農(nóng)業(yè)法案中納入農(nóng)林方面的綜合政策，以使土地更具生產(chǎn)力和韌性，以更好地抵御氣候影響。
三、氣候智能型農(nóng)業(yè)將實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境的三管齊下
如果農(nóng)業(yè)系統(tǒng)仍然以當(dāng)前模式繼續(xù)進行糧食生產(chǎn)將會加劇地球三大危機，即氣候變化、生物多樣性喪失和環(huán)境污染，并最終危害人類健康和福祉。
（一）氣候智能型農(nóng)業(yè)旨在應(yīng)對糧食安全和氣候變化相互關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)
聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）在2010年的一份報告（“Climate-Smart” Agriculture）中首次定義了氣候智能型農(nóng)業(yè)，指出農(nóng)業(yè)受氣候變化的不利影響，同時農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體排放使氣候變化更加惡化。氣候智能農(nóng)業(yè)（CSA）是管理農(nóng)田、牲畜、森林和漁業(yè)景觀的綜合方法，能夠應(yīng)對糧食安全和氣候變化的相互關(guān)聯(lián)的挑戰(zhàn)。氣候智能型農(nóng)業(yè)的創(chuàng)新之處在于其明確考慮了比過去發(fā)生得更快、更嚴(yán)重的氣候風(fēng)險，為基于政策的激勵措施提供框架，以減少農(nóng)業(yè)中的溫室氣體排放，并通過將氣候變化納入可持續(xù)農(nóng)業(yè)戰(zhàn)略來避免糧食危機和氣候危機。與可持續(xù)農(nóng)業(yè)不同，氣候智能型農(nóng)業(yè)明確關(guān)注氣候變化的應(yīng)對，系統(tǒng)考慮并權(quán)衡農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力、環(huán)境適應(yīng)性和緩解氣候問題之間存在的協(xié)同作用，并抓住新的融資機會以彌補投資赤字?？傮w而言，氣候智能型農(nóng)業(yè)側(cè)重于建立土壤健康、增加作物和土壤中的碳儲存、提高用水效率以及減少與農(nóng)業(yè)實踐相關(guān)的溫室氣體排放。
（二）氣候智能型農(nóng)業(yè)以三大支柱為指導(dǎo)
氣候智能型農(nóng)業(yè)不是應(yīng)對氣候變化的解決方案，而是解決氣候沖擊引起的二級或三級問題的方法，其三大支柱是可持續(xù)發(fā)展的三個主要方面：經(jīng)濟、社會和環(huán)境。
一是可持續(xù)地提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力和收入。提高可持續(xù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力對于同時應(yīng)對糧食系統(tǒng)面臨的多重挑戰(zhàn)以及確保農(nóng)業(yè)的長期生存能力至關(guān)重要，有助于改善所有人的糧食安全，減輕貧困，保護自然資源，緩解氣候變化，并建立更可持續(xù)、更具韌性和包容性的糧食系統(tǒng)，以滿足當(dāng)前和未來幾代人的糧食和營養(yǎng)需求。美國弗吉尼亞理工大學(xué)在《2019年全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力報告》中提出加速農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力增長的六項戰(zhàn)略：①投資于公共農(nóng)業(yè)研發(fā)和推廣、②采用科學(xué)和信息化技術(shù)、③改善基礎(chǔ)設(shè)施和市場準(zhǔn)入、④為可持續(xù)的農(nóng)業(yè)和營養(yǎng)培養(yǎng)伙伴關(guān)系、⑤擴大區(qū)域和全球貿(mào)易，以及⑥減少收獲后損失和糧食浪費。
二是適應(yīng)和抵御氣候變化。增強糧食系統(tǒng)韌性，提高抗災(zāi)能力，減少農(nóng)業(yè)對干旱、蟲害、疾病和其他氣候相關(guān)風(fēng)險和沖擊的脆弱性。增強農(nóng)業(yè)對氣候變化的適應(yīng)能力，以應(yīng)對季節(jié)縮短和不穩(wěn)定的天氣模式等長期壓力。有韌性的糧食系統(tǒng)能夠承受中斷并從中斷中迅速恢復(fù)，從而確保為所有人提供充足的可接受和可獲得的食物。2020年美國《農(nóng)業(yè)恢復(fù)力法案》（ARA）提出建立更具韌性的糧食和農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的目標(biāo)和行動計劃，以幫助緩解氣候變化，提高農(nóng)業(yè)韌性，并在2040年前實現(xiàn)美國農(nóng)業(yè)溫室氣體凈零排放的總體目標(biāo)。
