由于其复杂的形成机制，了解并干预农业活动中的温室气体排放并非易事。相比于其他行业，跟踪、测量以及计算农业活动中的温室气体排放可能更具挑战性，主要由于两大原因。首先，与其他行业不同的是，农业生态系统中的各项活动不仅可能增加温室气体的排放，也有可能导致温室气体的“消除”。例如，当荒地与沙地被开发为耕地并种植了作物后，其土壤吸收和存储碳的能力将得到提升，这些土地将作为一个“池子”存储二氧化碳。其次，农业系统中的排放部分涉及到复杂的生物反应，同时还受到不同因素的影响。天气、地理位置、种植/养殖的品种、土地类型以及土壤管理方式等都会影响农业温室气体的排放。此外，部分地下的温室气体形成和排放是在一段相当长的时间内逐步发生的，这使得追踪和衡量农业领域的碳足迹更加困难。

简而言之，农场内发生的任何一项活动都有可能产生温室气体排放，例如动物的粪便管理、土地耕作以及农业机械的运作等。农业生产活动中主要产生三种温室气体，二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）以及甲烷（CH4）。气候变化专门委员会（IPCC）在其《国家温室气体指南》报告中使用一张图生动地解释了农场内各类温室气体排放的主要来源（参阅图5）。

由世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）制定的温室气体排放核算标准（GHGProtocol）将农场内的温室气体排放源分为两大类：非机械类与机械类。非机械类排放通常通过复杂的生物反应过程发生，例如生物质的分解、发酵以及秸秆燃烧。典型的非机械类排放是通过动物肠道发酵和肥料硝化反应等活动排出的甲烷和氧化亚氮。机械类排放则主要来自于运转机械设备所需的化石燃料燃烧、化学原料以及电力的消耗。典型的机械类排放是农场上运行机械装置或设备，比如播种机、收割机和空调等，产生的温室气体。除常见的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮外，机械类排放还可能包括其他温室气体，比如氢氟烃（HFC），但排放的温室气体种类主要取决于使用的能源或化学原料。

然而，对于不同农场而言，其主要的排放源以及温室气体排放量将会因为农场的类型、管理模式以及其他相关因素而存在很大差异。其他的影响因素可能包括农场面积、农场地形和水文、土壤微生物/有机质含量、农场种植作物品种、养殖的牲畜类型以及农业废物处理方式等。目前还没有一套统一的方法和标准能够精确衡量不同排放源在农业生态系统中对总排放量的贡献，对不同排放源的排放量级和占比尚存争议。但根据联合国粮农组织（FAO）的统计，农业活动产生的温室气体主要来自七大排放源（参阅图6）。

在2019年由农业活动产生的72亿吨二氧化碳当量的温室气体排放中，约26%来自牲畜消化系统中的肠道发酵反应。碳水化合物在食草动物的消化道内被细菌分解，在分解的过程中产生甲烷（CH4）并向外排放。肠道发酵产生的甲烷排放量主要取决于牲畜的种类、年龄、体重大小以及饲料的成分和数量。其中反刍牲畜（例如奶牛和绵羊等）是主要排放源，但部分非反刍动物（例如猪和马）等也会释放一定的甲烷。

肥料的施用是第二大排放源，贡献约14%的农业温室气体排放量。施肥包括使用牲畜的粪便（直接排泄在牧草上或制成有机肥撒入地里）以及向土壤中撒入人工合成的化学肥料（如尿素），均会产生氧化亚氮（N2O）的排放。施肥将导致土壤中的氮元素增加，土壤中的氮一部分与有机质相结合，另一部分将通过反硝化作用以N2和N2O的形式向环境释放。N2O的排放可能通过施肥直接发生，也可能通过挥发及淋溶等间接的方式发生。

将有机土壤进行排水处理有助于提高植物生长条件，是农业种植和林业中常用的一种举措，然而该举措可能导致大量的二氧化碳（CO2）被释放。在不排水的有机土壤中，厌氧条件下有机质的投入量超过分解的损失量，从而帮助土壤固存更多的碳。而当排水后土壤厌氧条件改变，有机土壤中存储的碳将会稳定地分解并释放。CO2的排放亦受到排水深度、土壤肥力以及温度等多种因素的影响。

水稻种植也是一个相对较大的农业温室气体排放来源。当土壤淹水后，土壤中的氧气被土壤微生物、动物、植物根系所消耗，产甲烷菌开始生长、活动，它们以二氧化碳和乙酸等为原料，生成甲烷（CH4），并通过水稻植株和气泡等途径扩散排放到大气中。

作为第五大排放源，农场上使用能源所产生的温室气体排放同样不容忽视。现代化农场需要燃烧大量化石燃料来为农场上运行的机械和设备提供动力，以及为农场供电。而燃烧包括煤炭和柴油等在内的化石燃料将会排放大量的热量及温室气体。

除了以上提到的前五大农业排放源，处理畜禽粪便以及农作物的秸秆等农业废弃物也将产生大量的温室气体排放。在不同条件下储存及处理动物粪便（比如粪便堆肥），将导致CH4或者N2O的排放。而在丰收后焚烧农作物秸秆（用于杀灭秸秆上的害虫卵），不仅会产生大量的温室气体，更是长期困扰很多农村地区的大气污染来源。

要减少农业碳排放，最有效的方法无疑是从每个排放源入手，借助科技的手段进行治理并减少排放。但值得注意的是，在当前的科技程度下，不同排放源的温室气体减排潜力差异很大。尽管动物肠道发酵是农业温室气体的最大排放源，但要减轻其影响并非易事。近期科学研究发现，可以通过向牧场动物的饲料中加入添加剂来大大减少动物肠道发酵产生的甲烷排放。主要的添加剂包括红海藻素以及3-硝基氧丙醇（3-NOP）。据美国国家环境保护局（EPA）估算，如果能在全国范围内所有牧场使用红海藻素添加剂，那么到2030年可以帮助减少最多60%的动物温室气体排放。10然而，距离红海藻素能够真正被大范围使用还有很多问题尚待解决，包括如何降低红海藻的种植、收获以及处理成本，让其能够作为经济的添加剂被农民接受以及牲畜长期食用该添加剂是否会导致高耐受性或其他副作用。另外一个降低肠道发酵排放的方法就是大量减少人类对反刍类动物蛋白（比如牛肉和羊肉）的消耗，但这就要求人类的饮食结构发生巨大改变，难以被大多数人接受。同时，减少动物蛋白的摄入是否会对人类健康造成损害在科学上也仍然存在争议。

针对其他农业温室气体排放源的减排举措可能取得更加直接且高效的成果，例如用电动农业机械替换掉燃油机器，可以在当前维持生产水平的同时快速减少温室气体的排放。利用智能土壤监测工具减少肥料的投入也被认为是抑制N2O排放的一种有效方法。但这些举措往往容易被忽视，针对肠道发酵减排的举措目前虽是研究重点，可实际效果尚需大量科学测试验证，本报告后续章节将着重介绍相对成熟且更易实现的科技减排方式。

注：摘选自《通往农业碳中和之路》