国土空间规划中资源整合利用助力碳中和

胡关云 潘江涛 李仕忠 周鑫

摘 要：从“大数据与国土空间规划的衔接应用、土地资源与森林资源的整合利用、现代农业与传统农业的合理规划”三个方面，结合粮食安全、防灾减灾、经济发展进行分析，提出生态与生活、生产协调发展的思路，实现双碳目标，统筹好发展和安全。

关键词：碳中和；整合利用；循环发展；粮食安全

中图分类号：X38文献标志码：A文章编号：1673-9655（2024）01-00-07

0 引言

中国向国际社会庄严承诺力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。碳中和绝不是轻松就能实现的，需要结合中国实际，走出符合国情的低碳发展之路。中国作为一个农业大国，实现碳中和离不开农业的助力。经统计，联合国粮农组织（FAO）最新研究报告显示，世界粮食体系占全球人为温室气体排放量的1/3以上，粮食生产阶段是目前整个粮食体系碳排放的主要贡献环节，占排放总量的39%[1]。对于中国来说，2010年

农业活动温室气体排放量在8.28亿t左右，占总排放量的7.9%[2]。赵敏娟等[3]做过统计，中国农业温室气体排放，甲烷（45%～55%）、氧化亚氮（30% ～40％）、二氧化碳（10%～15%）。由此可知，“双碳”目标的实现离不开农业的深度参与，国家对于绿色农业发展的系列规划、意见等也将农业低碳发展的必要性和重要性提到了新的高度[4]。为实现农业绿色低碳发展，有学者也从农业减碳方面进行分析研究，双碳领域也已初步形成相对完整合理的研究体系。本文经可获得的数据，结合中国农林业发展趋势和规律，提出生态系统、经济系统、社会系统协调发展助力碳中和的建议，为碳中和发挥理论先行和引领作用。

1 农林业碳排放基本现状

1.1 森林火灾碳排放情况

森林寄托着人类降低大气CO2含量和减缓全球变暖趋势的希望[5]，但森林火灾的发生增加了大气中CO2的含量。通过中国近10年来的火灾情况分析（表1），火灾次数、火场总面积逐渐减少，但受害森林面积呈波动态势，见图1（作图时部分变量进行等比例缩放，但所表达的趋势符合实际）。姜东涛[6]对黑龙江森工林区进行过计算，平均每1 hm2林分年吸收CO2量为3.11 t，释放O2量2.29 t；胡海清等[7]对大兴安岭林区森林火灾进行过统计，1965—2010年总过火林地面积约为3.52×106 hm2，涉及多种林型，46年间因火灾森林碳排放量为2.93×107 t，可计算得知1 hm2森林燃烧CO2排放量为8.31 t。假设把以上数据作为中国森林火灾CO2排放的平均值，利用表1数据进行计算，那中国近10年因森林火灾增加CO2的年平均量在12.94～18.02 万t之间（最低值以1 hm2森林燃烧CO2排放量8.31 t进行计算，最高值以1 hm2森林燃烧CO2排放量8.31 t+每hm2林分年吸收CO2量3.11 t计算）。据报道，2019年澳洲大火燃烧4个多月，排放CO2约4亿t，烧出了116个国家的CO2排放量。通过以上数据可知森林火灾已影响全球安全。在实现碳中和的道路上，需尽可能减少森林火灾。森林火灾分人为放火、跑火和天然火源。舒立福等[8]对1990年到1992年欧洲国家森林火因进行统计，欧洲天然火源只占到总火源的5％左右。由此可知，森林防火主要还是要以预防人为放火为主。

