中国如何实现糖料作物的温室气体减排及经济可持续性？

中国是世界上第四大甘蔗和食糖生产国，2022年甘蔗种植面积1.29 Mha，产量103 Mt；甜菜种植面积0.16 Mha，产量8.93 Mt。但目前对于中国糖料作物生产的温室气体排放及经济效益尚没有综合的研究。本研究利用1980–2018年统计年鉴数据研究了中国7个主要种植甘蔗和甜菜的省份作物产量、农资投入、碳足迹，以及经济效益的历史趋势。利用这些参数的历史数据，通过结构方程模型分析了它们在实际作物生产情景下的关系，并通过情景分析的方法分析了中国糖料作物温室气体减排潜力与经济效益。

结果表明，近40年以来，甘蔗和甜菜产量分别从47.6 t·ha^-1增加到76.9 t·ha^-1，从14.2 t·ha^-1增加到52.2 t·ha^-1，年平均增长率分别为0.65和1.09 t·ha^-1。1980–2016年甘蔗单位面积碳足迹以136 kg·ha^-1·yr^-1 CO₂-eq的平均速率几乎呈线性增长，自2016年达到峰值后呈下降趋势。甜菜单位面积碳足迹也以94.5 kg·ha^-1·yr^-1 CO₂-eq的平均速率逐渐增加。结构方程分析表明，肥料（尤其是氮肥）是两种作物碳足迹的关键驱动因素。人工投入是碳足迹的另一关键驱动因素，人工投入的减少导致农业投入（如柴油、农药、化肥和电力）的增加，从而导致碳足迹的增加。在过去的40年里，甘蔗和甜菜的收入分别以每年925元和每年725元的平均速度增长，但净收入没有显著增长。相反，产投比呈显著下降的趋势。通过减少劳动力、提高机械化和优化氮肥策略，在优化情景条件下种植作物可以减少32%的温室气体排放。此外，通过减少劳动力投入和优化肥料使用，可以减少24%的生产成本。

为了实现这些目标，我们需要在技术、经济和政策方面采取协调一致的行动。（1）通过合并小农场建立更大的农场。制定和实施适当的政策和经济激励措施，以整合农场和降低农场租赁成本。（2）最大限度地提高农业机械化。投资和促进农业机械化的研究和发展。（3）改善土壤健康和土壤肥力。对特定区域的肥料使用、土壤改良剂和其他农用化学品的使用以及种植制度进行大量的优化研究。（4）开发和提供适合各产区的优质高产品种。（5）积极采用作物生产最佳管理做法和建议。该研究已发表于《农业科学与工程前沿》（英文）2024年第11卷第3期，DOI: 10.15302/J-FASE-2023529。