農化巨頭如何讓你乖乖“吃下”石油？

我們當下的食物體系對化石燃料的依賴或許超出你的想象。今年六月，IPES-Food發布了一份報告，題為《從燃料到餐桌：如何將化石燃料從食物體系中清除出去？》。報告指出：全球高達40%的石化產品，最終流向我們的農業與食品系統；而面對愈發嚴重的生態危機，農化巨頭推出的“AI農業”“轉基因農藥”等看似先進的技術方案，也需要受到更嚴肅的質疑。

食通社在《》一文中，對報告做了整體綜述。以下轉載的是報告第一章的譯文。

翻譯 | 楊文、于同、卓嘎

校對 | 侯馬

責編 | 楊文、卓嘎、侯馬

排版 | 童話

“可持續糧食體系國際專家組”(IPES-Food)發布的報告What will it take to get fossil fuels out of our food systems?（《從燃料到餐桌：如何將化石燃料從食物體系中清除出去？》）封面圖 | 圖片來源：IPES-Food

譯者注：“可持續糧食體系國際專家組”（IPES-Food）于2015年成立，總部位于比利時的布魯塞爾，由來自全球多個國家和地區的25名農業專家組成，目的是推動可持續的食物體系與生態農業的發展。現任專家組的中國代表為中國科學院農業政策研究中心的宋一青老師。

一

問題何在？

在過去的一個世紀里，化石燃料作為農機燃料及農藥化肥的關鍵成分，極大地改變了農業。化石燃料為大規模的工業化單一作物種植提供了能源支撐，使得工業化單一種植模式成為當下普遍的農業布局特征。

農業約消耗糧食系統中能源使用總量的20%，其所需的能源投入因地區、作物種類和耕作方式而異，但耗費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處理的生產。在歐洲農業系統中，農用化學品和柴油是化石燃料的前兩大應用，分別占總能源投入的50%和31%。不同作物所需要的農用化學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%，所需的殺蟲劑比大豆多7%，而大豆所需的柴油比玉米高30%。

99%的化肥和農藥都來自化石燃料，其中，農藥（包括除草劑、殺蟲劑和殺菌劑）是由石油及其副產品合成的。農藥配方中的石油副產品既包括活性成分，也包括惰性成分。活性成分的配方是公開的，但惰性成分（如提高農藥效力的表面活性劑和乳化劑）一般被認為是專利產品，因此配方不被公開，也不要求進行毒性實驗。然而，這些惰性成分在農藥產品中的占比可達到50%，而且已測試的絕大多數惰性成分實際上比公開的活性成分毒性更大。另外，許多農藥周圍會包裹一層石油衍生品制成的微塑料，以實現其緩控釋的功能。此外，盡管農業中使用的氮肥比農藥多，但農藥的生產是高耗能的，生產每公斤農藥所需的能源大約是氮肥的十倍。

全球農藥使用量持續上升，在過去十年中增長了13%，自1990年以來翻了一番，增幅較大的國家包括中國、美國、巴西、泰國和阿根廷。中國是迄今為止世界上最大的農藥生產國，占全球產量的三分之一。

氣候變化預計將加劇農藥的使用，因為氣溫上升和蟲害行為的改變會降低農藥的功效，迫使農藥的使用量增加。因此，在氣候沖擊和農用化學品依賴之間會形成一個惡性循環。

與此同時，化學農藥的使用增加也對環境和健康造成了嚴重后果。農藥的生產、使用及其在環境中的化學反應都會增加溫室氣體的排放。盡管目前精確估算還比較困難，因為還沒有研究能計算出農藥使用在整個化學品生命周期內的溫室氣體效應。

農藥所造成的生態代價是深遠的——農藥現在被公認為是損害生物多樣性的罪魁禍首之一。其對人類健康的影響同樣驚人：每年發生超過3.85億起非故意農藥中毒事件，造成1.1萬人死亡，影響了全球近44%的農業人口[1]。癌癥、生殖損害和神經系統疾病與農藥的長期暴露相關。農業工人、農村社區和農藥廠周邊居民區蒙受更大的健康風險，現有的社會脆弱性和不公正性不斷加劇。

小貼士1

旁遮普邦曾經是印度的農業糧倉，由于多年的化肥和農藥使用，現在面臨著土壤枯竭、水質污染和癌癥發病率飆升的危機, 情況觸目驚心, 以至于人們把運送乘客前往最近醫院就診的火車稱為“癌癥列車”。

