绿色氮肥、AI种田：是减碳革命，还是农业资本设下的新陷阱？

导     语

近日，联合国和平使者珍·古道尔去世，她积极反对气候变化及社会不公，被誉为“地球的真正英雄”。在《希望的收获》一书中，古道尔一针见血地指出，“在过去的一百多年中，特别是第二次世界大战后的半个世纪里，工业化、技术化的世界一步步破坏着我们对食物的理解：来自何处以及如何来到我们的餐桌。”农业化学品污染地球、水以及空气，使得人和动物受苦，环境遭受破坏。今年六月，“可持续粮食体系国际专家组”(IPES-Food)发布了一份报告，题为《从燃料到餐桌：如何将化石燃料从食物体系中清除出去？》，报告指出：全球高达40%的石化产品，最终流向了我们的农业与食品系统；本来具备碳汇潜力的农业，竟成了温室气体的重要排放源。

本文译自这份报告的第一章。这部分内容深入地剖析了农业高碳排放的原因是农业企业的捆绑；同时指出，业界提出所谓“绿色”解决方案充其量只是在减排上做一点表面文章，本质上还是要维护资本密集型工业化农业的生产方式。

报告首先说明化石燃料引进农业生产的过程及所产生的温室效应。自二战以来，西方国家将战时化工产能转向民用，推动了农机与农化产业的迅猛发展，工业化单一种植模式随之蔓延全球。自1961年至今，全球合成氮肥的使用量激增800%，而这些肥料在田间分解所释放的“笑气”，其温室效应约为二氧化碳的300倍。农业带来的生态代价同样触目惊心。全球每年发生超过3.85亿起非故意农药中毒事件，造成约1.1万人死亡，影响范围覆盖全球44%的农业人口。

接下来，报告分析了为何业界所推出的各种“绿色技术”是“虚假的解决方案”。这些技术表面上有减排效力，但背后所依赖极高能耗却不为公众所知。例如，“蓝色氨肥”虽号称能封存生产过程中90%的二氧化碳，但其碳捕集环节本身极为耗能；基因改造技术如RNA干扰喷雾，虽意图替代传统农药，却仍需依赖石化添加剂，且可能干扰人体代谢。此外，资本大力推动的“精准农业”，虽在优化肥料分配方面有所作为，却未真正减少化肥总量，其背后的人工智能与数据处理更是隐藏着巨大的能源消耗。

总体来看，这些修补式技术成本高昂、能耗不降反升，且多数由少数巨头企业掌控，进一步将农民锁定在工业化单一种植体系中，加剧了粮食系统中的权力不平等。要真正打破农业对化石燃料的依赖，我们不能仅停留在技术层面的修修补补，而必须走向生态社会主义的转型之路——逐步淘汰农用化学品，积极推动生态农业与集体经济，建设一个真正服务于人民、与自然共生的粮食体系。

翻译 | 杨文、于同、卓嘎

校对 | 侯马

责编 | 杨文、卓嘎、侯马

排版 | 童话

“可持续粮食体系国际专家组”(IPES-Food)发布的报告What will it take to get fossil fuels out of our food systems?（《从燃料到餐桌：如何将化石燃料从食物体系中清除出去？》）封面图 | 图片来源：IPES-Food

译者注：“可持续粮食体系国际专家组”（IPES-Food）于2015年成立，总部位于比利时的布鲁塞尔，由来自全球多个国家和地区的25名农业专家组成，目的是推动可持续的食物体系与生态农业的发展。现任专家组的中国代表为中国科学院农业政策研究中心的宋一青老师。

一

问题何在？

在过去的一个世纪里，化石燃料作为农机燃料及农药化肥的关键成分，极大地改变了农业。化石燃料为大规模的工业化单一作物种植提供了能源支撑，使得工业化单一种植模式成为当下普遍的农业布局特征。

农业约消耗粮食系统中能源使用总量的20%，其所需的能源投入因地区、作物种类和耕作方式而异，但耗费能源最多的是那些需要使用大量肥料、翻耕、采收后深加工和冷藏处理的生产。在欧洲农业系统中，农用化学品和柴油是化石燃料的前两大应用，分别占总能源投入的50%和31%。不同作物所需要的农用化学品和柴油的量也是不同的。例如，玉米所需要的肥料比大豆多180%，所需的杀虫剂比大豆多7%，而大豆所需的柴油比玉米高30%。

99%的化肥和农药都来自化石燃料，其中，农药（包括除草剂、杀虫剂和杀菌剂）是由石油及其副产品合成的。农药配方中的石油副产品既包括活性成分，也包括惰性成分。活性成分的配方是公开的，但惰性成分（如提高农药效力的表面活性剂和乳化剂）一般被认为是专利产品，因此配方不被公开，也不要求进行毒性实验。然而，这些惰性成分在农药产品中的占比可达到50%，而且已测试的绝大多数惰性成分实际上比公开的活性成分毒性更大。另外，许多农药周围会包裹一层石油衍生品制成的微塑料，以实现其缓控释的功能。此外，尽管农业中使用的氮肥比农药多，但农药的生产是高耗能的，生产每公斤农药所需的能源大约是氮肥的十倍。

