• Energy Research

L'intensification écologique (IE) pourrait aider à faire de l'agriculture un « espace d'exploitation sûr » pour l'humanité. À l'aide d'une nouvelle application de la méta-analyse aux données de 30 expériences à long terme en Europe et en Afrique (comprenant 25 565 enregistrements de rendement), nous avons étudié comment les pratiques d'EI sur le terrain interagissent les unes avec les autres, ainsi qu'avec les engrais azotés et le travail du sol, dans leurs effets sur les rendements des cultures à long terme. Ici, nous avons confirmé que les pratiques d'IE (en particulier, l'augmentation de la diversité des cultures et l'ajout de cultures de fertilité et de matière organique) ont généralement des effets positifs sur le rendement des cultures de base. Cependant, nous montrons que les pratiques d'IE ont une interaction largement substitutive avec les engrais azotés, de sorte que les pratiques d'IE augmentent considérablement le rendement à de faibles doses d'engrais azotés, mais ont un effet minimal ou nul sur le rendement à des doses élevées d'engrais azotés. Les pratiques de l'IE ont eu des effets comparables selon les différentes intensités de travail du sol, et la réduction du travail du sol n'a pas fortement affecté les rendements. Il est essentiel d'intensifier la production alimentaire de manière durable compte tenu de la demande croissante et de l'empreinte environnementale de l'agriculture. Cette méta-analyse révèle que des pratiques telles que l'ajout de matière organique et l'augmentation de la diversité des cultures peuvent en partie remplacer les engrais azotés pour maintenir ou augmenter les rendements. La intensificación ecológica (IE) podría ayudar a que la agricultura vuelva a ser un "espacio operativo seguro" para la humanidad. Utilizando una nueva aplicación de metanálisis a los datos de 30 experimentos a largo plazo de Europa y África (que comprenden 25.565 registros de rendimiento), investigamos cómo las prácticas de IE a escala de campo interactúan entre sí, y con el fertilizante N y la labranza, en sus efectos sobre los rendimientos de los cultivos a largo plazo. Aquí confirmamos que las prácticas de IE (específicamente, aumentar la diversidad de cultivos y agregar cultivos de fertilidad y materia orgánica) tienen efectos generalmente positivos en el rendimiento de los cultivos básicos. Sin embargo, mostramos que las prácticas de EI tienen una interacción en gran medida sustitutiva con el fertilizante N, de modo que las prácticas de EI aumentan sustancialmente el rendimiento a dosis bajas de fertilizante N, pero tienen un efecto mínimo o nulo en el rendimiento a dosis altas de fertilizante N. Las prácticas de EI tuvieron efectos comparables en diferentes intensidades de labranza, y la reducción de la labranza no afectó en gran medida los rendimientos. Intensificar la producción de alimentos de manera sostenible es fundamental dada la creciente demanda y la huella ambiental de la agricultura. Este metanálisis encuentra que prácticas como la adición de materia orgánica y el aumento de la diversidad de los cultivos pueden sustituir en parte a los fertilizantes nitrogenados para mantener o aumentar los rendimientos. Ecological intensification (EI) could help return agriculture into a 'safe operating space' for humanity. Using a novel application of meta-analysis to data from 30 long-term experiments from Europe and Africa (comprising 25,565 yield records), we investigated how field-scale EI practices interact with each other, and with N fertilizer and tillage, in their effects on long-term crop yields. Here we confirmed that EI practices (specifically, increasing crop diversity and adding fertility crops and organic matter) have generally positive effects on the yield of staple crops. However, we show that EI practices have a largely substitutive interaction with N fertilizer, so that EI practices substantially increase yield at low N fertilizer doses but have minimal or no effect on yield at high N fertilizer doses. EI practices had comparable effects across different tillage intensities, and reducing tillage did not strongly affect yields. Intensifying food production sustainably is critical given growing demand and agriculture's environmental footprint. This meta-analysis finds that practices such as adding organic matter and increasing crop diversity can partly substitute for nitrogen fertilizer to sustain or increase yields. يمكن أن يساعد التكثيف البيئي (EI) في إعادة الزراعة إلى "مساحة عمل آمنة" للبشرية. باستخدام تطبيق جديد للتحليل التلوي على بيانات من 30 تجربة طويلة الأجل من أوروبا وأفريقيا (تضم 25,565 سجل عائد)، قمنا بالتحقيق في كيفية تفاعل ممارسات الذكاء العاطفي على المستوى الميداني مع بعضها البعض، ومع N الأسمدة والحراثة، في آثارها على غلة المحاصيل طويلة الأجل. هنا أكدنا أن ممارسات الذكاء العاطفي (على وجه التحديد، زيادة تنوع المحاصيل وإضافة محاصيل الخصوبة والمواد العضوية) لها آثار إيجابية بشكل عام على غلة المحاصيل الأساسية. ومع ذلك، فإننا نظهر أن ممارسات الذكاء العاطفي لها تفاعل بديل إلى حد كبير مع الأسمدة N، بحيث تزيد ممارسات الذكاء العاطفي بشكل كبير من الغلة بجرعات منخفضة من الأسمدة N ولكن لها تأثير ضئيل أو معدوم على الغلة بجرعات عالية من الأسمدة N. كان لممارسات الذكاء العاطفي تأثيرات مماثلة عبر شدة الحراثة المختلفة، ولم يؤثر تقليل الحراثة بشدة على الغلة. يعد تكثيف إنتاج الغذاء على نحو مستدام أمرًا بالغ الأهمية نظرًا للطلب المتزايد والبصمة البيئية للزراعة. وجد هذا التحليل التلوي أن ممارسات مثل إضافة المواد العضوية وزيادة تنوع المحاصيل يمكن أن تحل جزئيًا محل الأسمدة النيتروجينية للحفاظ على الغلة أو زيادتها.

