王國峰 劉樸 鄧祥征 劉玉潔 孫志剛

1 山西財經(jīng)大學 國際貿(mào)易學院,太原，030006 2 中國科學院 地理科學與資源研究所,北京，100101 3 中國科學院大學,北京，100049

0 引言

習近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布,中國將提高“國家自主貢獻”力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值,努力爭取于2060年前實現(xiàn)碳中和,碳達峰、碳中和成為貫穿我國社會經(jīng)濟發(fā)展整個鏈條的重要議題.“雙碳”目標是“硬約束”,更是中國作為負責任大國的體現(xiàn)與擔當.2020年,在全球GDP 1萬億美元以上的主要經(jīng)濟體中,中國是唯一實現(xiàn)經(jīng)濟正增長的國家[1],發(fā)展成就的取得無不彰顯著蓬勃的發(fā)展?jié)摿?但同時伴隨著高占比的碳排放對經(jīng)濟發(fā)展方式的轉(zhuǎn)型提出了迫切需求.中國碳排放的整體水平較高,約為日本的8.68倍,美國的1.97倍[2],經(jīng)濟總量的增長與碳排放之間呈現(xiàn)出強掛鉤狀態(tài).碳排放的增加與中國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)乃至全球產(chǎn)業(yè)分工中的位置緊密結(jié)合在一起.“雙碳”目標是實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的亟需,更是社會各界達成的共識,實現(xiàn)碳達峰碳中和需要對生產(chǎn)方式進行變革.

IPCC第六次評估報告中指出氣候變化與日益加劇的全球變暖有關(guān),當前全球地表平均溫度較工業(yè)化之前高出約1 ℃.農(nóng)業(yè)作為第二大排放源,在實現(xiàn)“雙碳”目標的過程中作用舉足輕重.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者向農(nóng)田中施用氮肥,在增加產(chǎn)量的同時也產(chǎn)生了更多的N2O,同時生物質(zhì)的燃燒、畜牧業(yè)養(yǎng)殖等都會產(chǎn)生N2O.N2O是《京都議定書》中涉及的6種溫室氣體之一,可輸送到平流層,是消耗臭氧最具破壞力的化學物質(zhì),全球大氣中N2O平均濃度已經(jīng)從工業(yè)化前時代的約270 μg·L-1持續(xù)增至 2018 年的 331 μg·L-1[3].N2O是僅次于二氧化碳和甲烷的全球第三大溫室氣體,N2O的排放量雖然比較低,但其溫室效應潛力卻能夠達到CO2的96倍,并且長期存在,其對臭氧層的破壞更是不容忽視.N2O有多種排放源,農(nóng)業(yè)是N2O的最大排放源.農(nóng)業(yè)N2O的主要來源是農(nóng)業(yè)用地排放和畜牧業(yè)糞便管理,厘定中國及分省農(nóng)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)特征,并從區(qū)域視角探索區(qū)域分異特征將為溫室氣體減排提供重要支撐.

