霍如周 奚小波 張翼夫 張寶峰 瞿濟偉 張瑞宏

摘要：“雙碳”已成為當(dāng)前中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的關(guān)鍵任務(wù)，為實現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放刻不容緩。通過回顧中國近年來農(nóng)業(yè)碳排放研究進(jìn)展以及發(fā)展趨勢，從農(nóng)業(yè)材料、水稻種植、耕地固碳、秸稈燃燒、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)機械六大排放源進(jìn)行研究，并提出農(nóng)業(yè)六大排放源碳減排建議以及展望。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)前對農(nóng)業(yè)材料、水稻種植、秸稈燃燒、畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)機械五大農(nóng)業(yè)排放源的農(nóng)業(yè)碳排放強度實證分析較多，且碳減排效果顯著，原因是對其碳排放有效的監(jiān)管以及加強購買補貼政策的影響。而對耕地固碳這一排放源實證分析較少，且碳減排進(jìn)程較慢，主要是由于受到農(nóng)戶主觀因素影響較大，應(yīng)加強對農(nóng)戶宣傳學(xué)習(xí)。中國在農(nóng)業(yè)碳排放總量雖呈現(xiàn)上下浮動但整體趨于下降趨勢，為實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展需要政府和全民共同努力，實行低碳農(nóng)業(yè)有助于實現(xiàn)2060碳中和目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：碳中和；溫室氣體排放；排放源；碳減排；低碳農(nóng)業(yè)

中圖分類號：F322

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：20955553 （2023） 12015111

Current situation and development trend of Chinas agricultural carbon emissions

under the background of carbon neutrality

Huo Ruzhou1， Xi Xiaobo1， 2， Zhang Yifu1， Zhang Baofeng1， Qu Jiwei1， Zhang Ruihong1， 2

（1. School of Mechanical Engineering， Yangzhou University， Yangzhou， 225127， China；

2. Nanjing Woyang Machinery Technology Co.， Ltd.， Nanjing， 211200， China）

Abstract：

“Double carbon” has become the key task of Chinas agricultural green development. It is urgent to reduce agricultural greenhouse gas emissions in order to achieve the carbon neutral goal of 2060. This paper reviews the research progress and development trend of agricultural carbon emission in China in recent years， summarizes the research on the six major emission sources of agricultural materials， rice planting， carbon fixation of cultivated land， straw burning， livestock and poultry breeding and agricultural machinery， and publishes the suggestions and prospects for carbon emission reduction of the six major agricultural emission sources. The research shows that there are many empirical analysis on the agricultural carbon emission intensity of the five major agricultural emission sources of agricultural materials， rice planting， straw burning， livestock and poultry breeding and agricultural machinery， and the carbon emission reduction effect is significant， because of the effective regulation of its carbon emissions and the impact of strengthening the purchase subsidy policy. However， there is less empirical analysis on the carbon sequestration of arable land， and the process of carbon emission reduction is slow， mainly due to the greater impact of the subjective factors of farmers， so we should strengthen the publicity and learning of farmers. Although Chinas total agricultural carbon emissions fluctuate up and down， they tend to decline as a whole. In order to achieve green and sustainable development， the government and the whole people need to work together. The implementation of low-carbon agriculture is conducive to achieving the 2060 carbon neutral goal.

Keywords：

carbon neutralization; greenhouse gas emissions; emission sources; carbon emission reduction; low carbon agriculture

0 引言

近年來，隨著全球二氧化碳及溫室氣體排放量不斷增高［1］，導(dǎo)致全球溫度急速上升，全球氣候變暖已成為重大挑戰(zhàn)問題。為此國際社會針對氣候問題達(dá)成《巴黎協(xié)議》要將全球平均氣溫上升幅度努力控制在1.5℃以內(nèi)［2］。在第七十五屆聯(lián)合國大會上，國家主席習(xí)近平鄭重宣告：中國二氧化碳排放力爭2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和［34］。“碳中和”“碳達(dá)峰”是當(dāng)前社會發(fā)展的重大任務(wù)指標(biāo)。人類活動過程中直接或間接過量向大氣中排放甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）和氧化亞氮（N2O）等溫室氣體是造成全球氣候變暖的主要原因［1］。而農(nóng)業(yè)作為全球第二大排放源，經(jīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動排放出氧化亞氮（N2O）和甲烷（CH4）分別占全球溫室氣體排放的60%和40%，其中農(nóng)業(yè)排放二氧化碳（CO2）約占農(nóng)業(yè)溫室氣體排放20%～35%［56］。中國作為世界農(nóng)業(yè)大國，也作為發(fā)展中國家，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)高度依賴，中國農(nóng)業(yè)碳排放占碳排放總量的17%［1， 7］。因此，發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)已成為中國邁向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的重要步驟。在此大有可為的歷史機遇期，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)更能彰顯中國負(fù)責(zé)任的農(nóng)業(yè)大國形象［8］。