全球农药使用量持续上升，在过去十年中增长了13%，自1990年以来翻了一番，增幅较大的国家包括中国、美国、巴西、泰国和阿根廷。中国是迄今为止世界上最大的农药生产国，占全球产量的三分之一。

气候变化预计将加剧农药的使用，因为气温上升和虫害行为的改变会降低农药的功效，迫使农药的使用量增加。因此，在气候冲击和农用化学品依赖之间会形成一个恶性循环。

与此同时，化学农药的使用增加也对环境和健康造成了严重后果。农药的生产、使用及其在环境中的化学反应都会增加温室气体的排放。尽管目前精确估算还比较困难，因为还没有研究能计算出农药使用在整个化学品生命周期内的温室气体效应。

农药所造成的生态代价是深远的——农药现在被公认为是损害生物多样性的罪魁祸首之一。其对人类健康的影响同样惊人：每年发生超过3.85亿起非故意农药中毒事件，造成1.1万人死亡，影响了全球近44%的农业人口^[1]。癌症、生殖损害和神经系统疾病与农药的长期暴露相关。农业工人、农村社区和农药厂周边居民区蒙受更大的健康风险，现有的社会脆弱性和不公正性不断加剧。

小贴士1

旁遮普邦曾经是印度的农业粮仓，由于多年的化肥和农药使用，现在面临着土壤枯竭、水质污染和癌症发病率飙升的危机, 情况触目惊心, 以至于人们把运送乘客前往最近医院就诊的火车称为“癌症列车”。

——纳维娜·卡纳

《从燃料到餐桌》播客

与杀虫剂一样，氮肥也来源于化石燃料，是农业中化石燃料的最大消耗者。几乎所有的氨——合成氮肥的关键成分——都是由化石燃料制成的，主要是化石天然气和一些煤炭。自1961年以来，合成氮肥的使用量增加了800%。在战后的“绿色革命”时代，政府和企业都在推动化学密集型农业以提高产量。

美国、欧盟和其他高收入国家目前的人均化肥使用量是低收入国家的10倍（参见小贴士2）。粮农组织预测，到2050年，由于农药产业重点关注全球南方国家的销售额增加，全球氮肥使用量将增加50%。

小贴士2

氮肥使用的地区性差异

值得注意的是，氮肥的使用在世界各地差异很大。美国和欧盟部分地区的化肥使用量已稳定在高位水平上，但中国、印度和埃及等一些国家虽然也大量使用氮肥，却面临使用量持续上升的趋势，这将对人类和环境健康造成日趋危急的不良影响。另外，在撒哈拉以南非洲的部分地区，包括尼日利亚和贝宁等国，化肥使用量仍然处于低位水平，农作物产量停滞不前或不稳定。

这些结果主要是由持续的干旱、基础设施不足和更深层次的社会政治因素造成的，如土地保有权缺乏保障、农村地区投资不足、农业推广效率偏低和矛盾冲突频发。

化肥造成了一系列的环境破坏。如今，氮肥供应链占全球温室气体排放量的2%以上。化肥的生产释放了肥料温室气体排放总量的40%，而约60%的肥料源排放来自田间施用，主要以笑气（一氧化二氮）的形式存在。笑气的温室效应是二氧化碳的300倍（见下图），自工业革命以来，其排放要对人类活动所造成的全球变暖净效应负10%的责任。

化肥所产生的大部分温室气体被排放到农田当中。图片说明：尽管化肥的41%的排放源来自化石燃料的生产，但控制这一环节并不能缓解化肥的主要排放源，即农田施肥后所产生的排放。这些田间排放主要以一氧化二氮的形式存在——这种气体的温室效应是二氧化碳的300倍。来源：Menegat, S., Ledo, A., & Tirado, R. (2022). 全球农业中氮合成化肥生产和使用产生的温室气体排放。《科学报告》，12(1), 14490.