農(nóng)業(yè)系統(tǒng) N2O排放量估算及分區(qū)研究一直是國內(nèi)外學術(shù)研究的熱點.Bremner[4]認為硝化與反硝化是N2O產(chǎn)生的主要過程.Babu等[5]利用DNDC模型估算了印度水稻生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的N2O排放量.Del Grosso等[6]采用大氣反演與高塔觀測兩種模式,發(fā)現(xiàn)隨著尺度的增加,2 種模式的排放估計的一致性會增強.李長生等[7]采用DNDC模型估算了中國農(nóng)田1990年溫室氣體排放,發(fā)現(xiàn)N2O凈排放量為130萬t/a(以N計),在CO2、CH4、N2O三種溫室氣體中N2O對農(nóng)田的GWP值貢獻最大.李艷春等[8]基于區(qū)域氮素循環(huán)模型IAP-N方法估算了1991—2010年福建省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量并分析其排放特征.目前國內(nèi)應用最廣泛的是IPCC方法[9-15].如楊璐等[12]估算了湖北省不同養(yǎng)殖規(guī)模和不同糞便管理方式對N2O減排潛力的影響,認為山區(qū)減排的重點是農(nóng)戶散養(yǎng),規(guī)模養(yǎng)殖發(fā)展較好的地區(qū)應關(guān)注糞便管理模式對于N2O減排的影響.研究范圍上,除集中在全國各省[13-14]或典型省份[8,15,16-17]層面,也有研究縣域[18-19]層面、局部區(qū)域[20]等微觀層面.綜上可以看出,對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O的研究處于逐步的探索與完善階段,對于長時序,分區(qū)域的空間排放的總體差異研究還較少.本文利用IPCC方法估算了2000—2019年全國31個省、市、自治區(qū)(港澳臺除外)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O的排放量,通過泰爾指數(shù)(Theil index)描述N2O總體排放差異的原因,并給出主糧低碳化生產(chǎn)的對策與建議.

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 N2O排放估算方法

全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放主要來自于農(nóng)用地排放和動物糞便管理產(chǎn)生的排放,農(nóng)用地產(chǎn)生的排放主要由農(nóng)用地當季氮輸入引起的直接排放與大氣氮沉降引起和氮淋溶徑流損失引起的N2O間接排放兩部分組成.計算公式[13]如下:

EN2O=∑(EN2O直接+EN2O沉降+EN2O淋溶+EN2Omanure),

(1)

式中:EN2O為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O總排放量(單位:萬t);EN2O直接為農(nóng)用地的直接排放量(單位:萬t);EN2O沉降與EN2O淋溶分別為大氣氮沉降引起的N2O間接排放和氮淋溶徑流損失引起的間接排放量(單位:萬t);EN2Omanure為動物畜禽糞便管理產(chǎn)生的排放量(單位:萬t).

農(nóng)用地直接排放來源于農(nóng)用地化肥施用量、糞肥、秸稈還田所產(chǎn)生的氮,計算式[21]為

EN2O直接=(EN化肥+EN秸稈+EN糞肥)×EF直接

(2)

式中:EN2O直接為農(nóng)用地N2O直接排放量(單位:萬t);EN化肥為農(nóng)用地化肥施用量(單位:萬t);EN秸稈為秸稈還田氮(單位:萬t);EN糞肥為糞肥氮(單位:萬t)；EF直接為農(nóng)用地N2O直接排放因子(表1).

表1 農(nóng)用地N2O直接排放因子[21]

秸稈還田所產(chǎn)生的氮計算公式[21]為

(3)

其中:EN秸稈為秸稈還田氮(單位:萬t);Mi為第i種作物籽粒產(chǎn)量(單位:萬t);Li為第i種作物的經(jīng)濟系數(shù);βi為第i中作物的秸稈還田率;Ki為第i種作物的秸稈含氮率;αi是第i種作物的根冠比(表2).

表2 主要農(nóng)作物參數(shù)[21]

農(nóng)用地N2O排放主要以直接排放為主,間接排放占的比重很小,如張學智等估算全國農(nóng)用地N2O排放的結(jié)論顯示,間接排放量僅占0.38%[13],囿于數(shù)據(jù)的可獲得性,糞肥數(shù)據(jù)資料未能獲取,故本文農(nóng)用地直接排放只計算了秸稈還田和化肥施用過程中產(chǎn)生的 N2O,這使得本研究的估算結(jié)果偏小,在結(jié)果分析中將農(nóng)用地直接排放表述為農(nóng)用地排放.

動物糞便管理產(chǎn)生的N2O計算公式[21]為

(4)

其中:EN2O,manure為畜禽糞便管理N2O排放量(單位:萬t);EFN2O,manure為i類畜禽糞便管理排放因子;APi為i類畜禽的數(shù)量,具體參數(shù)見表3.

