浙江省农业系统碳源、碳汇现状评估分析

张大东，张社梅，黄 伟

(1.浙江省农业区划办公室，浙江省农业区划学会，杭州 310025;2.浙江省农业科学院农村发展研究所，杭州 310021)

面对全球气候变暖对人类生存和发展带来的严峻挑战，以低能耗、低污染、低排放为特征的低碳经济逐步成为全球关注的热点。在2009年年底的哥本哈根会议上，中国提出到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。为了达到这个目标，准确确定陆地生态系统碳汇、碳源机制是其中一个关键［1］。

低碳农业作为低碳经济的有机组成部分，其发展对于提高农业的综合竞争力，减少区域温室气体排放，促进国民经济可持续发展均有着重要的现实意义。浙江是经济大省、资源小省，目前正处于工业化、城市化的快速发展期，资源能耗大，节能减排任务重。为此，省委省政府已经做出了发展低碳经济、建设生态文明的重大部署，其中就农业方面，突出强调了发展循环农业，推动农业向着低投入、低排放、低消耗的发展方式转变的战略思路。在全省全面推动低碳经济建设的大背景下，如何尽快、有效的降低农业生产过程中的碳排放，找出影响农业系统碳源、碳汇的主要因素，为采取有针对性的措施提供决策参考就成为一项重要议题。然而从相关文献的查阅情况来看，尽管国内外研究对碳源、碳汇比较关注，但对农业系统碳汇、碳源的研究还不是很多。正是在这样的背景下，该研究以浙江省为例，通过搭建农业系统碳源碳汇评估的框架，考察了近10年来浙江全省以及69个县市区农业系统碳汇、碳源的主要构成及其变动趋势，为农业系统减排增汇提供思路和方法。

1 浙江省区域农业生态系统碳源、碳汇评估方法

1.1 测算边界的界定

由于农业在本质上是一个依赖太阳辐射、土地、大气和水等来自自然的初级资源来转化食品的过程，因此，在碳问题上具有碳汇和碳源①当生态系统固定的碳量大于排放的碳量时，该系统就成为大气二氧化碳的汇，简称碳汇;反之，则为碳源。一般农业碳汇的指标是固碳量;农业碳源国际上通用的是排放二氧化碳或者二氧化碳当量双重特征。农业的碳吸收功能主要是通过绿色植物的光合作用实现，作物 (含所有为人类提供碳水化合物的植物)是吸收和固定大气中二氧化碳的主要动力。农业碳排放功能的实现途径多种多样［2］。首先，农业生产中投入的生物能和工业能。生物能如种子、种苗、种畜和有机肥等，与温室气体排放关联度不大，工业能如化肥、农药、农用薄膜、机械等，其生产、制造与使用过程都离不开电力、石油等能源的使用，是农业参与温室气体排放的大户;其次，毁林、林地转化为非林地等引起的二氧化碳释放;第三，养殖业中的碳排放，包括动物粪便、畜禽肠道发酵释放出大量的氨，以及渔业养殖中的机械能耗等;第四，各类农业废弃物的处理、管理和利用过程必须耗用能源造成大量的碳排放。

根据以上分析，研究将浙江农业生态系统碳汇边界界定为:农地、林地、园地三大农业系统土壤及地表覆盖物固碳量的总和 (因浙江草地面积较小，因此这里没有计算在内)。将农业生态系统碳源边界界定为:农业生产用电、用油等能源消耗碳排放、农业投入品制造及其使用中的碳排放、农作物生产过程的碳排放、畜禽饲养中的碳排放以及农业有机废弃物燃烧或者处理中的碳排放等。

1.2 评估思路及数据来源

对农业系统碳源、碳汇评估的基本思路是先测算整个系统的碳吸收量和碳排放量，两者大小进行比较即可做出评估。根据以上对测算边界的界定，以及大量文献的查阅和梳理，文章搭建了农业系统碳源、碳汇测度的框架，详见表1。

表1 浙江省农业系统碳源、碳汇评估框架

以上农业系统碳源、碳汇测算中，涉及的统计指标包括:耕地、园地、林地面积，农作物播种面积，畜禽饲养规模，化肥、农药、农膜使用量，农业柴油、电使用量等等。除了林地面积以外，其余统计数据均可从历年的《浙江省统计年鉴》、《浙江省农业统计资料》中可直接获得。各市林地面积参照全省2004年发布的统一数据 (浙政办发 (2004)119号)。相关的折算指标包括土壤固碳系数、作物生物产量、作物经济系数、森林生物总量、油电碳排放系数、畜禽排放因子、秸秆干物质含量等等，这些数据主要来自于2006年IPCC国家温室气体清单指南以及公开发表的学术论文。