One of the primary challenges of our time is to feed a growing and more demanding world population with reduced external inputs and minimal environmental impacts, all under more variable and extreme climate conditions in the future. Conservation agriculture represents a set of three crop management principles that has received strong international support to help address this challenge, with recent conservation agriculture efforts focusing on smallholder farming systems in sub-Saharan Africa and South Asia. However, conservation agriculture is highly debated, with respect to both its effects on crop yields and its applicability in different farming contexts. Here we conduct a global meta-analysis using 5,463 paired yield observations from 610 studies to compare no-till, the original and central concept of conservation agriculture, with conventional tillage practices across 48 crops and 63 countries. Overall, our results show that no-till reduces yields, yet this response is variable and under certain conditions no-till can produce equivalent or greater yields than conventional tillage. Importantly, when no-till is combined with the other two conservation agriculture principles of residue retention and crop rotation, its negative impacts are minimized. Moreover, no-till in combination with the other two principles significantly increases rainfed crop productivity in dry climates, suggesting that it may become an important climate-change adaptation strategy for ever-drier regions of the world. However, any expansion of conservation agriculture should be done with caution in these areas, as implementation of the other two principles is often challenging in resource-poor and vulnerable smallholder farming systems, thereby increasing the likelihood of yield losses rather than gains. Although farming systems are multifunctional, and environmental and socio-economic factors need to be considered, our analysis indicates that the potential contribution of no-till to the sustainable intensification of agriculture is more limited than often assumed.

L'igname (Dioscorea spp.) est une culture de tubercules cultivée pour la sécurité alimentaire, la génération de revenus et la médecine traditionnelle. Cette culture a une grande valeur culturelle pour certains des groupes qui la cultivent. La majeure partie de la production provient d'Afrique de l'Ouest où la demande accrue a été couverte par l'agrandissement des surfaces cultivées tandis que le rendement moyen est resté autour de 10 t de tubercules ha-1. En Afrique de l'Ouest, l'igname est traditionnellement cultivée sans intrant en tant que première culture après une jachère à long terme car elle est considérée comme nécessitant une fertilité élevée des sols. Les sols africains, cependant, sont de plus en plus dégradés. Les objectifs de cette revue étaient de montrer l'importance de la fertilité des sols pour l'igname, de discuter des obstacles qui pourraient limiter l'adoption de la gestion intégrée de la fertilité des sols (ISFM) dans les systèmes à base d'igname en Afrique de l'Ouest, de présenter le concept de plateformes d'innovation (PE) comme un outil pour favoriser la collaboration entre les acteurs pour la conception d'innovations dans les systèmes à base d'igname et de fournir des recommandations pour les recherches futures. Cet examen montre que le développement d'innovations durables, réalisables et acceptables en matière de gestion des sols pour l'igname nécessite que la recherche soit menée dans des équipes interdisciplinaires, y compris en sciences naturelles et sociales, et de manière transdisciplinaire impliquant les acteurs concernés, de la définition du problème à la co-conception des innovations en matière de gestion des sols, à l'évaluation des résultats de la recherche, à leur communication et à leur mise en œuvre. Enfin, cette recherche devrait être menée dans divers contextes biophysiques et socio-économiques afin d'élaborer des règles génériques sur les relations sol/plante dans l'igname affectée par la gestion des sols et sur la manière d'adapter l'offre d'innovation à des contextes spécifiques. El ñame (Dioscorea spp.) es un cultivo de tubérculos que se cultiva para la seguridad alimentaria, la generación de ingresos y la