中国粮食主产区碳排放核算实证研究

李仅凤

我国从1949 年落后的农业国发展到目前机械化、数字化普及的农业大国，走过了70 多年的历程。农业发展水平的提高，促进了我国种植业和畜牧业的大力发展，其产量得到了大幅度提升，随之面临的问题也逐渐凸显，例如化肥、农药等化学品的过度施用导致耕地土壤酸化，耕地的分散种植大大降低了农业生产过程中播种、施肥和收割的效率，畜牧业动物反刍产生了大量的甲烷等。农业碳排放量越来越大，农业绿色发展、可持续发展受到了制约。我国为了环境的可持续发展，提出了力争2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和的重大战略决策。农业碳排放量占据了我国平均碳排放量的1/5，因此，加大农业碳减排力度是实现战略目标的重要措施。

关于农业碳排放量的核算，已有不少学者从不同的地区、方法、碳源视角进行了研究，分析我国农业碳排放的排放量、强度、影响因素等。从碳排放的核算方法角度来看，有LMDI（对数平均迪氏指数法）模型、STIRPAT（可拓展的随机性的环境影响评估）模型、PVAR（面板向量自回归）模型；从碳排放的影响因素角度分析，主要有农业要素投入因素、经济因素、技术因素等。我国是人口大国，粮食生产是我国14 亿多人口的生活保障，粮食主产区承担着我国粮食生产的重任，因此，本文选择粮食主产区为研究对象，运用生命周期法计量粮食主产区的碳排放量以及碳排放强度。

一、研究方法与数据来源

（一）核算方法

农业生产要素的投入贯穿农业生产的全过程。农作物种植前需要机械设备对耕地进行犁地、翻耕、施肥、灌溉等一系列操作，如种植特殊农作物，还需要对土地进行覆盖薄膜，保持一定的温度，防止水分流失。农作物生长过程中需要进行除草、施肥、喷洒农药，防止农作物出现病虫害造成减产。收获季节则需要机械设备进行收割。农作物从播种到收获的全过程，化肥、农药、薄膜、燃油的使用都会产生碳排放，本文借鉴郑远等人主要测算狭义农业（种植业）碳排放量的重要指标，如化肥、农药、柴油、农膜、灌溉、翻耕，对中国粮食主产区的碳排放进行核算。核算方法使用联合国政府间气候变化专门委员会《2006 年IPCC 国家温室气体清单指南》推荐的方法。碳排放的公式如下所示：

在此公式中，E 是农业碳排放总量，Ei是碳源的碳排放量，Ti是各种碳源的总量，是碳排放源净碳量的参数。

碳排放作用强度公式如下所示：

在此公式中，A 是农业碳排放作用的强度，B是农业总耕地面积。各碳源的参数参考见表1。

表1 农业碳排放碳源、碳排放系数及参考来源

（二）变量选取与数据来源

根据造成农业碳排放的碳源选择变量，化肥以当年折纯量为准；农药、柴油、农膜以当年实际使用量为准；农业灌溉以当年实际灌溉面积为准；土地翻耕以当年实际播种面积为准。所用数据均来源于2011—2019 年《中国统计年鉴》《中国农村统计年鉴》以及各省份统计年鉴，缺失值采用插值法进行推算。

二、结果分析

（一）农业碳排放时序特征

根据公式（1）和公式（2）计算出中国粮食主产区2011—2019 年6 种碳源碳排放量和碳排放强度如表2 所示。

表2 2011—2019 年中国粮食主产区农业碳排放量和碳排放强度

1.农业碳源结构分析。从表2 可知，碳排放量排前3 位的分别是土地翻耕、化肥、灌溉。土地翻耕和灌溉的过程中会使用机械设备，产生废气；施用化肥会释放碳排放，这是导致农业碳排放量较大的重要因素。2019 年化肥、灌溉、农药、柴油、翻耕、农膜的碳排放量分别为3524.8 万t、1163.7 万t、594.1 万t、738.1 万t、3518.2 万t、741.6 万t。其中化肥、柴油、翻耕、农膜碳排放量在2011—2019 年呈现先升后降的趋势，而灌溉碳排放量在2011—2019 年呈现下降的趋势。农药碳排放量从2011 年起有缓慢上升的趋势，在2016 年趋于稳定。农业碳排放总量整体呈现下降的趋势，说明政府出台的一系列低碳农业政策，对农业碳排放量的控制初见成效。

2.农业碳排放量分析。由表2 可知，2011 年农业碳排放量为9902.4 万t，2019 年农业碳排放量为10280.5 万t，年均增长率为0.46%。碳排放量年均增长率呈现正相关的碳源有化肥、农药、农膜、柴油，年均增长率分别为1.5%、3.1%、0.42%、1%；土地翻耕和灌溉的年均增长率呈现负相关，分别为-0.39%、-1.3%。从增长率来看，农药增长率排名第1，化肥排名第2，说明降低农业碳排放量可从减少农药和化肥的使用量角度切入。

（二）农业碳排放地区特征分析

表3 2011—2019 年中国粮食主产区碳排放强度

从表3 可以看出，中国粮食主产区碳排放强度从2011—2019 年呈现出先上升后下降的趋势，在2019 年又出现上升的迹象。辽宁的碳排放强度在2011—2019 年居首位，第2、3 位的省份分别是山东、河北。辽宁的碳排放强度在逐年递增，安徽、江苏、江西、湖南、四川这几个省份的碳排放强度呈逐年下降趋势。查看辽宁的碳源使用量可知，辽宁出现碳排放强度逐年递增的原因是灌溉、柴油、农膜这3 个指标的使用量没有减少，处于增加或者是平稳的状态。碳排放强度排在最后的2 个省份是黑龙江和吉林。辽宁、黑龙江、吉林都在中国的东北方向，地域特征差异不大，碳排放强度的差别主要体现在化肥施用量、土地灌溉面积、土地翻耕面积上。总体来看，中国粮食主产区碳排放量和碳排放强度距离低碳农业还有较大的发展空间。

三、建议

农业要素的大量投入会形成大量的农业碳排放，停滞农业发展达到碳排放量减少的方式是不可取的，如何在不增加农业碳排放甚至是减少碳排放的基础上促进农业发展，是目前我国农业生产必须解决的问题。基于此，提出以下建议：

（一）推广碳减排技术

农业发展到现在，已经可以用机械化代替手工劳动，解放农民的双手，提高生产效率，但是会导致能源大量的消耗。推广碳减排技术，研发低排量、低污染的机械性器具显得尤为重要，不仅可以减少农业生产过程中机械化带来的污染，还可以优化农业种植结构，提高农业种植技术，科学地对农地进行耕作。

（二）合理施用有机肥

今后我国农业的发展趋势会向绿色农业、生态农业转变，因此我们不仅要降低化肥的施用量，还要合理施用有机肥，提高化肥的利用率，促进农业低碳绿色发展。

（三）加强宣传引导

与工业不同的是，农业生产过程中除产生碳排放外，还可以通过其他可再生资源减少碳排放，例如通过改善农田管理、植树造林等方式增加碳汇。因此，要加大对碳减排的宣传。政府要发挥主导作用，邀请专业人员对农民进行碳减排相关知识讲解，鼓励农民积极参与碳减排行动，对积极参与碳减排行动的农民给予一定的物质奖励。