文献阅读 | 国际贸易中隐含的土地利用排放

题目

Land-use emissions embodied in international trade

作者

Chaopeng Hong, Hongyan Zhao, Yue Qin, Jennifer A. Burney, Julia Pongratz, Kerstin Hartung, Yu Liu, Frances C. Moore, Robert B. Jackson, Qiang  Zhang, Steven J. Davis.

期刊

Science

时间

2022年5月

一作

单位

Institute of Environment and Ecology, Shenzhen International

Graduate School, Tsinghua University, Shenzhen, China

链接

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abj1572

研究背景

人类的土地利用在生产大量农林产品的同时，也破坏了生态系统、降低了生物多样性并在大气中增加了大量的温室气体 (GHG)。然而，由于国际贸易，环境影响经常发生在产品消费与生产的不同地区。因此，以前的研究已经量化了全球贸易（即贸易商品和服务）中隐含的与能源相关的CO2排放、空气污染、土地、以及贸易中的虚拟水。然而，之前对贸易中体现的土地利用温室气体排放的评估侧重于特定地区和商品，例如巴西牛和大豆、肉类，没有对农业和土地利用变化产生的排放进行全面的全球分析。

由于缺乏对国家、地区和产品特定土地利用排放量（包括农业和土地利用变化的排放量）的足够详细的估计，对与贸易相关的土地利用排放量的全球分析受到了阻碍。然而，最近的一项研究提供了必要的数据，表明土地利用排放量占近年来人为温室气体净排放量的约25%，其中一半来自农业产品（包括作物和牲畜）的甲烷 (CH4) 和N2O排放量，另一半来自土地利用变化的二氧化碳排放量。即使化石燃料排放量大幅减少，这些土地使用排放量也足以威胁国际气候目标。需要对与全球贸易相关的土地利用排放进行核算，以揭示土地利用排放的国际驱动因素，并更好地实现和协调气候减缓目标。

我们对国际贸易中隐含的土地利用排放量进行了综合估算。我们使用多区域投入产出模型，将 2004 年、2007 年、2011 年、2014 年和 2017 年全球141 个地区（大多数个别国家）与各种农林产品生产相关的土地利用排放归因于最终消费。我们排除了与废弃农地相关的碳吸收，因为不可能将这些土地与特定产品联系起来。投入产出法——广泛用于计算隐含排放——将排放映射到相关商品最终消费的区域（消费排放），即使产品是通过中间区域转运或者是多区域供应链的中间成分。因此，我们的贸易分析提供了双边贸易数据之外的有价值信息，这些数据不跟踪此类再出口。每个地区的生产排放量与消费排放量之差代表贸易中体现的净排放量，因此等于与进口商品相关的排放量减去与出口商品相关的排放量。最后，我们通过结构分解分析，分析了 2004 年至 2017 年国家或地区层面隐含排放变化的驱动因素。我们的分析侧重于国家范围内国际贸易中体现的土地利用排放；因此，国家以下和较小规模的细节没有得到很好的揭示，尽管这些地方进程最终将对更可持续的全球粮食生产和贸易至关重要。

研究结果

贸易中隐含的土地利用与排放

我们发现，在2004和2017之间大约有10亿公顷的土地被用来生产进行贸易的农产品，约占全球农业用地的22%（图1B）。然而，在研究期间，国际贸易中隐含的全球土地利用排放量（约27%）（图1C）比例较高，范围为每年4.5至58亿吨二氧化碳当量（分析中不包括农业的碳吸收量）。在交易商品中，谷物（大米、小麦、玉米和其他谷物）和油料作物（大豆、油棕和其他油料种子）合计占交易产品土地使用量的26%至35%和隐含排放量45%至54%。动物产品（如牛、羊、猪、鸡和生牛奶）通常每单位生产需要更多土地面积，占隐含土地利用的55%到67%，但仅占净隐含排放的14%到19%。相比之下，尽管蔬菜和水果在贸易农产品和林业产品的价值中占很大份额（大约四分之一）（图 1A），但它们的土地需求和排放量相对较小（占隐含土地和排放量的不到 8%）。

图 1 国际贸易中隐含的农产品、土地利用和土地利用排放。(A)全球的农林产品，(B)农业土地利用，(C)土地利用排放。在每个面板中，全局总数由粗黑线表示。右边的Y轴显示了贸易在农业总价值、土地使用和排放中所占的份额。