2 浙江省农业生态系统碳汇、碳源总体评估

根据以上测算的办法和指标，该文测算了2000～2009年浙江省农业系统碳吸收量、碳排放量，具体见表2。

表2 2000～2009年浙江省农业系统碳汇、碳源测算结果 万t

2.1 浙江省农业系统的碳吸收总量呈波动上升的态势，林地碳吸收占比最大

从表2列出的结果可知，浙江省农业系统碳吸收量呈波动上升的趋势。2000～2009年碳汇总量增加了180万t，增长率为3.1%。从碳吸收的构成看，耕地和林地是碳汇的主要来源，要占到总吸收量的93%左右。但耕地碳吸收量呈逐年减少的态势 (表2)，由2000年的2 761万t减少到2009年的2 638万t，减少了123万t，减幅为4.5%。耕地碳吸收量减少的主要原因是耕地面积的大幅减少以及水稻复种指数和产量的下降，二者这期间减少幅度分别为0.6%、32%。林地碳汇量呈缓慢递增的趋势，近10年的增幅为6.9%，这与我省森林面积尤其是竹林面积的缓慢增加有关。园地碳汇量不大，但却呈较快增长的趋势，近10年增长率达到3.9%，其主要原因是浙江省近年来果品和茶叶产业发展势头良好，带动了果园和茶园面积的扩大。因此，可初步判断:浙江省实施农业增汇措施，必须挖掘果园、林地的碳汇潜力，同时，要高度重视耕地碳汇能力的下降问题。

2.2 浙江省农业系统碳排放量呈逐年递减的趋势，化肥和农用柴油碳排放量较大

从表2、表3的计算结果可知，浙江省农业系统碳排放量呈逐步下降的趋势。2000～2009年碳源总量减少了289万t，减幅为8.26%。从碳源结构看，化肥施用是碳排放的主要来源，要占到碳排放总量的34%～39%;其次是农业用油，约占总排放量的18%左右，稻田甲烷排放、秸秆燃烧、畜禽废弃物三者碳排放占比均约在12%左右;农业生产用电、农药、农膜和牲畜肠道等排放源占比不大，合计约占10%。从近10年各种碳源量的变动趋势来看，逐年递增的主要是农业生产能耗和农业投入品，尤其是农用柴油、农膜排放量增幅较大，达到了17%、72%;碳排放递减的包括:稻田甲烷排放、畜禽肠道发酵、秸秆焚烧、农业用电等，减幅分别为36%、34%、33%、14%。畜禽废弃物、农药排放的变动幅度较小。这一方面说明随着主要粮食作物种植面积的缩减，其对应的部分投入品以及农田系统的碳排放在减少。另一方面也说明农业生产方式转变在加快，农业机械、农业设施的推广应用在提高，实施节能减排措施要重点予以考虑。

表3 浙江省农业系统碳源构成 %

利用测算的全省农业系统碳排放量与农业GDP数据，测算了农业系统碳排放强度。结果表明每单位农业GDP产值能耗所产生的CO2量呈递减趋势，从2000年的5.54t/万元下降到2.76t/万元，下降了近一半，具体测算果见表4。

表4 全省农业系统碳排放强度 亿元、万t、t/万元

2.3 浙江省农业系统总体上碳吸收量大于碳排放量，呈碳增汇趋势

将全省农业系统碳吸收量、碳排放量相减，得到二氧化碳的净增汇量。从表3的结果来看，浙江省近10年来，农业系统农地、园地、林地等对二氧化碳的吸收量要大于农业活动排放的二氧化碳量，平均每年净吸收量在2 236万～2 704万t之间。从变动趋势来看，全省农业系统二氧化碳的净吸收量在逐年增大，2009年二氧化碳净吸收量为2 704万t，较2000年增长了20.9%。浙江省农业系统碳增汇量的实现，为全省低碳经济、生态文明建设做出了积极的贡献，也为实施地区之间、产业之间的碳交易提供了新的空间。

3 浙江省农业系统碳汇、碳源区域变动情况分析

3.1 全省69个县市区① 11个地级市市区合并加58个县市农业系统碳吸收情况

根据前述测算办法和指标，分别对2000年、2009年全省69个县、市、区农业系统碳吸收情况进行测算。各县市区农业系统碳吸收情况见图2、图3。通过比较和分析发现:碳汇量较低的县市区如洞头县、嵊泗县、岱山县、玉环县等，基本处于海岛县，耕地面积少、农作物产量低，公益林面积也相对较少。农业系统碳汇量较大的县市区表现出耕地面积大、作物产量水平高、森林面积大等特点，如淳安县公益林面积达到1.29万hm2，排在全省县市区公益林面积之首，杭州市区粮食作物产量、蔬菜作物产量均排在全省之首。

图1 2000～2009年全省农业系统碳源碳汇变动趋势

与2000年相比较，到2009年，农业系统碳汇量增加的县市区有48个，其中，增加超过10万t县、市、区有12个。碳汇量减少的县、市、区有21个，其中，减少幅度超过10万t的有6个，分别是金华市区、绍兴市区、瑞安市、温岭市、杭州市区和宁波市区，基本上都处于经济发达的地级市市区或者沿海经济发达县市，这些地方在城市化、工业化快速推进过程中，耕地面积大幅减少，粮食、蔬菜等农作物播种面积下降、产量下滑，对农业系统碳汇功能的发挥影响较大。