鑒于此，本文在“雙碳”背景下，對中國農(nóng)業(yè)碳排放六大碳排放源進(jìn)行研究整理，評析并推進(jìn)農(nóng)業(yè)碳減排實踐措施和落實實證研究，旨在為歸納出當(dāng)前中國農(nóng)業(yè)碳減排不足之處，制定減排政策方向進(jìn)而提供建議。

1 農(nóng)業(yè)碳排放源及影響因素

1.1 農(nóng)業(yè)碳排放源

當(dāng)前農(nóng)業(yè)碳排放［9］的碳排放源主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)資投入所帶來的碳排放、水稻生長過程排放的CH4等溫室氣體、土壤表層破壞排放的N2O、秸稈焚燒排放的CO2、動物養(yǎng)殖產(chǎn)生畜禽糞便的碳排放以及從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動作業(yè)工具的碳排放［1014］。由農(nóng)田生產(chǎn)間接排放，田間焚燒和動物糞便引起碳排放占整個農(nóng)業(yè)排放的60%～80%；50%～70%的CH4排放是由牲畜腸道發(fā)酵，水稻種植和動物糞便引起；1%的CO2排放是由農(nóng)業(yè)機械生產(chǎn)和使用引起［15］。排放源［16］如表1所示。

1.2 影響農(nóng)業(yè)碳排放因素

人口增加及飲食結(jié)構(gòu)變化會引起動物副產(chǎn)品消費增加，以及技術(shù)進(jìn)步帶來大量投入化肥農(nóng)藥和集體化農(nóng)業(yè)，現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)機械的大量使用等是農(nóng)業(yè)碳排放增加主要因素。

Esteve等［17］采用系統(tǒng)優(yōu)化法來評估氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響，得到極端天氣下（干旱和洪水）引起農(nóng)業(yè)灌溉和災(zāi)后恢復(fù)生產(chǎn)會增加能源消耗和CO2排放。Tendall等［18］應(yīng)用系統(tǒng)優(yōu)化法探討氣候變化和社會經(jīng)濟因素對瑞士不同農(nóng)業(yè)的影響，并得出結(jié)論，社會經(jīng)濟因素（如經(jīng)濟結(jié)構(gòu)優(yōu)化和技術(shù)進(jìn)步）對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中CO2排放量影響更大。Xu等［19］采用地理加權(quán)回歸模型對農(nóng)業(yè)部門CO2的排放進(jìn)行區(qū)域分析，在經(jīng)濟增長過后，中國東部和中部地區(qū)CO2排放量高于西部地區(qū)，能源強度從中西部到東部地區(qū)顯著降低。因此，環(huán)境部門在制定減排政策過程中，區(qū)域差異是必須考慮的影響因素。

林斌等［20］在農(nóng)業(yè)碳減排治理結(jié)構(gòu)框架基礎(chǔ)上，從實施主體（農(nóng)戶）、治理主體（政府、市場和社會組織）等方面分析降低農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展的主要因素。表明農(nóng)戶是農(nóng)業(yè)碳減排實踐主體，農(nóng)戶在進(jìn)行加強環(huán)境保護學(xué)習(xí)后，意識到使用過量農(nóng)藥化肥等農(nóng)資會對生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)帶來危害，從而規(guī)范農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行為［2124］。在政府、市場以及社會組織的外部調(diào)節(jié)下能夠有效推動農(nóng)戶低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［2528］。這與Jiang等［29］研究心理因素對農(nóng)民重復(fù)利用農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物減少碳排放意愿的影響相切合，充分表明農(nóng)戶主觀意識影響農(nóng)業(yè)碳減排有效實施。

2 我國農(nóng)業(yè)碳排放歷史發(fā)展趨勢

2.1 我國氣候變暖趨勢

跡象表明，中國氣候變化與全球氣候變化兩者之間存在一些明顯差異，但是卻有相當(dāng)大相似性，在過去100年里，中國平均年地表空氣溫度顯著增加，變化范圍在0.5℃～0.8℃之間，與同時期全球氣溫相比還略高于［30］。中國經(jīng)歷明顯變暖，特別是最近20年，氣溫的變化與農(nóng)業(yè)溫室氣體排放有著必要的關(guān)聯(lián)。Deng等［31］根據(jù)全球和區(qū)域氣候模型長期氣象記錄分析到2050年將上升2.3℃～3.3℃，到2100年將上升3.9℃～6.0℃。由此可知，控制溫室氣體排放刻不容緩。