——納維娜·卡納

《從燃料到餐桌》播客

與殺蟲劑一樣，氮肥也來源于化石燃料，是農業中化石燃料的最大消耗者。幾乎所有的氨——合成氮肥的關鍵成分——都是由化石燃料制成的，主要是化石天然氣和一些煤炭。自1961年以來，合成氮肥的使用量增加了800%。在戰后的“綠色革命”時代，政府和企業都在推動化學密集型農業以提高產量。

美國、歐盟和其他高收入國家目前的人均化肥使用量是低收入國家的10倍（參見小貼士2）。糧農組織預測，到2050年，由于農藥產業重點關注全球南方國家的銷售額增加，全球氮肥使用量將增加50%。

小貼士2

氮肥使用的地區性差異

值得注意的是，氮肥的使用在世界各地差異很大。美國和歐盟部分地區的化肥使用量已穩定在高位水平上，但中國、印度和埃及等一些國家雖然也大量使用氮肥，卻面臨使用量持續上升的趨勢，這將對人類和環境健康造成日趨危急的不良影響。另外，在撒哈拉以南非洲的部分地區，包括尼日利亞和貝寧等國，化肥使用量仍然處于低位水平，農作物產量停滯不前或不穩定。

這些結果主要是由持續的干旱、基礎設施不足和更深層次的社會政治因素造成的，如土地保有權缺乏保障、農村地區投資不足、農業推廣效率偏低和矛盾沖突頻發。

化肥造成了一系列的環境破壞。如今，氮肥供應鏈占全球溫室氣體排放量的2%以上。化肥的生產釋放了肥料溫室氣體排放總量的40%，而約60%的肥料源排放來自田間施用，主要以笑氣（一氧化二氮）的形式存在。笑氣的溫室效應是二氧化碳的300倍（見下圖），自工業革命以來，其排放要對人類活動所造成的全球變暖凈效應負10%的責任。

化肥所產生的大部分溫室氣體被排放到農田當中。圖片說明：盡管化肥的41%的排放源來自化石燃料的生產，但控制這一環節并不能緩解化肥的主要排放源，即農田施肥后所產生的排放。這些田間排放主要以一氧化二氮的形式存在——這種氣體的溫室效應是二氧化碳的300倍。來源：Menegat, S., Ledo, A., & Tirado, R. (2022). 全球農業中氮合成化肥生產和使用產生的溫室氣體排放。《科學報告》，12(1), 14490.

除了溫室氣體以外，氮污染還造成許多其他破壞性影響。在1970年，由于合成氮肥的推廣，氮的“地球界限”(planetary boundry)被突破。此后，化肥再次推動施氮總量的翻倍，造成越來越嚴重的后果。

在全球范圍內，農業所施用的氮肥有一半以上流失到環境中，對空氣、水和土壤造成污染（參見小貼士3）。有30億人面臨氮污染導致的缺水風險。飲用水中的硝酸鹽——來源于肥料和糞便——會導致藍嬰綜合征，這是一種潛在的致命疾病，會導致嬰兒體內缺氧和罹患癌癥。化肥生產和施用所產生的二氧化氮排放，以及化肥施用產生的氨排放，也會導致空氣污染和大量呼吸道疾病的爆發，甚至死亡。氮污染也是生物多樣性破壞的最大推動因素之一。

小貼士3

合成氮肥如何污染空氣、水，

并危害人類健康

化肥能提供易于植物吸收的氮，主要是銨鹽，其次是硝酸鹽。盡管作物能夠吸收其中一部分氮，但大量的氮會與土壤微生物發生反應，并引發一系列化學反應：銨鹽常被轉化為作物可利用的硝酸鹽，但當土壤中的氮含量過高時，尤其在潮濕的條件下，部分氮會以一氧化二氮（一種強效溫室氣體）或四氧化二氮的形式逸入空氣。

同時，硝酸鹽和銨鹽都可能隨雨水沖刷流入河流、湖泊，或滲入地下水，而過量的銨鹽還會轉化為氨氣、氧化氮等有害氣體揮發到大氣當中。盡管氮循環現象是一個自然發生的過程，比如在糞肥或堆肥等有機肥料的使用當中也會出現，但由于合成氮肥的過度施用及其本身的高活性，合成氮肥更易進入水和空氣，進而造成水體污染、氣候變化加劇、人類健康危害等嚴重的環境問題。

