中国三大地区农业碳排放分析

徐嘉琦

哈尔滨师范大学，黑龙江哈尔滨 150025

粮食是一个国家可以长治久安、百姓可以幸福生活的基本保障，我国粮食自给率已大幅度的下降。而将粮食安全与气候变化相结合，具有重要意义。农业的可持续发展必须保证环境的可持续发展。国内已有很多学者对碳排放进行了研究。

Zhang等[1]研究了1996—2015年中国粮食主产区的农业碳排放量，研究结果是支持中国粮食主产区农业碳排放的环境库兹涅茨曲线假说。曾福生等[2]以2000—2016年中国31个省份为研究对象，采用DEA模型进行农业生态效率评价，结果发现中部、西部的农业生态效率被低估。

1 数据来源及研究方法

1.1 研究对象及数据来源

以中国31个省（自治区、直辖市）为研究对象。考虑数据的可得性与实践上的可行性，借鉴多位学者的研究结果，最终确定的农业碳排放源为化肥、农药、农膜、农业机械生产使用、土地翻耕和农业灌溉六类。文章所有数据均来自2005—2021年的《中国农村统计年鉴》和《中国统计年鉴》，有个别一些数据是来自各省（市、自治区）的统计年鉴。

1.2 研究方法

根据每种碳排放源的数量和各种碳排放源的排放系数，即可通过（1）核算农业系统的总碳排放量。具体计算公式如下：

式（1）中，C代表农业系统的碳排放总量，Ei为第i类碳排放源的碳排放量，Ti和δi分别是第i类碳排放源的数量及其相应的碳排放系数[3]。

2 结果与分析

2.1 农业碳排放源排放量结构分析

将农业碳排放量分解为水稻耕作过程中的甲烷碳排放、动物肠道发酵和粪便碳排放、肥料施用过程中产生的碳排放。从碳排放源结构来看，农业资源投入占比最大，约占65%；其次，农业生产过程约占6.4%；稻田甲烷和动物养殖各约占7.8%和6.7%。根据图1可知，2004—2016年，中国农业碳排放结构呈现出比较稳定的状态，到2017年碳排放来源比例发生变化。2017—2020年动物肠道发酵和粪便碳排放增幅较大，从2%上升至50%左右。因2017年我国农业农村部建议北方农业要大力推广粮改饲、快速发展杂粮产业和畜牧业。我国畜牧业发展迅速，畜禽养殖规模也在不断扩大，畜禽所产生的粪便也不断增加且农户处理粪便不合理，这些原因使动物肠道发酵和粪便的碳排放量增大。

图1 2004—2020年中国农业碳排放源的排放量比例

化肥是我国农业主要的碳排放源，年平均增速为1.69%。农药的平均碳排放量为27.01万 t，年平均增速为0.65%。化肥和农药在施用及其生产过程中都会产生大量的二氧化碳。我国是世界上唯一以煤为主要原料生产氮肥的国家[4]。未来应严格控制化肥和农药的施用量，并采用科学合理的器械和方法进行施用。农膜和有效灌溉的碳排放量也位居前列，年平均增速为3.59%。总体来看，稻田甲烷的占比最小，约为10%。而比重最大的是农作物耕作活动碳排放，约为85%。

2.2 农业碳排放量分析

根据基础数据，核算了2004—2020年东部、中部和西部地区及全国农业总碳排放量，计算结果见表1。

表1 2004—2020年全国农业碳排放总量汇总表 万t

从表1可知，近17年来全国的农业碳排放量经历了先减少后增加的过程，年平均增长24.44%。2005—2008年农业碳排放量不断减少，从2005年的71 919.77万 t减 少 至2008年 的66 364.64万 t；2009—2016年碳排放总量不断增加，至2016年 已 高 达72 320.29万 t。2016—2020年碳排放总量波动式减少，从2016年的72 320.29万 t减少至2020年的70 951.34万 t。

三大地区农业碳排放量排序依次为中部＞西部＞东部，其中只有东部地区碳排放量呈波动式减少的趋势，中部地区的农业碳排放量与东西部地区相比差距较大。三大区在2005—2007年碳排放量均不断减少；而中西部地区2007年后却呈现不断增加的态势。这一变化也表明要注重因中西部地区经济的后发追赶优势所引起的碳排放问题。

