萬思琦 袁媛 伏成秀 董云峰 鄢文光 董曉波
萬思琦,袁 媛,伏成秀,等. “雙碳”戰(zhàn)略下云南省農(nóng)業(yè)碳匯研究[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2024,63(2):13-18.
摘要:通過估算2012—2021年云南省農(nóng)業(yè)碳排放量、碳匯量,結(jié)果表明,碳匯量從2012年的2 888.46萬t增加到2021年的3 054.97萬t,但是農(nóng)業(yè)的凈碳匯量卻從2012年的1 897.88萬t減少到2021年的1 656.46萬t,在農(nóng)業(yè)碳源中農(nóng)用地生產(chǎn)過程中的碳排放量最大,2012年農(nóng)用地生產(chǎn)碳排放占71.62%,2021年上升到74.19%;研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)用地生產(chǎn)碳排放在持續(xù)增長,農(nóng)作物碳吸收的增長速度慢于碳排放,說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式仍為低碳發(fā)展的重點(diǎn)改進(jìn)方向。建議農(nóng)業(yè)的減排從種植、施肥、灌溉等技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)方向創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展,同時(shí)做好因地制宜的政策引導(dǎo),聯(lián)動(dòng)資源做好技術(shù)、資金、人力等要素的支持,大力促進(jìn)云南省農(nóng)業(yè)減排增匯。
關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng);低碳農(nóng)業(yè);碳源;碳匯;云南省
中圖分類號(hào):F323;X511? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):0439-8114(2024)02-0013-06
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.003 開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):
Research on agricultural carbon sink in Yunnan Province under the “Dual Carbon” strategy
WAN Si-qia, YUAN Yuana, FU Cheng-xiua,b, DONG Yun-fenga, YAN Wen-guanga, DONG Xiao-boa
(a. Institute of Agricultural Economics and Information; b.Agricultural Environment and Resources Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kunming? 650000, China)
Abstract: The agricultural carbon emissions and carbon sinks in Yunnan Province from 2012 to 2021 were estimated, the results showed that, the carbon sink increased from 28.884 6 million tons in 2012 to 30.549 7 million tons in 2021, but the net carbon sink of agriculture decreased from 18.978 8 million tons in 2012 to 16.564 6 million tons in 2021. Among the agricultural carbon sources, the carbon emissions during the production process of agricultural land were the largest, accounting for 71.62% of carbon emissions in 2012 and rising to 74.19% in 2021. Research had found that carbon emissions from agricultural land production were continuously increasing, and the growth rate of crop carbon absorption was slower than carbon emissions, indicating that agricultural production methods were still a key improvement direction for low-carbon development. It was suggested that agricultural emission reduction technology should focus on innovative technological development in key directions such as planting, fertilization, and irrigation. At the same time, policy guidance should be tailored to local conditions, and resources should be linked to support technological, financial, and human factors, vigorously promoting agricultural emission reduction and carbon sink increase in Yunnan Province.