2.2 時序下農(nóng)業(yè)碳排放趨勢

姜濤等［32］在對中國農(nóng)業(yè)碳排放趨勢演進(jìn)表明“碳排放的低排時期：1961—1978年，碳排放的高增期：1979—1996年，碳排放的平達(dá)期：1997—2015年，碳排放的穩(wěn)控制期：2016年至今”。田云等［33］在對中國農(nóng)業(yè)碳排放再測算分析碳排放特征表明2005—2019年中國農(nóng)業(yè)碳排放總量及碳排放強度呈下降趨勢。從1995年，中國碳排放量持續(xù)增加，但最近幾年增長率有所下降，中國31個省份的農(nóng)田、碳封存、碳足跡等排放量均有所增加［3435］。Xiong等［36］根據(jù)1992—2019年太湖流域及城市水平的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出農(nóng)業(yè)碳排放呈明顯上升趨勢。陳羅燁［37］、陳儒［38］、盧子芳［39］、王惠［40］、張廣勝［13］等對農(nóng)業(yè)碳排放進(jìn)行測算，運用標(biāo)準(zhǔn)橢圓法、重心模型法、SBM模型法、生命周期評價法以及GIS等方法，并對其空間分布狀態(tài)特征進(jìn)行研究。結(jié)果與Liu等［4142］研究影響我國農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)因素所得結(jié)果相似，表明我國農(nóng)業(yè)碳排放呈現(xiàn)“U”型趨勢，碳排放整體增速但呈現(xiàn)逐漸下降趨勢。

2.3 政策下碳排放發(fā)展趨勢

Liu等［41］對中國農(nóng)業(yè)碳排放總量及其年增長率進(jìn)行研究得出，從碳排放總量角度來看，中國農(nóng)業(yè)總碳排放量呈現(xiàn)倒“U”型趨勢。碳排放量發(fā)展趨勢可分為三個階段：第一階段從2003—2008年，碳排放總量呈上升趨勢，但是增長率呈現(xiàn)下降趨勢，造成這種現(xiàn)象原因是2004年中央一號文件中“兩救濟三補貼”政策落實，促進(jìn)了農(nóng)民耕地建設(shè)的積極性，增加了化肥農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)物資的大量使用，導(dǎo)致碳排放量急劇增加。在2007年召開中共十七大和2008年中央一號文件強調(diào)保護生態(tài)環(huán)境和發(fā)展保護性農(nóng)業(yè)，因而在2007—2008年碳排放增長速度明顯降低。在2009—2015年，碳排放總量呈現(xiàn)上升趨勢，但是年增長率呈現(xiàn)下降趨勢，造成這種現(xiàn)象主要原因是中央1號文件強調(diào)農(nóng)業(yè)投入和補貼的重要性，間接增加了化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料。2014年，中共中央1號文件指出，應(yīng)該加快農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，這在碳排放增長起至關(guān)重要作用。第三階段從2016—2017年，中國碳排放總量年增長率呈下降趨勢。主要原因是2016年和2017年中央一號文件表明，增強資源環(huán)境保護和綠色生態(tài)修復(fù)工作，持續(xù)推進(jìn)農(nóng)業(yè)從過度依賴資源消耗向可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變的綠色協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略，從而使得在2016—2017農(nóng)業(yè)碳排放呈下降趨勢。

當(dāng)前“十四五”規(guī)劃是我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長速度換擋關(guān)鍵時期，也是實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵時間窗口［43］。中國農(nóng)業(yè)發(fā)展注重可持續(xù)發(fā)展和綠色密集型發(fā)展。農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展更能加快碳排放下降趨勢，這也為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)打下堅實的基礎(chǔ)。

3 國內(nèi)外農(nóng)業(yè)碳減排措施和方法

3.1 國外農(nóng)業(yè)碳減排政策實施方法

1） 國際經(jīng)驗。在農(nóng)業(yè)碳減排實施方面，歐盟、加拿大、澳大利亞和以色列等農(nóng)業(yè)大國取得一定成效［32］。（1）歐盟模式：推行“共同農(nóng)業(yè)政策”作為頂層設(shè)計重點任務(wù)，以農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展和農(nóng)業(yè)增產(chǎn)同步進(jìn)行［44］。通過鼓勵農(nóng)民將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與碳減排進(jìn)行脫鉤，適當(dāng)給予因參與農(nóng)業(yè)碳排放調(diào)控政策而產(chǎn)生生產(chǎn)性損失的農(nóng)戶財政補貼，同時通過市場價格來調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，實時更新政策，進(jìn)而達(dá)到降低碳排放。（2）加拿大模式：推進(jìn)“綠色金融服務(wù)”體系推行綠色發(fā)展與金融服務(wù)掛鉤，以碳減排為核心推動綠色經(jīng)濟發(fā)展［45］。（3）澳大利亞模式：建立“農(nóng)業(yè)碳排放交易”機制，通過碳交易機制控制農(nóng)業(yè)碳排放增長速度，不斷提高碳稅減少農(nóng)業(yè)碳排放［46］。（4）以色列模式：實行“農(nóng)業(yè)碳排放服務(wù)科技”在農(nóng)業(yè)碳減排服務(wù)領(lǐng)域?qū)嵤﹦?chuàng)新技術(shù)，建立科技項目可持續(xù)創(chuàng)新服務(wù)體系，并監(jiān)測農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中碳排放［32］。（5）美國土地使用政策：通過對能源征收碳稅減少分配給土地農(nóng)作物和征收碳稅將農(nóng)田轉(zhuǎn)移到其他國家，最后整體抵消碳排放量［47］。