除了温室气体以外，氮污染还造成许多其他破坏性影响。在1970年，由于合成氮肥的推广，氮的“地球界限”(planetary boundry)被突破。此后，化肥再次推动施氮总量的翻倍，造成越来越严重的后果。

在全球范围内，农业所施用的氮肥有一半以上流失到环境中，对空气、水和土壤造成污染（参见小贴士3）。有30亿人面临氮污染导致的缺水风险。饮用水中的硝酸盐——来源于肥料和粪便——会导致蓝婴综合征，这是一种潜在的致命疾病，会导致婴儿体内缺氧和罹患癌症。化肥生产和施用所产生的二氧化氮排放，以及化肥施用产生的氨排放，也会导致空气污染和大量呼吸道疾病的爆发，甚至死亡。氮污染也是生物多样性破坏的最大推动因素之一。

小贴士3

合成氮肥如何污染空气、水，

并危害人类健康

化肥能提供易于植物吸收的氮，主要是铵盐，其次是硝酸盐。尽管作物能够吸收其中一部分氮，但大量的氮会与土壤微生物发生反应，并引发一系列化学反应：铵盐常被转化为作物可利用的硝酸盐，但当土壤中的氮含量过高时，尤其在潮湿的条件下，部分氮会以一氧化二氮（一种强效温室气体）或四氧化二氮的形式逸入空气。

同时，硝酸盐和铵盐都可能随雨水冲刷流入河流、湖泊，或渗入地下水，而过量的铵盐还会转化为氨气、氧化氮等有害气体挥发到大气当中。尽管氮循环现象是一个自然发生的过程，比如在粪肥或堆肥等有机肥料的使用当中也会出现，但由于合成氮肥的过度施用及其本身的高活性，合成氮肥更易进入水和空气，进而造成水体污染、气候变化加剧、人类健康危害等严重的环境问题。

小贴士4

化肥的毒害最先影响化肥厂附近的居民区，继而蔓延至因滥用化肥而面临健康危机的农村地区，最终汇入水道，危害水生生物和渔民的生计。

——达林·奎尔曼

《从燃料到餐桌》播客

此外，还有大量的化石燃料被用于拖拉机、收割机等农机与设备的能源供应。其中，整地和深翻的能耗需求尤为突出，占欧盟田间作业能源消耗总量的近一半（47%）。然而，常被推崇为“再生农业”的免耕法，实际上也依赖农药，尤其是用除草剂来控制杂草。已有证据显示，在常规农业生产中使用免耕法会增加除草剂的使用量。农用车辆的使用寿命通常为20至30年，这意味着，除非农场能迅速转向替代性能源，否则将造成大量的化石燃料消耗与温室气体排放。

小贴士5

农机的使用寿命可达数十年，因此我们必须立即停止生产化石燃料驱动的农机——每一台新农机都会带来持续30年的碳排放。

——达林·奎尔曼

《从燃料到餐桌》播客

农场采收后的加工环节同样是化石燃料消耗的重要来源，尽管这在本报告中未展开深入讨论。粮食烘干环节，对防止变质和维护妥善的储存条件至关重要，但能耗极高。在美国等高收入国家，农场通常依赖化石燃料（主要是丙烷）进行粮食烘干。仅此一道工序就占粮食生产总能耗的约12%-25%。

化石燃料还以塑料的形式分布在农田当中，出现在几乎所有生产模式和规模的食物生产中，且总用量持续攀升。农业、渔业及水产养殖业所使用的塑料占全球总量的3.5%。其中种植业与畜牧业的塑料用量最大，年总用量达1000万吨（占全球塑料产量的2.8%），其次是年用量210万吨的渔业和水产养殖业。目前，温室大棚膜、地膜和青贮膜占农用塑料总量的一半，并且其产量预计将从2018年的610万吨增长至2030年的950万吨，增幅达到50%^[2]。

其它农用塑料使用还包括滴灌系统、塑料育苗盘和育苗盆，塑料包衣种子及包衣化肥——后者直接将微塑料释放到环境当中。在欧洲，这类包衣种子和农用化学品每年造成2.25万吨微塑料污染，占该地区有意释放微塑料总量的62%^[3]。调查发现，微塑料不仅存在于饮用水中，更广泛分布于多种食品内，而越来越多的证据表明，微塑料对人类和环境健康都有严重危害。

微塑料与纳米塑料在土壤中的积聚，以及塑料添加剂中化学物质的渗出，对土壤、微生物和动植物的健康有广泛的影响，同时也对水土流失有深远的影响。土壤中检测出的化学添加剂会引发多种毒效应，包括内分泌干扰。一项引发关注的新研究表明，微塑料会破坏光合作用，可能阻碍植物生长并降低产量。总而言之，我们的农业土壤中含有的微塑料总量，甚至已超过海洋中的微塑料污染规模。

塑料污染对整个食品供应链构成危害，这将在本文的第二部分进行更深入的探讨，也寻求减少或替代化石基塑料的新兴策略。

小贴士6

微塑料存在于海产品中，存在于我们种植食物的土壤中，存在于胎盘中，传递给婴儿，存在于我们的身体中、动物体内，甚至存在于大气中。

——艾玛·普里斯特兰

《从燃料到餐桌》播客

二

“绿色”氮肥与“蓝色”氮肥

1、什么是“绿色”氮肥和“蓝色”氮肥？

化肥虽然很少成为食物体系公共讨论的核心议题，但合成氮肥却是食物体系中最大的化石燃料消耗源。所以我们必须要探讨如何应对化肥问题，并审慎检视农化企业提出的所谓“解决方案”。

