隨著全球人口和糧食需求的持續增長，化肥施用成為保障農作物產量和全球糧食安全的重要手段。小麥、玉米和水稻種植面積占全球農用地面積的47%，其氮肥用量高達52.5TgN，達到全球農業氮肥用量的一半以上。然而，關于全球尺度上農田氮肥投入的碳足跡定量分析仍然缺乏，導致農業氮肥投入造成的溫室效應尚不清楚。

為此，研究人員通過整合全球數據，對上述3種主要農作物生產過程的氮肥投入開展全過程生命周期評估，量化氮肥投入后直接和間接產生的碳固定和碳排放量，定量分析農作物氮肥投入的碳足跡，并預測其在未來不同情境下的變化趨勢。

研究結果表明，2019年糧食生產過程氮肥施用產生的凈碳排放量為7.4GtCO2當量，其中，肥料生產的起始階段、農業生產階段和農產品收獲后階段的貢獻比例分別為2%、11%和87%。全球洲際尺度分析表明，盡管亞洲是最大的谷類糧食生產區域，但北美洲在農產品收獲后階段的碳足跡最高，為2.5GtCO2當量，其碳足跡總貢獻比例達到38%。對不同情境下農業生產的碳足跡進行預測，結果發現，在不提升氮肥利用效率的情況下，到2100年滿足全球糧食需求的農業氮肥投入將產生21.2GtCO2當量的碳排放。

該研究提出，若綜合考慮采取提升氮肥利用效率、改進生產技術、減少食物損失和改善全球民眾生活習慣等方面措施，2100年全球糧食作物氮肥投入的碳足跡可降至5.6GtCO2當量。該研究結果為指導農業生產和農產品消費如何助力“雙碳”目標提供了依據。

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