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专家回应格雷厄姆·布鲁克斯
英国PG经济有限公司农业经济学家
周四，06/11/2014 14:54
G. Brookes和P. Barfoot(2014)对转基因作物减少温室气体排放的水平进行了最新估计，以下信息摘自这项工作。
转基因作物有助于减少温室气体排放，主要有两个来源:
转基因作物有助于减少频繁使用除草剂或杀虫剂的燃料使用，并减少土壤耕作的能源使用。例如，Lazarus(2012)估计，一次农药喷洒使用0.84升燃料，相当于2.24公斤/公顷的二氧化碳排放。在Brookes和Barfoot(2014)的分析中，保守的假设是，只使用转基因抗虫作物(GM IR)减少了(杀虫剂)的喷洒，而使用转基因耐除草剂作物(GM HT)被认为不会导致(除草剂)喷洒的数量/频率发生变化。除了杀虫剂施用数量的减少外，转基因HT技术还促进了传统耕作向免耕/少耕的转变。这对拖拉机燃料消耗产生了显著影响，因为能源密集型耕作方法已被免耕/少耕和基于除草剂的杂草控制系统所取代。最明显的转基因作物是转基因大豆，在那里转基因大豆和玉米轮作被广泛实施，例如在美国。在这里，转基因HT技术的采用为促进少耕/免耕(NT)农业的采用做出了重要贡献(CTIC 2002)。在引入转基因HT大豆技术之前，NT系统被一些农民使用了一些除草剂，并取得了不同程度的成功。种植者有机会在大豆/玉米作物成熟时，先用除草剂“烧灭”来控制杂草，然后再用除草剂处理，这使得NT系统更加可靠、技术上可行和商业上有吸引力。
这些技术优势与成本优势相结合，促进了含有转基因HT技术的大豆和玉米的迅速采用，并使美国NT大豆种植面积增加了近一倍(阿根廷也增加了7倍)。在这两个国家，转基因HT大豆作物估计占新墨西哥州大豆作物面积的95%。加拿大的新台币生产系统也出现了大幅增长，1996年至2012年间，加拿大新台币的油菜籽面积从80万公顷增加到800万公顷(相当于油菜籽总面积的90%左右)(95%的新台币油菜籽面积种植了转基因HT品种)。Brookes和Barfoot(2014)使用的转基因HT技术促进耕作变化相关的燃料节约来自文献综述，包括Jasa(2002)、CTIC(2002)、伊利诺伊大学(2006)、美国农业部能源估算器(2013)、Reeder(2010)和美国农业部彗星- vr模型(2013)。Brookes和Barfoot(2014)的分析假设，与传统常规耕作相比，在大豆生产中采用NT耕作系统可减少种植和苗床准备燃料的使用27.12升/公顷，在RT(地膜耕作)种植的情况下，可减少10.39升/公顷。以玉米为例，与常规集约耕作相比，NT节约24.41升/公顷，RT节约7.52升/公顷。这些是保守的估计，与美国农业部大豆和玉米的能量估计值一致。
因此，在燃料使用方面，采用NT和RT系统导致大豆二氧化碳排放量分别减少72.41公斤/公顷和27.74公斤/公顷，玉米减少65.17公斤/公顷和20.08公斤/公顷。
少耕/免耕农业系统的使用减少了耕地，增加了以作物残余物形式储存或封存在土壤中的有机碳量。这种碳封存减少了对环境的二氧化碳排放。已经计算了使用常规耕作和少耕耕作的种植系统的碳固存率，并将这些数据纳入了Brookes和Barfoot(2014)关于采用转基因作物如何显著促进了碳固存率的增加，最终减少了二氧化碳排放到大气中的分析中。当然，固碳量因土壤类型、种植制度和生态区域而异。Brookes和Barfoot(2014)的分析假设如下:
- 美国:基于NT系统碳储量251公斤/公顷/年、RT系统碳储量75公斤/公顷/年和CT系统碳储量1公斤/公顷/年，假设玉米与大豆轮作耕作系统固碳净减少250公斤/公顷/年;
- 美国:基于免耕系统45公斤碳/公顷/年、免耕系统115公斤碳/公顷/年和免耕系统145公斤碳/公顷/年，假设大豆与玉米轮作耕作系统固碳净减排100公斤碳/公顷/年;
- 阿根廷和巴西:NT大豆种植和CT系统的土壤碳保留量为275千克碳/公顷/年，CT系统的碳释放量为25千克/公顷/年(差异为300千克碳/公顷/年)。