农化企业及一些政府及国际机构正在推广所谓的“绿色”和“蓝色”氨肥——这些被化肥公司冠以“低碳肥料”之名的产品，号称能实现氮肥生产的清洁化转型^[4]。

传统氮肥的原料氨，是通过空气中的氮气与化石燃料（主要是天然气，有时是煤炭）中提取的氢气合成而来。据国际能源署(IEA)估算，2023年全球99%的氢气生产仍依赖化石燃料（见下图）。而所谓“蓝色”氮肥，其生产工艺与传统合成肥料无异，只是声称能在生产过程中捕集并封存二氧化碳（即“碳捕集与封存”，CCS技术）；而“绿色”氮肥则试图通过电解水（而非化石原料）制取氢气^[5]——这一高耗能过程理论上可采用风电、光伏等可再生能源驱动^[6]。

化肥生产严重依赖化石燃料。图片说明：氨是合成氮肥的关键原料，而目前全球99%的氨生产仍依赖化石燃料，仅有不足1%可被视为“绿色氨”。数据来源：• 氨能源协会（2025年2月），《低碳氨数据（LEAD）：工厂执行摘要》• 阿戈拉工业智库（2024年），《全球绿色肥料追踪报告》• 国际能源署（2021年），《氨技术发展路线图》

2、这些方案是否可行，能产生多大的变革？

如今人们日益担忧：“绿色”氨肥和“蓝色”氨肥不仅难以摆脱化石原料依赖、实现减排目标，更无法根治氮肥生产与滥用的顽疾。这类所谓环保方案，反而会引发新的生态隐患和社会问题。

所谓“蓝色”氮肥的生产与传统合成肥料一样依赖化石燃料，无助于摆脱现有化石经济体系及其高污染的开采模式。尽管业界已获得数十年政策扶持和巨额补贴，但其宣称的“90-95%碳捕集率”在商业化项目中从未实现。例如全球历史第二悠久的碳捕集项目——美国伊尼德化肥厂（自1982年运行至今），实际的二氧化碳捕集率仅为28%。

企业宣称的碳捕集率其实存在严重疏漏——忽略了“蓝氢”全生命周期的排放，包括高耗能的碳捕集过程、运输环节泄漏及封存失败所产生的风险。化肥行业所捕集的二氧化碳虽有部分用于肥料再生产，但高达73%被化石燃料企业用于“驱油增产”：通过向油田注入CO₂以增加原油流动性，提高采收率，但这种做法最终反而推高了化石能源产量与温室气体排放。

当前所谓“绿色”氨肥仍处于发展初期，在全球肥料销售中占比微乎其微。需要特别指出的是，全球仅有4个生产基地采用可再生能源电解水制氢工艺，其产量只能支撑氮肥用氨总量的0.3%。更值得警惕的是，未来氨肥产能扩张仍严重依赖化石燃料——以美国为例，规划中的氨肥项目有95%基于化石原料，而非水电解工艺。此外，现有绿色制氨工艺成本居高不下，根本无法与传统化石基肥料竞争。由此可见，要实现完全绿色的氢/氨产业链在中短期内是难以想象的，这需要可再生能源进行重大转型。

大规模推广“蓝色”和“绿色”肥料的生产，实则需要消耗远超传统化肥生产的土地、水资源和能源。研究表明：若将传统氨肥替换为“蓝色”氨肥，能耗将增加58%、土地占用翻倍、用水量激增三倍；而改换“绿色”氨肥则需24倍电力（相当于全球发电量的5%）、30倍土地和50倍水资源。

此外，“绿色”氢能项目的扩张正在引发新的公平性问题。一方面，大量项目选址在全球南方水资源匮乏地区^[7]，甚至侵占被错误标注为“荒地”的传统牧场；另一方面，这些项目产出的“绿色”氢能主要用于出口，例如欧盟计划到2030年将其进口量翻倍，以支撑自身的能源转型。

最后，必须指出的是：氮肥在施用过程中的温室气体排放（主要为一氧化二氮气体）占肥料相关排放总量的60%，对气候变化影响巨大。即便通过所谓“绿色”工艺能从生产环节减少化石燃料使用，若不能实质性地控制氮肥的施用量，其对健康和环境的破坏将会持续恶化。

