氣候變化是人類面臨的最重要問題之一。世界需要利用技術來推動負責任的進步和可持續的經濟發展，同時減少我們的環境足跡。世界正在經歷與過去80 萬年不同的氣候變化。隨著氣溫升高，預計糧食生產將中斷，預計糧食價格將上漲。現代農業是導致全球變暖的主要因素，因為氣候模型強調了農業實踐對我們大氣的影響。此外，該部門是造成土地退化、空氣和水污染以及生物多樣性喪失的主要因素。全球正在努力支持重新造林，但溫室氣體排放問題是一個巨大的問題。事實上，這是一個35 吉T的問題[1]; 將問題作為一種心理鍛煉來看待，大約1.6 萬億棵新樹[2][3] 假設每棵樹每年平均去除22 公斤二氧化碳，則需要增長以吸收現有的全球平均年碳排放量（2020 年）[4]. 這個數字很有挑戰性[5] 甚至不考慮全球經濟增長。
氣候變化及其對現代農業的影響是當今世界糧食安全面臨的最緊迫問題之一。糧食系統的區域和文化差異使適應氣候變化的影響變得複雜。糧食系統多種多樣，一些地點和生產方式非常適合應對氣候變化的未來影響，而另一些則不太適合。根據政府間氣候變化專門委員會的說法，氣候變化的這些影響預計在非洲和亞洲最大[6]. 這些地區最不發達，適應氣候變化的能力也最差。農業部門的碳足跡約佔全球總排放量的12%[7] 10% 的排放量在美國境內。[8] 現代農業還會向我們的環境中釋放氮、磷和二氧化碳。
雖然美國不是全球溫室氣體排放的最大貢獻者，但為了實現世界淨零排放目標，解決問題仍然很重要。通過封存其他經濟部門產生的碳，農業部門可能是解決方案的關鍵。雖然農業涉及種植和種植從大氣中吸收二氧化碳的作物，但現代農業的淨效應是將溫室氣體排放到大氣中，這在最初是違反直覺的，直到檢查更多細節。
現代農業有助於增加全球糧食供應，圖片來源：Wikimedia CommonsA 肥料背景資料
雖然1960 年代的農業革命提高了農業生產力，但它在很大程度上依賴於化肥和殺蟲劑的使用。自1960 年代以來，我們對化肥的使用量增加了30% 至60%[9]. 這確實幫助世界增加了我們的糧食供應，並有助於提高生活水平。殺蟲劑用於殺死否則會破壞農作物的昆蟲； 然而，它們也會污染其他植物並破壞雜草。化肥和殺蟲劑的使用大大增加，尤其是在發達國家。而化肥的使用減少了對勞動力的需求，並且由於作物產量的增加而減少了土地的使用。另一方面，它減少了土壤中儲存的碳量。這種趨勢不僅在作物上持續，而且在牲畜領域也持續，從1950 年到2050 年，全球牲畜產量將增加117%[10].
解決作物以外的溫室氣體排放問題至關重要。為此，畜牧業的溫室氣體排放必須成為對話的核心部分。有據可查的是，包括肉類和奶製品在內的畜牧業生產對導致地球變暖的溫室氣體產生了重大影響。美洲和亞洲的非奶牛通過腸道發酵產生很大一部分溫室氣體排放[11]. 肉類和乳製品行業的一種副產品是導致全球變暖的主要因素； 甲烷，一種比二氧化碳強20 倍以上的溫室氣體。更糟糕的是，到2050 年，全球人口預計將增加23 億[12]. 隨著世界人口的增加，對肉類和乳製品的需求也在增加。在沒有劇烈行為變化的情況下，預計到2050 年全球肉類和奶製品的消費量將翻一番[13]. 這一預計的增長將對環境產生巨大影響，因為該行業的溫室氣體排放量將增長近50%。
那麼，除了植樹造林和重新造林之外，還有哪些其他有前景的解決方案可以解決農業排放問題？現在是開啟糧食生產新時代的時候了，這將包括對土地進行穩固的修復以促進更高水平的碳固存、具有較低碳影響的合成肉技術的突破，以及人類對肉類和奶製品消費的行為改變.
低碳農業技術
傳感器、無人機、自動駕駛和支持GPS 的拖拉機等技術正被用於提高農業生產力，從而減少所需資源，然而，旨在提高農業效率的技術並不一定意味著絕對減少排放。以減少用水、水再循環以及無農藥和低肥料農業為目標的技術將對排放產生更大的影響。較新的農業技術浪潮有望以更低的排放提供更高的效率。垂直農業、水培、氣培、水培是可以帶來更好結果的技術[14]. 如果當地和城市農業以及室內家庭農業技術等社會趨勢成為主流，它們將產生影響。
厭氧消化器
厭氧消化器幫助農場從牛糞中生產能量。這種能源可用於降低化石燃料或電力消耗，或輸出到電網。小規模和微型厭氧消化是達到終點的有前途的解決方案，前提是它們的經濟性隨著時間的推移不斷提高[15].