1.2 农业碳排放

1.2.1 农业碳排放数据处理方法

农业活动中，加剧温室气体的主要诱发因素为化肥、农膜、农用机械、农药等，其次为动物及人类粪便产生的CH4，其余的为如微生物引起的碳排放。根据王宝义[9]刘艳飞[10]吴贤荣[11]对农业碳排放总量核算方法，从狭义的农业活动过程中引起的6类碳排放（化肥、农药、农膜、农机使用、农业灌溉、农业播耕）进行农业碳排放总量核算，计算过程中利用国家统计局《中国统计年鉴》中的原始数据，分别用化肥、农膜、柴油使用量、农药、农业播种面积、农业灌溉面积进行表征[9]。6类排放源排放系数，据美国橡树岭国家实验室（ORNL）得出化肥、农药碳排放系数分别为0.8956 kgCE/kg、4.9341 kgCE/kg[9-11]，南京农业大学农业资源与生态环境研究所（IREEA）得出农膜碳排放系数为5.18 kgCE/kg [9-11]，联合国政府间气候变化专门委员会（ICPP）得出柴油碳排放系数为0.5927 kg CE/kg [9-11]，中国农业大学农学与生物技术学院（IABCAU）得出翻耕土地碳排放系数为312.6 kg CE/km2 [9-11]，农业灌溉碳排放系数为20.476 kg CE/hm2 [9]。对于柴油使用量因在《中国统计年鉴中》把农、林、牧、渔业合在一起，但农业作为主要消耗行业，因此可当作农业使用量进行计算，农业播种面积换算碳排放量，因各地区情况不一样，部分地区一年种1茬农作物，部分地区种2～3茬，局部地方种植1茬农作物翻耕土地2～3次，土地翻耕碳排放量以翻耕1次进行计算，农业灌溉面积换算碳排放量也是以1年灌溉1次为主，因此，计算得出的农业碳排放量是保守值。

1.2.2 农业碳排放情况

据表2可知，2010—2019年农业碳排放量分别为8241.11万t、8493.90万t、8716.78万t、8899.85万t、9056.32万t、9092.14万t、9042.26万t、8881.11万t、8545.66万t、8242.10万t。

1.2.3 农业碳排放的结构特征演变趋势

从图2、表3可知，2010—2019年，中国农业碳排放量在2015年达到峰值，2015年以前呈增长态势，2015—2019年逐年下降，2010—2015年增长率分别为3.07%、2.62%、2.10%、1.76%、0.40%；2015—2019年下降率分别为0.55%、1.78%、3.78%、2.55%。同时中国农业6类排放源排放碳的比例存在较大差别，化肥源碳排放量在4839.46～5393.84万t，在同年份中占总排放量的58.72%～60.15%，其变化趋势与农业碳排放总量趋势较为相似，说明在农业碳排放中起主导作用；农药源碳排放量在686.63～892.04万t，在同年份中占总排放量的8.33%～10.53%，呈逐年下降趋势；农膜源碳排放量在1125.61～1348.66万t，在同年份中占总排放量的13.66%～15.13%，呈逐年增长的趋势；柴油源碳排放量在715.23～874.23万t，在同年份中占总排放量的8.68%～10.61 %，呈逐年增长趋势；灌溉源碳排放量在55.51～75.88万t，在同年份中占总排放量的0.62%～0.92%，呈波动上升趋势；翻耕源碳排放量在459.71～521.85万t，在同年份中占总排放量的5.70%～6.29%，呈平稳發展趋势。

从图2、图3可以看出，近10年，化肥在农业生产中的碳排放一直稳居榜首，农膜为第2位，农用机械在2014年从第4位上升到第3位，同一时期农药下降到第4位。化肥源碳排放贡献超过其他5类源排放总和贡献，同时化肥、农药、农膜三大化学制品排放贡献达到80.00%以上， 是农业发展的主要碳源，而灌溉源和农业翻耕源排放比例相对较低。

2 问题解析

王宝义[9]利用基尼系数（GINI）结合泰尔指数（GE1）和对数离差均值（GE2）对农业碳排放效率进行分析，总结出在衡量农业碳排放效率问题上不能单看某一类指标，而要综合衡量经济和生态效益指标。柴油源、灌溉源碳排放的增长，从侧面反映出国家对农业的扶持和农业大跨步向现代化发展，这类碳排放的增长相对而言对国家发展总体是有益的，但部分碳源高居不下对经济和生态来说都是不利的，如森林火灾和化肥造成的大量碳源。