Key words: agroecosystem; low carbon agriculture; carbon source; carbon sink; Yunnan Province
農(nóng)業(yè)發(fā)展是推動(dòng)鄉(xiāng)村振興的重要?jiǎng)恿?,也在“雙碳”目標(biāo)中發(fā)揮重要作用。農(nóng)業(yè)既是碳源也是碳匯,碳源表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)溫室氣體排放主要來自農(nóng)業(yè)活動(dòng)和能源消耗兩大方面,農(nóng)業(yè)主要排放CO2、CH4及N2O三種溫室氣體,碳匯表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)中農(nóng)作物的碳吸收及土壤固碳潛力。國內(nèi)學(xué)者們對(duì)農(nóng)業(yè)碳匯功能的研究有四個(gè)方面:一是對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳匯研究的綜述。學(xué)者們對(duì)農(nóng)業(yè)低碳的發(fā)展情況、前景和路徑等進(jìn)行了研究[1,2],同時(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)碳匯計(jì)算方法進(jìn)行了整理分析[3]。二是農(nóng)業(yè)碳匯的影響因素研究。學(xué)者們從農(nóng)業(yè)碳排放與生產(chǎn)率、城鎮(zhèn)化及數(shù)字農(nóng)村發(fā)展等因素的影響分析,研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳排放與城鎮(zhèn)化存在正相關(guān)、2002—2012年農(nóng)業(yè)碳排放與生產(chǎn)率存在多種脫鉤狀態(tài)、數(shù)字農(nóng)業(yè)與農(nóng)業(yè)碳排放存在負(fù)向關(guān)系[4-6]。三是對(duì)農(nóng)業(yè)碳減排的研究。大部分學(xué)者對(duì)中國農(nóng)業(yè)碳排放及減排技術(shù)和減排潛力的研究較多基于省域?qū)用孢M(jìn)行耦合性分析,滴灌技術(shù)、測土配方技術(shù)對(duì)減排效果顯著,在二次資源減排中稻田CH4的減排較為重要[7-9]。四是農(nóng)業(yè)的碳匯功能。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)作物的種植會(huì)產(chǎn)生大量的碳匯,其中水稻的碳匯量遠(yuǎn)高于小麥、玉米[8],同時(shí)也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物的固碳能力高于果園[10],2019年中國耕地碳吸收量為76 800萬t,農(nóng)業(yè)耕地方式應(yīng)盡快向技術(shù)型發(fā)展[11]。通過梳理學(xué)者們對(duì)農(nóng)業(yè)碳匯的研究,發(fā)現(xiàn)基于省份層面研究農(nóng)業(yè)碳匯的領(lǐng)域較為欠缺,云南省大力發(fā)展高原特色農(nóng)業(yè),將農(nóng)業(yè)發(fā)展接續(xù)為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展尤為重要,為此,結(jié)合已有測算方法測算云南省2012—2021年的農(nóng)業(yè)碳匯,以期為云南省發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)提供依據(jù)。
1 研究方法、變量體系及數(shù)據(jù)來源
1.1 研究方法
為了更加直觀地探求影響云南省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳源或碳匯的具體原因,選用能夠清晰識(shí)別碳排放和碳吸收各項(xiàng)目的凈碳匯法。碳匯(Nt)指農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的碳吸收量與作物生長的排放、農(nóng)業(yè)投入所產(chǎn)生的碳排放、稻田CH4碳排放、畜禽養(yǎng)殖碳排放量的差值,其計(jì)算公式為:
Nt= Ct-Tt(1)
式中,Nt為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳匯(t); Ct為碳吸收總量(t); Tt為碳排放總量(t)。
1.2 變量體系
1.2.1 農(nóng)用地生產(chǎn)過程碳排放測算 主要是農(nóng)用化肥生產(chǎn)和使用,包括氮肥、磷肥、鉀肥和復(fù)合肥,農(nóng)膜生產(chǎn)和使用,農(nóng)業(yè)灌溉,農(nóng)藥生產(chǎn)和使用,農(nóng)用柴油使用,農(nóng)業(yè)機(jī)械使用,結(jié)合相應(yīng)的碳排放系數(shù)計(jì)算農(nóng)地利用碳排放,具體方法如下。