表1总结了2012年转基因作物种植对温室气体排放的影响。2012年，通过减少与转基因作物相关的燃料使用而永久减少的二氧化碳排放量为21.11亿千克。这相当于在一年的时间里减少90万辆汽车。
表1:2012年转基因作物对碳固排量的影响;汽车等价物
作物/特征/国家 |
减少燃料使用而永久减少二氧化碳排放量(百万公斤二氧化碳) |
永久节省燃料，相当于普通家庭汽车一年不用上路(2000年代) |
潜在的额外土壤固碳节约(百万千克二氧化碳) |
土壤固碳节约，相当于平均家庭汽车一年不再上路(2000年) |
美国:转基因HT大豆 |
210 |
93 |
1070年 |
475 |
阿根廷:转基因HT大豆 |
736 |
327 |
11186年 |
4972年 |
巴西:转基因HT大豆 |
394 |
175 |
5985年 |
2660年 |
玻利维亚、巴拉圭、乌拉圭:转基因HT大豆 |
156 |
69 |
2365年 |
1051年 |
加拿大:转基因HT油菜籽 |
203 |
90 |
1024年 |
455 |
美国:转基因HT玉米 |
210 |
93 |
2983年 |
1，326 |
全球:转基因IR棉 |
45 |
20. |
0 |
0 |
巴西:IR玉米 |
157 |
69 |
0 |
0 |
总计 |
2111年 |
936 |
24613年 |
10939年 |
资料来源:Brookes and Barfoot (2014)
注:假设:一辆普通家用汽车每公里排放150克二氧化碳。一辆汽车平均每年行驶1.5万公里，因此每年产生2250公斤二氧化碳。
2012年，转基因作物减少耕作带来的额外土壤固碳收益减少了246.13亿千克二氧化碳排放。这相当于每年减少近1090万辆汽车。总的来说，2012年减少燃料使用和土壤碳封存所节省的碳相当于从道路上减少1188万辆汽车(相当于英国所有注册汽车的41%)。
就未来而言，如果更多的农民种植含有减少杀虫剂使用的转基因IR技术的作物，以及更多的农民采用将转基因HT技术作为杂草控制关键部分的NT生产系统，那么转基因作物技术对减少温室气体排放的贡献就有进一步的空间。
参考文献
Brookes, G.和Barfoot, P.(2014)，“1996-2012年转基因作物使用的主要全球环境影响，转基因作物和食品，”生物技术《农业与食物链》，2014年4月至5月，5:2,1-12。www.landesbioscience.com。
保护性耕作与植物生物技术(CTIC)(2002)，“新技术如何通过减少耕地来改善环境”(http://www.ctic.purdue.edu/CTIC/Biotech.html）.
Jasa, P.(2002)，“保护性耕作系统”，推广工程师，内布拉斯加州大学。
Lazarus, W. F.(2012)，机械成本估算，2012年5月，明尼苏达大学推广服务。
Reeder, R.(2010)，“免耕耘的好处加起来节省柴油燃料。”http://www.thelandonline.com/currentedition/x1897235554/No-till-benefits-add-up-with-diesel-fuel-savings．
伊利诺伊大学(2006)，替代耕作系统的成本和燃料使用。www.farmdoc.uiuc.edu/manage/newsletters/fefo06 07/fefo06 07.html。
美国农业部(2013)，估算农林业实践中碳储量的在线工具(COMET-VR)。http://www.cometvr.colostate.edu/．
美国农业部能源估算:耕作(2013年)，http://ecat.sc.egov.usda.gov．
免耕农业意味着土地根本不需要翻耕，而少耕则意味着与传统耕作系统相比，土地受到的干扰更少。例如，在免耕耕作制度下，大豆种子是通过以前的作物(如玉米、棉花或小麦)剩余的有机物质种植的。免耕系统还能显著减少土壤侵蚀，从而为农民带来额外的经济效益，使他们能够耕种原本价值有限的土地，并因避免动植物和景观特征的损失而带来环境效益
转基因生物如何有益于环境?