medicina tradicional. Este cultivo tiene un alto valor cultural para algunos de los grupos que lo cultivan. La mayor parte de la producción proviene de África Occidental, donde el aumento de la demanda se ha cubierto ampliando las superficies cultivadas, mientras que el rendimiento medio se mantuvo en torno a 10 t de tubérculo ha-1. En África Occidental, el ñame se cultiva tradicionalmente sin insumos como el primer cultivo después de un barbecho a largo plazo, ya que se considera que requiere una alta fertilidad del suelo. Sin embargo, los suelos africanos se están degradando cada vez más. Los objetivos de esta revisión fueron mostrar la importancia de la fertilidad del suelo para el ñame, discutir las barreras que podrían limitar la adopción de la gestión integrada de la fertilidad del suelo (GIFS) en los sistemas basados en el ñame en África Occidental, presentar el concepto de plataformas de innovación (PI) como una herramienta para fomentar la colaboración entre los actores para diseñar innovaciones en los sistemas basados en el ñame y proporcionar recomendaciones para futuras investigaciones. Esta revisión muestra que el desarrollo de innovaciones de gestión del suelo sostenibles, factibles y aceptables para el ñame requiere que la investigación se realice en equipos interdisciplinarios que incluyan las ciencias naturales y sociales y de manera transdisciplinaria que involucre a los actores relevantes, desde la definición del problema hasta el co-diseño de innovaciones de gestión del suelo, la evaluación de los resultados de la investigación, su comunicación y su implementación. Finalmente, esta investigación debe llevarse a cabo en diversos entornos biofísicos y socioeconómicos para desarrollar reglas genéricas sobre las relaciones suelo/planta en el ñame afectado por la gestión del suelo y sobre cómo ajustar la oferta de innovación a contextos específicos. Yam (Dioscorea spp.) is a tuber crop grown for food security, income generation, and traditional medicine. This crop has a high cultural value for some of the groups growing it. Most of the production comes from West Africa where the increased demand has been covered by enlarging cultivated surfaces while the mean yield remained around 10 t tuber ha-1. In West Africa, yam is traditionally cultivated without input as the first crop after a long-term fallow as it is considered to require a high soil fertility. African soils, however, are being more and more degraded. The aims of this review were to show the importance of soil fertility for yam, discuss barriers that might limit the adoption of integrated soil fertility management (ISFM) in yam-based systems in West Africa, present the concept of innovation platforms (IPs) as a tool to foster collaboration between actors for designing innovations in yam-based systems and provide recommendations for future research. This review shows that the development of sustainable, feasible, and acceptable soil management innovations for yam requires research to be conducted in interdisciplinary teams including natural and social sciences and in a transdisciplinary manner involving relevant actors from the problem definition, to the co-design of soil management innovations, the evaluation of research results, their communication and their implementation. Finally, this research should be conducted in diverse biophysical and socio-economic settings to develop generic rules on soil/plant relationships in yam as affected by soil management and on how to adjust the innovation supply to specific contexts. يام (Dioscorea spp.) هو محصول درني يزرع من أجل الأمن الغذائي وتوليد الدخل والطب التقليدي. هذا المحصول له قيمة ثقافية عالية لبعض المجموعات التي تزرعه. يأتي معظم الإنتاج من غرب إفريقيا حيث تمت تغطية الطلب المتزايد من خلال توسيع الأسطح المزروعة بينما ظل متوسط العائد حوالي 10 طن من الدرنة هكتار -1. في غرب أفريقيا، يزرع اليام تقليديًا دون مدخلات باعتباره المحصول الأول بعد إراحة طويلة الأجل حيث يعتبر أنه يتطلب خصوبة عالية للتربة. ومع ذلك، فإن التربة الأفريقية تتدهور أكثر فأكثر. كانت أهداف هذا الاستعراض هي إظهار أهمية خصوبة التربة للبطاطا الحلوة، ومناقشة الحواجز التي قد تحد من اعتماد الإدارة المتكاملة لخصوبة التربة في النظم القائمة على البطاطا الحلوة في غرب أفريقيا، وتقديم مفهوم منصات الابتكار كأداة لتعزيز التعاون بين الجهات الفاعلة لتصميم الابتكارات في النظم القائمة على البطاطا الحلوة وتقديم توصيات للبحوث المستقبلية. تُظهر هذه المراجعة أن تطوير ابتكارات إدارة التربة المستدامة والممكنة والمقبولة للبطاطا الحلوة يتطلب إجراء البحوث في فرق متعددة التخصصات بما في ذلك العلوم الطبيعية والاجتماعية وبطريقة متعددة التخصصات تشمل الجهات الفاعلة ذات الصلة من تعريف المشكلة، إلى التصميم المشترك لابتكارات إدارة التربة، وتقييم نتائج البحوث، وتواصلها وتنفيذها. أخيرًا، يجب إجراء هذا البحث في بيئات بيوفيزيائية واجتماعية واقتصادية متنوعة لتطوير قواعد عامة حول علاقات التربة/النبات في البطاطا الحلوة كما تتأثر بإدارة التربة وكيفية ضبط العرض الابتكاري لسياقات محددة.