中国化肥施用远高于世界平均水平（120 kg/hm2），中国2010—2019年化肥施用强度平均352.90 kg/hm2（表4），已超过发达国家限定的225 kg/hm2的施肥上限，约是世界平均水平的2.9倍，是美国的2.6倍与欧盟的2.5倍[12-14]，每年化肥施用引起的环境治理成本达118亿元[15]。例如，其造成土壤板结，以前翻耕耕深10～13.33 cm农田只需12马力的拖拉机，现在需30马力以上的大中型拖拉机[16]，马力的提高必增加燃料的使用，增强碳排放，同时化肥使用从促进粮食增收到与化肥使用量呈负相关关系[16]。化肥使用不当，农田对化肥的需求量会越来越大，形成恶性循环致使地力下降；作物容易倒伏，致使作物减产；使一部分元素富集在作物上，人食用后危害人体健康等危害，增加作物病虫害。

2010—2019年中国食品进口情况如表5，大豆进口一直稳居榜首，年平均在7382.8万t，需求总体呈增长趋势；其次是谷物及谷物粉的需求，从2010—2015年进口数量逐年增长，2015—2019年总体呈下降趋势，年平均进口量1778.3万t（图4）；第三位是食物植物油，年平均进口量703.7万t；第四位是小麦，年平均进口量321.6万t；稻谷及大米的年平均进口量248.1万t。

从以上分析得知，农业中碳排放、粮食安全与化肥使用有脱不开的关系，如何找到平衡点，使农业低碳高效发展，必须攻克化肥施用后的系列后遗症状，而解决化肥使用后的后遗症就是修复土壤，而土壤板结、部分元素富集腐殖质是最好的改良剂。有机质可降低或缓解重金属污染、对有机污染物固定、疏松土壤。而森林盛产腐殖质，其有机质含量高，肥效高，因此，需要向森林要资源。另外，我国一些地区因没有合理规划、数据不联通、信息堵塞造成农作物种植销路难找或产能过剩，农业工作者对这些农作物（主要为蔬菜类）进行销毁，在分解、发酵、腐烂、变质的过程中不仅释放出温室气体，同时在种植过程中的农机、化肥、农膜及农药使用也增加了碳排放，耕种期间占用耕地也造成耕地的浪费。因此，粮食安全与低碳农业也要结合大数据做好农业种植的规划。

3 对策及依据

3.1 大数据与国土空间规划衔接应用，提高土地利用率，助力碳中和作物种植缺少合理的规划，不仅造成农用资源浪费、土地资源浪费，还会增加碳排放量。如何改别现状，需要大数据与国土空间规划的衔接应用。

3.1.1 因地制宜种植，减少资源浪费，增加粮食产量

跨入大数据时代，可以更加准确、快速获取信息，但如何应用大数据平台助力碳中和，使耕地发挥最优效能，需要多部门联合、多专业人才配合，结合土地质量、气象、水文条件摸清各地区适宜种植作物底数。如地球化学及农业专业技术人员对各地耕地所富含元素进行全面摸底，弄清耕地富含元素及有机质情况；气象及相关科研人员对各地区气候变化情况给出时间相对较长、数据稍微准确的预测数据；农业与生态技术人员综合考气候，水利状况，耕地元素因子及前茬与后茬作物之间的利害关系，研究选取各区域各时段适合种植的农作物，使农作物增产。减少因作物选取不合适，使化肥、农膜等资源浪费的同时造成温室气体产生，粮食收成却不理想、占用耕地的情况。

3.1.2 利用大数据，合理规划用地，降低运输成本

在土地利用规划中，运用大数据分析各地区对粮食及蔬菜的需求。结合各区域适合种植的农作物进行合理的农作物种植规划，使农作物种植与对口供应供求平衡，种植与供应两地之间应采取就近原则，就近原则是建立在供需平衡的条件下，如新疆为产棉花大省，而东北地区大量需要棉花等原材料，可以不受地域限制，而假设一些蔬菜在全国范围内均可种植，在同一县或镇以内，需求量少于种植量，则应该严控。上述限制应是针对容易变质、腐烂不易保存的，但一些可以长期保存也事关国家安全的农作物，如大米、大豆一类可以超一定量种植。在满足国家粮食安全及一些战备药材种植的基础上，余出的耕地才可另作他用。这样树立全国一盘棋的规划不仅使土地高效利用，避免因农作物不合理的种植造成农产品滞销，农民遭受损失，还可消除因没有合理的规划造成南辕北辙，减少运输成本，从而减少有机化石燃料（汽油、柴油）的燃烧，减少碳排放量和资源浪费。社会快速发展的今天，地球上的资源是有限的，树立节约集约意识并落到实处是发展趋势，是可持续发展需要。

