碳达峰背景下新疆农业碳排放量测算及强度分析

摘 要：改革开放驱动农业生产力的巨大飞跃，致使农业活动碳排放量逐年攀升，成为仅次于化石燃料燃烧的第二大温室气体来源。面对这一挑战，推动农业向环保且高效的模式转型，确保新疆粮食安全的同时，促进该地区碳排放在达到最高峰值后逐步减少，实现农业绿色、可持续发展尤为重要。基于2010—2021年新疆农业碳排放测算数据，研究显示，2010年至2016年期间，新疆农业碳排放量由293.52万t增至439.75万t，呈上升趋势；自2017年起至2021年，碳排放量从433.44万t回落至423.31万t，表明排放量开始减少。与此同时，新疆农业碳排放强度，即每公顷耕地的碳排放量从2010年的616.79 kg增加至2019年的723.07 kg，2019年至2021年呈下降趋势。农业碳排放总量、碳排放强度环比增速均经历了先升后降的过程。这一系列动态变化凸显新疆在调控农业碳足迹、促进农业绿色转型方面已取得初步成效。

关键词：碳达峰；农业碳排放；碳排放强度；环比增速；新疆

中图分类号：F327 文献标志码：A 文章编号：2096-9902（2024）18-0052-04

Abstract： Reform and opening up have driven a huge leap forward in agricultural productivity， resulting in an increase in carbon emissions from agricultural activities year by year， becoming the second largest source of greenhouse gases after fossil fuel combustion. Faced with this challenge， it is particularly important to promote the transformation of agriculture to an environmentally friendly and efficient model， while ensuring food security in Xinjiang， and at the same time promoting the gradual reduction of carbon emissions in the region after the peak， achieving green and sustainable development of agriculture. Based on the calculation data of Xinjiang's agricultural carbon emissions from 2010 to 2021， research shows that from 2010 to 2016， Xi1BGNbCNugoHVi3s4BiMf1Q==njiang's agricultural carbon emissions increased from 2.935 2 million tons to 4.397 5 million tons， showing an upward trend; from 2017 to 2021， carbon emissions fell from 4.334 4 million tons to 4.233 1 million tons， indicating that emissions began to decrease. At the same time， Xinjiang's agricultural carbon emission intensity， that is， carbon emissions per hectare of cultivated land， increased from 616.79 kg in 2010 to 723.07 kg in 2019， showing a downward trend from 2019 to 2021. The month-on-month growth rate of total agricultural carbon emissions and carbon emission intensity has experienced a process of first increasing and then decreasing. This series of dynamic changes highlights the initial results Xinjiang has achieved in regulating agricultural carbon footprints and promoting green transformation of agriculture.

Keywords： carbon peak; agricultural carbon emission; carbon emission intensity; month-on-month growth rate; Xinjiang

农业低碳发展是实施乡村振兴战略的主要动力，也是确保碳达峰、碳中和目标实现的重要支撑。2021年，《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》及《2030年前碳达峰行动方案》，标志着我国在应对气候变化、推动绿色转型方面的决心与行动蓝图。低碳农业成为农业现代化进程中的一个决定性标志，强调在维护国家粮食安全保障的根本条件下，需革新传统农业操作模式，力求降低温室气体排放，提升资源使用的效能。这一转变是绿色发展理念的深化实施，更是构筑生态文明体系与驱动农业高质量发展的必经之路[1]。新疆作为国家至关重要的粮食与棉花供给基地，其农业发展的趋势对维护区域乃至全国生态系统稳定和确保粮食供应自主性起着基础性作用。针对该地区特有的干旱气候难题及生态环境的敏感脆弱性，采取及时有效的措施控制农业碳排放，已成为保障可持续发展的首要任务。精确测算并科学管理农业碳排放，对于维护当地生态平衡，防止土地退化，以及在干旱环境下确保农业生产的可持续性，具有重大而深远的影响[2]。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

新疆是我国陆地面积最大的省级行政区，凭借显著的地理优势和得天独厚的灌溉条件，承载着悠久的种植业历史，既是我国的农业大省，也是农业弱省。近年来，新疆在农业结构调整上取得了显著成效，通过优化作物结构提升了经济作物的比例，促进了畜牧业与种植业之间的和谐整合与共同发展。2021年，新疆的农业生产资料投入显著，具体包括240.69万t化肥、26.15万t农膜、2.04万t农药以及84.71万t农用柴油，耕地总面积达到6 387.4千公顷，有效灌溉面积比例攀升至76.6%，粮食总产量跃升至377.5万t，种植业总产值高达3 489亿元人民币。2022年，新疆在粮食播种面积、总产量及单产上均实现了明显增长，农业总产值增速达到5.7%，特别是棉花产量，超过了全国的90%，凸显其在全国农业版图中的关键角色。然而，随着农业现代化进程的加快，尤其是有效灌溉面积的不断扩张和农业机械化作业的广泛普及，虽极大提高了农业生产效率，却也对环境可持续性提出了挑战，尤其是化肥、农药及农膜的大量使用导致的碳排放问题。未来，新疆农业发展路径需转向“低能耗、低排放、高效益“的低碳发展模式，积极响应国家二？三五年远景目标要求，加速推进农业发展模式的转型升级，引领现代农业由高碳向低碳的绿色转变，这对确保农业的长期可持续发展具有深刻而广泛的意义[3]。