Mettre fin à la faim et assurer des modes de production et de consommation alimentaires durables à l'échelle mondiale, comme indiqué dans le programme des objectifs de développement durable (ODD) à l'horizon 2030 des Nations Unies, ne peut être réalisé grâce à un modèle d'utilisation linéaire des ressources qui s'est avéré non réparateur et non durable. Par conséquent, un modèle plus durable d'utilisation des ressources - la bioéconomie circulaire (CBE) - a été proposé comme alternative pour parvenir à des systèmes alimentaires circulaires, résilients et durables. Cette approche peut aider à atteindre les ODD stratégiques de manière fiable. Cependant, il n'y a actuellement pas suffisamment de preuves concernant les facteurs qui contribuent avec succès à la probabilité d'engagement dans les pratiques CBE, en particulier dans les ménages de petits exploitants dans les régions mondiales vulnérables telles que l'Afrique. Pour remédier à la violation, cette étude a évalué trois paires de pratiques CBE, et des régressions probit multivariées ont été appliquées pour identifier les facteurs qui influencent l'engagement des petits exploitants dans les pratiques CBE. L'étude visait à prédire les probabilités d'engagement des petits exploitants en République démocratique du Congo (RDC), en Éthiopie, au Rwanda et en Afrique du Sud. Les résultats ont montré que le tri des déchets organiques à partir des déchets inorganiques et l'utilisation des déchets organiques comme compost avaient une probabilité de 31 % de contribuer à un engagement réussi dans les pratiques CBE tout en triant les déchets et en utilisant les déchets organiques comme aliments du bétail ont contribué à un tel succès de 17 %. En utilisant des déchets organiques comme compost et bétail, les aliments pour animaux ont eu le taux de réussite le plus faible de 11 %. Ainsi, les innovations CBE qui favorisent les combinaisons de pratiques CBE chez les petits exploitants, en particulier celles qui impliquent le tri des déchets et l'utilisation de déchets organiques comme compost, ont plus de chances de réussir à parvenir à des systèmes alimentaires circulaires. Acabar con el hambre y garantizar patrones sostenibles de producción y consumo de alimentos a nivel mundial, como se describe en la agenda de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas para 2030, no se puede lograr a través de un modelo de uso lineal de los recursos que ha demostrado ser no restaurativo e insostenible. Por lo tanto, se ha propuesto un modelo más sostenible de uso de recursos, la bioeconomía circular (CBE), como una alternativa para lograr sistemas alimentarios circulares, resilientes y sostenibles. Este enfoque puede ayudar a alcanzar los ODS estratégicos de forma fiable. Sin embargo, actualmente no hay pruebas suficientes con respecto a los factores que contribuyen con éxito a la probabilidad de participación en las prácticas de CBE, particularmente en los hogares de pequeños agricultores en regiones globales vulnerables como África. Para abordar la brecha, este estudio evaluó tres pares de prácticas de CBE y se aplicaron regresiones probit multivariadas para identificar los factores que influyen en la participación de los pequeños agricultores en las prácticas de CBE. El estudio tuvo como objetivo predecir las probabilidades de participación entre los pequeños agricultores de la República Democrática del Congo (RDC), Etiopía, Ruanda y Sudáfrica. Los resultados mostraron que la clasificación de residuos orgánicos a partir de residuos inorgánicos y el uso de residuos orgánicos como compost tenían un 31% de probabilidad de contribuir a la participación exitosa en las prácticas de CBE, mientras que la clasificación de residuos y el uso de residuos