随着时间的推移，隐含土地利用排放的主要特征是从巴西、印度尼西亚、阿根廷、澳大利亚和加拿大等国家向美国、欧洲、日本等发达地区的消费者大量出口碳排放量（图2）。然而，在研究期间发生了一些实质性变化：虽然中国在 2004 年是重要的农产品净出口国，但研究期间进口的快速增长意味着到 2017 年，中国作为隐含土地使用和排放的最大净进口国将成为重要的农产品进口国。巴西对中国的出口增长是2017年土地利用排放量最重要的国际贸易流之一。贸易产品的价值和生产它们所需的土地在研究的十年中显示出类似的变化。相比之下，印度尼西亚是按价值和隐含排放量计算的农产品净出口国，但是隐含土地使用的净进口国。最后，俄罗斯在 2014 年之前是农产品的净进口国，但在 2017 年是净出口国，这归因于其不断变化的贸易政策（例如，对某些西方国家的某些农产品的进口禁令）。

我们进一步分解了与土地利用变化（如与土地利用变化有关的CO2排放量）以及农业生产过程（例如，直接来自于作物和牲畜生产的温室气体排放）有关的隐含土地利用排放量。在研究期间的全球隐含的土地利用总排放量中，75% 至 81% 与土地利用变化（图 1C 中的白虚线），特别是向农田的转化有关，这表明国际贸易中的农产品（尤其是农作物）与大量的土地排放量有关。事实上，土地利用排放的主要贸易流（例如，来自巴西和印度尼西亚）也以土地利用排放为主（图 2）。在贸易中隐含的所有农业排放中，大约三分之二与 CH4 相关（来自肠道发酵、水稻种植和粪便管理等来源），三分之一与 N2O 相关（例如，化肥和粪便）。农业排放的出口商和进口商的模式与土地利用变化排放的模式有些相似，但也存在差异，反映了不同地区排放强度的巨大差异。

图 2 在贸易中隐含的土地利用排放的全球分布。（A）-（E）分别表示2004年（A）、2007年（B）、2011年（C）、2014年(D)各区域贸易中隐含土地净排放量和区域间隐含的最大净排放量。

区域土地利用排放

2017年，巴西是最大的土地利用排放量净出口国（9。17亿吨二氧化碳当量），其次是阿根廷、印度尼西亚、泰国、俄罗斯和澳大利亚（图3J）。最大的土地利用净排放进口国是中国（8.14亿吨二氧化碳当量），其次是美国、日本、德国、英国、意大利、韩国和沙特阿拉伯（图3G）。最大的排放出口国和进口国与最大的土地使用出口国和进口国之间存在大量但不完美的重叠。例如，2017年最大的农业用地净出口国是澳大利亚，其次是巴西、蒙古、阿根廷和加拿大（图3K），不仅如此，这些国家中的许多国家都是重要的动物产品出口国。按人均计算，在农业占区域经济和出口中很大份额的地区，排放净出口量最大（例如，巴拉圭、澳大利亚、阿根廷，图3L）。在这些情况下，一半以上的土地利用排放（在澳大利亚，农业用地的一半以上）与出口有关。同样，净出口占巴西所有土地利用排放量的 40%，巴西约 30% 的农业用地用于支持出口。相比之下，在耕地很少的富裕地区，排放的净进口量最大（人均4至8 吨）（图3I）。在其中许多地区，超过 90% 的与最终消费相关的土地使用排放都体现在进口中。

图 3 土地利用排放量和农业用地利用量排名前 10 位的国家或地区

巴西、印度尼西亚、阿根廷、澳大利亚、泰国和坦桑尼亚的出口排放量特别大（图4）。这些农业生产区拥有碳密集的森林（例如巴西和印度尼西亚）和/或生产排放密集型产品（例如澳大利亚的羊和牛），其集体土地利用排放的四分之三以上来自土地利用变化。相比之下，美国、欧洲和日本的出口排放强度要低得多，包括低水平的土地利用变化的排放。因此，富裕地区进口的排放强度通常远大于其自身的出口或国内生产的排放强度（图4），这意味着低收入地区的排放强度和排放量会推动土地使用的变化。事实上，排放强度的巨大差异使美国成为净排放进口国，尽管它在 2014 年按价值计算是农产品的净出口国（图2）。从 2004 年到 2011 年，中国是土地利用变化排放量的第二进口国和农业排放量的净出口国。进口的排放强度在不同地区之间的差异要小得多，尽管中国和印度的排放强度明显较高。