3.2 中國農(nóng)業(yè)碳減排政策實施方法

中國在管理農(nóng)業(yè)碳排放方面頒布并實施中華人民共和國資源稅法，在《國家氣候變化規(guī)劃（2014—2020年）》中明確提出，在對農(nóng)業(yè)稅收進(jìn)行改革過程中，因積極考慮氣候變化，并且研究的碳稅制度要符合中國國情［48］。國務(wù)院在2016年頒布《“十三五”控制溫室氣體排放工作方案》中提出快速發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，降低農(nóng)業(yè)溫室氣體排放。2021年，國務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達(dá)峰行動方案》和《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》中提出要在農(nóng)村農(nóng)業(yè)中進(jìn)行固碳減排。同年《“十四五”全國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》中再次強調(diào)發(fā)展低碳綠色農(nóng)業(yè)，其政策有效實施為實現(xiàn)碳中和提供保障。

4 中國農(nóng)業(yè)碳減排進(jìn)展

4.1 農(nóng)資施用碳排放緩解進(jìn)展

Liu等［41， 49］研究農(nóng)業(yè)碳排放源，農(nóng)業(yè)肥料是中國農(nóng)業(yè)碳排放主要來源，農(nóng)藥、農(nóng)用肥料、農(nóng)用塑料薄膜、農(nóng)作物、農(nóng)用灌溉等碳排放量分別占農(nóng)業(yè)總碳排放量10%、60%、13%、0.5%和1.5%。并且研究進(jìn)一步表明，從2003—2017年，農(nóng)藥產(chǎn)生碳排放比例呈倒“U”形趨勢，農(nóng)業(yè)肥料呈“W”形趨勢，農(nóng)資碳排放整體呈現(xiàn)下降趨勢。

Li等［50］研究認(rèn)為，施肥是農(nóng)業(yè)碳排放最大貢獻(xiàn)者，占總農(nóng)業(yè)總排放57%，這與Xu［51］、Chen［52］、Liu［53］等研究結(jié)果相似。中國依靠煤炭生產(chǎn)材料，表明中國化肥生產(chǎn)能耗高，利用效率低，隨著氮劑量的增加碳排放顯著提高，可歸因于兩個主要原因：首先，施用氮肥為土壤中微生物硝化提供足夠底物，導(dǎo)致CO2排放［54］；其次，較高劑量導(dǎo)致更多土壤無機氮，為活性微生物提供有利條件，導(dǎo)致更多CO2排放［55］。Wan等［56］研究減少化肥和農(nóng)藥的使用對低碳農(nóng)業(yè)部門影響，得出增加有機肥料使用和改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)有助于減少CO2。Li等［57］采用分解法調(diào)查中國農(nóng)業(yè)部門CO2排放，Robaina-Alves等［58］采用結(jié)構(gòu)分解法研究中國農(nóng)業(yè)部門CO2排放，得到結(jié)果表明農(nóng)業(yè)部門應(yīng)減少化肥和能源使用，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，并引入先進(jìn)的低碳技術(shù)。

金書秦等［59］從中國1962—2018年中國化肥施用帶來碳排放數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，中國化肥碳排放量雖有小幅度變化，但總體趨勢呈現(xiàn)下降趨勢，這與化肥被作物吸收比例有重要關(guān)系，同時表明我國出臺有關(guān)化肥農(nóng)藥減量施用和有機肥代替化肥等系列政策文件得到有效的實施。中國在農(nóng)業(yè)化肥使用帶來的碳排放已經(jīng)呈現(xiàn)下降趨勢，給農(nóng)業(yè)帶來一定碳減排效果。

4.2 稻田中碳減排緩解進(jìn)展

水稻生產(chǎn)作為世界人口重要糧食來源，同時排放大量溫室氣體［60］。水稻生產(chǎn)過程具有碳匯和碳源兩個功能作用［61］，如圖1所示。在穩(wěn)定水稻生產(chǎn)同時，采取增加水稻土壤碳庫含量和減少溫室氣體排放的農(nóng)業(yè)實踐是應(yīng)對全球氣候變化的關(guān)鍵措施。唐志偉等［62］分析我國2001—2018年水稻播種面積及單位產(chǎn)量CH4排放，得出2001—2018年中國水稻生產(chǎn)過程中CH4總排放量呈“降低—升高—降低”趨勢，單位水稻CH4排放量呈整體下降趨勢。