式中,Et為碳排放量(t);wi為各碳排放源的量;fi為第i種農(nóng)田投入品所對(duì)應(yīng)的碳排放系數(shù);其中農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力碳排放=(作物播種面積×播種面積碳排系數(shù))+(農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力×農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力碳排系數(shù))[12],播種面積的碳排放系數(shù)取16.47,具體見表1。
1.2.2 畜禽養(yǎng)殖碳排放測算 畜禽養(yǎng)殖腸道發(fā)酵和糞便碳排放量計(jì)算公式如下:
1.2.3 土壤碳排放量 已有對(duì)農(nóng)業(yè)土壤的研究中,農(nóng)作物種植產(chǎn)生的溫室氣體、土壤中微生物呼吸產(chǎn)生的溫室氣體及土壤中秸稈還田等因素,是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。學(xué)界對(duì)農(nóng)業(yè)土壤碳排放未進(jìn)行公認(rèn)模型測算,且根據(jù)IPCC,云南省對(duì)于土壤的個(gè)別數(shù)據(jù)難以獲取,故對(duì)此模塊不進(jìn)行具體測算。
1.2.4 稻田甲烷排放量 稻田是農(nóng)作物種植面積較大的作物,稻田的甲烷排放量不可忽視。研究表明,CH4和N2O的排放強(qiáng)度分別是CO2的25倍和268倍,其占比約為全球人為排放量的60%[14,15]。中國各區(qū)域水稻種植有單季稻、雙季早稻和雙季晚稻,因此各地的CH4排放率有差異。選取均值[16],云南省水稻屬中季稻,選取的排放系數(shù)為156.2 kg/hm2,S為種植面積(104hm2);轉(zhuǎn)換系數(shù)為28,即最終以CO2排放量表示。計(jì)算公式如下。
1.2.5 農(nóng)作物碳吸收量 學(xué)術(shù)界對(duì)于農(nóng)作物碳吸收量的測算方式一般有3種,一是經(jīng)過測算農(nóng)作物單位面積碳吸收量,再與相應(yīng)的面積相乘;二是通過農(nóng)作物的光合作用化學(xué)式;三是通過農(nóng)作物的凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)。第三種方法最為準(zhǔn)確,也是國內(nèi)學(xué)者使用最多的,其計(jì)算公式如下:
式中,Cz為農(nóng)作物光合作用的破吸收總量(萬t);Ci為第i類作物碳吸收量(萬t);Ai為第i類農(nóng)作物的碳吸收率(%);Yi為第i類作物的產(chǎn)量(萬t);Wi為第i類作物的水分系數(shù)(%);Ri為第i類作物的根冠比;Hi為第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)(%)。各指標(biāo)取值見表3。
1.3 數(shù)據(jù)來源
云南省主要農(nóng)作物產(chǎn)量、播種面積,農(nóng)田生產(chǎn)過程投入的化肥使用量、農(nóng)膜使用量、農(nóng)藥使用量、有效灌溉面積、柴油使用量等數(shù)據(jù)來自2012—2021年《云南統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》。各類系數(shù)的來源為中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、Elhors(2003)、美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室、各位經(jīng)濟(jì)學(xué)者整理得出。
2 實(shí)證分析
2.1 云南省農(nóng)業(yè)碳排放量
2.1.1 農(nóng)用地生產(chǎn)過程碳排放測算結(jié)果 圖1表明,2012—2021年云南省年均農(nóng)業(yè)碳排放總量為842.30萬t,年均增長率為4.32%。云南省農(nóng)業(yè)碳排放量的時(shí)序變化呈階段式發(fā)展:近10年呈階梯式持續(xù)增長期,該階段云南省農(nóng)業(yè)碳排放量逐漸增多。農(nóng)業(yè)碳排放量從709.48萬t增長至1 037.60萬t,年均增長36.46萬t;云南省農(nóng)地生產(chǎn)中的碳排放增長率出現(xiàn)先減后增的情況,其中2020年的增長率最高,為7.25%,從增長率可以看出,雖然整體排放總量在增加,但是以遞減的速度在緩慢增長。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及低碳發(fā)展政策的影響,近10年云南省農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展得到重視且取得了一定成效。