表3 不同區(qū)域畜禽糞便管理排放因子[21]

1.1.2 Theil指數(shù)分析方法

Theil指數(shù)又稱為泰爾指數(shù)或者錫爾指數(shù),指通過因素分解等方法,對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放進一步細分,以刻畫出總體差異的來源是由于區(qū)域之間差異,還是由于區(qū)域內(nèi)部之間差異所導致.本文將分為8個農(nóng)業(yè)經(jīng)濟區(qū),將農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放進行拆分,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放總體差異由區(qū)域內(nèi)部的排放差異和區(qū)域之間的排放差異之和構(gòu)成,具體其公式為

(5)

(6)

T=Tbr+Twr,

(7)

其中:i和j分別為區(qū)域個數(shù)和區(qū)域內(nèi)省份個數(shù),TC為全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量,TC,i為區(qū)域農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量,TC,ij為區(qū)域i內(nèi)j省份的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量,Y為全國農(nóng)林生產(chǎn)總值,Yi為區(qū)域生產(chǎn)總值,Yij為區(qū)域i內(nèi)j省份的生產(chǎn)總值,T為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放的總體差異,Tbr為區(qū)域間差異部分,Twr為區(qū)域內(nèi)部的差異部分.

1.2 數(shù)據(jù)來源及區(qū)域劃分

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

本文農(nóng)作物產(chǎn)量、化肥施用量、畜禽量來源于《中國統(tǒng)計年鑒》(2000—2019)、國家糧食局、《中國農(nóng)業(yè)年鑒》(2000—2019),不同區(qū)域農(nóng)用地N2O排放因子、主要農(nóng)作物參數(shù)和不同區(qū)域畜禽糞便管理排放因子均來源于《省級溫室氣體清理編制指南(試行)》(國家發(fā)展改革委員會,2011年),數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計如表4所示.

表4 數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計分析

1.2.2 區(qū)域劃分

為研究中國大陸不同區(qū)域之間的差異及內(nèi)在關(guān)聯(lián)性,本文根據(jù)并且采納國務(wù)院發(fā)展研究中心《地區(qū)協(xié)調(diào)發(fā)展的戰(zhàn)略和政策》“四大板塊”與“八大綜合經(jīng)濟區(qū)”的劃分標準.其中4大板塊包含東部、中部、西部和東北板塊,8大經(jīng)濟區(qū)包括北部沿海、東部沿海、南部沿海、黃河中游、長江中游、大西南、大西北和東北經(jīng)濟區(qū)(表5).

表5 農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放研究區(qū)域劃分

2 結(jié)果與分析

2.1 全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量變化

2000—2015年全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量呈現(xiàn)整體上升趨勢,2000年排放量為69.98萬t,2015年排放量為86.01萬t,比2000年增加了22.90%,年均增加1.3%.從2015年開始,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量呈現(xiàn)下降趨勢,2019年為76.43萬t,比2015年下降了11.14%.從結(jié)構(gòu)來看,農(nóng)用地排放和動物糞便管理排放兩者變化趨勢截然相反(圖1),2000—2019年,農(nóng)用地排放由43.54萬t增長到56.87萬t,增長了30.62%,動物糞便管理排放量由26.45萬t下降到19.57萬t,下降了26%.動物糞便管理排放下降的重要原因是養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換,具體來看,養(yǎng)殖呈現(xiàn)增長的包括家禽、綿羊和駱駝養(yǎng)殖,分別增長33.42%,19.36%和45%,呈現(xiàn)下降的包括牛、馬、驢、豬和山羊,下降區(qū)間在15%～70%之間.