图 4 主要贸易商进出口的土地利用排放强度。将2017年土地利用排放总强度分解为土地利用变化排放和农业排放。2004年土地利用总排放强度用圆圈表示。

主要出口国的出口土地利用排放通常由一小部分出口产品主导（如图5）。例如，大豆在巴西（2017年为517 Mt CO2-eq）和阿根廷（174 Mt CO2-eq）的出口排放量中占比最大，而油棕在印度尼西亚（132Mt CO2 -eq) 和马来西亚 (56 Mt CO2-eq)，其中农业扩张经常发生在泥炭地。这些产品在土地利用向农田变化中的隐含排放中所占的比例通常很高。相比之下，牛羊等动物产品占印度出口排放的大部分（2017年约70Mt CO2-eq），对农业加工的影响相对较大。大米占泰国出口排放量的近一半，其中相当大的排放来自土地利用变化和农业过程（来自水稻种植的CH4）。小麦、牛和羊在澳大利亚出口的排放物中占主导地位。进口排放相对多样化，尽管进口到中国的排放中有很大一部分与大豆等油料作物有关。在研究期间，中国从巴西、阿根廷和美国进口的大豆均位列排放量的贸易流前10位之列。因此，最大的贸易量可能代表着通过全球供应链大幅减少土地使用排放的有针对性的机会。

图 5 主要贸易商进出口所体现的土地利用排放平衡。净隐含排放用圆点表示。

2004年至2017年间，全球贸易中的土地利用排放量增加了14%，从每年 5.1上升至5.8 Gt CO2-eq（图1C）。同时，支持贸易农产品的土地面积同期减少了5%，耕地面积的增加被牲畜牧场的减少所抵消（图1B）。图6分解了导致研究期间年度隐含排放量变化的因素，表明 0.7Gt CO2-eq增加主要是由于贸易量增加,部分被排放强度降低（- 0.9 Gt）。在这两种情况下，这些变化都以土地利用变化排放为主；隐含农业排放变化很小（-0.02 Gt），因为贸易量的稳定增长（+0.23 Gt）在很大程度上被排放强度的下降（-0.09 Gt）和贸易结构的变化（-0.16 Gt）所抵消。尽管贸易结构的一些变化（例如牛羊贸易的下降）减少了隐含农业排放，但其他一些变化通过扩大农田来增加土地利用变化排放，导致对贸易体现的排放的总体影响很小（图1C和6A）。

从2004年到2017年，贸易所体现的年度土地利用排放量增加的一半以上与阿根廷、泰国和坦桑尼亚的出口有关，这些国家的出口量合计增加了477吨二氧化碳当量），在每种情况下都主要是受土地利用碳排放强度增加和农产品出口量增加驱动（图6B）。同时，巴西出口中包含的排放量减少了81吨二氧化碳当量，在这种情况下，主要是因为与 2004 年至 2017 年期间巴西亚马逊地区森林砍伐减少相关的土地利用变化排放的排放强度降低，这抵消了贸易量增加带来的增长（图6B）。相比之下，在研究期间，中国和印度的进口排放量分别增加了 692 Mt CO2-eq 和 77 Mt CO2-eq，主要是由于进口量的增加（图6C）。如果不是观察到排放强度的变化（即，如果贸易量和贸易结构是影响隐含排放的唯一因素），那么贸易中隐含的土地使用年排放量将增加1.6 Gt CO2-eq ，从2004到2017年，巴西的出口排放量增幅（而不是降幅）最大（图6）。同样，如果不是土地利用变化排放（也就是说，如果只分析农业排放），贸易中体现的排放变化将非常小。

特别是，从 2004 年到 2017 年，中国的大豆进口量和相关的隐含排放量增加了两倍，在 2017 年达到 470 吨二氧化碳当量——主要与巴西、美国和阿根廷的出口排放量增加有关。大豆进口的变化是图 2 中贸易流量变化的很大一部分；从 2004 年到 2017 年，巴西对欧洲的净出口排放量减少了 287 公吨，仅大豆就占了 46%，而同期巴西对中国的净出口排放量却有所增加。

图 6 贸易中隐含的土地利用排放变化的驱动因素。（A-C）表示不同因素对2004年至2017年全球贸易（A）和主要贸易商出口（B）和进口（C）中体现的年度土地利用排放量变化的贡献。每个因素（即贸易量、贸易结构和排放强度）的贡献用条形表示，2004年至2017年的总变化用黄色圆圈表示。