小贴士7

任何建立在掠夺自然而非与自然共生的食物体系，终将摧毁其赖以生存的家园——自然不是可榨取的资源，而是需要维系的生命共同体。

——莫莉·安德森

《从燃料到餐桌》播客

三

基因工程与合成生物学

1、农业领域的新一代基因工程和合成生物学技术究竟为何物？

同样，不为人知地，大量的农业科研资金正被投入到下一代基因工程和合成生物学技术中。产业人士大肆宣称，这些技术能推动“气候智能型”农业，帮助农业摆脱对农用化学品和化石燃料的依赖，迈向可持续的生态食品体系(bio-based food system)和“生物经济”。^[8]

这些新一代基因工程技术常被包装成“与传统模式的彻底决裂”，但我们不要忘了，第一代基因工程技术（如耐除草剂作物和抗虫作物）当初也被吹捧为能解决农药滥用问题的方案。然而，近30年过去了，为应对作物抗性问题而不断叠加的多重农药抗性基因，反而让“农药恶性循环”愈演愈烈——最终只有农化行业从中获利。目前，对新一代基因技术的监管尚显不足，但其潜在的社会与环境风险不容小觑。

基因工程指的是对生物体的遗传物质（如脱氧核糖核酸、核糖核酸）进行人工改造。如今这一领域的前沿进展已能实现精准的基因编辑与插入，这些技术被称为生物工程或“合成生物学”，以区别于早期那些往往依赖随机插入基因的技术。

目前已有多种新型基因技术投入或即将投入实际应用，主要包括：

转基因农药（RNAi喷雾诱导与转基因作物寄主诱导）：这项技术名为RNA干扰(RNAi)。不同于传统化学农药，它通过喷洒人工合成的双链RNA片段，从基因层面干扰昆虫生理机制并将其杀死。部分转基因作物甚至能自行产生这类RNA干扰片段。

基改“生物制剂”与“微生物制剂”：农企正在大力推广两类新型替代方案——一类是转基因生物分子（即“生物制剂”）和蛋白质（通过发酵桶生产），另一类是基因改造的微生物（即“微生物制剂”），用以替代传统农用化学品。例如，通过转基因让植物产生昆虫信息素，改造杀虫细菌以增强其效力，或添加转基因土壤细菌以提高作物对养分的吸收能力。

其他技术路径还包括对昆虫进行基因改造，使其丧失繁殖能力或获得特定性状，甚至通过“基因驱动”技术将转基因形状扩散至整个昆虫种群。

图片来源：IPES-Food

基改固氮技术：该技术通过合成生物学手段，人为增加植物的固氮量，从而减少对化肥的需求。具体实现方式包括：对植物进行基因改造，使其吸收和固定更多氮元素；引入经基因编辑的微生物，让其附着于植物根部并进行固氮；或者，未来可能通过在作物中植入基改成分，使其能够自主产生氮素。

合成生物学并非依赖传统的化学作用，而是通过传递生物信息来影响植物或昆虫的生长发育及基因表达。此外，微生物、基因驱动技术以及转基因植物具有自我复制能力，这意味着它们能够在一定的时间内，自主扩散其携带的生物“信息”。

2、这些方案是否可行，能产生多大的变革？

从理论上说，基改技术为减少高耗能的农用化学品使用提供了一条可能的途径。这些被冠以“基于自然”或“类自然”之名的基改微生物、生物分子和生物体，也号称自己是更安全的替代品，强调能够降低传统农用化学品对生物多样性和人类健康的风险。然而现实中，合成生物学技术本身却潜藏着对健康、生态系统和社会公平的严重威胁——这些风险足以让我们从根本上质疑该技术的可行性。

首先，农药中许多石化成分的使用是被掩盖的，基改技术无法保证能将其彻底淘汰。这些隐藏在农药中的表面活性剂、乳化剂和添加剂等石化成分，主要用于增强农药的效力和吸收率，而这些成分同样存在于RNA干扰喷雾剂中。

其次，RNA干扰技术对健康的潜在影响仍是未知之数。但农民、农场工人及周边社区居民可能通过空气飘移接触到它，消费者也可能摄入食品中残留的合成RNA干扰物质。初步研究显示，哺乳动物饮食中也存在着自然发生的RNA干扰机制，目的是调节新陈代谢。因此，我们不免担忧：无论是吸入还是食用合成RNA干扰物质，都可能意外扰乱包括人类在内的哺乳动物体内的关键生理过程。

此外，合成生物学本身就是一项充满争议性的技术。将基因改造的生物释放到自然界，可能对食物网和生态系统造成广泛且不可逆转的破坏。由于基因工程和合成生物学改变了生命系统的功能、繁殖及信息传递机制，其对生态系统的长期影响尚无法确定。例如，以RNA干扰技术为基础的基因农药可能会干扰非标靶的有益昆虫和传粉动物（如蜜蜂）。这类技术还可能导致非预期和脱靶的基因改变，而这些改变会传递给其他物种及其后代。同时，RNA干扰技术预计还会陷入人们熟知的农用投入品“递增循环”：杂草和昆虫会逐渐产生抗性，届时甚至可能需要对杂草进行基因改造，使其对除草剂“再次敏感”。