小貼士4

化肥的毒害最先影響化肥廠附近的居民區，繼而蔓延至因濫用化肥而面臨健康危機的農村地區，最終匯入水道，危害水生生物和漁民的生計。

——達林·奎爾曼

《從燃料到餐桌》播客

此外，還有大量的化石燃料被用于拖拉機、收割機等農機與設備的能源供應。其中，整地和深翻的能耗需求尤為突出，占歐盟田間作業能源消耗總量的近一半（47%）。然而，常被推崇為“再生農業”的免耕法，實際上也依賴農藥，尤其是用除草劑來控制雜草。已有證據顯示，在常規農業生產中使用免耕法會增加除草劑的使用量。農用車輛的使用壽命通常為20至30年，這意味著，除非農場能迅速轉向替代性能源，否則將造成大量的化石燃料消耗與溫室氣體排放。

小貼士5

農機的使用壽命可達數十年，因此我們必須立即停止生產化石燃料驅動的農機——每一臺新農機都會帶來持續30年的碳排放。

——達林·奎爾曼

《從燃料到餐桌》播客

農場采收后的加工環節同樣是化石燃料消耗的重要來源，盡管這在本報告中未展開深入討論。糧食烘干環節，對防止變質和維護妥善的儲存條件至關重要，但能耗極高。在美國等高收入國家，農場通常依賴化石燃料（主要是丙烷）進行糧食烘干。僅此一道工序就占糧食生產總能耗的約12%-25%。

化石燃料還以塑料的形式分布在農田當中，出現在幾乎所有生產模式和規模的食物生產中，且總用量持續攀升。農業、漁業及水產養殖業所使用的塑料占全球總量的3.5%。其中種植業與畜牧業的塑料用量最大，年總用量達1000萬噸（占全球塑料產量的2.8%），其次是年用量210萬噸的漁業和水產養殖業。目前，溫室大棚膜、地膜和青貯膜占農用塑料總量的一半，并且其產量預計將從2018年的610萬噸增長至2030年的950萬噸，增幅達到50%[2]。

其它農用塑料使用還包括滴灌系統、塑料育苗盤和育苗盆，塑料包衣種子及包衣化肥——后者直接將微塑料釋放到環境當中。在歐洲，這類包衣種子和農用化學品每年造成2.25萬噸微塑料污染，占該地區有意釋放微塑料總量的62%[3]。調查發現，微塑料不僅存在于飲用水中，更廣泛分布于多種食品內，而越來越多的證據表明，微塑料對人類和環境健康都有嚴重危害。

微塑料與納米塑料在土壤中的積聚，以及塑料添加劑中化學物質的滲出，對土壤、微生物和動植物的健康有廣泛的影響，同時也對水土流失有深遠的影響。土壤中檢測出的化學添加劑會引發多種毒效應，包括內分泌干擾。一項引發關注的新研究表明，微塑料會破壞光合作用，可能阻礙植物生長并降低產量。總而言之，我們的農業土壤中含有的微塑料總量，甚至已超過海洋中的微塑料污染規模。

塑料污染對整個食品供應鏈構成危害，這將在本文的第二部分進行更深入的探討，也尋求減少或替代化石基塑料的新興策略。

小貼士6

微塑料存在于海產品中，存在于我們種植食物的土壤中，存在于胎盤中，傳遞給嬰兒，存在于我們的身體中、動物體內，甚至存在于大氣中。

——艾瑪·普里斯特蘭

《從燃料到餐桌》播客

二

“綠色”氮肥與“藍色”氮肥

1、什么是“綠色”氮肥和“藍色”氮肥？

化肥雖然很少成為食物體系公共討論的核心議題，但合成氮肥卻是食物體系中最大的化石燃料消耗源。所以我們必須要探討如何應對化肥問題，并審慎檢視農化企業提出的所謂“解決方案”。

農化企業及一些政府及國際機構正在推廣所謂的“綠色”和“藍色”氨肥——這些被化肥公司冠以“低碳肥料”之名的產品，號稱能實現氮肥生產的清潔化轉型[4]。

傳統氮肥的原料氨，是通過空氣中的氮氣與化石燃料（主要是天然氣，有時是煤炭）中提取的氫氣合成而來。據國際能源署(IEA)估算，2023年全球99%的氫氣生產仍依賴化石燃料（見下圖）。而所謂“藍色”氮肥，其生產工藝與傳統合成肥料無異，只是聲稱能在生產過程中捕集并封存二氧化碳（即“碳捕集與封存”，CCS技術）；而“綠色”氮肥則試圖通過電解水（而非化石原料）制取氫氣[5]——這一高耗能過程理論上可采用風電、光伏等可再生能源驅動[6]。

化肥生產嚴重依賴化石燃料。圖片說明：氨是合成氮肥的關鍵原料，而目前全球99%的氨生產仍依賴化石燃料，僅有不足1%可被視為“綠色氨”。數據來源：? 氨能源協會（2025年2月），《低碳氨數據（LEAD）：工廠執行摘要》? 阿戈拉工業智庫（2024年），《全球綠色肥料追蹤報告》? 國際能源署（2021年），《氨技術發展路線圖》