通過免耕、秸稈還田、氮肥減施、稻田種養(yǎng)和間接灌溉等措施可以使水稻固碳減排［61］。在水稻種植進(jìn)行適當(dāng)水分管理措施，不僅可以減少灌溉用水同時提高水稻高產(chǎn)，并且有助于減少溫室氣體排放［63］。Liechty［64］、Riya［65］等研究表示水稻品種是影響稻田溫室氣體排放重要因素，不同水稻品種之間碳排放量差異在6～14倍。除水稻植物形態(tài)特征差異外，水稻不同品種的根系數(shù)量和分泌物類型也具有顯著差異，這些因素也會影響甲烷和N2O排放［6667］。水稻品種改良也可能在提高產(chǎn)量和減少溫室氣體排放方面具有顯著效果。光合物分配較高新水稻品種會減少生產(chǎn)甲烷，從而有利于甲烷緩解［68］。新品種應(yīng)用是提高水稻產(chǎn)量主要途徑，占所有發(fā)展中國家產(chǎn)量增長近50%［69］，過去50年來，中國用新品種取代傳統(tǒng)水稻品種已經(jīng)顯著降低溫室氣體排放量，抗旱水稻已被強烈提倡作為中國作物生產(chǎn)［6970］。

被水淹沒稻田是CH4排放關(guān)鍵來源，而減少此類排放關(guān)鍵是優(yōu)化水資源管理。季中排水不僅抑制水稻通過水分脅迫進(jìn)行的無效分蘗，而且顯著降低稻田甲烷排放量36%～77%［71］。在實際水稻生產(chǎn)，水肥和農(nóng)業(yè)實踐配合使用可以穩(wěn)定產(chǎn)量和減少溫室氣體排放。在稻田中減少溫室氣體排放最有效措施是旱地水稻種植>淺層灌溉>使用硫酸銨代替尿素或碳酸氫銨>非產(chǎn)季的中期曬干>秸稈還田>施用緩釋肥料>連續(xù)洪水灌溉［72］。氮肥施用量減少15.7%不會降低水稻產(chǎn)量，淺灌溉和適當(dāng)施肥相結(jié)合可以減少34.3%溫室氣體排放，同時使水稻產(chǎn)量增加1.7%［73］。培育和選擇抗旱性優(yōu)良、高產(chǎn)品種在節(jié)水和減排方面起著至關(guān)重要作用。通過技術(shù)創(chuàng)新提高水稻產(chǎn)量，降低CH4和N2O排放是必要和緊迫的。

4.3 耕地土壤固碳緩解進(jìn)展

農(nóng)業(yè)土壤是人為來源CO2排放到大氣中一部分，通過土壤有機碳含量變化來評估CO2排放量。Yan等［74］發(fā)現(xiàn)，中國農(nóng)業(yè)表層土壤平均有機碳含量可通過秸稈還田糞便投入或生物氮施用可促進(jìn)土壤有機碳積累。土壤有機碳降低不僅是碳排放關(guān)鍵問題，也是嚴(yán)重土壤肥力問題，在氣候變暖的情況下對糧食安全構(gòu)成挑戰(zhàn)。

低耕/免耕與秸稈摻入或覆蓋和施用糞肥可以增加土壤有機碳庫存［75］。中國在過去二三十年通過提高土壤肥力，在糧食生產(chǎn)方面成功為減緩碳排放做出了巨大貢獻(xiàn)。然而，由于低溫下秸稈分解程度有限，東北地區(qū)農(nóng)作物秸稈在田間摻入難度較大。需要為改善該地區(qū)土壤肥力做出更多努力，以增強農(nóng)田土壤碳固存。

4.4 秸稈焚燒碳排放緩解進(jìn)展

環(huán)保部1999年出臺《秸稈禁燒和綜合利用管理辦法》，提出并開展禁燒秸稈相關(guān)政策與多種形式秸稈綜合利用方法，大力推廣秸稈飼料應(yīng)用、秸稈氣化、機械化秸稈還田技術(shù)及秸稈工業(yè)原料開發(fā)等，使得近年來秸稈燃燒逐漸減少。曹慧明等［76］基于VIRS數(shù)據(jù)對山東2015—2020年排放進(jìn)行研究表明山東省秸稈燃燒呈現(xiàn)下降趨勢，并得到有效控制，表明政府禁止露天焚燒秸稈政策得到有效進(jìn)展［77］。秸稈還田可避免資源浪費，在秸稈中添加微生物菌劑，可以提高作物高產(chǎn)同時減少焚燒帶來溫室氣體排放［78］。依靠禁止焚燒稻草政策不夠，關(guān)注外部組織和政治認(rèn)同因素，關(guān)鍵是增強農(nóng)民可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展責(zé)任意識［79］。