從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)地生產(chǎn)利用物資來看,根據(jù)表4,農(nóng)用物資中的碳排放,氮肥、翻耕及農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力的碳排放量相對(duì)較大,2012—2018年氮肥的碳排放量占比從17.72%上升到18.38%,2021年下降為17.31%,農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力碳排放從2012年的38.40%上升到2021年的46.63%,翻耕碳排放量占比從2012年的30.78%下降到2021年的21.26%,在三者當(dāng)中氮肥的占比最低。2012—2021年氮肥的碳排放量在逐年增長,增長量較小,2012—2021年農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力碳排放量逐年上升,增量較大,翻耕的碳排放量近10年處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。
2.1.2 畜禽養(yǎng)殖碳排放估算結(jié)果 圖2表明,2012—2021年云南省年均畜禽養(yǎng)殖碳排放總量為143.20萬t,年均增長率為0.92%。云南省畜禽養(yǎng)殖碳排放量的時(shí)序變化呈階段式發(fā)展:增長期(2012—2015年),該階段云南省畜禽養(yǎng)殖碳排放量逐步增加,2016年減少最明顯,主要原因是為了生態(tài)保護(hù),實(shí)施了禁養(yǎng)區(qū)的劃定,生豬養(yǎng)殖數(shù)量下降較大,2017—2020年,畜禽養(yǎng)殖的碳排放量又開始逐漸增加,2021年略有減少,主要是受疫情影響;2012—2015年增長率呈緩慢增長態(tài)勢,2016年下降最明顯,2018—2021年增長率呈緩慢減少趨勢,雖然畜禽養(yǎng)殖碳排放量出現(xiàn)增長,但是增長率在減少。
從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的畜禽養(yǎng)殖情況分析,根據(jù)表5,畜禽養(yǎng)殖中的豬、羊及牛的碳排放量相對(duì)較大,2012—2021年養(yǎng)殖豬生產(chǎn)的碳排放量占比一直維持在60%左右,養(yǎng)殖羊產(chǎn)生的碳排放從2012年的18.66%上升到2021年的19.94%,養(yǎng)殖牛產(chǎn)生的碳排放量占比從2012年的17.86%下降到2021年的16.50%,在三者當(dāng)中牛的占比最低。2012—2021年,養(yǎng)殖豬、羊產(chǎn)生的排放量總體在增長,增長量較小,2012—2021年養(yǎng)殖牛產(chǎn)生的碳排放量近10年都處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。
2.1.3 稻田CH4排放量 圖3表明,2012—2021年云南省年均稻田CH4碳排放總量為184.91萬t,年均增長率為4.85%。云南省稻田CH4碳排放量的時(shí)序變化呈階段式發(fā)展:2012—2015年呈平穩(wěn)上升趨勢,2016年上升較為明顯,為落實(shí)“十三五”時(shí)期農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展,首先保障糧食安全,2016—2019年稻田種植持續(xù)上升,導(dǎo)致稻田CH4排放量總體上升,但2017年后稻田CH4的增長率持續(xù)下降。
2.2 云南省農(nóng)作物碳吸收量
圖4表明,2012—2021年云南省年均農(nóng)作物碳吸收總量為2 971.47萬t,年均增長率為0.65%。云南省農(nóng)作物碳吸收量的時(shí)序變化呈階段式發(fā)展:2012—2021年呈先增長后下降再增長的趨勢,2015—2016年由于極端天氣氣候事件多,云南多地出現(xiàn)暴雨洪澇,遭受冰雹等氣候?yàn)?zāi)害,云南東南部出現(xiàn)旱情,導(dǎo)致農(nóng)作物受損嚴(yán)重,造成的經(jīng)濟(jì)損失較大,2017年開始穩(wěn)步上升,2019年略微減少;從增長率變化情況分析,除了受災(zāi)害的減少程度大,雖然整體的農(nóng)作物碳吸收總量在增加,但增長率呈減小趨勢。
從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)作物碳吸收情況分析,根據(jù)表6,農(nóng)作物種植中的甘蔗、玉米及水稻的碳吸收量相對(duì)較大,2012—2021年甘蔗的碳吸收量占比從36.96%下降到29.40%,玉米的碳吸收量占比從27.89%上升到35.56%,水稻的碳吸收量占比從2012年的17.73%下降到2021年的14.68%,其中水稻的碳吸收量在其中的占比最低。2012—2021年玉米的碳吸收量在逐年增長,增長量較大,甘蔗和水稻的碳吸收量在減少。