2、這些方案是否可行，能產生多大的變革？

如今人們日益擔憂：“綠色”氨肥和“藍色”氨肥不僅難以擺脫化石原料依賴、實現減排目標，更無法根治氮肥生產與濫用的頑疾。這類所謂環保方案，反而會引發新的生態隱患和社會問題。

所謂“藍色”氮肥的生產與傳統合成肥料一樣依賴化石燃料，無助于擺脫現有化石經濟體系及其高污染的開采模式。盡管業界已獲得數十年政策扶持和巨額補貼，但其宣稱的“90-95%碳捕集率”在商業化項目中從未實現。例如全球歷史第二悠久的碳捕集項目——美國伊尼德化肥廠（自1982年運行至今），實際的二氧化碳捕集率僅為28%。

企業宣稱的碳捕集率其實存在嚴重疏漏——忽略了“藍氫”全生命周期的排放，包括高耗能的碳捕集過程、運輸環節泄漏及封存失敗所產生的風險。化肥行業所捕集的二氧化碳雖有部分用于肥料再生產，但高達73%被化石燃料企業用于“驅油增產”：通過向油田注入CO?以增加原油流動性，提高采收率，但這種做法最終反而推高了化石能源產量與溫室氣體排放。

當前所謂“綠色”氨肥仍處于發展初期，在全球肥料銷售中占比微乎其微。需要特別指出的是，全球僅有4個生產基地采用可再生能源電解水制氫工藝，其產量只能支撐氮肥用氨總量的0.3%。更值得警惕的是，未來氨肥產能擴張仍嚴重依賴化石燃料——以美國為例，規劃中的氨肥項目有95%基于化石原料，而非水電解工藝。此外，現有綠色制氨工藝成本居高不下，根本無法與傳統化石基肥料競爭。由此可見，要實現完全綠色的氫/氨產業鏈在中短期內是難以想象的，這需要可再生能源進行重大轉型。

大規模推廣“藍色”和“綠色”肥料的生產，實則需要消耗遠超傳統化肥生產的土地、水資源和能源。研究表明：若將傳統氨肥替換為“藍色”氨肥，能耗將增加58%、土地占用翻倍、用水量激增三倍；而改換“綠色”氨肥則需24倍電力（相當于全球發電量的5%）、30倍土地和50倍水資源。

此外，“綠色”氫能項目的擴張正在引發新的公平性問題。一方面，大量項目選址在全球南方水資源匱乏地區[7]，甚至侵占被錯誤標注為“荒地”的傳統牧場；另一方面，這些項目產出的“綠色”氫能主要用于出口，例如歐盟計劃到2030年將其進口量翻倍，以支撐自身的能源轉型。

最后，必須指出的是：氮肥在施用過程中的溫室氣體排放（主要為一氧化二氮氣體）占肥料相關排放總量的60%，對氣候變化影響巨大。即便通過所謂“綠色”工藝能從生產環節減少化石燃料使用，若不能實質性地控制氮肥的施用量，其對健康和環境的破壞將會持續惡化。

小貼士7

任何建立在掠奪自然而非與自然共生的食物體系，終將摧毀其賴以生存的家園——自然不是可榨取的資源，而是需要維系的生命共同體。

——莫莉·安德森

《從燃料到餐桌》播客

三

基因工程與合成生物學

1、農業領域的新一代基因工程和合成生物學技術究竟為何物？

同樣，不為人知地，大量的農業科研資金正被投入到下一代基因工程和合成生物學技術中。產業人士大肆宣稱，這些技術能推動“氣候智能型”農業，幫助農業擺脫對農用化學品和化石燃料的依賴，邁向可持續的生態食品體系(bio-based food system)和“生物經濟”。[8]

這些新一代基因工程技術常被包裝成“與傳統模式的徹底決裂”，但我們不要忘了，第一代基因工程技術（如耐除草劑作物和抗蟲作物）當初也被吹捧為能解決農藥濫用問題的方案。然而，近30年過去了，為應對作物抗性問題而不斷疊加的多重農藥抗性基因，反而讓“農藥惡性循環”愈演愈烈——最終只有農化行業從中獲利。目前，對新一代基因技術的監管尚顯不足，但其潛在的社會與環境風險不容小覷。

基因工程指的是對生物體的遺傳物質（如脫氧核糖核酸、核糖核酸）進行人工改造。如今這一領域的前沿進展已能實現精準的基因編輯與插入，這些技術被稱為生物工程或“合成生物學”，以區別于早期那些往往依賴隨機插入基因的技術。