4.5 動物副產(chǎn)品碳減排管理創(chuàng)新

將動物糞便作為有機肥料施用于農(nóng)業(yè)用地，可以提高土壤中有機碳儲量、土壤肥力和作物生產(chǎn)力，與此同時也會排放溫室氣體［80］。蘇旭峰等［81］研究中國2000—2018年30個省份畜禽養(yǎng)殖碳排放得出碳排放量呈“上升-下降”趨勢。結(jié)果與郭險峰等［82］對中國2000—2019年31省畜禽養(yǎng)殖碳排放所得結(jié)果相似，整體呈下降趨勢。

目前我國對畜禽糞便主要處理方式是通過適當(dāng)管理來減少溫室氣體排放。Nayak等［83］采用自上而下法評估我國農(nóng)業(yè)部門CO2減排措施技術(shù)潛力，表明管理模式對作物生產(chǎn)具有較大減排潛力，而放牧管理對畜牧業(yè)生產(chǎn)有很大減排潛力。雷鳴等［84］在對豬糞貯存過程研究中，通過添加生物炭、秸稈、黃土和膨潤土方式與不添加任何添加物進(jìn)行對比，表明添加10%用量膨潤土和生物炭處理過的豬糞，其中N2O累計排放量降低19.8%和37.6%，CO2累計排放量降低15.4%和20.9%。研究表明，畜禽糞便貯存過程中隨著堆體高度增加，溫室氣體排放也會增加，通過輔料添加可以有效減少排放溫室氣體，也可以將畜禽糞便收集進(jìn)行厭氧發(fā)酵來控制溫室氣體排放［85］。

4.6 農(nóng)業(yè)機械碳減排創(chuàng)新

當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式正在以機械化為標(biāo)志向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，機械化生產(chǎn)在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率及農(nóng)民收入的同時，也導(dǎo)致依賴于能源消耗。李成龍等［86］對我國1997—2016年29個省份農(nóng)業(yè)碳排放強度研究表明農(nóng)業(yè)機械化促進(jìn)農(nóng)業(yè)碳排放增加。

Fischer等［87］使用系統(tǒng)優(yōu)化法評估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中減輕CO2措施，農(nóng)業(yè)部門應(yīng)增加研發(fā)投入，并擴大天然氣和太陽能等清潔替代能源使用來減輕CO2排放。Koondhar等［88］使用了ARDL仿真模型分析中國1971年到2019年生物能源和化石燃料消耗，碳排放和農(nóng)業(yè)生物經(jīng)濟增長圖形聯(lián)系，表明化石燃料與農(nóng)業(yè)生物經(jīng)濟增長存在重要聯(lián)系。生物質(zhì)燃燒和農(nóng)業(yè)機械污染氣體排放已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)CO2排放主要組成部分［89］。為了減少農(nóng)業(yè)機械帶來的碳排放，當(dāng)今的拖拉機配備了多種減排技術(shù)，如柴油氧化催化劑（DOC）、選擇性催化還原（SCR）、廢氣再循環(huán)（EGR）、和柴油顆粒過濾器（DPF）等［90］。Mattetti等［91］在拖拉機的啟動和停止系統(tǒng)做出了節(jié)省燃料和排放的措施，通過減少拖拉機在怠速狀態(tài)下花費的時間來減少能源的消耗。

5 農(nóng)業(yè)碳排放改善原因分析與建議

5.1 農(nóng)業(yè)碳排放改善原因

1） 農(nóng)民認(rèn)知層面因素。主要取決于政府提出“資源節(jié)約型和環(huán)保型農(nóng)業(yè)”概念加強碳排放宣傳并且已采取相應(yīng)措施宣傳保護當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)環(huán)境，使得農(nóng)民接受更多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程減排固碳教育，在生產(chǎn)過程中改變傳統(tǒng)生產(chǎn)行為方式，關(guān)注環(huán)境因素，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)減排之路。

2） 政策補貼層面因素。我國采取因地制宜措施，加強發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)政策，適當(dāng)增加財政補貼，減少傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，將使用節(jié)能機械和選用優(yōu)質(zhì)種子納入補貼政策，用財政激勵措施鼓勵發(fā)展低碳現(xiàn)代農(nóng)業(yè)［92， 93］。

3） 加強低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和減排應(yīng)用的因素。政府加強對低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)的政策和財政支持，引導(dǎo)科研機構(gòu)朝著綠色低碳發(fā)展減少化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用薄膜等有害投入消費，采用沼氣池等立體種植和節(jié)約用地方式，改造農(nóng)業(yè)供水管網(wǎng)，減少水分蒸發(fā)和泄露，以達(dá)到減少農(nóng)業(yè)碳排放。

