2024年9月6日，重庆大学环境与生态学院、三峡库区生态环境教育部重点实验室杨易教授领衔国际合作研究团队在《Science》期刊上发表了题为《气候变化加剧了农业对环境的影响》（Climate Change Exacerbates the Environmental Impacts of Agriculture）的综述论文（Review）。该论文系统性地评估了气候变化对农业环境问题的深远影响，涵盖了农业生产、温室气体排放、水资源利用、土壤侵蚀、氮磷污染、病虫害暴发、农药污染以及生物多样性丧失等多个方面。

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由于化肥和农药的过度使用、灌溉、畜牧养殖等原因，农业生产已经成为全球生态环境问题的重要贡献者。农业活动产生了全球25%的温室气体排放，消耗了人类用水量的85%，并使用了全球80%的氮和90%的磷。随着人口的增长和经济的发展，在全球粮食需求增加的背景下，农业对环境的负面影响将会进一步加剧。如果按照目前的发展趋势，仅农食系统的温室气体排放就可能阻碍实现《巴黎协定》中将气温升高控制在2°C以内的目标。此外，未来耕地扩张也会对全球多个地区的生物多样性造成严重威胁。

这篇论文提出，气候变化对农业环境的影响，就像人口增长和经济发展一样，起到了放大作用。文章在总结和分析大量研究的基础上，系统地评估了气候变化对农业环境的多种负面影响，并深入阐释了气候变化与农业温室气体排放互馈的潜在机制（图1），并进一步评估了它们的影响程度和地理分布。

图1：气候变化加剧了农业系统对环境的负面影响。中间的圆圈代表气候变化。灰色圆圈代表农业系统，里面的小圆圈表示农业系统影响环境的过程。暗红色箭头表示气候变化对农业的影响，加号表示气候变化对农业环境问题的强化效应，包括对气候变化的直接反馈（如CH₄和N₂O排放的增加）。虚线箭头表示农业活动产生的环境问题对气候变化的间接反馈（例如，养分径流刺激了湖泊中的CH₄排放）。

以农业中氮和磷问题为例，农业是全球氮和磷的主要消耗部门。过量使用氮磷肥料已经导致了严重的水体富营养化和空气污染问题。文章指出，气候变化可能会加剧农业氮磷肥的使用和流失，引起更加严重的环境问题。降雨格局的变化和气温上升正在改变着农业土壤中氮和磷流失的方式、数量和时间，以及它们在环境中的迁移过程。预计未来农业氮流失的热点地区将主要集中在东南亚、东非等地。气候变暖可能还会增加由于化肥使用导致的活性氮（如NH₃，可形成细颗粒物PM2.5）和氮氧化物（如NOx，可形成地面臭氧）的排放，因为这些化学物质的挥发性与温度密切相关。此外，气候变化也会导致农业中氮和磷流失增加，比如夏季热浪、干旱以及寒冷环境中更频繁的冻融循环等因素都会加剧这种情况。

文章最后指出，气候变化、全球人口增长和经济发展带来了多重相互关联的挑战，迫切需要向适应气候变化的可持续农业系统转型，以减少农业对全球环境的负面影响以及气候变化带来的更严重的后果。我们应该加快推广那些已经被证明有效的可持续农业技术，同时解决这些技术在农民采用过程中遇到的社会和经济障碍。此外，还需要增加对农业研究的资金投入，开发新工艺和新技术，并推动发展既美味、价格合理又环保的替代食品，促进整个社会向可持续和健康的饮食结构过渡。

杨易教授

该论文的第一作者为重庆大学杨易教授，重庆大学为第一单位，共同通讯作者为明尼苏达大学美国科学院院士David Tilman教授、明尼苏达大学金哲侬副教授、康奈尔大学美国科学院院士Christopher Barrett教授、斯坦福大学美国科学院院士David Lobell教授。其他主要作者包括中国科学院生态环境研究中心主任朱永官院士、阿伯丁大学英国皇家科学院院士Pete Smith教授、加州大学伯克利分校Paolo D’Odorico教授、加州大学圣地亚哥分校Jennifer Burney教授、斯坦福大学Anna Michalak教授等。其他参与作者还包括斯坦福大学美国科学院院士Peter Vitousek教授、康奈尔大学美国科学院院士Mario Herrero教授、牛津大学Michael Clark研究员、南京大学刘蓓蓓教授、中国科学院南京土壤研究所夏龙龙研究员、中国农业大学庄明浩副教授等。

杨易教授和团队

近年来，我院教师在Science, Nature Plants, Nature Food, Nature Geoscience和PNAS等期刊发表了系列学术论文，在生态环境领域形成了较强的国际影响力，助力学校“双一流”建设和学科高质量发展。