目前已有多種新型基因技術投入或即將投入實際應用，主要包括：

轉基因農藥（RNAi噴霧誘導與轉基因作物寄主誘導）：這項技術名為RNA干擾(RNAi)。不同于傳統化學農藥，它通過噴灑人工合成的雙鏈RNA片段，從基因層面干擾昆蟲生理機制并將其殺死。部分轉基因作物甚至能自行產生這類RNA干擾片段。

基改“生物制劑”與“微生物制劑”：農企正在大力推廣兩類新型替代方案——一類是轉基因生物分子（即“生物制劑”）和蛋白質（通過發酵桶生產），另一類是基因改造的微生物（即“微生物制劑”），用以替代傳統農用化學品。例如，通過轉基因讓植物產生昆蟲信息素，改造殺蟲細菌以增強其效力，或添加轉基因土壤細菌以提高作物對養分的吸收能力。

其他技術路徑還包括對昆蟲進行基因改造，使其喪失繁殖能力或獲得特定性狀，甚至通過“基因驅動”技術將轉基因形狀擴散至整個昆蟲種群。

圖片來源：IPES-Food

基改固氮技術：該技術通過合成生物學手段，人為增加植物的固氮量，從而減少對化肥的需求。具體實現方式包括：對植物進行基因改造，使其吸收和固定更多氮元素；引入經基因編輯的微生物，讓其附著于植物根部并進行固氮；或者，未來可能通過在作物中植入基改成分，使其能夠自主產生氮素。

合成生物學并非依賴傳統的化學作用，而是通過傳遞生物信息來影響植物或昆蟲的生長發育及基因表達。此外，微生物、基因驅動技術以及轉基因植物具有自我復制能力，這意味著它們能夠在一定的時間內，自主擴散其攜帶的生物“信息”。

2、這些方案是否可行，能產生多大的變革？

從理論上說，基改技術為減少高耗能的農用化學品使用提供了一條可能的途徑。這些被冠以“基于自然”或“類自然”之名的基改微生物、生物分子和生物體，也號稱自己是更安全的替代品，強調能夠降低傳統農用化學品對生物多樣性和人類健康的風險。然而現實中，合成生物學技術本身卻潛藏著對健康、生態系統和社會公平的嚴重威脅——這些風險足以讓我們從根本上質疑該技術的可行性。

首先，農藥中許多石化成分的使用是被掩蓋的，基改技術無法保證能將其徹底淘汰。這些隱藏在農藥中的表面活性劑、乳化劑和添加劑等石化成分，主要用于增強農藥的效力和吸收率，而這些成分同樣存在于RNA干擾噴霧劑中。

其次，RNA干擾技術對健康的潛在影響仍是未知之數。但農民、農場工人及周邊社區居民可能通過空氣飄移接觸到它，消費者也可能攝入食品中殘留的合成RNA干擾物質。初步研究顯示，哺乳動物飲食中也存在著自然發生的RNA干擾機制，目的是調節新陳代謝。因此，我們不免擔憂：無論是吸入還是食用合成RNA干擾物質，都可能意外擾亂包括人類在內的哺乳動物體內的關鍵生理過程。

此外，合成生物學本身就是一項充滿爭議性的技術。將基因改造的生物釋放到自然界，可能對食物網和生態系統造成廣泛且不可逆轉的破壞。由于基因工程和合成生物學改變了生命系統的功能、繁殖及信息傳遞機制，其對生態系統的長期影響尚無法確定。例如，以RNA干擾技術為基礎的基因農藥可能會干擾非標靶的有益昆蟲和傳粉動物（如蜜蜂）。這類技術還可能導致非預期和脫靶的基因改變，而這些改變會傳遞給其他物種及其后代。同時，RNA干擾技術預計還會陷入人們熟知的農用投入品“遞增循環”：雜草和昆蟲會逐漸產生抗性，屆時甚至可能需要對雜草進行基因改造，使其對除草劑“再次敏感”。

小貼士8

大量資金被投入到扭轉一些破壞生態的農業生產方式，但我們卻從未退后一步思考：我們當初是否真的需要這樣的生產方式？

——拉吉·帕特爾

《從燃料到餐桌》播客

其它值得關注的議題還包括權力與公平問題，因為這些技術僅由少數大型跨國公司掌控。與許多“替代方案”一樣，用基因農藥和“生物制劑”取代石化農用化學品，本質上還是在延續現有體系的邏輯——以及隨之而來的權力失衡。基因技術和合成生物學技術，完美地契合了資本密集、投入密集型大規模單一作物種植的生產模式。這種模式造成農業生態系統的過度簡化，推動農田的過度生產，最終導致土壤養分枯竭，農業遺傳多樣性縮減。更有甚者，通過讓雜草適應專利（基改）農藥，上述部分技術可能造成農業布局的固化，使其服務于大型權勢企業的利益，進一步加劇食品體系中經濟權力和決策權的集中。