三是盡可能減少或消除農(nóng)業(yè)溫室氣體排放。包括農(nóng)田保護以限制能源密集型城市擴張、減少糞便管理產(chǎn)生的甲烷、避免農(nóng)業(yè)砍伐森林、水資源保護、土壤健康、農(nóng)場可再生能源生產(chǎn)等，并找出從大氣中吸收碳的方法。美國能源部阿貢國家實驗室的研究表明，農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新可以在未來15年內(nèi)將糧食生產(chǎn)產(chǎn)生的溫室氣體排放量減少70%，并主張通過數(shù)字農(nóng)業(yè)、作物和微生物遺傳學(xué)和電氣化減少溫室氣體排放，有望推動農(nóng)業(yè)脫碳，同時支持農(nóng)業(yè)恢復(fù)力，保持農(nóng)場盈利能力和生產(chǎn)力，幫助美國實現(xiàn)到2050年實現(xiàn)凈零排放的目標(biāo)。
圖片來源：ucanr.edu
四、氣候智能型農(nóng)業(yè)的實踐工具
保護性農(nóng)業(yè)。這是氣候智能型農(nóng)業(yè)的工具之一，是一種基于作物輪作、免耕或必要時少耕、保持永久性土壤覆蓋和作物物種多樣化四項原則的土壤管理實踐。保護性農(nóng)業(yè)提供了許多優(yōu)勢：可持續(xù)性、增強生物多樣性、碳匯、節(jié)省勞動力、更健康的土壤、增加產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本，減少勞動力和時間。
作物多樣化。作物多樣化戰(zhàn)略在抵御農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中與氣候相關(guān)風(fēng)險的能力和增強糧食系統(tǒng)的抵御能力方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。作物多樣化強度是氣候風(fēng)險緩解戰(zhàn)略的指標(biāo)之一。作物多樣化增加了同時種植不同作物的數(shù)量，通過降低生產(chǎn)成本提高了生產(chǎn)力和利潤，不僅可以使飲食多樣化，還可以給土壤帶來營養(yǎng)益處。此外，作物多樣化還能夠提高對高度多變的天氣條件的適應(yīng)能力。為了提高收獲產(chǎn)量并使農(nóng)場更能抵御氣候變化的影響，可以重點關(guān)注具有改善特性的作物品種，如具有作物疾病耐受性或更短的生長周期。
水土管理。土壤和水是幾乎所有糧食生產(chǎn)的兩種關(guān)鍵資源，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的水土管理是可持續(xù)發(fā)展和氣候智能型生產(chǎn)的基礎(chǔ)。但是，由于人類活動和氣候變化，水土資源一直在惡化，目前農(nóng)業(yè)實踐導(dǎo)致的全球土壤侵蝕的速度比自然過程能夠補充土壤的速度快100倍。
灌溉。在擁有大量淡水和地下水資源的國家，灌溉對全年的可持續(xù)糧食生產(chǎn)具有重大貢獻。在2050年，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要擴大1.7倍，對水資源造成的壓力將進一步加劇，用水需求將增加25%-40%。然而，氣候變化通過增加作物蒸發(fā)量、改變降雨量以及改變河流徑流和地下水補給量來影響灌溉農(nóng)業(yè)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來越需要用水來維持作物的高生產(chǎn)力。氣候智能型灌溉是氣候智能型農(nóng)業(yè)的基礎(chǔ)之一，旨在最大限度地提高農(nóng)業(yè)用水效率?？沙掷m(xù)智能灌溉是改善糧食安全狀況和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要一步。智能灌溉確保及時、實時地將水施用于植物根區(qū)，減少與傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)相關(guān)的損失，如蒸發(fā)、滲漏、和深度滲透。通過智能灌溉的有效監(jiān)測和控制，可以節(jié)省水、能源和勞動力。隨著每滴水更多作物的概念越來越受到關(guān)注，智能灌溉是一種潛在的氣候變化適應(yīng)戰(zhàn)略，也是確保全年可持續(xù)糧食供應(yīng)的有效途徑。