orgánicos como alimento para el ganado contribuyeron a dicho éxito en un 17%. Utilizando residuos orgánicos como compost y ganado, la alimentación tuvo la tasa de éxito más baja del 11%. Por lo tanto, las innovaciones de CBE que promueven combinaciones de prácticas de CBE entre los pequeños agricultores, particularmente aquellas que involucran la clasificación de residuos y el uso de residuos orgánicos como compost, tienen una mayor probabilidad de lograr sistemas alimentarios circulares. Ending hunger and ensuring sustainable food production and consumption patterns globally, as outlined in the United Nations 2030 agenda of sustainable development goals (SDGs), cannot be accomplished through a linear resource use model that has proven to be non-restorative and unsustainable. Therefore, a more sustainable model of resource use - the circular bioeconomy (CBE) - has been proposed as an alternative to achieve circular, resilient, and sustainable food systems. This approach can help achieve strategic SDGs reliably. However, there is currently insufficient evidence regarding the factors that contribute successfully to the likelihood of engagement in CBE practices, particularly in smallholder households in vulnerable global regions such as Africa. To address the breach, this study evaluated three pairs of CBE practices, and multivariate probit regressions were applied to identify the factors that influence smallholders' engagement in CBE practices. The study aimed to predict the probabilities of engagement among smallholders in the Democratic Republic of the Congo (DRC), Ethiopia, Rwanda, and South Africa. The results showed that sorting organic from inorganic waste and using organic waste as compost had a 31% likelihood of contributing to successful engagement in CBE practices while sorting waste and using organic waste as livestock feed contributed to such success by 17%. Using organic waste as compost and livestock, feed had the lowest success rate of 11%. Thus, CBE innovations that promote combinations of CBE practices among smallholders, particularly those that involve sorting waste and using organic waste as compost, have a higher chance of succeeding in achieving circular food systems. لا يمكن تحقيق القضاء على الجوع وضمان أنماط مستدامة لإنتاج الأغذية واستهلاكها على مستوى العالم، كما هو موضح في خطة الأمم المتحدة لعام 2030 لأهداف التنمية المستدامة (SDGs)، من خلال نموذج خطي لاستخدام الموارد أثبت أنه غير تصالحي وغير مستدام. لذلك، تم اقتراح نموذج أكثر استدامة لاستخدام الموارد - الاقتصاد الحيوي الدائري (CBE) - كبديل لتحقيق أنظمة غذائية دائرية ومرنة ومستدامة. يمكن أن يساعد هذا النهج في تحقيق أهداف التنمية المستدامة الاستراتيجية بشكل موثوق. ومع ذلك، لا توجد حاليًا أدلة كافية فيما يتعلق بالعوامل التي تساهم بنجاح في احتمال المشاركة في ممارسات التعليم القائم على المجتمع، لا سيما في الأسر ذات الحيازات الصغيرة في المناطق العالمية الضعيفة مثل أفريقيا. لمعالجة الخرق، قيمت هذه الدراسة ثلاثة أزواج من ممارسات CBE، وتم تطبيق الانحدارات العملية متعددة المتغيرات لتحديد العوامل التي تؤثر على مشاركة أصحاب الحيازات الصغيرة في ممارسات CBE. تهدف الدراسة إلى التنبؤ باحتمالات المشاركة بين أصحاب الحيازات الصغيرة في جمهورية الكونغو الديمقراطية وإثيوبيا ورواندا وجنوب إفريقيا. أظهرت النتائج أن فرز النفايات العضوية من النفايات غير العضوية واستخدام النفايات العضوية كسماد كان له احتمال بنسبة 31 ٪ للمساهمة في المشاركة الناجحة في ممارسات CBE أثناء فرز النفايات واستخدام النفايات العضوية كعلف للماشية ساهم في هذا النجاح بنسبة 17 ٪. باستخدام النفايات العضوية كسماد وماشية، حقق العلف أقل معدل نجاح بنسبة 11 ٪. وبالتالي، فإن ابتكارات CBE التي تعزز مجموعات من ممارسات CBE بين أصحاب الحيازات الصغيرة، لا سيما تلك التي تنطوي على فرز النفايات واستخدام النفايات العضوية كسماد، لديها فرصة أكبر للنجاح في تحقيق أنظمة غذائية دائرية.