的確，少數幾家生物技術公司（以及日益增多的數據公司）掌控著相關的DNA序列和知識產權，這讓它們在食品與農業的未來發展中擁有了絕對的控制權。2013年至2023年間所批準的142件專利族當中，拜耳公司所擁有的基于RNA干擾技術的作物保護專利占據首位；其次是科迪華，擁有19件。這些專利進一步鞏固了它們在農業投入品領域的既有主導地位——目前，這兩家公司共同掌控著全球40%的種子市場和超過25%的農用化學品市場份額。

當前，基因改造生物的快速研發與釋放速度已遠超監管能力，而與此同時，公共監管體系卻在被持續削弱。拜耳、科迪華等公司一邊大肆為各類基因性狀（無論天然存在還是人工改造的）申請專利，一邊積極游說，要求免除這些生物的安全檢測與標識要求。這引發了人們對透明度、生物安全以及企業控制權的嚴重擔憂。此外，這些技術還存在軍事化的潛在風險，包括可能被用于生物武器系統。

小貼士9

在美國，農化企業的游說支出已超過石油天然氣和國防工業。它們正緊緊扼住政府的咽喉。

——拉吉·帕特爾

《從燃料到餐桌》播客

四

數字農業平臺與精準農業

1、何為數字農業平臺與精準農業？

在有關食物系統的討論中，推廣數字農業已成為熱門話題。數字農業聲稱能創造更高效、更可持續的食物系統，并減少農用化學品的使用——這些說法都需要嚴格的審視。

通過“數字農業”平臺，如拜耳公司的“Climate Fieldview”和約翰迪爾公司的“Operations Center”，農業綜合企業正在與科技公司合作，構建數字化決策工具并將其嵌入農業機械與農田應用場景中。其中，大型農化公司正在將數字農業產品整合到自己的業務模式中。這些平臺往往會無償收集數據，分析農場的數據集（機器可讀形式的信息），涵蓋氣象、土壤肥力、雜草、蟲害、病害、養分、水分及產量等多方面信息[9]。位于遠程“云”數據中心的人工智能工具通過處理這些海量的農場數據，為特定農場創建數字模型（稱為“數字孿生”），最終生成為農場專門定制的方案。

通過上述途徑，支持者認為可以提升化石燃料的使用效率，并同步提高農業生產率與可持續性，具體做法包括以下方面：

★ 在精準、定制的農場數據指導下，從當前農用化學品的過量使用轉向靶向性（理論上更節量）的“精準”施用。該技術可促進塑料包衣肥料與農藥，緩慢釋放化學物質或養分至土壤中，從而減少對空氣或水的污染。

★ 用機械和非化學方式替代農用化學品控制雜草，例如使用激光或微型機器人隊伍來消滅和清除雜草。

★ 結合“自動操舵”技術（如自動駕駛拖拉機）和更精準的投入品施用，降低農業機械在田間作業中的燃料消耗。

圖片來源：IPES-Food

2、這些方案的可行性如何？能帶來多大程度的變革？

減少化石燃料密集型農業投入品至關重要，這也是將數據驅動技術引入工業化農業的關鍵理由。然而，當我們分析現實數據而非模型推演時，會發現結果遠未明朗。

例如，美國農業部的一項田間研究發現，精準農業中常用的自動駕駛拖拉機實際上會增加燃料消耗。不過，這一發現需要進一步斟酌，因為精準農業雖然可能比傳統農業消耗更多的化石燃料，但同時能夠減少其它環境影響。目前，其它情況下的相關數據尚未公開。

例如，2021年北美設備制造商協會與農藥行業游說團體Croplife聯合開展了一項研究，提出了關于數字/精準農業在效率提升與能源節約方面的諸多大膽結論，但研究的關鍵性數據目前無法獲取[10]。

此外，設定精準施肥量的算法可能更側重于提高每公頃產量，而非減少肥料使用總量。正如一位業內人士解釋的：“我們基本沒有減少施肥的總量，但通過在田間進行肥料的優化分配，我們提高了單位面積的收入，從而獲得更好的肥料投資回報率。”