1.2 研究方法

鉴于农业碳排放直接观测数据的稀缺性，学者们往往采用模型科学估算这一关键指标。农业活动的碳排放源繁多复杂，聚焦在直接排放和间接排放[4]、多种碳排放源分类计算[5]、农业活动中燃料的燃烧[6]和农地利用[7]等方面。学者们普遍采用“物质资料×排放系数”的测算模型，即将农业生产中能源和物质资源的具体使用量，通过乘以相应的排放系数求出碳排放量。

基于众多学者[3-5，8]关于农业碳排放计量研究的启发，本研究聚焦于若干关键农业生产资料，通过对比数据，选取农用柴油、化肥、农膜、农药、灌溉和翻耕作为农业碳排放核算的依据[3-5，8-9]。以此为出发点，构建农业碳排放估算模型表示如下

C＝∑E·δ （１）

式中：C为第t年碳排放总量，E为第t年第i种碳源的排放量，δ为第i种碳排放源的系数。因此，农业碳排放强度模型表示如下

Ａ＝C／B=∑E·δ／B ， （2）

式中：A为农业碳排放强度，C为第t年碳排放总量，B为第t年翻耕面积。

碳排放系数表示每单位质量或体积的活动或物质对应的二氧化碳排放当量。依据国内外相关研究成果及经验数据，分别归纳出农业碳排放源相应系数，见表1。

农业灌溉的碳排放系数标准为25 kg·hm^-2，电力的碳排放系数实为两部分，考虑到火力发电对化石燃料的需求才导致间接的碳排放，所以在25 kg·hm^-2的基础之上乘以火电系数，计算出的平均火电系数为0.819，最终农业灌溉实取系数为20.475 kg·hm^-2。

1.3 数据来源

农用柴油、化肥、农膜、农药、灌溉、翻耕等数据来自《新疆年鉴》，国家统计局。其中，农用柴油指当年农业活动中实际消耗的柴油总量；化肥按照“折纯量“计算。

2 结果及分析

根据新疆农业碳排放投入资料数据及测算模型，计算出新疆2010—2021年农业碳排放量及碳排放强度情况（见表2）及相关变化趋势图（如图1—图3所示）。

2.1 农业碳排放结构及其变化

图1可以看到，化肥成为12年间最主要的碳排放源，年均排放量高达204.11万t，占据农业总碳排放的一半，达到51.24%。紧随其后的是农膜和农用柴油，年均排放量分别为123.12万t和48.48万t，占比30.91%和12.17%。相比之下，农药及灌溉的碳排放贡献较小，合计占比5.23%，而翻耕造成的碳排放最少，年均仅1.81万t，占总排放的0.45%。

农用柴油相关的碳排放量从2010年的36.93万t波动上升至2014年的47.45万t，之后虽有波动，但最终在2021年回调至50.21万t，表现出农业机械化水平提升与能源效率提升并行的发展路径。化肥使用引发的碳排放量持续上扬，从2010年的150.07万t增加至2021年的215.56万t，说明农业对化肥的高度依赖性和持续增长的需求。农膜碳排放量显著增长，从88.43万t升至135.45万t。农药与灌溉的碳排放增长相对较小，分别从8.98万t和7.62万t增至10.07万t和10.02万t。翻耕碳排放较小，从1.49万t增至2.00万t，增长较缓慢。

2.2 农业碳排放量及其变化

图2清晰揭示了新疆2010—2021年农业碳排放总量与环比增速的动态变化：碳排放总量自2010年的293.52万t攀升至2020年的430.07万t，随后在2021年出现了逆转，降至423.31万t，整体走势呈现出先扬后抑的特征。政策层面的动向对此趋势有所启示，新疆维吾尔自治区人民政府通过《关于促进农产品加工业发展有关财税政策的通知》（新政发〔2010〕105号）文件，推动农业向市场化、工业化转型，调整和优化产业结构，转变生产方式，旨在提高农业效益，增加农民收入，加速农村经济的全面繁荣。进入2020年后，新疆政府进一步引导农民优化作物种植结构，扩大优质冬小麦和青贮玉米等的种植规模，同时严格控制化肥与农药的过量使用，推广有机肥料和生物农药的应用，以降低农业面源污染，增强土壤肥力，这一系列措施在无形中减少了对较高碳排放农业生产资料的依赖[10]。环比增速方面，从2010年至2019年，农业碳排放总量的环比增速经历了先升后降的过程。表现在从2011年开始至2014年，环比增速显著升高，其中2014年的增速达到了最高的17.94%。随后从2015年开始，增速逐年放缓，至2019年出现轻微负增长（-0.51%）。从2019年至2020年，总量的环比增速继续下滑，达到-3.60%，表现出下降趋势加速。到2021年，依旧保持负增长，但降幅有所收窄，环比增速为-1.58%，表明总量的减少速度相比上一年有所减缓。