小贴士8

大量资金被投入到扭转一些破坏生态的农业生产方式，但我们却从未退后一步思考：我们当初是否真的需要这样的生产方式？

——拉吉·帕特尔

《从燃料到餐桌》播客

其它值得关注的议题还包括权力与公平问题，因为这些技术仅由少数大型跨国公司掌控。与许多“替代方案”一样，用基因农药和“生物制剂”取代石化农用化学品，本质上还是在延续现有体系的逻辑——以及随之而来的权力失衡。基因技术和合成生物学技术，完美地契合了资本密集、投入密集型大规模单一作物种植的生产模式。这种模式造成农业生态系统的过度简化，推动农田的过度生产，最终导致土壤养分枯竭，农业遗传多样性缩减。更有甚者，通过让杂草适应专利（基改）农药，上述部分技术可能造成农业布局的固化，使其服务于大型权势企业的利益，进一步加剧食品体系中经济权力和决策权的集中。

的确，少数几家生物技术公司（以及日益增多的数据公司）掌控着相关的DNA序列和知识产权，这让它们在食品与农业的未来发展中拥有了绝对的控制权。2013年至2023年间所批准的142件专利族当中，拜耳公司所拥有的基于RNA干扰技术的作物保护专利占据首位；其次是科迪华，拥有19件。这些专利进一步巩固了它们在农业投入品领域的既有主导地位——目前，这两家公司共同掌控着全球40%的种子市场和超过25%的农用化学品市场份额。

当前，基因改造生物的快速研发与释放速度已远超监管能力，而与此同时，公共监管体系却在被持续削弱。拜耳、科迪华等公司一边大肆为各类基因性状（无论天然存在还是人工改造的）申请专利，一边积极游说，要求免除这些生物的安全检测与标识要求。这引发了人们对透明度、生物安全以及企业控制权的严重担忧。此外，这些技术还存在军事化的潜在风险，包括可能被用于生物武器系统。

小贴士9

在美国，农化企业的游说支出已超过石油天然气和国防工业。它们正紧紧扼住政府的咽喉。

——拉吉·帕特尔

《从燃料到餐桌》播客

四

数字农业平台与精准农业

1、何为数字农业平台与精准农业？

在有关食物系统的讨论中，推广数字农业已成为热门话题。数字农业声称能创造更高效、更可持续的食物系统，并减少农用化学品的使用——这些说法都需要严格的审视。

通过“数字农业”平台，如拜耳公司的“Climate Fieldview”和约翰迪尔公司的“Operations Center”，农业综合企业正在与科技公司合作，构建数字化决策工具并将其嵌入农业机械与农田应用场景中。其中，大型农化公司正在将数字农业产品整合到自己的业务模式中。这些平台往往会无偿收集数据，分析农场的数据集（机器可读形式的信息），涵盖气象、土壤肥力、杂草、虫害、病害、养分、水分及产量等多方面信息^[9]。位于远程“云”数据中心的人工智能工具通过处理这些海量的农场数据，为特定农场创建数字模型（称为“数字孪生”），最终生成为农场专门定制的方案。

通过上述途径，支持者认为可以提升化石燃料的使用效率，并同步提高农业生产率与可持续性，具体做法包括以下方面：

★ 在精准、定制的农场数据指导下，从当前农用化学品的过量使用转向靶向性（理论上更节量）的“精准”施用。该技术可促进塑料包衣肥料与农药，缓慢释放化学物质或养分至土壤中，从而减少对空气或水的污染。

★ 用机械和非化学方式替代农用化学品控制杂草，例如使用激光或微型机器人队伍来消灭和清除杂草。

★ 结合“自动操舵”技术（如自动驾驶拖拉机）和更精准的投入品施用，降低农业机械在田间作业中的燃料消耗。

图片来源：IPES-Food

2、这些方案的可行性如何？能带来多大程度的变革？

减少化石燃料密集型农业投入品至关重要，这也是将数据驱动技术引入工业化农业的关键理由。然而，当我们分析现实数据而非模型推演时，会发现结果远未明朗。

例如，美国农业部的一项田间研究发现，精准农业中常用的自动驾驶拖拉机实际上会增加燃料消耗。不过，这一发现需要进一步斟酌，因为精准农业虽然可能比传统农业消耗更多的化石燃料，但同时能够减少其它环境影响。目前，其它情况下的相关数据尚未公开。

例如，2021年北美设备制造商协会与农药行业游说团体Croplife联合开展了一项研究，提出了关于数字/精准农业在效率提升与能源节约方面的诸多大胆结论，但研究的关键性数据目前无法获取^[10]。