2.3 农业碳排放强度分析

农业碳排放强度是指单位农业GDP的二氧化碳排放值。从图2可看出，我国农业碳排放总量和GDP逐年增加，而碳排放强度却有所降低。近几年来，中国经济发展迅速，农业科技不断进步，农用机械先进，这使得我国农业生产方式发生了深刻变革。2004—2020年中国东部、中部、西部三大地区的农业碳排放强度均呈下降态势，东部地区农业碳排放强度最小，原因是该地区经济增长速度是碳排放量增速的26倍，这一特征也说明东部地区实行农业绿色低碳发展已初见成效。

图2 2004—2020年全国农业碳排放强度的变化趋势

在研究期间，中部地区农业碳排放强度从2004年的2.77 t/万元下降至2020年0.60 t/万元。其中,中部地区农业碳排放强度较高的地区是内蒙古、山西、河南、黑龙江，分别为1.94、1.11、1.08和1.08 t/万元。西部地区的农业碳排放强度与东、中部地区相比较下降程度最大，下降速度为83%，而东、中部地区下降速度分别为79%和78%。西部地区的西藏农业碳排放强度最大，其次是青海省、新疆、宁夏和甘肃省，分别为5.19、1.78、1.66和1.71 t/万 元。西 部 地区由于受地形、气候和交通等因素的影响，经济发展速度和农业技术水平相对落后，从而导致西部地区的碳排放强度要明显高于其他2个地区。总体来看，中国农业碳排放强度呈下降态势，这是因为农业经济增长速度大于碳排放量的增长速度。近几年来，中国经济发展迅速，农业改革，农用机械先进，这也使得我国农业生产方式得到较大幅度的好转。

2.4 农业碳排放空间分析

基于自然断裂法，将2004—2020年各省（市）的农业平均碳排放量按照大小一次划分为4类排放区（表2）。

表2 农业碳排放量划分表

中国农业碳排放量呈现出“四周”包围“中心”的模式（图3）。农业高碳排放区的省份包括河南、山东、黑龙江等9个省份或地区。河南省是农业大省，15年来种植业产生的碳排放量占总碳排放量的比例约为43%；其中，化肥生产和施用过程中产生的碳排放总量占该省种植业碳排放量的比例逐年上升，2010年后均超过65%。同期，山东省在农膜施用过程中产生的碳排放量占该省总碳排放量的比值高达52%。从全国来看，该省因农膜施用产生的碳排放量位居第一。黑龙江省被誉为“中华大粮仓”，15年来大力实施惠农政策，迅速发展种植业，灌溉面积和翻耕面积分别增加3.00和1.48倍，导致农业碳排放量增幅达80个百分点。

图3 2004—2018年中国省域农业平均碳排放量的空间分布

农业碳排放量平均值处于相对较高水平的湖北、江西、湖南和江苏等7个省份，其中湖北、江西等5个省份均位于长江经济带沿线上。由于长江流域土地资源丰富、气候适宜、水源充足，适合种植业的发展。农业资源投入和水稻种植是这5个省份主要的农业碳排放源。这些省份农药生产和使用产生的碳排放量是9个碳源中最多的，占各省碳排放总量均达到40百分点。

碳排放量相对较低的地区主要位于甘肃、贵州、西藏、青海等地。甘肃省的农业碳排放量主要来自农膜，所占比例为44%。贵州、西藏和青海因地形崎岖、海拔高和气候恶劣等原因，种植业发展受限制，主要的农业碳排放来自畜牧业，3个省份或地区畜牧业产生的碳排放量占各省（地区）农业碳排放总量的比例分别为53%、97%和92%。

重庆、宁夏、北京和天津的农业碳排放总量平均值处于低碳排放区，其中上海市最小，仅为2 531万 t，占全国碳排放的0.24%。北京、天津、上海农业碳排放量处于较低水平的原因是农业用地面积小、劳动力相对不足，重视工业发展。

3 结论与建议

近17年来，三大经济区域的农业碳排放强度呈现出西部＞中部＞东部的变化规律，农业碳排放量总体上是减少的。促进农业高质量发展的根本途径是需要构建低碳循环的农业产业体系。绿色农业离不开高科技人才和高技术的手段。我国要合理构建与承载能力相匹配的农业产业布局，大力推广绿色低碳循环发展农业生产方式。