Driving factors, decoupling effects and trend Prediction of Carbon Footprint in the production of major grain Crops in the Yellow River Basin

地球の大気は温暖化しており、その熱の大部分は人間の活動によって放出されるガスによるものです。化石燃料の燃焼が最も注目を集めることが多いですが、私たちの食料の育て方も大きな役割を果たしています。農業は、化学肥料の生産と使用、わらなどの作物の残渣の焼却、灌漑のために水を汲み上げるために必要なエネルギー、そして水田からのガスの自然な放出といった、いくつかの経路を通じて温室効果ガスを放出します。科学者たちは、特定の活動によって生成されるガスの総量を「カーボンフットプリント」として測定しています。中国では、黄河流域は食料生産のための重要な地域であり、国家の穀物の3分の1以上を生産しています。しかし、この地域は困難な課題に直面しています。水が乏しく土壌が侵食されやすいという生態学的に脆弱な環境にありながら、数百万人を養うために集約的な農業手法に依存しているのです。中国が2030年までに排出量をピークに達させ、2060年までに中立（カーボンニュートラル）を実現するという目標を掲げる中で、この極めて重要な穀物生産が具体的にどれだけの炭素を生成し、何がその数値を動かしているのかを正確に理解することが急務となっています。

バウトウ師範大学の研究者たちは、黄河沿いの9つの省におけるこの複雑な構図を明らかにしようと試みました。彼らは、地域を支える3つの主要な作物、すなわち小麦、トウモロコシ、米に焦点を当てました。単一の年を見るのではなく、2004年から2024年までの20年間のデータを調査し、これらの作物のカーボンフットプリントが時間の経過とともにどのように変化したかを調べました。彼らは、種子や肥料の製造から、収穫後のわらの焼却に至るまで、農業プロセスのあらゆる段階からの排出量を算出しました。彼らの分析により、明確な傾向が明らかになりました。すなわち、これらの穀物を栽培することによる炭素排出量の総量は着実に増加しているということです。この20年間で、総排出量は約6,300万トンから、ほぼ9,400万トンへと増加しました。この増加は地域内で一様ではなく、主に流域の北部、特に内モンゴル自治区におけるトウモロコシ栽培の大規模な拡大によって引き起こされました。そこでは、トウモロコシの栽培面積が非常に大きく成長したため、その作物に関連する炭素排出量が倍増しました。小麦の排出量も増加しましたが、より緩やかであり、一方で米の排出量は比較的安定しており、わずかな変動にとどまりました。

研究者たちが土地単位あたりの排出量を見たとき、異なる物語が浮かび上がりました。農家がより多くの面積を植えているために総汚染量は増加しましたが、特定のヘクタールあたりの汚染量は非常に緩やかにしか増加していませんでした。これは、上昇する総排出量の主な要因が、個々の農場がいかに突然「汚くなった」かではなく、植付面積の純粋な規模拡大にあることを示唆しています。しかし、汚染の風景は場所によって異なります。研究によれば、カーボンフットプリントの源は、河川流域のどこにいるかによって変化します。乾燥した気候で特定の条件下で米が栽培される上流部では、排出量は主に水田自体と灌漑に使用される水に由来します。小麦とトウモロコシが支配的な中流および下流部では、最大の排出源は残されたわらの焼却です。実際、稲作とわらの焼却を合わせると、流域全体の総カーボンフットプリントの6割以上を占めています。

なぜこれらの数値が変化しているのかを理解するために、チームはそれらの背後にある人間的・経済的要因を分析しました。一人当たりの農業の経済的価値が高まるにつれて、農家は肥料や機械などの投入物をより多く使用する傾向があり、これが排出量を押し上げることがわかりました。逆に、農村人口が減少し、土地に住む人が少なくなるにつれて、残された農場はより大規模かつ効率的になることが多く、これは実際には、生産量単位あたりのカーボンフットプリントを低下させるのに役立ちます。研究チームはまた、農業から得られる収益と排出される炭素との関係についても調査しました。20年間のほとんどの期間において、両者は連動していました。つまり、経済が成長するとともに排出量も増加しましたが、排出量の増加率はより緩やかでした。これは「弱いデカップリング（分離）」として知られており、進歩は見られるものの、両者が依然として結びついていることを意味します。しかし、近年では、経済が成長しながら排出量が実際に減少した「強いデカップリング」の瞬間もあり、それが可能であることを示唆しています。

将来を見据えて、研究者たちは予測モデルを用いて2025年から2060年までの間に何が起こり得るかを予測しました。モデルは、農業がより効率的になるにつれて、生産された穀物1トンあたりのカーボンフットプリントは減少し続ける一方で、土地単位あたりのフットプリントは引き続きわずかに上昇する可能性があることを示唆しています。これは緊張関係を生み出します。たとえ農家がより効率的になったとしても、もし植付面積が拡大し続けたり、あるいは1エーカーあたりの投入強度が上がったりすれば、総排出量は依然として上昇する可能性があるからです。2030年までに排出量をピークにさせ、2060年までに中立を実現するという国家目標を達成するために、本研究は具体的な目標を設定しています。土地単位あたりのカーボンフットプリントはある一定の制限以下に抑えられなければならず、穀物1トンあたりの排出量は2060年までに特定のレベルまで低下しなければなりません。これを達成するには、農業のあり方を変える必要があります。研究者たちは、前進するための道筋として、化学肥料の過度な使用を減らし、わらを燃やさずに済むようなより良い活用法を見つけ、よりエネルギー効率の高い機械を促進することを提案しています。乾燥した北部の灌漑管理や、肥沃な南部のわら処理など、各省の具体的な条件に合わせてこれらの戦略を調整することで、黄河流域はよりクリーンで低炭素な未来へと向かいながら、国家への食料供給を継続することができるのです。