5.2 農(nóng)業(yè)碳減排未來行動建議

當(dāng)前新發(fā)展格局下，我國農(nóng)業(yè)處于向綠色轉(zhuǎn)型的新發(fā)展階段，發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)是目前“雙碳”目標(biāo)要解決的重點問題。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)從種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)耕地固碳和農(nóng)業(yè)機械等方面進(jìn)行固碳減排，建議如圖2所示。

5.2.1 農(nóng)資施用建議

發(fā)展清潔農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，提高施肥效率。提高氮肥施用效率和使用有機肥可以減少因化肥使用的碳排放。推動技術(shù)創(chuàng)新，實施精確精準(zhǔn)施肥噴藥，減少多余農(nóng)資投入產(chǎn)生的碳排放。此外，應(yīng)建立健全化肥行業(yè)生產(chǎn)監(jiān)管和產(chǎn)品追溯體系，嚴(yán)格執(zhí)行行業(yè)準(zhǔn)入管理，推動建立國家級農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展減排示范區(qū)［94］。在此基礎(chǔ)上，中國應(yīng)加大控制農(nóng)業(yè)碳排放力度，確?；兽r(nóng)藥使用負(fù)增長的農(nóng)資節(jié)約措施，以促進(jìn)低碳農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

5.2.2 水稻甲烷排放建議

改善栽培作物系統(tǒng)和模式，增加作物密度可以穩(wěn)定生產(chǎn)，同時可以減少農(nóng)業(yè)碳排放［95］。選擇高產(chǎn)稻作物可以增強碳固存同時有利于減少CH4排放［96］。強化低碳稻作科技創(chuàng)新集成，將減少碳排放理念貫穿水稻整個生產(chǎn)周期中，構(gòu)建集增匯、減排、降耗、循環(huán)完整低碳稻作技術(shù)集成體系。創(chuàng)新低碳稻作產(chǎn)業(yè)經(jīng)營體系，通過土地流轉(zhuǎn)促進(jìn)規(guī)?；l(fā)展，構(gòu)建低碳稻作技術(shù)推廣體系，面向公眾開展資源和環(huán)境保護宣傳教育，面向農(nóng)民開展低碳稻作技術(shù)培訓(xùn)，面向農(nóng)技推廣人員及管理人員提升管理和服務(wù)低碳稻作生產(chǎn)能力。完善低碳稻作政策保障體系，建立低碳稻作發(fā)展法律保障體系，促進(jìn)低碳稻作技術(shù)應(yīng)用推廣。

5.2.3 耕地土壤固碳建議

增強碳匯功能提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，重點在于增加土壤碳匯。在農(nóng)業(yè)土壤方面，改善土壤土壤肥力，施用有機肥、覆蓋作物和減少休耕期以最少土壤干擾和增加有機質(zhì)使用增強土壤固碳［97］。在土壤中隔離更多碳，即減少耕作強度，增加作物殘茬投入，施用糞便，養(yǎng)分管理和夏季休耕清除［98］。

具體實施方法建議：（1）通過綠肥種植、秸稈還田、有機肥及人糞畜尿、植被覆蓋等措施增加土壤有機質(zhì)。（2）通過土地整治、復(fù)種輪作、土壤修復(fù)、土壤改良和配方施肥等改善土壤環(huán)境增加土壤有機碳容量。（3）通過控制施肥、合理輪作、保護性耕作和少免耕等措施減少土壤有機質(zhì)消耗量，從而保證土壤有機碳儲量增加。

5.2.4 動物及動物副產(chǎn)品碳排放建議

加強創(chuàng)新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，采用先進(jìn)、科學(xué)的糞便管理系統(tǒng)對畜禽養(yǎng)殖技術(shù)進(jìn)行管理，可減低碳排放［99］。通過源頭減量到過程控制最后末端利用的全鏈條技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，實現(xiàn)低碳養(yǎng)殖和畜牧業(yè)綠色發(fā)展。加大對畜禽糞便工藝技術(shù)研發(fā)，重點研發(fā)糞尿自動分離的新型畜舍、配套除糞設(shè)施、糞便和尿液輸送設(shè)施，最大限度減少污水產(chǎn)生，從源頭減少畜禽糞便在畜舍貯存過程中溫室氣體排放。開展厭氧發(fā)酵創(chuàng)新工藝研究，提高厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣效率，研發(fā)沼氣提純和發(fā)電技術(shù)等實現(xiàn)沼氣能源化利用。研發(fā)密閉式快速好氧堆肥技術(shù)等減少堆肥過程中的溫室氣體排放。根據(jù)中國不同區(qū)域的農(nóng)田類型，研發(fā)輕簡化的固體和液體糞肥還田利用設(shè)施，實現(xiàn)糞肥方便快捷還田，縮短糞肥貯存時間，進(jìn)一步降低溫室氣體排放，為畜禽糞便減量化、能源化和肥料化利用和溫室氣體協(xié)同控制提供技術(shù)支撐［100］。