图2 2000年69个县市区农业系统碳吸收情况

图3 2009年69个县市区农业系统碳吸收情况

3.2 全省69个县市区农业系统碳排放变动情况

根据前述测算办法和指标，分别对2000年、2009年全省69个县市区农业系统碳排放情况进行测算。各县市区农业系统碳排放情况见图4、图5。

从全省农业系统近10年来二氧化碳排放量的变动趋势来看，碳排放加剧的县市区有20个，其中，奉化市、衢州市区、温岭市、上虞市、桐庐县、海宁市等县市区年二氧化碳排放增加量超过了10万t，农用柴油以及化肥、农药、农膜用量的大幅上升是增加的主要原因，衢州市区主要是受到畜禽废气物排放量增加较大。农业系统碳排放下降的县市区有49个，其中宁波市区、杭州市区、平湖市、临海市等地碳排放减少幅度较大，达到20万t以上。这主要有两种原因，一方面是农业生产空间不断被压缩，水稻播种面积不断减少，粮食产量下滑，并带来农药、化肥、农膜等农资用量的大幅下滑，从而减少了二氧化碳的排放。另一方面，随着浙江省高效生态农业的推进，测土施肥配方、病虫害绿色防控等节约型技术措施的实施，推进了农资的科学使用和合理利用，从而减少了二氧化碳排放。通过数据对比 (表5)，发现第二种原因占据主要地位，因为农业用能、投入品增加所增加的二氧化碳排放量总体上要大于稻田下降、作物秸秆减少所减少的二氧化碳排放量。

图4 2000年69个县市区农业系统碳排放情况

图5 2009年69个县市区农业系统碳排放情况

表5 部分县市区农业系统碳排结构比较 万t

4 测算结果比较与分析

4.1 对浙江省农业系统碳源碳汇的总体判断

随着人们对气候变暖问题以及低碳经济的日益关注，农业系统碳储量及碳汇问题的研究正在逐年增多，但对其究竟是碳源或者碳汇问题还存在争议。我国学者刘允芬通过研究发现，农业生态系统是碳汇而非碳源［10］，而方精云等则认为，森林、草原、灌木丛表现出显著的碳汇，由于作物的收获期较短，农作物生物量的碳汇效果并不明显［8］。但总体上看，如果把土壤碳库计算在内，农田生态系统的确是巨大的碳汇［11］。该研究结果表明，如把林业碳汇计算在内，浙江省农业生态系统总体上表现为碳汇趋势，即碳吸收大于碳排放;如不计算林业碳汇，农业生态系统在2005年之前表现为碳源状态，2005年之后总体上表现为碳汇。

4.2 与已有研究的比较

从已有的研究来看，对农业系统碳源碳汇的测度还比较宏观、分散，已有学者的研究主要集中在:一是对水稻、畜禽、秸秆焚烧等专业领域的碳排放量估算，对农用能源消耗未计入或者划入别的部分进行核算，这并不能反映农业系统碳排放的全貌;二是对农田土壤固碳能力、农田生态系统碳汇碳源、陆地生态系统植被碳汇等领域的研究［3，11，12］，对某一地区或者国家范围内农业碳源、碳汇进行系统测度的研究还比较少。研究测算结果表明:农业系统温室气体排放中，生产过程中的用能、工业投入品是农业源温室气体的主要来源，稻田排放、牲畜肠道发酵等农业种植、养殖本身所产生的温室气体排放量并不大。与已有研究相比较，该研究更为全面地考察了全省各县市区农业系统的碳源、碳汇结构以及变动趋势，试图更为细致地识别影响区域低碳农业发展的主要因素，为有针对性地提出低碳农业发展的策略和技术组合提供参考。

5 结语

文章在对农业系统碳源、碳汇测算办法进行梳理的基础上，系统评估了2000～2009年浙江全省及69个县市区农业碳源、碳汇变动趋势，得出以下基本结论:(1)浙江省农业系统总体上碳吸收量大于碳排放量，即总体上呈碳增汇趋势。(2)从碳吸收情况来看，浙江省农业系统碳吸收总量呈波动上升态势，林地碳吸收占比最大;从碳排放情况来看，碳排放量呈逐年递减的趋势，化肥和农用柴油碳排放量较大。(3)从69个县市区碳吸收情况来看，耕地面积大、作物产量高、森林面积大的地区，农业碳吸收功能发挥较好，而从碳汇变动趋势来看，处于经济发达的地级市市区或者沿海经济发达县市近10年来由于耕地面积大幅减少，粮食、蔬菜等农作物播种面积下降、产量下滑，对农业系统碳汇功能的发挥影响较大。(4)从69个县市区碳排放情况来看，近10年来部分县市区农业系统碳排放量增加主要是由于农用柴油以及化肥、农药、农膜用量的大幅上升，部分县市区CO2排放量下降则主要是因为稻田面积下降、作物秸秆减少所致。在讨论了浙江农业系统碳源碳汇的变动趋势之后，从如何促进低碳农业的发展角度，仍有很多具体的问题需要研究解决，例如低碳农业的发展路径、低碳农业的技术支撑体系构件，等等，这些也是下一步需要继续深入探讨的问题。

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