圖1 2000—2019年農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O總體排放

各板塊農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放呈現(xiàn)出區(qū)域集中的特點(圖2),除東部板塊外,其他板塊均呈現(xiàn)增加趨勢,中部、西部和東北板塊分別增長了13.62%,21.56%和41.63%,引起這一變化的主要原因是是蔬菜、小麥等農(nóng)作物種植增加,以及隨之帶來的化肥施用量增加,導致農(nóng)用地排放量增多.從4大板塊來看,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放最多的板塊為中部板塊,這一板塊主要集中在黃河中游和長江中游,2019年,中部區(qū)域農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量為24.91萬t,這與中部板塊是糧食、畜牧業(yè)主產(chǎn)區(qū)緊密相關(guān).其次為東部板塊,與全國演變趨勢有較大差異,這一板塊的排放量在2005年達到峰值,為24.46萬t,此后,東部板塊農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量波動式下降.西部板塊和東北板塊的排放量分別位居第3位與第4位,這2個板塊的排放量在2015年之后出現(xiàn)了較為顯著的下降,可能與該區(qū)域種養(yǎng)殖機械化方式的擴大以及綠色發(fā)展方法的融入有關(guān).

圖2 2000—2019年4大板塊N2O排放量

2.2 分省N2O排放量變化

分省總體特征來看,不同省、市、自治區(qū)之間的整體差異較大.2019年農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量最少的為北京市,為0.056萬t,排放量最多的河南,達5.695萬t,二者相差100倍,主要差異來源于北京與河南的農(nóng)用地數(shù)量不同,河南當年的農(nóng)用地排放量為4.20萬t.2000—2019年,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量減少的省份主要分布在城鎮(zhèn)化比較迅速的省份,例如北京、上海、天津等,與這些地區(qū)農(nóng)業(yè)用地減少有直接的關(guān)系,特別是北京市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量從2000年的0.298萬t下降到0.056萬t,下降了81.25%.

各省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放呈現(xiàn)出3種變化態(tài)勢,主要形態(tài)為顯著下降、顯著上升、穩(wěn)定變化.其中北京、天津、上海、河北、江蘇顯著下降,這些區(qū)域在2000—2019年間快速城鎮(zhèn)化,2019年城鎮(zhèn)化率分別達到86.6%、83.48%、88.1%、57.62%、70.61%,一方面快速城鎮(zhèn)化減少了農(nóng)業(yè)勞動力,促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化與集約化,提高了勞動生產(chǎn)率、綠色生產(chǎn)率,另一方面快速城鎮(zhèn)化有利于促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,對技術(shù)創(chuàng)新,發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)技術(shù),農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提出了更高要求,進而減少了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放.寧夏、甘肅、陜西、新疆、內(nèi)蒙古等欠發(fā)達地區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放呈現(xiàn)顯著上升趨勢.比較特殊的山東省的排放量呈現(xiàn)下降趨勢,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量由2000年的5.12萬t下降到2019年的4.03萬t,其中,農(nóng)用地排放量從2.69萬t下降為2.59萬t,動物糞便管理排放量從2.43萬t下降為1.45萬t,排放下降可能的原因為當?shù)鼗适┯昧康南陆?由2000年的423.19萬t減少到395.34萬t,另一個可能原因是養(yǎng)殖數(shù)量和結(jié)構(gòu)的調(diào)整.

農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放較多省份較為集中,主要集中在廣西、河南、江蘇等省份,2019年,排放量分別為5.64萬t、5.69萬t、3.93萬t,這些省份的共同特點是屬于種植業(yè)大省,以河南省為例,其農(nóng)用地排放量為4.20萬t,動物糞便管理排放量為1.50萬t,因此,做好農(nóng)用地N2O減排具有重要意義.