5.2.5 農(nóng)業(yè)機械碳減排建議

應(yīng)加強農(nóng)業(yè)科技研發(fā)，使農(nóng)業(yè)機械化輔助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)力，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型，形成工農(nóng)業(yè)聯(lián)動效應(yīng)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)附加值。加快選擇高質(zhì)量、高收率、多重抗性、適應(yīng)性廣的新農(nóng)業(yè)機械，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)；加快研發(fā)適合不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備生產(chǎn)，優(yōu)化農(nóng)機機構(gòu)，改進(jìn)農(nóng)業(yè)機械舊驅(qū)動力，從源頭減少碳排放。

農(nóng)業(yè)機械應(yīng)急需改進(jìn)以柴油為主要能耗的農(nóng)業(yè)機械，要大力完善設(shè)施設(shè)備提高能源利用率，實行精準(zhǔn)農(nóng)機投入以減少使用農(nóng)業(yè)機械造成的環(huán)境污染。推廣低碳農(nóng)機增強農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，政府應(yīng)加強農(nóng)業(yè)機械采購補貼和跨區(qū)域作業(yè)補貼政策，激發(fā)市場生產(chǎn)節(jié)能環(huán)保的農(nóng)業(yè)機械。此外，還應(yīng)重點研發(fā)清潔能源在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，以電替代化石燃料，以實現(xiàn)農(nóng)村地區(qū)無煤化。

5.3 氣候智慧型農(nóng)業(yè)的知識創(chuàng)造和普及

積極倡導(dǎo)氣候智慧型農(nóng)業(yè)新理念，將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生態(tài)、綠色、低碳等理念融合成更標(biāo)準(zhǔn)智慧型全新農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，增強氣候變化抵御力，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力以持續(xù)保障國家糧食安全，同時減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放［101］。加大支持氣候智慧型農(nóng)業(yè)政策力度，通過加強農(nóng)業(yè)部門和環(huán)保、氣象等部門合作開展氣候智慧型農(nóng)業(yè)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)認(rèn)證，推動氣候型農(nóng)業(yè)在我國更廣泛普及并實踐，針對農(nóng)民開展培訓(xùn)并提供技術(shù)指導(dǎo)，突出農(nóng)民主體地位，增強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營主體的減排意識，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化，達(dá)到固碳減排的效果。

6 展望

地球已經(jīng)經(jīng)歷并繼續(xù)面臨快速變暖的趨勢，而全球人口和經(jīng)濟發(fā)展將在未來50年內(nèi)以越來越快的速度增長。即使采取強有力措施，到2020年將碳排放量減少到低于1990年水平，地球表面平均溫度仍將增加約2.0℃，這表明到21世紀(jì)末全球糧食安全將處于更為關(guān)鍵狀態(tài)。因此，在氣候變暖下確?？沙掷m(xù)糧食安全最可行方法是在種植系統(tǒng)方面進(jìn)行創(chuàng)新，以提高產(chǎn)量和減少溫室氣體排放。雖然中國經(jīng)歷嚴(yán)重氣候變暖和資源限制，但中國農(nóng)業(yè)在糧食生產(chǎn)方面仍然取得巨大成功。中國政府、科學(xué)家和農(nóng)民為應(yīng)對氣候變暖做出許多積極調(diào)整，而不是被動地避免變暖導(dǎo)致的作物生產(chǎn)限制。

在未來農(nóng)業(yè)碳排放問題上，國外學(xué)者運用預(yù)測模型對未來農(nóng)業(yè)碳排放趨勢進(jìn)行預(yù)測得出下降趨勢。中國研究者對中國未來農(nóng)業(yè)碳排放量上預(yù)測的數(shù)據(jù)顯示出一定的下降趨勢。從農(nóng)業(yè)碳排放總量上看，截至2020年中國在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域已提前完成碳減排目標(biāo)。這表明中國目前減排政策十分有效。在中國節(jié)能減排政策和實施進(jìn)程上充分表明中國有決心實現(xiàn)兩個氣候目標(biāo)（到2030年達(dá)到碳峰值和到2060年實現(xiàn)碳中和）。

總而言之，在現(xiàn)有環(huán)保政策和公眾共同努力下，中國農(nóng)業(yè)碳排放量將按照預(yù)測趨勢持續(xù)減少，盡快達(dá)到全球健康、可持續(xù)生態(tài)環(huán)境發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，這需要全民積極參與和自覺實踐低碳理念。

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