2.3 农业碳排放强度及其变化

从新疆农业碳排放强度（图3）可以看到，每公顷耕地的碳排放量从2010年的616.79 kg·hm-2攀升至2019年的峰值723.07 kg·hm-2，随后于2019年至2021年间下降至662.71 kg·hm-2，体现了农业碳排放效率的逐步提升。碳排放强度的环比增速同样呈现出波动变化的趋势。初期（至2013年），增速保持正增长，最高点出现在2013年，增速为5.87%。随后增速开始波动下降，虽然期间有年份（如2016年）出现轻微负增长，但总体来看直到2019年仍维持了正增长，尽管增速已大幅放缓。从2019年至2020年，碳排放强度的环比增速转为显著的负增长（-5.33%），表明碳排放效率在这一时期有了较明显的提升。进入2021年，虽然依然保持负增长，但速率减慢至-3.19%，说明碳排放强度的改善速度相比上一年稍微放缓，但仍处于持续优化状态。

3 结论及展望

基于新疆农业生产资料中6个主要方面的碳源，计算新疆2010—2021年的农业碳排放量以及农业碳排放强度。

从农业碳排放结构的分析中可以看出，化肥是主要的碳排放源，其排放占比过半且年增长率持续上扬，强烈呼吁对农业化学品投入实施更加严格的管理。农膜及农用柴油的排放贡献紧随其后，位列第二、三，尽管农药施用、灌溉作业及翻耕活动在总排放中的比例较小，增长趋势亦需谨慎对待，尤其是在农业可持续性发展目标之下。整体而言，新疆农业碳排放的管理需要多管齐下，既要关注化肥使用的优化和农膜的回收利用，也要提升农业机械的燃油效率，同时推广生物农药和智能灌溉技术，减少对环境的影响。

新疆农业在过去的12年中经历了碳排放总量的显著增长与近期的初步下降。这一变化趋势与政府的政策导向紧密相关，通过（新政发〔2010〕105号）文件促进了农业产业的升级转型，以及2020年后优化种植结构、控制化肥农药使用的政策，促进了农业经济效益的提升，间接实现了碳排放的初步控制。农业碳排放强度的波动变化，即每公顷耕地碳排放量的先升后降，说明单位面积产出增加的同时，通过精细管理和技术创新，不仅可以减少对化石燃料的依赖，还能增强土壤健康，促进生态平衡，这些都是向着构建环境友好型和可持续发展农业体系迈出的重要步伐。

此外，加强农业碳汇潜力的挖掘，如通过保护性耕作和植树造林等措施，也是实现农业碳中和目标的重要途径。未来政策制定应更加注重农业绿色转型[11]，通过技术创新、政策激励和市场机制相结合，推动农业向低碳、高效、环保的方向发展。

参考文献：

[1] 谢华玲，迟培娟，杨艳萍.双碳战略背景下主要发达经济体低碳农业行动分析[J].软科学，世界科技研究与发展，2022，44（5）：605-617.

[2] 张卓珺.干旱气候对农业生产的影响及气象服务对策[J].农业灾害研究，2022，12（2）：128-130.

[3] 冉锦成，苏洋，胡金凤.新疆农业碳排放时空特征、峰值预测及影响因素研究[J].中国农业资源与区划，2017，38（8）：16-24.

[4] 陈柔，何艳秋，朱思宇，等.我国农业碳排放双重性及其与经济发展的协调性研究[J].软科学，2020，34（1）：132-138.

[5] 张红丽，刘芳.新疆农业碳排放与农业经济增长的响应关系[J]．江苏农业科学，2018，46（22）：358-363.

[6] 杨小娟，陈耀，高瑞宏.甘肃省农业环境效率及碳排放约束下农业全要素生产率测算研究[J].中国农业资源与区划，2021，42（8）：13-20.

[7] 郑永超，文琦.宁夏自治区土地利用变化及碳排放效应[J].水土保持研究，2020，27（1）：207-212.

[8] 李波，张俊飚，李海鹏.中国农业碳排放时空特征及影响因素分解[J].中国人口·资源与环境，2011，21（8）：80-86.

[9] 韦沁，曲建升，白静，等.我国农业碳排放的影响因素和南北区域差异分析[J].生态与农村环境学报，2018，34（4）：318-325.

[10] 祝宏辉，李晓晓.新疆农业碳排放的脱钩效应及驱动因素分析[J].生态经济，2018，34（9）：31-35.

[11] 田成诗，陈雨.中国省际农业碳排放测算及低碳化水平评价——基于衍生指标与TOPSIS法的运用[J].自然资源学报，2021，36（2）：395-410.