通過拖拉機電氣化以逐步淘汰農場化石燃料面臨諸多挑戰，包括續航里程有限、前期成本高昂、充電基礎設施不足，農民還擔憂電池性能與維護問題。在低收入國家，高昂的售價和對車輛碳排放的認識不足限制了購買意愿和采用率。部分制造商正在研發改進電池技術的拖拉機，但這些產品仍處于原型階段，且主要面向大型的工業化農場。盡管消費需求日益增長，尤其在高收入國家，部分農民愿意為清潔能源機械支付溢價，但大規模應用仍非一朝一夕能實現。

塑料包衣肥料和農藥的使用日益增長，這不僅加劇了對農化產品的依賴，還引發一種不易察覺的重要微塑料污染。塑料包衣技術可能進一步加劇農化產品使用對環境和健康造成的嚴峻危險。

精準農業技術對貧困的農戶來說往往遙不可及，他們難以獲取數字服務，數字素養低，或缺乏資金來購買相關技術。然而，即便高收入國家中較富裕的農戶也面臨一道坎：相關工具可能價格高昂、操作復雜，或與現有設備及耕作方式難以兼容。

小貼士10

人工智能不僅為農民提供建議——更迫使其使用特定的種子、肥料和除草劑。

——詹妮弗·克拉普

《從燃料到餐桌》播客

很多情況下，精準農業所承諾帶來的好處難以兌現，主要受限于現實中農戶的購買力與技術的適用性。

小貼士11

精準變量施肥技術聽起來很不錯，但我們已經連續三年為此抓狂，該技術的功能不實用，與我們的農技設備兼容性差。它沒法正常運轉。

——喬安娜·拉森

《從燃料到餐桌》播客

最重要的是，數字平臺的數據處理和人工智能工具本身就有很大的能源需求。數據由電子信號組成，這些信號的存儲、處理和傳輸需要耗費電能，發電通常需要煤炭或化石天然氣。當前，數據處理技術正發展迅猛，而該技術的運行離不開被稱為“超大規模數據中心”的高能耗倉庫。這些數據中心在各個方面都需要消耗能量，包括數據計算和存儲，冷卻服務器（通過空調制冷），甚至包括自身的硬件生產。

近年來，尤其在運算負荷更重（/運算量更大）的人工智能的驅動下，數據處理的能源需求急劇飆升。食品和農業尤其需要“大”數據，因為它需要提供與整個農場配套的解決辦法。即使在最近的生成式人工智能爆發之前，自2017年以來，全球數據中心的用電量每年以12%的速度增長，比用電量的整體增長速度快四倍多，到2024年將達到全球電力需求的1.5%。隨著人工智能的加速發展，到2030年，數據中心的用電量預計將增加一倍以上。

可再生能源的供電量難以滿足數據中心不斷增長的用電需求。在美國，化石天然氣預計將供應約60%的新增用電量，而原計劃退役的燃煤發電站又被重新啟動來為數據中心供電。2025年初，即將上任的特朗普政府宣布美國進入能源緊急狀態，以為人工智能數據中心提供更多的電量。在愛爾蘭，僅是80個數據中心已經消耗了該國五分之一的電力，預計在未來幾年內耗電量將上升到三分之一。數據傳輸需要大量額外的化石能源，特別是使用wifi、5G和邊緣計算網絡向農村和偏遠農場傳輸數據，同時還會產生溫室氣體排放影響（參見小貼士13）。

小貼士12

數據中心作為數字農業的支柱，是能源消耗的大頭，需要持續供水來冷卻和持續供電維持運行。

——派特·穆尼

《從燃料到餐桌》播客

小貼士13

數據中心與大型科技公司不斷增長

的能源使用和碳足跡

亞馬遜、微軟和谷歌是人工智能應用和數據中心擴張的三大行業領頭人。在“生成性人工智能”熱潮的推動下，盡管亞馬遜、微軟和谷歌采取了“凈零排放”舉措，但它們的碳排放量卻在飆升。例如，自2020年以來，微軟的碳排放量增加了29%，主要來自數據中心的建設。

事實上，亞馬遜、微軟和谷歌在2023年對人工智能應用和數據中心擴展的資本投資甚至超過了美國石油和天然氣行業。到2030年，如果不斷增長的能源需求還依賴燃氣發電來滿足，美國數據中心的碳排放量可能會增加近一倍。由于數據中心的電力消耗呈現快速和顯著的增長，獲取足夠的清潔能源將面臨巨大的挑戰性。

數據中心還要使用大量的水來冷卻服務器，而半導體的生產也需要大量的能源、水、化學品和礦物質，這兩者都會對環境和人權產生重大影響[11]。農用數字設備的組件生產也可能導致農村地區電子垃圾的增加。