2.3 省域之間、區(qū)域之間N2O排放量差異變化

Theil指數(shù)的特點是可以將差異進行拆分,以Twr表示區(qū)域內(nèi)差異,Tbr表示區(qū)域間差異(表6).2000—2019年,全國Theil指數(shù)呈現(xiàn)階段性變化,2000—2003年,Theil指數(shù)從0.039增長為0.044,至2008年,Theil指數(shù)下降為0.042,之后在2010年達到峰值0.052,2000—2019年總泰爾指數(shù)呈現(xiàn)增加趨勢,并表現(xiàn)出了差異先擴大再縮小,最后較為平穩(wěn)的趨勢.區(qū)域內(nèi)泰爾指數(shù)Twr從0.019增加到0.031,區(qū)域間泰爾指數(shù)從0.021下降到0.014,即區(qū)域內(nèi)差異逐漸擴大,區(qū)域間差異逐漸縮小.

表6 2000—2019年Theil指數(shù)值

從8大區(qū)域變化來看(表7),東北區(qū)域、南部沿海、大西南區(qū)域、長江中游和黃河中游的Theil指數(shù)呈增長趨勢,以東北區(qū)域為例,Theil指數(shù)從2000年的0.027增長為2019年的0.066,區(qū)域內(nèi)部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放差異進一步擴大.北部沿海、東部沿海、大西北區(qū)域的Theil指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢,北部沿海區(qū)域從0.006下降為0.005,東部沿海區(qū)域從0.036下降為0.024,大西北區(qū)域從0.141下降為0.084,區(qū)域內(nèi)部農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放差距縮小.

表7 2000—2019年區(qū)域Theil指數(shù)值

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

在雙碳目標和綠色發(fā)展的導向下,研究農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放的源與匯,仍將是未來的熱點與難點.本文以2000—2019年全國省級數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用IPCC公布的方法對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量進行估算,描述全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量和4大板塊排放量的時序和空間變化,并引入泰爾指數(shù)進行差異分析.主要計算了農(nóng)用地排放與動物糞便管理所產(chǎn)生的N2O排放量.農(nóng)用地排放由化肥施用量和秸稈還田構(gòu)成,2000—2019年秸稈還田所產(chǎn)生的N2O排放量占總排放量的比列很小,在4.78%～7.14%之間.化肥施用量所產(chǎn)生的N2O排放量占總排放量的比例始終是最高,并且呈現(xiàn)增加趨勢,從2000年的57.43%到2019年的67.26%.農(nóng)業(yè)化肥施用量與農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量變化軌跡相似,2000—2015年是增加階段,增加了約1 876.2萬t,之后是下降階段,得益于2015年以來農(nóng)業(yè)農(nóng)村部組織開展了“化肥農(nóng)藥零增長行動”,2019年相比2015年減少了619萬t.同時2020年農(nóng)業(yè)化肥施用量相較于2019年持續(xù)下降了約152.9萬t.因此在減排過程中,應當著重注意降低化肥施用量、提高化肥利用率,合理施肥,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效,保證產(chǎn)量的同時達到減排效果.從農(nóng)用地直接排放因子中可以看出,廣東、廣西、海南、福建的排放因子最高,反映在排放總量上,廣西、廣東年均排放量分別為5.25萬t、5.08萬t,在31個省份中分別排第2、第3位,年均排放量最高的是河南,為5.96萬t,河南年均排放量最高的原因一方面在于農(nóng)業(yè)化肥施用量最高(2019年高達666.72萬t),另一方面河南以蔬菜和小麥為主要農(nóng)作物,產(chǎn)量位居全國前列,從而使得農(nóng)用地排放居高不下.通過不同區(qū)域的排放因子與不同區(qū)域農(nóng)作物參數(shù),可針對種植業(yè)的種植結(jié)構(gòu)和肥料結(jié)構(gòu)進行適當調(diào)整,如山東與廣東可適當減少蔬菜種植,同時不同氮肥品種N2O排放系數(shù)各不相同,尿素、硝態(tài)氮肥轉(zhuǎn)化率最低,液氮、硝酸鉀、有機肥和不同化學肥料混合使用的轉(zhuǎn)換率較大,因此要在不同的土壤—氣候—作物條件下選擇合適的化肥種類.從全球范圍看,我國是主要糧食作物(小麥、稻谷、玉米)產(chǎn)量最多的國家,因此對于糧食主產(chǎn)區(qū)省份要選擇合適的施肥時期和科學耕種方法,合理的施肥時期和方法可有效的提高氮素利用率,如在華北平原,冬小麥—夏玉米輪作體系中,冬小麥施肥產(chǎn)生的N2O排放量明顯低于在春季和夏季施肥,同時為減少農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放,可采用深施,混施等方法.在耕種時采用少耕法、免耕法(保護性耕種)等.