South East Asia's agricultural landscape is rapidly transitioning from subsistence to intensive and market-oriented production, often with negative impacts on soil fertility. Ensuring that this transition is conducted in a sustainable way is critical, especially for the poorest who rely exclusively on natural resources that are of limited quality and quantity. This study aims to evaluate sustainable intensification options for smallholder ethnic minority farmers of the Lao uplands. Following a systematic selection of case study crop-livestock farms with different degrees of diversification and market orientation, we adopted a detailed nutrient flow approach to quantify nitrogen (N) and phosphorus (P) balances at farm level using a whole farm modelling tool. This was then used to simulate alternative sustainable intensification options relative to the baseline and their impact on farm performance and N and P cycling. Irrespective of the intensification level, nutrient balances were negative on all farms, with net nutrient removal between −34 and −130 kg N ha−1y−1 and between −9 and −20 kg P ha−1y−1. The positive effect of the sustainable intensification options on selected system performance variables was up to 15 times higher when its baseline value was low, i.e. when potential for improvement was high. Compared to the baseline (rice and maize monocropping systems), fallow plots during the dry season and low level of residues recycling, all intensification options increased land productivity and N balance by at least 12% on each farm, whereas the P balances were negatively impacted. The positive effects on the N balances might not be sufficient to reverse nutrient depletion, and additional nutrient inputs would be necessary. Four management principles are key to ensure a smooth transition from subsistence to intensive production: no residue burning, stay diverse, integrate livestock and use small amounts of P mineral fertilizer. If combined with efficient and integrative agricultural extension, seed systems and market development, these basic principles could be the key success factor for a sustainable development of the Lao uplands.

The use of anaerobic digestates as fertilizer is proposed as a means to close agricultural nutrient cycles. However, digestates have higher inorganic nitrogen contents than raw manures, which could translate into increased emissions of potent greenhouse gases such as nitrous oxide (N2O) and methane (CH4). To mitigate these emissions, the addition of biochar with high nutrient absorption capacity is suggested. To quantify the effects of anaerobic digestion and biochar amendment on N2O and CH4 emissions, we conducted a study over 33 months with four different crops (silage maize, winter wheat, winter barley, and forage grass). We measured soil parameters such as mineral nitrogen, moisture, and temperature. The N2O emissions after application of digestates were generally similar to those observed after cattle slurry or mineral fertilizer application. The highest N2O emissions were observed in the first year of the experiment during maize cultivation and were strongly influenced by high soil nitrate concentrations, which were likely linked to enhanced soil organic N mineralization after ley termination. The CH4 emissions were mostly negative. The addition of biochar to co-digested manure before application at an annual rate of 2 t ha− 1 had no effect on N2O emissions but led to short-lived CH4 peaks from organic fertilizers directly after spreading. We conclude that digestates do not promote larger N2O emissions than mineral fertilizers or cattle slurry, and that biochar addition to digestates in small application quantities does not reduce N2O emissions but bears the risk of CH4 release. Agriculture, Ecosystems & Environment, 356 ISSN:0167-8809 ISSN:1873-2305

Rivers act as a natural source of greenhouse gases (GHGs). However, anthropogenic activities can largely alter the chemical composition and microbial communities of rivers, consequently affecting their GHG production. To investigate these impacts, we assessed the accumulation of CO2, CH4, and N2O in an urban river system (Cuenca, Ecuador). High variation of dissolved GHG concentrations was found among river tributaries that mainly depended on water quality and land use. By using Prati and Oregon water quality indices, we observed a clear pattern between water quality and the dissolved GHG concentration: the more polluted the sites were, the higher were their dissolved GHG concentrations. When river water quality deteriorated from acceptable to very heavily polluted, the mean value of pCO2 and dissolved CH4 increased by up to ten times while N2O concentrations boosted by 15 times. Furthermore, surrounding land-use types, i.e., urban, roads, and agriculture, could considerably affect the GHG production in the rivers. Particularly, the average pCO2 and dissolved N2O of the sites close to urban areas were almost four times higher than those of the natural sites while this ratio was 25 times in case of CH4, reflecting the finding that urban areas had the worst water quality with almost 70% of their sites being polluted while this proportion of nature areas was only 12.5%. Lastly, we identified dissolved oxygen, ammonium, and flow characteristics as the main important factors to the GHG production by applying statistical analysis and random forests. These results highlighted the impacts of land-use types on the production of GHGs in rivers contaminated by sewage discharges and surface runoff.