2025年8月，北京工商大学邓祥征教授团队在国际环境资源领域重要期刊《Resources, Conservation & Recycling》（Q1，IF：13.7）在线发表题为“Global grain crops non-CO₂ greenhouse gas emissions and mitigation potential integrating food security and climate change scenarios”的研究论文。

研究背景：

非CO₂温室气体贡献了全球约35%的辐射强迫，其中氧化亚氮（N₂O）的百年全球变暖潜能是CO₂的300倍，且严重破坏平流层臭氧。农业活动是N₂O的主要人为排放源（占比约60%），而全球人口增长带来的粮食需求扩张，可能进一步加剧排放。当前研究多聚焦单一作物或区域，缺乏全球尺度下不同粮食作物的系统评估，且未充分整合粮食安全与气候变化情景，难以支撑兼顾产能与减排的政策制定。

研究范围与方法：

研究覆盖2000-2021年全球185个国家、五大类主要粮食作物（玉米、水稻、小麦、大豆、马铃薯），通过生命周期评估（LCA）量化直接与间接N₂O排放，结合Tapio脱钩模型分析排放与粮食生产的关联特征，并创新构建“400kg/800kg人均粮食占有量”双食品安全阈值与SSP-RCP气候情景的耦合框架，模拟2030-2050年排放轨迹及减排潜力。数据来源于FAOSTAT、IPCC指南及CMIP6等权威数据库，研究区域划分为十大板块以精准捕捉空间异质性。

主要发现与结论：

2000-2021年，全球粮食作物N₂O排放量从469.1千吨增至691.9千吨，与粮食产量呈强相关性（R²=0.9756），东亚、美加地区及南亚贡献了54.5%的总排放；小麦、水稻、玉米三大作物占排放总量的86%，区域排放特征与种植结构、氮肥施用强度密切相关。

脱钩分析显示，玉米、小麦的排放与产量脱钩弹性较低，而水稻、大豆脱钩强度更高，反映不同作物的排放效率差异；非洲、南亚仍为排放增长热点区，欧洲因环境规制与施肥效率提升实现排放稳定。

情景模拟表明，2050年全球N₂O排放存在显著不确定性：400kg人均粮食占有量情景下排放量为746.8-848.6千吨（较2021年增长13.6%），800kg情景下则增至1.7百万吨（增长131.5%）；东亚（84.1千吨）和美加地区（42.2千吨）减排潜力最大，非洲、南亚需重点防控排放增长。

创新亮点：

首次构建全球尺度、作物特异性的N₂O排放清单，厘清185国五大粮食作物的直接和间接排放特征；融合食品安全阈值与SSP-RCP情景，建立“历史诊断-未来模拟-减排定位”的完整分析框架；基于脱钩弹性构建作物排放-产量函数，实现区域与作物双维度的精准减排潜力评估；揭示粮食安全与气候目标的权衡关系，为差异化减排政策制定提供量化支撑。

图文赏析：

图1研究框架示意图：涵盖全球粮食生产与N₂O排放核算、Tapio脱钩分析、多情景设计及减排潜力评估四大核心模块，清晰呈现“历史-未来”“全球-区域”“作物-系统”的多维度分析逻辑。

图2 2000-2021年全球及十大区域粮食作物N₂O排放动态：东亚（g）、美加地区（a）和南亚（h）为主要排放区，非洲（d）呈现最快增长趋势，全球排放（k）与粮食产量呈强线性相关（R²=0.9756）。

图3 五大粮食作物N₂O排放贡献（a）及区域分布（b-f）：小麦排放占比最高（30.3%），水稻在亚洲集中度显著，玉米在美加地区排放突出；脱钩分析显示作物间排放-产量关联模式存在显著异质性（f1-f2）。

图4 2030-2050年不同情景下N₂O排放预测：400kg人均粮食占有量情景下（a1-a6），南亚排放占比最高；800kg情景下（a7-a12）排放总量翻倍，非洲、南亚增长最为显著；东亚在SSP126情景下减排潜力最大（g2）。

通讯作者：

邓祥征：中国科学院地理科学与资源研究所二级研究员、博士生导师，陆表环境管理研究室主任，中国科学院大学特聘教授。国家杰出青年基金获得者，教育部长江学者奖励计划青年学者，主持国家重点研发计划、自然科学基金创新群体等40余项课题。拥有地理信息系统、环境经济学双博士学位，长期研究自然资源管理、陆表环境治理等领域。