本文中動物糞便管理所產(chǎn)生的N2O排放量總占比范圍在25.60%～37.79%.從排放因子中可以發(fā)現(xiàn)牛的糞便管理排放因子要高于其他動物,并且奶牛的排放因子更是遠高于其他動物.作為奶牛優(yōu)勢區(qū)的山東、河南、內(nèi)蒙古自治區(qū)所產(chǎn)生的養(yǎng)殖業(yè)N2O排放量也在前列.奶牛的養(yǎng)殖數(shù)量上,2000—2015年基本呈現(xiàn)增加趨勢,增加了約1 037.7萬頭,之后開始下降,2019年相較于2015年減少了426.5萬頭,這與全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放趨勢大體上一致.奶牛養(yǎng)殖數(shù)量下降的原因可能在于隨著養(yǎng)殖規(guī)?；瘶藴实倪M一步提高,2015年后中小牧場退出明顯,這一時期國家對環(huán)保減排的要求更高,推動農(nóng)業(yè)向綠色轉(zhuǎn)型.豬的糞便管理排放系數(shù)也較高且飼養(yǎng)數(shù)量高于牛羊,故對動物糞便管理排放量的貢獻僅次于家禽.家禽排放系數(shù)最低,但養(yǎng)殖數(shù)量遠高于其他動物,2019年家禽的飼養(yǎng)數(shù)量是牛的71.37倍,是豬的21.01倍,是羊的21.69倍,動物糞便管理中所產(chǎn)生的N2O排放量最高.而馬、驢、駱駝、騾由于飼養(yǎng)數(shù)量少,所造成的N2O排放量較小.從不同區(qū)域不同動物糞便管理排放因子來看,畜禽飼養(yǎng)數(shù)量與結(jié)構(gòu)不同,導致各省份,各區(qū)域排放量差異.各地區(qū)應根據(jù)實際情況選擇排放因子較低的動物飼養(yǎng).

因技術(shù)、自然條件、生產(chǎn)方式的差異,各區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)營方式互不相同,各區(qū)域政策目標也不盡相同,部分省份如北京、天津、上海等發(fā)展集約化、精細化、智能化農(nóng)業(yè),增強農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力,使得排放量下降.針對省域差異以及內(nèi)部差異較大的區(qū)域,如東北、大西南地區(qū),可實行任務(wù)細分機制.經(jīng)濟相對發(fā)達的省份,具有經(jīng)濟優(yōu)勢,應當多承擔新型低碳技術(shù)的研發(fā)工作,利用地理優(yōu)勢和經(jīng)濟條件跨國際合作,引進開發(fā)新的低碳項目,推廣到區(qū)域內(nèi)各省份和輻射周邊區(qū)域,尤其要向新疆、西藏、青海、寧夏等西部地區(qū)提供減排技術(shù)和減排資本,挖掘碳匯潛力,提高固碳減排能力.此外,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O的減排措施不僅要考慮土壤、氣候、水分等自然條件,還要綜合考慮農(nóng)業(yè)技術(shù)、氮肥使用、耕種方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等因素.并且,在根據(jù)各地區(qū)情況,進行減排措施研究的同時,不能忽略人為活動帶來的其他溫室氣體的排放.