食品運動除了揭示數字農業的資源耗費和能源成本以外，也呼吁人們對這些新技術的社會、經濟和法律影響進行關注。可持續糧食系統國際專家組(IPES-Food)的下一份主要報告將對此進行全面探討。數據驅動的農業平臺和人工智能驅動的自動化有可能進一步將經濟權力集中在少數科技和農化企業手中，從而剝奪小農戶和農場工人的決策權并削弱他們的自主性，最終可能威脅到他們的生計[12]。

企業也在利用數字農業協議來限制農民的“維修權”或管理自己設備的權力。與此同時，這些公司通過收集大量農場數據（通常是免費的）獲得了戰略優勢，這些數據被用于產品開發和價格制定，數字技術，并將農民鎖定在依附關系中，進一步鞏固企業在市場中的主導地位，加深了糧食系統中的不平等。

小貼士14

數字農業將權力從農民手中轉移到農化企業和科技公司手中，這些企業越來越多地控制著農業數據的技術工具、數據輸入和所有權。

——派特·穆尼

《從燃料到餐桌》播客

譯者注：

[1]伯德克等人基于對全球數據的系統整理，估計每年有3.85億起農藥中毒和11000人死亡，這一估計被廣泛引用。盡管使用了公認有效的研究方法和同行評審的信息來源，但由于農藥行業質疑其科學性的持續壓力，該文章后來被撤回。

[2]塑料溫室薄膜和管道膜能創造可控環境，保護植物并延長生長季。地膜覆蓋技術利用塑料薄膜保持土壤濕度、抑制雜草并調節地溫。青貯飼料包裝利用塑料保持動物飼料儲存的氣密性。

[3]微塑料指極小的塑料顆粒，其來源可分為兩類：為實現特定功能而刻意添加到產品中（即有意釋放），或從較大塑料分子分解過程中產生的副產品。

[4]目前，美國、澳大利亞、巴西、加拿大、智利和歐盟等國家和地區已出臺重大政策支持所謂的"低碳氨"項目。而聯合國工業發展組織（UNIDO）早在2021年就啟動了"工業用氫全球計劃"，旨在通過推廣"綠氨"技術，幫助低收入國家實現化肥和化工行業的低碳轉型。

[5]除了電解水制氫外，地質氫氣（或稱天然氫氣）也是一種潛在來源。這種氫氣是自然生成并儲存于地下的。盡管近年來備受關注，但地質氫氣的商業可行性仍存疑——目前全球僅有一處探明儲量，其他潛在礦點的數據和開發潛力均有待驗證。（詳見牛津能源研究所Patonia等學者2024年研究報告《天然氫氣在零碳未來的潛力：是名副其實還是虛有其表？》）

[6]有意思的是，回溯歷史，19世紀末20世紀初最早的氮合成實驗，使用的正是瀑布產生的電力。想了解更多氮肥合成的歷史故事，推薦收聽《從燃料到餐桌》播客第二期。

[7]超過三分之一的大型綠氫項目計劃建在面臨高度或極度水資源短缺的國家。詳見歐洲企業觀察站（2023年10月10日）發布的報告《歐盟氫能戰略背后的骯臟真相》。

[8]所謂"生物經濟"，指的是以生物技術為基礎、標榜環境友好型解決方案的經濟活動。

[9]關于數字農業與精準農業的概述，可參閱例如美國政府問責局（2024年）《精準農業：技術應用與推廣的效益與挑戰》。

[10]該研究指出，精準農業使“肥料施用效率”提升了約7%，除草劑使用量減少了9%，農場機械的化石燃料消耗降低了6%。詳見北美設備制造商協會（2021年）《美國精準農業的環境效益》。

[11]數字元件由不同類型的金屬制成，如鋁、銅、錫、鉭、鋰、鎵、鍺、鈀、鈷和鎢等。這些金屬成分以前很少出現在農業系統。通常需要挖掘和加工數百噸礦石，才能獲得一噸相對常見的金屬，如銅或鋁。參見米爾斯，M.P.（2020）《礦山、礦產和“綠色”能源：認清現實》。曼哈頓研究所。

[12]農戶與數字農業公司簽訂長期合同協議時，后者往往要求前者遵循人工智能開出的“解決方案”以減少碳排放的農業稅，此時農戶會陷入重重顧慮。此類協議可能會使農民與農化企業簽訂長達十年的合同，同時不得不將大量的農場數據交給企業方。參見ETC集團 (2024)《農場上的特洛伊木馬：六個關鍵問題——挑戰農業食品鏈的數字化》。

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