3.2 土地资源与森林资源的整合利用，提升土地地力，助力碳中和

为达到生态互补机制，减少森林火灾发生率，使农业发展与森林资源高度融合发展，要汲取老一辈农业工作者在农业生产中利用森林资源的优秀做法。國家温室气体结果清单表明，森林面积的增加，森林固碳能力得到增强。因此，在双碳目标下，保护好森林是我们的初心。在保护森林的同时，可以探索森林与耕地的双重提升，助力碳中和。

3.2.1 森林中的腐殖质利用与防灾减灾相结合

近10年森林火灾发生率逐年下降，但做到完全杜绝，理论上是难以实现的。而森林火灾隐患除了人为失误引起还有自燃。其中森林中腐殖质的阴燃对于森林防火是个难点，当地下火阴燃转变成明火，引发地表火甚至树冠火，对森林造成二次损伤，同时还严重威胁扑救人员的人身安全[17-19]。如何把劣势转为优势。森林腐殖质的阴燃在森林火灾中具有隐蔽性，在森林边缘人为活动区又是火灾诱发因素，但在农业生产中腐殖质曾作为重要的肥料，在土壤养分供应以及土壤结构构建方面可以发挥重要作用[20-21]。为减少火灾发生率、减少化肥使用，提升地力，如何高效利用森林中的腐殖质用于改良土地地力，间接为森林防火贡献一份力量需要我们去探索，弄清森林腐殖质的开发对耕地的益处、对防火的贡献值和开发释放的CO2之间的得失。

3.2.2 利用好森林空间，发挥好森林“粮库”功能

森林作为“粮库”，森林中野生水果、松子、菌子等丰富多样的森林食物，可以扩宽食物生产和供给渠道，利用好森林的“粮库”功能，可以腾出一部耕地种植国家目前对外依存度较高的大豆、油类等农作物，对以前因生态观淡薄，以焚林而狩的方式挖掘森林中的草药，造成部分植被接近灭绝，是否可以补种相关的植被修复森林的多样性。

3.2.3 森林木材开发与防火相结合，减少社会非必要资源的浪费

森林作为碳源碳汇，作为木材的源地，在采伐树木中如何保障需要，如何设计采伐方案，采伐后如何形成防火隔离带，或在未采伐的情况下设计隔离带，为森林火灾发生时减少灭火成本。森林火灾多发生在干旱时候，当发生火灾时，不仅排放大量CO2，还耗费大量人力物力财力，更是在干旱时造成与人争水、与地争水的局面，因此，在森林开发时如何在采伐树木的同时使其形成合理的隔离带，使森林火灾发生时损失最低。

3.2.4 低碳发展要把资源循环利用、缓解社会矛盾进行综合考虑

秸秆或树枝直接燃燒会排出CO2、CH4、SO2等气体，也会造成地表中的微生物被烧死、腐殖质和有基质被矿化，但草木灰有作为肥料的潜质[22]，

其中含有多种微量元素，可以杀菌防虫、改良土壤，但直接还田又会产生CH4、H2S、N2O等有毒有害气体危害作物根系。虽然目前一些专家经过大量实验解决了秸秆抛洒均匀和突破种植方法，但对耕地条件有要求，对一些地方难以实现，而农民为减少成本，只能采取偷烧的方式进行。如何实现利益最大化，同时缓解社会矛盾，是否可以回收秸秆，把秸秆和砍伐木材残留的枝叶等植物用于制作生物质燃料进行发电，这样排除的气体利于捕获和封存，燃烧后的草木灰制作成肥料修复因施用化肥破坏的耕地。