農(nóng)林復(fù)合。農(nóng)林業(yè)通過將樹木、灌木等與其他農(nóng)作物和/或牲畜相結(jié)合來提高土壤肥力和穩(wěn)定性，并在農(nóng)場創(chuàng)造更多樣化的植物系統(tǒng)，以更好地模擬自然生態(tài)系統(tǒng)。種植單一作物通常嚴(yán)重依賴合成肥料和殺蟲劑等來維持糧食產(chǎn)量，給人類健康和環(huán)境帶來諸多風(fēng)險，如地下水污染和抗農(nóng)藥“超級雜草”和“超級蟲子”的進化。農(nóng)林復(fù)合比單作系統(tǒng)在生態(tài)上更為復(fù)雜，也根據(jù)生態(tài)和環(huán)境優(yōu)勢，有助于減少對合成農(nóng)藥和化肥的使用，改善土壤健康、水質(zhì)和空氣質(zhì)量，改進害蟲防治。此外，農(nóng)林業(yè)是提高作物生產(chǎn)力和促進經(jīng)濟增長的有力工具。農(nóng)林系統(tǒng)中的樹木將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化并儲存在其根和葉中。根據(jù)一項研究，農(nóng)林業(yè)每年有可能抵消美國三分之一的碳排放。
作物收獲后管理。作物損失和浪費是糧食不安全的主要原因之一，全球約三分之一的供人類消費的食物被浪費了。就氣候適應(yīng)能力而言，收獲后系統(tǒng)尤為重要。在這一階段，糧食生產(chǎn)者可以確保沒有糧食損失，并確保作物得到最大程度的利用，減少供應(yīng)鏈每一步的作物損失和腐敗，最終提高糧食安全。密封儲存通過將干燥的農(nóng)作物儲存在密封和防潮的容器中，以防質(zhì)量和數(shù)量上的食物損失。此外，密封容器內(nèi)的氣密環(huán)境可以降低霉菌生長的風(fēng)險，在水稻、小麥和玉米等主要作物中黃曲霉毒素污染嚴(yán)重的地區(qū)起著關(guān)鍵作用。通過正確使用密封儲存和使用無毒熏蒸劑（如二氧化碳）的額外預(yù)防措施，也可以輕松控制昆蟲侵?jǐn)_。與冷藏不同，密封容器無需電力，也不會產(chǎn)生排放物，是氣候智能型農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展的選擇之一。
參考文獻：
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[2]Growing the Impacts of Climate-Smart Agriculture [EB/OL].https://www.nationalacademies.org/news/2022/07/growing-the-impacts-of-climate-smart-agriculture
[3] Changes in farming practices could reduce greenhouse gas emissions by 70% by 2036 [EB/OL]. https://www.anl.gov/article/changes-in-farming-practices-could-reduce-greenhouse-gas-emissions-by-70-by-2036
[4] Smart Irrigation for Climate Change Adaptation and Improved Food Security [EB/OL]. https://www.intechopen.com/chapters/83182
[5] Agroforestry’s Critical Role in Climate-Smart Farming [EB/OL]. https://www.nrdc.org/experts/ashley-cooper/agroforestrys-critical-role-climate-smart-farming
[6] Sustainability in Climate-Smart Post-Harvest Agriculture [EB/OL]. https://news.grainpro.com/sustainability-in-climate-smart-post-harvest-agriculture
作者簡介
張芮晴 國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟研究所研究三室
研究方向：生物領(lǐng)域形勢跟蹤及關(guān)鍵核心技術(shù)、前沿技術(shù)研究
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