此外，设定精准施肥量的算法可能更侧重于提高每公顷产量，而非减少肥料使用总量。正如一位业内人士解释的：“我们基本没有减少施肥的总量，但通过在田间进行肥料的优化分配，我们提高了单位面积的收入，从而获得更好的肥料投资回报率。”

通过拖拉机电气化以逐步淘汰农场化石燃料面临诸多挑战，包括续航里程有限、前期成本高昂、充电基础设施不足，农民还担忧电池性能与维护问题。在低收入国家，高昂的售价和对车辆碳排放的认识不足限制了购买意愿和采用率。部分制造商正在研发改进电池技术的拖拉机，但这些产品仍处于原型阶段，且主要面向大型的工业化农场。尽管消费需求日益增长，尤其在高收入国家，部分农民愿意为清洁能源机械支付溢价，但大规模应用仍非一朝一夕能实现。

塑料包衣肥料和农药的使用日益增长，这不仅加剧了对农化产品的依赖，还引发一种不易察觉的重要微塑料污染。塑料包衣技术可能进一步加剧农化产品使用对环境和健康造成的严峻危险。

精准农业技术对贫困的农户来说往往遥不可及，他们难以获取数字服务，数字素养低，或缺乏资金来购买相关技术。然而，即便高收入国家中较富裕的农户也面临一道坎：相关工具可能价格高昂、操作复杂，或与现有设备及耕作方式难以兼容。

小贴士10

人工智能不仅为农民提供建议——更迫使其使用特定的种子、肥料和除草剂。

——詹妮弗·克拉普

《从燃料到餐桌》播客

很多情况下，精准农业所承诺带来的好处难以兑现，主要受限于现实中农户的购买力与技术的适用性。

小贴士11

精准变量施肥技术听起来很不错，但我们已经连续三年为此抓狂，该技术的功能不实用，与我们的农技设备兼容性差。它没法正常运转。

——乔安娜·拉森

《从燃料到餐桌》播客

最重要的是，数字平台的数据处理和人工智能工具本身就有很大的能源需求。数据由电子信号组成，这些信号的存储、处理和传输需要耗费电能，发电通常需要煤炭或化石天然气。当前，数据处理技术正发展迅猛，而该技术的运行离不开被称为“超大规模数据中心”的高能耗仓库。这些数据中心在各个方面都需要消耗能量，包括数据计算和存储，冷却服务器（通过空调制冷），甚至包括自身的硬件生产。

近年来，尤其在运算负荷更重（/运算量更大）的人工智能的驱动下，数据处理的能源需求急剧飙升。食品和农业尤其需要“大”数据，因为它需要提供与整个农场配套的解决办法。即使在最近的生成式人工智能爆发之前，自2017年以来，全球数据中心的用电量每年以12%的速度增长，比用电量的整体增长速度快四倍多，到2024年将达到全球电力需求的1.5%。随着人工智能的加速发展，到2030年，数据中心的用电量预计将增加一倍以上。

可再生能源的供电量难以满足数据中心不断增长的用电需求。在美国，化石天然气预计将供应约60%的新增用电量，而原计划退役的燃煤发电站又被重新启动来为数据中心供电。2025年初，即将上任的特朗普政府宣布美国进入能源紧急状态，以为人工智能数据中心提供更多的电量。在爱尔兰，仅是80个数据中心已经消耗了该国五分之一的电力，预计在未来几年内耗电量将上升到三分之一。数据传输需要大量额外的化石能源，特别是使用wifi、5G和边缘计算网络向农村和偏远农场传输数据，同时还会产生温室气体排放影响（参见小贴士13）。

小贴士12

数据中心作为数字农业的支柱，是能源消耗的大头，需要持续供水来冷却和持续供电维持运行。

——派特·穆尼

《从燃料到餐桌》播客

小贴士13

数据中心与大型科技公司不断增长

的能源使用和碳足迹

亚马逊、微软和谷歌是人工智能应用和数据中心扩张的三大行业领头人。在“生成性人工智能”热潮的推动下，尽管亚马逊、微软和谷歌采取了“净零排放”举措，但它们的碳排放量却在飙升。例如，自2020年以来，微软的碳排放量增加了29%，主要来自数据中心的建设。

事实上，亚马逊、微软和谷歌在2023年对人工智能应用和数据中心扩展的资本投资甚至超过了美国石油和天然气行业。到2030年，如果不断增长的能源需求还依赖燃气发电来满足，美国数据中心的碳排放量可能会增加近一倍。由于数据中心的电力消耗呈现快速和显著的增长，获取足够的清洁能源将面临巨大的挑战性。

数据中心还要使用大量的水来冷却服务器，而半导体的生产也需要大量的能源、水、化学品和矿物质，这两者都会对环境和人权产生重大影响^[11]。农用数字设备的组件生产也可能导致农村地区电子垃圾的增加。