3.3 扶持保护部分传统农业，保护农田生态系统，助力碳中和

3.3.1 兼顾保护一部分传统农业

（1）可以一地多用。随着科技的发展，农业工作者也享受科技带来的便利，除草用除草剂，但除草剂的使用会杀死一些豆类作物，而豆类作物与玉米是互利的关系，为了便利，不在种植豆类作物，使农田利用率降低。而豆类作为我国主要进口作物，近10年来从5000万t逐年上升到近9000万t，大豆进口逐年上升，除了日益增长的需求，另一方面可能与玉米地不在套种豆类作物，种植量减少而使进口量逐年增大有关。因此在传统农业中的套种模式，既能提高农田利用率，发挥作物间的互利共生，增加了产量，又能减少化肥使用量。

（2）保护农田生态系统。传统农业为农业发展中不可预测的情况托底。近些年，化肥、农药的大量使用，可能已经破坏了农田生态系统，地下部分微生物可能遭受农药毒害，种类逐渐减少，目前对于耕地的破坏表现还不明显，但耕地破坏到一定程度时可能修复成本较大，为防止这类问题的发生可以划取一部分各种不同类型的耕地进行保护以应对农田危机，假如某耕地破坏严重，需要修复时可以从未破坏的耕地引微生物到破坏严重的耕地里。如西南部分地区，稻田里养殖稻花鱼，鱼类的排泄物为稻类作物提供养分，化肥施用几乎为零。

（3）为粮食安全托底。有人做过统计，农业生产人数与碳排放成反比关系。其中农业机械化引起的系列反应促使大规模种植，而人工成本高于机械。而小农生产中还有一部分保留着人挖牛耕、人工除草。这样就造成人越少的地区农业生产碳排放越高。

3.3.2 提高农业工作者水平

培养一批有思想、有远见的农业工作者，使其在农业生产中合理使用化肥、农药，缓解因不合理使用化肥、农药造成气候变暖或农田生态系统的问题。

3.3.3 研究利用好畜禽粪便农家肥

在中国农业的发展中，畜禽粪便对于改良农田有着较大的用途，但畜禽粪便发酵所释放的甲烷也是造成温室气体的主要原因，有学者研究畜禽粪便病源微生物也会破坏农田生态系统，目前也开始对畜禽粪便的利用进行研究，但相对来说成本还是较大，因此加快研究农家肥的高效利用也是减少温室气体排放的一种路径，农家肥的使用可缓解因使用大量化肥造成系列危害的情况。

4 对策建议

理论需要实践去检验可用性，如土地利用规划中，部分地区以前种植经济效益高的作物转变成经济效益低的，可能产生社会矛盾，如何化解需要深入基层了解；森里的腐殖质挖掘，会不会造成森林生态的破坏（如林下植被中有多种多样的中草药），其破坏与农业生产的得失需要评估；畜禽粪便如何高效利用、农药研究攻关使有条件耕地套种两种或两种以上作物及农药对生态的破坏逐渐降低需要科技的参与。另外，在兼顾保护部分传统农业的基础上，要根据农业人口分布对一些农田进行整合，中国地大物博，各地区情况都有差异，部分地区农村劳动力流失，土地荒芜，需加快整合步伐。

绿水青山就是金山银山，在经济发展中既不能竭泽而渔也不能缘木求鱼，要在发展中找到生态与发展的互补切入点，发挥好森林水库、钱库、粮库的作用，又不能毫无限制的去开发；农业发展中要结合中国国情和世界变局，找出符合中国的发展之路，在发展中探索低碳、有能确保国家粮食安全和生态和谐的发展之路。

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Resource Integration in Territorial Spatial Planning Helps Carbon Neutralization-The Perspective of Comprehensive Development of Agriculture and Forestry

HU Guan-yun， PAN Jiang-tao， LI Shi-zhong， ZHOU Xin

（Kunming General Survey of Natural Resources Center of China Geological Survey， Kunming Yunnan 650100， China）

Abstract：The ideas of coordinated development of ecology， life and production were put forward from three aspects of big data and land and space planning convergence applications， integration of land resources and forest resources， modern agriculture and traditional agriculture rational planning combining with food security， disaster prevention and mitigation， economic development analysis， which would help to achieve the dual carbon goals and harmonize the development.

Key words： carbon neutralization; integrated utilization; circular development; food security

收稿日期：2023-03-22

作者简介：胡关云（1991- ），男，本科，助理工程师，从事自然资源领域方面的研究。

通信作者：潘江涛（1987- ），男，本科，高级工程师，从事基础地质方面的研究。