2.7 能源资源

2.7.1 预测

随着机械化在全球范围内扩展，开田密集型农业越来越多地依赖化石燃料来为农用机械供电、运输化肥和农产品，以及运营加工、包装和储存设备。 2010 年，经合组织国际能源机构预测到 2035 年全球能源消费将增长 50%；粮农组织还估计，全球能源消费的 30% 用于粮食生产及其供应链（粮农组织，2011 年）。 与化石燃料相关的温室气体排放量 (生命周期分析中约 14%) 加上肥料制造 (16%) 和来自平均土壤的一氧化二氮 (44%) (Camargo 等人, 2013 年)，所有这些都大大增加了农业对环境的影响。 21 世纪生产以作物为基础的生物燃料 (例如玉米用于乙醇) 取代化石燃料的趋势增加了清理雨林、泥炭地、稀树草原和草原用于农业生产的压力。 然而，研究指出，这种做法产生了一种 “碳债务”，因为 COSub2/Sub 的总排放量超过了它们通过取代化石燃料而减少的温室气体 (Fargione 等人，2008 年)。 在清理土地以便通过依赖矿物燃料的传统农业种植粮食作物时，也存在着类似的碳债务。

在对农业生产系统的比较分析中，发现拖网渔业和再循环水产养殖系统的排放温室气体是非拖网捕捞和非 RAS（钢笔、滚道）水产养殖的 2—2.5 倍。 在 RAS 中，这些能源需求主要涉及泵和过滤器的功能（迈克尔和 David 2017）。 同样，如果需要能源才能将热和光保持在最佳范围内，温室生产系统的温室气体排放量可比露天作物生产多出三倍 (同上)。 然而，这些温室气体数字没有考虑到非现代化系统对环境的其他影响，例如富营养化或潜在的病原体转移到野生种群。 它们也不考虑生产、运输和应用除草剂和农药所产生的温室气体，也不考虑相关牲畜生产中的甲烷和一氧化二氮，这两者的温室气体温室升温潜能值是 COSub2/Sub 的 25 和 298 倍，(卡马戈等人, 2013 年; 埃格尔斯顿等人, 2006 年).

对目前和未来与粮食生产有关的能源消耗和温室气体排放的这些清醒的估计，促使采用新的模型和方法，例如 [第 2.1 节](社区/文章/第 21 章-建筑环境中水-食物-能源关系方法)。 联合国的可持续发展目标明确指出，粮食生产易受能源价格波动影响，是粮食不安全的一个关键驱动因素。 这促使人们努力使农业食品系统成为 “智能能源”，重点是提高能源效率、增加使用可再生能源以及鼓励粮食和能源生产的一体化（粮农组织，2011 年）。

#2.7.2 水上乐器与节能

水生系统运营的技术进步正逐渐变得越来越 “智能能”，并通过利用可再生能源产生的电力减少泵、过滤器和加热/冷却装置产生的碳负担。 即使在温带纬度地区，许多新的设计也允许鱼缸和温室加热和冷却所涉及的能源完全重新整合，因此这些系统不需要太阳能阵列以外的投入，也不需要由水产生的污泥细菌沼气生产产生的电/热(埃泽布罗和科尔纳 2017; 戈德克和基斯曼 2018; 克洛亚斯等人. 2015; 约盖夫等人. 2016 年). 此外，如果有足够的废物碳来源，水生生物系统可以利用微生物去硝化二氮转化为氮气，这样异养性和传感性厌氧细菌可以将过量的硝酸盐转化为氮气（Van Rijn 等人，2006 年）。 正如 [Sect.2.7.1]（#271-预测）所述，一氧化二氮是一种强效的温室气体，封闭式水生系统中已存在的微生物可以促进其转化为氮气。