食品运动除了揭示数字农业的资源耗费和能源成本以外，也呼吁人们对这些新技术的社会、经济和法律影响进行关注。可持续粮食系统国际专家组(IPES-Food)的下一份主要报告将对此进行全面探讨。数据驱动的农业平台和人工智能驱动的自动化有可能进一步将经济权力集中在少数科技和农化企业手中，从而剥夺小农户和农场工人的决策权并削弱他们的自主性，最终可能威胁到他们的生计^[12]。

企业也在利用数字农业协议来限制农民的“维修权”或管理自己设备的权力。与此同时，这些公司通过收集大量农场数据（通常是免费的）获得了战略优势，这些数据被用于产品开发和价格制定，数字技术，并将农民锁定在依附关系中，进一步巩固企业在市场中的主导地位，加深了粮食系统中的不平等。

小贴士14

数字农业将权力从农民手中转移到农化企业和科技公司手中，这些企业越来越多地控制着农业数据的技术工具、数据输入和所有权。

——派特·穆尼

《从燃料到餐桌》播客

译者注：

[1]伯德克等人基于对全球数据的系统整理，估计每年有3.85亿起农药中毒和11000人死亡，这一估计被广泛引用。尽管使用了公认有效的研究方法和同行评审的信息来源，但由于农药行业质疑其科学性的持续压力，该文章后来被撤回。

[2]塑料温室薄膜和管道膜能创造可控环境，保护植物并延长生长季。地膜覆盖技术利用塑料薄膜保持土壤湿度、抑制杂草并调节地温。青贮饲料包装利用塑料保持动物饲料储存的气密性。

[3]微塑料指极小的塑料颗粒，其来源可分为两类：为实现特定功能而刻意添加到产品中（即有意释放），或从较大塑料分子分解过程中产生的副产品。

[4]目前，美国、澳大利亚、巴西、加拿大、智利和欧盟等国家和地区已出台重大政策支持所谓的"低碳氨"项目。而联合国工业发展组织（UNIDO）早在2021年就启动了"工业用氢全球计划"，旨在通过推广"绿氨"技术，帮助低收入国家实现化肥和化工行业的低碳转型。

[5]除了电解水制氢外，地质氢气（或称天然氢气）也是一种潜在来源。这种氢气是自然生成并储存于地下的。尽管近年来备受关注，但地质氢气的商业可行性仍存疑——目前全球仅有一处探明储量，其他潜在矿点的数据和开发潜力均有待验证。（详见牛津能源研究所Patonia等学者2024年研究报告《天然氢气在零碳未来的潜力：是名副其实还是虚有其表？》） 

[6]有意思的是，回溯历史，19世纪末20世纪初最早的氮合成实验，使用的正是瀑布产生的电力。想了解更多氮肥合成的历史故事，推荐收听《从燃料到餐桌》播客第二期。

[7]超过三分之一的大型绿氢项目计划建在面临高度或极度水资源短缺的国家。详见欧洲企业观察站（2023年10月10日）发布的报告《欧盟氢能战略背后的肮脏真相》。

[8]所谓"生物经济"，指的是以生物技术为基础、标榜环境友好型解决方案的经济活动。

[9]关于数字农业与精准农业的概述，可参阅例如美国政府问责局（2024年）《精准农业：技术应用与推广的效益与挑战》。

[10]该研究指出，精准农业使“肥料施用效率”提升了约7%，除草剂使用量减少了9%，农场机械的化石燃料消耗降低了6%。详见北美设备制造商协会（2021年）《美国精准农业的环境效益》。

[11]数字元件由不同类型的金属制成，如铝、铜、锡、钽、锂、镓、锗、钯、钴和钨等。这些金属成分以前很少出现在农业系统。通常需要挖掘和加工数百吨矿石，才能获得一吨相对常见的金属，如铜或铝。参见米尔斯，M.P.（2020）《矿山、矿产和“绿色”能源：认清现实》。曼哈顿研究所。

[12]农户与数字农业公司签订长期合同协议时，后者往往要求前者遵循人工智能开出的“解决方案”以减少碳排放的农业税，此时农户会陷入重重顾虑。此类协议可能会使农民与农化企业签订长达十年的合同，同时不得不将大量的农场数据交给企业方。参见ETC集团 (2024)《农场上的特洛伊木马：六个关键问题——挑战农业食品链的数字化》。

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文章来源：IPES-Food. 2025. 从燃料到餐桌：如何将化石燃料排除在我们的食物体系之外（Fuel to Fork: What will it take to get fossil fuels out of our food systems?）。翻译时注释从略。

原文标题：Addressing fossil fuels on the farm —— Incremental fixes or false solutions？