人造肉
過去幾年一直在測試替代肉類企業，例如Beyond meat 和不可能的食品，這些企業價值數十億美元並在市場上有產品。然而，此類產品的總結是每公斤肉的碳足跡[16] [17] 與傳統肉類相比，據稱其溫室氣體排放量減少了89% 至90%。儘管如此，這些產品還沒有達到與傳統肉類的成本平價。這些新技術成功的另一個考慮因素是這些產品的可擴展性和可用性，使它們能夠取代傳統的肉類消費，這是一個不確定的因素。最後一個考慮是公眾對植物性產品與傳統肉類的吸引力，這就是為什麼其他細胞農業技術都針對實驗室生產的肉類，但成本與現實相去甚遠[18].
植物肉漢堡，照片：RBLFRM-Shutter stockEccentric Fermentation
牛的飲食添加劑[19] 可以提高消化效率，從而減少牛生產中的浪費能源，否則這些能源會以甲烷氣體的形式釋放。對於中心化畜牧業，控制和捕獲甲烷的更可控的方法可能是另一種減少畜牧業甲烷排放的方法。
低碳轉型要取得成功，技術部署必須伴隨著對減排的充分測量、監測和驗證。如果不這樣做，世界將有可能走上漂綠的道路，在這種道路上，據信可以減少排放的行動對全球排放幾乎沒有影響。在我們的下一篇文章中，我們將討論如何衡量和驗證世界向低碳轉型。
參考
[1] “二氧化碳和溫室氣體排放……” https://ourworldindata.org/co2-and-other-greenhouse-gas-emissions。 2021 年6 月4 日訪問。
[2] “種植一萬億棵樹來建造一個美國大小的森林……” 2019 年7 月4 日，https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-7214433/Best-way-fight-climate-change-Plant-trillion-trees.html。 2021 年6 月7 日訪問。
[3] “1T.org。” https://www.1t.org/。 2021 年6 月7 日訪問。
[4] “是否可以通過植樹來降低全球二氧化碳水平……” 5 月3 日。 2021 年，https://www.co2meter.com/blogs/news/could-global-co2-levels-be-reduced-by-planting-trees。 2021 年6 月4 日訪問。
[5] “關於“全球樹木恢復潛力”的評測| 科學。” https://science.sciencemag.org/content/366/6463/eaay7976。 2021 年6 月7 日訪問。
[6] “決策者摘要——全球變暖1.5 ºC——IPCC。” https://www.ipcc.ch/sr15/chapter/spm/。 2021 年6 月7 日訪問。
[7] “農業——IPCC。” https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/2018/02/ar4-wg3-chapter8-1.pdf。 2021 年6 月7 日訪問。
[8] “環保署：溫室氣體排放源——美國環保署。” 2021 年4 月14 日，https://www.epa.gov/ghgemissions/sources-greenhouse-gas-emissions。 2021 年6 月7 日訪問。
[9] “氮肥：回顧與展望——NCBI——NIH。” https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC33552/。 2021 年6 月4 日訪問。
[10] “探索……中氮和磷循環的全球變化。” 2013 年12 月24 日，https://www.pnas.org/content/110/52/20882。 2021 年6 月4 日訪問。
[11] “FAOSTAT 溫室氣體排放數據庫……——IOPscience。” 2013 年2 月12 日，https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1748-9326/8/1/015009/pdf。 2021 年6 月7 日訪問。
[12] “以較慢的速度增長，世界人口預計將達到9.7 ……” 2019 年6 月17 日，https://www.un.org/development/desa/en/news/population/world-population-prospects-2019.html。 2021 年6 月4 日訪問。
[13] “到2050 年，全球肉類消費量將增長73% 糧農組織……” 2011 年12 月14 日，https://www.meatpoultry.com/articles/4395-global-meat-consumption-to-rise-73-percent-by-2050-fao。 2021 年6 月4 日訪問。
[14] “可以徹底改變農業的13 項垂直農業創新。” 5 月2 日。 2021 年，https://interestingengineering.com/13-vertical-farming-innovations-that-could-revolutionize-agriculture。 2021 年6 月24 日訪問。
[15] “小型沼氣廠實施指南”。 5 月21 日。 2015，https://www.bioenergyfarm.eu/wp-content/uploads/2015/05/D3.2_EN-Implementation-guideline.pdf。 2021 年6 月24 日訪問。
[16] “不可能的比較環境LCA ……” https://assets.ctfassets.net/hhv516v5f7sj/4exF7Ex74UoYku640WSF3t/cc213b148ee80fa2d8062e430012ec56/Impossible_foods_comparative_LCA.pdf。 2021 年6 月24 日訪問。
[17] “Beyond Meat’s – 可持續系統中心– 大學……” 2018 年9 月14 日，http://css.umich.edu/sites/default/files/publication/CSS18-10.pdf。 2021 年6 月24 日訪問。
[18] “人造肉工廠——合成晚餐的科學。” 5 月23 日。 2019 年，https://www.sciencefocus.com/future-technology/the-artificial-meat-factory-the-science-of-your-synthetic-supper/。 2021 年6 月24 日訪問。
[19] “解釋者| CLEAR 中心——加州大學戴維斯分校CLEAR 中心。” https://clear.ucdavis.edu/explainers。 2021 年6 月25 日訪問。
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