研究结论

本文的研究结果表明，近年来国际贸易中隐含的土地利用排放份额与国际贸易化石燃料排放的相对份额相当（在2017年分别是27%和21%）。然而，与化石燃料的二氧化碳排放不同，土地利用排放的最大净出口国集中在南半球的农业地区，这些地区（例如澳大利亚和阿根廷）农产品出口的份额通常很高。此外，经常清理和管理碳密集和生物多样性的生态系统（例如巴西的热带森林和印度尼西亚的泥炭地），以支持向欧洲、美国和日本等更富裕和/或人口较多的地区出口农产品。在大洋洲、东南亚和拉丁美洲，基于消费的土地利用排放远低于基于生产的排放，而在欧洲、北美和东亚则相反。同时，欧洲、美国和日本是土地利用排放量和化石燃料二氧化碳排放量的主要净进口国，而中国的出口中包含大量化石排放，抵消了中国土地利用排放量的进口。尽管在许多地区，隐含土地利用排放量与隐含化石燃料排放量相当，但任何国家政策或国际协议尚未要求对土地利用排放进行基于消费的核算。一个核心问题是，相对于没有贸易或贸易模式不同的世界，农产品贸易是否无意中增加或减少了全球排放量。

尽管我们的方法不能完全评估所有反事实的贸易，但在用水情况下应用的一种简单方法将出口商实际产生的排放量与进口商在国内生产进口产品时可能产生的排放量进行比较（保持所有当前排放强度不变，并假设进口商从未生产过的产品继续贸易）。这种方法表明，前10大排放净进口国的贸易往往会增加全球土地使用排放（他们的进口比国内产品的排放更加密集），然而美洲和撒哈拉以南非洲地区倾向于减少全球排放（他们的生产比进口更排放密集）。然而，这种简单的方法进一步表明，近年来全球贸易可能增加和减少了全球土地利用排放量（2004年增加了1.2 Gt CO2-eq和2017年减少了0.2 Gt CO2-eq）。鉴于需要做出强有力的假设，这些结果应谨慎解释，但它们表明，通过战略性贸易调整可能实现大规模的气候缓解。考虑到比较环境优势的政策杠杆——例如基于消费的会计和国际价格调整——可能有助于引发此类调整。

然而，无论全球影响如何，贸易和土地利用的普遍模式表明，至少有一些贸易流动可能会加剧全球温室气体排放和生态栖息地的破坏。这一结论得到了大量与美国和欧洲农业和森林政策相关的“土地利用转移”和间接土地利用变化排放量相关文献的支持，特别是与生物燃料和生物能源相关的（欧洲的棕榈油不会退出生物燃料市场）。我们发现，贸易中体现的四分之三的土地利用排放与土地利用变化有关，众所周知，土地利用变化也会产生相当大的生态影响。如果能够通过可持续的集约化来促进增长，那么体现在贸易中的土地利用排放量将大大减少。尽管土地利用变化排放量很高，但巴西和阿根廷超过四分之一的农业用地支持出口，这表明国际商品贸易商之间的有针对性的零毁林协议可以产生巨大的环境效益。类似于亚马逊大豆暂停的政策可能会得到支持和扩大，以包括更多地区和商品，例如巴西塞拉多的大豆（已提议）、印度尼西亚的棕榈油和非洲赤道州的可可。精心制定的政策可以帮助确保与避免这种土地利用变化相关的任何额外成本至少最初由（通常更富裕的）进口地区承担。然而，关于欧洲和美国采取边境碳费调整为防止与这些地区的气候减缓努力相关的碳泄漏提议难以扩展到土地使用排放，因此需要注意确保此类政策不会以倒退的方式实施。

本研究的结果确定了对土地利用排放转移贡献最大的区域、产品和贸易关系，可能有助于提高土地利用和农业生产的可持续性。尤其是在比较环境优势的基础上，未来可以通过国际贸易来降低农产品的排放强度。例如，中国从美国进口的大豆的排放强度低于巴西和阿根廷，这表明如果美国能够生产更多大豆并向中国出口更多大豆，可能会减少全球碳排放。当然，由于全球贸易网络的活力和水资源和生物多样性等其他环境因素，以及各种当地社会、政治和经济利益的影响，情况并非如此简单。

事实上，为了更好地支持未来的地方决策，可以扩展粮食生产和贸易的数据集和分析，以解决国家以下或更精细空间尺度的粮食系统动态；例如，边际土地利用方式的转变。同理，不同的数据集和核算方案可以在产品之间和跨时间不同地分配土地利用排放。尽管如此，我们的结果表明，纳入环境外部性的政策有助于扩大比较优势的概念，并减少进口商对离岸温室气体排放和出口商倒退到破坏环境的做法的动机。土地利用排放预计将成为减缓气候变化的关键挑战。本文的研究结果表明，评估贸易中体现的土地使用排放量对于避免与政策相关的泄漏并揭示国际合作减少全球农业生产的排放量和土地强度有针对性机会的重要性。

编辑&排版：徐沙沙

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