2.3 云南省農(nóng)業(yè)凈碳匯量
圖5表明,2012—2021年云南省年均農(nóng)業(yè)凈碳匯量為1 801.01萬t,年均增長率為-1.42%。云南省2012—2014年農(nóng)業(yè)碳匯出現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢,2015—2021年總體呈減小趨勢,農(nóng)作物碳吸收量2016年以后穩(wěn)步上升,但是增長的量跟不上農(nóng)業(yè)整體碳排放量的增長量。
3 小結(jié)與建議
本研究對(duì)2012—2021年云南省農(nóng)業(yè)碳源、碳匯及凈碳匯進(jìn)行測算,結(jié)果表明,云南省農(nóng)業(yè)碳匯功能較好,從2012年的2 888.46萬增長到2021年的? ? ? ?3 054.97萬t,年均增量為18.50萬t,年均增速為0.65%,其中玉米的碳吸收量最大,其次為甘蔗、水稻,2021年,碳匯占比分別為35.56%、29.40%、14.68%,但農(nóng)業(yè)凈碳匯量卻在減少。根據(jù)測算結(jié)果發(fā)現(xiàn),農(nóng)地生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的CO2排放量占比最大,年均增量為36.46萬t,稻田CH4排放量增速最快。農(nóng)業(yè)凈碳匯逐年減少的原因?yàn)檗r(nóng)作物碳吸收增加量小于農(nóng)業(yè)碳排放增加量,農(nóng)地生產(chǎn)中農(nóng)業(yè)種植、管理技術(shù)仍待提高。為充分實(shí)現(xiàn)云南省農(nóng)業(yè)碳匯功能,保持農(nóng)業(yè)凈碳匯的增長,提出以下建議。
3.1 改進(jìn)農(nóng)業(yè)減排增匯技術(shù)
借鑒減排技術(shù)先進(jìn)的地方做法與吸取相關(guān)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合云南省自身的條件將其技術(shù)進(jìn)行改良改進(jìn),不斷推行保護(hù)性翻耕種植技術(shù)、深入實(shí)施滴灌技術(shù)及科學(xué)采用測土配肥技術(shù)等,推廣使用節(jié)能機(jī)械與利用新能源的機(jī)器設(shè)備,做到減排增匯[17]。低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用應(yīng)該緊密結(jié)合,同時(shí)讓發(fā)展先進(jìn)的區(qū)域帶動(dòng)落后區(qū)域發(fā)展。
3.2 完善生態(tài)農(nóng)業(yè)政策制定
明確農(nóng)業(yè)資源的產(chǎn)權(quán)界定,建立完善農(nóng)業(yè)資源使用有償制度,如因地制宜建立化肥、農(nóng)藥征稅制度,農(nóng)業(yè)用電、用水相應(yīng)價(jià)格分配制度;制定相關(guān)的低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展的扶持政策,如稅收的減免、資金的扶持項(xiàng)目、技術(shù)支持、人才引進(jìn)、農(nóng)業(yè)用地等;健全各類金融機(jī)構(gòu)融資的政策引導(dǎo),對(duì)金融機(jī)構(gòu)的稅費(fèi)優(yōu)惠、利息補(bǔ)助和風(fēng)險(xiǎn)控制的政策,完善相關(guān)的法律法規(guī);建立多樣化的農(nóng)業(yè)合作社,并對(duì)其建立機(jī)制進(jìn)行完善,確保其可持續(xù)發(fā)展[1]。
3.3 完善農(nóng)業(yè)種植技術(shù)以增碳匯
云南省由于地形地貌多為高山坡地,平地種植面積較小,想通過增加種植面積增長碳匯量難度較大,可通過增加產(chǎn)量來提高碳匯量。只有以優(yōu)化種植品種的方式來提高產(chǎn)量,不斷培育農(nóng)作物新品種及其配套的新種植技術(shù),才能大幅提高產(chǎn)量,相應(yīng)的農(nóng)業(yè)碳匯量也會(huì)隨之增長[18]。
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收稿日期:2023-10-11
基金項(xiàng)目:2022年度省級(jí)低碳引導(dǎo)專項(xiàng)資金項(xiàng)目-云南省2020年農(nóng)業(yè)溫室氣體清單(YNJCZB2022112)
作者簡介:萬思琦(1995-),女,云南個(gè)舊人,研究實(shí)習(xí)員,碩士,主要從事農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)研究,(電話)18434390620(電子信箱)wansiqi333@163.com;通信作者,董曉波(1986-),女,副研究員,碩士,主要從事貧困與反貧困、鄉(xiāng)村發(fā)展研究,(電話)13759109980(電子信箱)451768260@qq.com。