近年來學者對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量的測量由于數(shù)據(jù)以及方法不同,結(jié)果存在差異.徐興英等[16]估算了江西2000—2009年畜禽養(yǎng)殖N2O排放,年均排放量是20.80 Gg,家禽占比最大,與本文結(jié)論相似.韋良煥等[14]估算了2000—2016年各省農(nóng)業(yè)源N2O排放量,2000年為71.80萬t,2016年為95.35萬t,但在估算廣西時,2000年農(nóng)用地N2O排放量為18.06萬t,2016年高達45.32萬t,遠大于其他省份,與本文產(chǎn)生差距的主要原因可能在于對甘蔗作物的處理存在差異.張學智等[13]估算了2018年全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放,其中農(nóng)用地N2O排放量為45.97萬t,化肥占比達到了88.34%,秸稈還田產(chǎn)生的N2O產(chǎn)生的排放量占比為11.28%,畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的N2O排放量為27.36萬t.王成己等[15]基于IPCC估算方法,估算2005、2010、2015年福建省農(nóng)業(yè)N2O排放量,結(jié)果顯示,3年的排放量分別為3.41萬t、3.35萬t和3.29萬t.總體來看,本文與張學智等[13]估算結(jié)果較為接近,但對數(shù)據(jù)整理更為嚴密,時間范圍更廣.

3.2 結(jié)論

本文通過對2000—2019年農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放估算,并通過Theil指數(shù)分析4大板塊和8大區(qū)域排放的差異,具體研究結(jié)果如下:

1)全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放呈現(xiàn)先增加后減少趨勢.2019年,全國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量為76.43萬t,比起2000年的69.98萬t呈現(xiàn)增長趨勢.農(nóng)用地排放量為56.87萬t,動物糞便管理排放量為19.57萬t,動物糞便管理排放量下降的重要來源是養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換.具體來看,養(yǎng)殖呈現(xiàn)增長的包括家禽、綿羊和駱駝養(yǎng)殖,分別增長了33.42%、19.36%和45%,呈現(xiàn)下降的包括牛、馬、驢、豬和山羊,下降幅度在15%～70%之間.

2)分省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量差異顯著,集中趨勢更為凸顯.農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放較多省份較為集中,主要集中在廣西、河南、江蘇等省份,2019年,排放量分別為5.64萬t、5.69萬t、3.93萬t,與這些省份是主糧作物種植省份有極為緊密的關(guān)系.

3)省域之間、區(qū)域之間農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放量差異呈現(xiàn)多樣性變化.2000—2019年,全國Theil指數(shù)從0.039上升為0.045,省域之間的排放差異是引起變化的主要原因;區(qū)域內(nèi)部之間的差異除了北部沿海、東部沿海和大西北區(qū)域,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放差距在逐步擴大,而農(nóng)用地排放是引起這種差異變化的主要原因.

綜上,對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)N2O排放減排需要發(fā)展低碳化農(nóng)業(yè),特別是針對主糧作物的低碳化生產(chǎn).對于4大區(qū)域,主要針對中部板塊和西部板塊發(fā)力,這2個板塊是農(nóng)業(yè)用地和養(yǎng)殖業(yè)比較多的區(qū)域,通過對生產(chǎn)環(huán)節(jié)技術(shù)的提升以及規(guī)模化種植,提升種植、養(yǎng)殖效率,節(jié)約部分農(nóng)業(yè)用地,利用有機肥進行替代,健全畜禽養(yǎng)殖廢棄物實現(xiàn)資源利用的制度,推動綠色種養(yǎng)循環(huán)的實現(xiàn),加強秸稈綜合利用.對于8大經(jīng)濟區(qū),需針對區(qū)域內(nèi)部差異比較大的區(qū)域重點發(fā)力,主要囊括東北區(qū)域和大西南區(qū)域,推進農(nóng)業(yè)循環(huán)式生產(chǎn)、產(chǎn)業(yè)循環(huán)式組合,促進N2O高效利用,減少排放,實現(xiàn)主糧作物低碳化生產(chǎn).