科研精选 | 减少肉类消费能降低多少碳排放？数据可能颠覆你的认知
原论文信息：
Hayek, M.N., Harwatt, H., Ripple, W.J. et al. The carbon opportunity cost of animal-sourced food production on land. Nat Sustain (2020). https://doi.org/10.1038/s41893-020-00603-4
本文是对近期发表于Nature Sustainability期刊上的《The carbon opportunity cost of animal-sourced food production on land》论文导读
背景介绍
相比较于植物素食，同等热量下的肉类食物（包括蛋奶等基于动物的食物，下同）的生产往往伴随着更多的碳排放。造成这种现象的原因是因为相较于直接食用，用谷物饲养禽畜然后转化为肉类的效率很低。这其中涉及到了肉饲比的问题。此外，饲养禽畜往往相较于种植业而言需要使用更多的土地，这一点在反刍类家畜（如牛羊）上更加明显。
为了生产食物以满足生存需要，人类需要开垦自然土地，把往往原本是草原或森林的土地转变为种植或畜牧用地。而原生的自然土地对于地球的碳固定又起到了重要的作用，因此生产食物这一行为造成了原本固定在原生植物与原生环境中的碳（即碳库）被消耗并最终以二氧化碳的形式排放到了大气中。这个过程可以引入经济学中的“机会成本”这一概念：即生产食物需要开垦土地而造成了碳库的消耗，形成了“碳机会成本”（carbon opportunity cost，以下简称碳成本）。
开垦导致的土地碳库减少
可以想象，因为肉类的生产需要占据更多的土地，畜牧业的碳成本也会更高。这就是近年来环保人士号召人们通过少肉多素的饮食来减少温室效应的理论源头。然而一个非常普遍的疑问就是减少肉食能够减少多少的碳排放呢？在一般人的认知中，碳排放的主要来源就是化石燃料的燃烧，而伴随肉类生产所带来的碳排放往往会被忽视。近日，一篇发表于Nature Sustainability的论文通过分析肉素间碳成本的差异和全球肉类生产的规模，估算了减少甚至取消肉类消费所带来的具体碳排放减量。
分析方法
这项研究使用了纽约大学的地理数据，该数据提供了全球高精度的畜牧用地及饲用谷物种植地信息。碳成本的计算则是通过潜在的原生碳库（即退耕退牧后潜在原生植物总量的碳库）与饲谷种植地或永久畜牧地的碳库之间的差值来估算。作者预测了到2050年时肉类消费比例不变，肉类消费降低70%，以及完全无肉类消费三种情况。在第一种肉类消费比例不变的情况中，到2050年时，作者预计畜牧业会较今天增长6%并以此为基准计算碳排放。而在另外两种情况中，减少的肉类消费将会以等同热量的植物类消费替代，并且满足消费需求后多余的畜牧地与饲谷种植地将恢复到原生生态环境。这项研究的独特之处在于其抛弃了时间这一维度，即不考虑单独时间内的碳排放，仅计算大气与地表碳库中碳循环的累计变化值。此外这项研究仅考虑二氧化碳这一种碳循环，对于畜牧业中其他可能的碳循环路径（如生物甲烷）等不在计算之列。
现今的碳成本
根据上面的分析方法，作者推断现如今畜牧业（包括饲谷农业）在全球范围内总共的碳成本达到了152.5（94.2-207.1，95%置信区间，下同）吉吨（以下用Gt表示）。这仅仅是畜牧地和饲谷种植地造成地的碳库与原生环境碳库之间的差值。若把原生环境中的土壤和植物残骸（如落叶等）碳库加入计算，这个成本则还会增加额外的63 Gt。这其中有大约72%的碳成本来自于畜牧用地，28%来自于饲谷种植地。根据计算，这些饲谷种植地如果用来种植植物蛋白作物（如豆类等），其本身已经有足够的能力供给全球每人每日78克的蛋白质（计算中包含了存储损失与人为浪费），高于营养学家推荐的每日蛋白质摄入量。
全球的碳成本分布（图片来自原论文）
这个计算结果显示了畜牧业的碳成本甚至与化石燃料燃烧的碳排放在同一数量级上。其中，74 Gt或48%的碳成本来自于中高收入国家（包含中国在内）。这个数字相当于这些中高收入国家在过去19年内化石燃料释放的二氧化碳总和。而在高等收入国家中，这个数字是32 Gt，相当于所有高等收入国家过去9年间化石燃料释放的总和。此外，计算显示通过开垦森林产生的碳成本显著高于开垦草原产生的碳成本——尽管开垦森林只占了全球畜牧业用地的22%，其碳成本高达总量的68%或72 Gt。
不同收入水平的国家畜牧业碳成本与化石燃料排放的碳相对比（图片来自原论文）
减少肉类消费的影响预测
作者按照上文提到的三种模型预测了2050年时的畜牧业碳成本。假如肉类消费水平不变，随着人口的自然增长，即使是对未来科技进步带来的增产作最乐观估计，也无法使用现有的畜牧业用地来满足所有人口的肉类需求。届时，开垦新的畜牧用地势在必行，这将导致全球碳成本增加86（68-105）Gt。反之，如果肉类消费比例较现今降低70%，大气中将会有332 （210 - 459）Gt的二氧化碳被重新以植物的形式固定在地表，这相当于过去九年的化石燃料总排放。如果人类完全放弃肉类消费，这个数字将达到547（358-743）Gt，相当于过去16年的化石燃料总排放。如果把退耕退牧后原生态环境里的土壤与植物残骸碳库也加入计算，将会分别有额外的135 Gt和225 Gt的二氧化碳被重新固定。不过作者也承认土壤与植物残骸的碳库在计算上具有很大的不确定性。
作者预测的三种情形下2050年的二氧化碳增量及其组成部分，从左到右分别为肉类消费不变，肉类消费减少70%，以及放弃肉类消费（图片来自原论文）
尽管停止使用化石燃料是公认的限制全球变暖的必要措施，但素食转变也能极大地帮助人类达成碳减排目标。根据2018年WMO全球气候状况声明，自2019年起全球累积二氧化碳排放量需要限制在335 Gt以内来保证全球变暖的幅度不超过1. 5摄氏度。这么看来，仅通过减少70%的肉类消费或完全放弃肉类消费所带来的二氧化碳降低量就已经相当于这一排放限制的99%或163%。
退耕退牧以后，对于热带森林地区，一般而言需要25年左右来使二氧化碳的吸收（碳固定）趋于饱和，而对于温带森林地区则需要30年左右。因此，减少肉类消费乃至放弃肉类消费都能够极大地帮助人类在2050年之前实现碳平衡，从而达成把全球变暖限制在1.5摄氏度以内的目标。
结语
长期以来人们都更多的关注于工业上的二氧化碳排放来制定治理措施。如目前不少地区都在实施的碳排放交易与碳税，都更多地应用在工业领域。这篇论文为我们提供了全新的思路，通过畜牧业与肉类消费方面带来的碳成本，展示了治理温室气体与解决全球变暖问题的不同路径。诚然，无论是人类放弃肉类消费还是降低70%的肉类消费量都非常地不现实，这样的计算也仅仅只能用作科学的推断而不能用作现实中的政策指导。不过，这篇文章揭示了肉类产品惊人的碳成本以及减少肉类产品的生产能有效减少大气中二氧化碳这一事实，有望令科学界及大众重新审视畜牧业带来的碳排放，促进如为肉类加征碳税等立法行动。