气候变化背景下农业碳中和发展路径研究

2024-12-31孙胜亮黎明秦响玲朱玉茹包莉丽

智慧农业导刊 2024年22期

摘 "要：随着全球气候变化问题日益严峻，控制温室气体排放成为国际社会的共同责任，农业部门作为温室气体的主要排放源之一，其碳中和对实现国家发展目标尤为重要。该研究解析农业生产活动的温室气体排放的主要环节，在此基础上评估各环节潜在的减排空间。当前农业碳中和建设中仍然欠缺政策、资金、技术及市场等多方面的支持，未来可以通过加强法律规范、保障资金供应、推进技术创新和完善碳市场交易机制，以促进农业碳中和建设的发展，为碳中和目标的实现作出贡献。

关键词：气候变化；农业碳排放；农业碳中和；减排潜力；发展路径

中图分类号：S181 " " "文献标志码：A " " " " "文章编号：2096-9902（2024）22-0035-06

Abstract： As the global climate change problem becomes increasingly serious， controlling greenhouse gas emissions has become a common responsibility of the international community. As one of the main sources of greenhouse gas emissions， the agricultural sector is particularly important for achieving national development goals. The study analyzed the main links of greenhouse gas emissions from agricultural production activities， and based on this， assessed the potential emission reduction space in each link. At present， agricultural carbon neutrality construction still lacks support from various aspects such as policies， funds， technology and market. In the future， agricultural carbon neutrality construction can be promoted by strengthening legal regulations， ensuring capital supply， promoting technological innovation and improving carbon market trading mechanisms. The development of construction contributes to the realization of carbon neutrality goals.

Keywords： climate change; agricultural carbon emission; agricultural carbon neutrality; emission reduction potential; development path

工业革命以来，全球变暖导致的极端气候事件频发等环境问题已成为国际社会关注的焦点。2015年第21届联合国气候变化大会（全称是“《联合国气候变化框架公约》第21次缔约方大会暨《京都议定书》第11次缔约方大会”）通过了《巴黎协定》，其长期目标是将本世纪全球平均气温较工业化前水平升高控制在2 ℃之内，并努力将升温控制在1.5 ℃之内。该目标的实现需要大幅减少全球人为温室气体（GHG）排放，据联合国环境规划署估计，如果净零排放得到充分实施，到21世纪末全球变暖将下降2.2 ℃左右[1]。作为最大的发展中国家，我国也于2020年在联合国大会上正式宣布了“双碳”目标的庄严承诺。

“双碳”目标的达成需要相关部门在不同领域就降碳降耗等方面深入展开工作，以最大限度地减少气候变化的不利影响。农业生产作为重要的温室气体排放源，在确保国家粮食安全的前提下如何实现温室气体减排对国家持续发展目标的实现至关重要。数据表明，相较于1980年，我国农业生产在2020年的温室气体排放总量增长了近46%，农业温室气体排放与粮食需求的增长呈现密切关联[2-3]。这也意味着，中国“双碳”战略目标的切实推进将不可避免地给中国农业发展带来积极影响。

农业兼具碳源和碳汇2种属性，农业的巨大减排潜力可以为“3060”目标的建设作出积极贡献[4]。国家“十四五”规划以及党的二十大报告都对农业节能减排工作给予了高度重视，先后出台了《2030年前碳达峰行动方案》和《农业农村减排固碳实施方案》等系列文件，力图推动碳减排与农业协调发展。当前，中国农业受自然资源和环境保护政策等外部约束，农业碳中和的建设路径面临诸多限制，大量研究就减排潜力测度[5]、减排政策优化[6]以及减排技术发展[7]等方面展开了探索，但农业碳中和的实施仍然缺乏明确的实施路径与操作规范。

1 "农业碳中和概念

碳中和（carbon neutral）是指通过碳汇、人工转化、地质封存等技术手段，将人类经济和社会活动产生的温室气体排放捕获利用或储存，实现对大气净零排放的目标[8]。碳中和概念的出现和传播经历了一个长期的过程，19世纪工业化时代的到来加速了化石能源的消耗，全球大量的环境公害事件逐渐让国际社会意识到环境污染与全球变暖的严重威胁。1988年，联合国环境规划署与世界气象组织成立了联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC），在IPCC的系列报告中，明确了全球变暖的现实情况及潜在风险，指出零干预措施的情况下全球温度将以每10年增加0.3 ℃的速率上升。1992年联合国大会通过《联合国气候变化框架公约》、1997年通过了《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》、2015年第21届联合国气候变化大会上通过《巴黎协定》，均从法律层面规范了全球控制温室气体排放气候治理格局。2021年11月，《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会签署了《格拉斯哥气候公约》，正式将净零二氧化碳排放目标写入国际法律文件，要求全体缔约方将努力让气温升幅限制在1.5 ℃以内，到2030年将全球二氧化碳排放量相对于2010年的水平减少45%，并在21世纪中叶前后达到碳中和[9]。

农业碳中和是指在特定地区内，农业系统持续增强其固碳能力，以抵消其自身产生的碳排放并达到一种近乎“零排放”的状态[10]。作为国家“双碳”目标的关键组成部分，农业碳中和并非通过降低农业产值和粮食产量来抑制碳排放，而是整合了低碳生产技术、农业能源消费结构调整、农业种植模式优化和农业碳汇管理等多层面的综合体系[11]。欧美发达国家在净零农业的发展中取得了相对丰富的经验，主要通过制定有效的农业减排政策、提供财税支持、推广低碳技术和进行低碳教育培训来推动农业温室气体减排[12]。在我国，农业碳中和的提出与政府提出的生态文明建设和碳达峰、碳中和目标相一致。但农业包含种植业、林业、畜牧业、渔业和副业5种产业形式，边界较广且牵扯甚多，现阶段我国农业的碳吸收能力尚无法完全抵消其生产过程中产生的温室气体排放，农业领域也暂时还未有相应的政策、指南或指标进行农业温室气体排放的强制减排。因此，在实现全面碳中和的过程中，如何有效进行农业减排增汇，以发挥农业碳减排在推动和促进我国碳中和目标实现中的关键作用，已成为当前碳中和领域的一个重要课题。

2 "农业排放环节与减排潜力分析

2.1 "农业生产过程碳排放与减排潜力

2.1.1 "土地管理过程

农业生产活动与碳排放密切相关，种养业生产、能源和投入品使用以及废弃物处理等过程均伴随温室气体的排放[13]。土地管理过程中造成土壤碳排放主要因为土地使用、土地改变和土地管理活动会影响土壤中有机质的含量和动态，从而影响碳的固定和释放。土地管理过程中，水稻种植是其中一个重要的碳排放源，据IPCC第六次报告显示，水稻种植提供了9%的甲烷排放和11%的氧化亚氮排放，对农业系统碳排放负有实质性责任[7]。水稻种植过程中的碳排放主要来自于土壤的呼吸作用和农作物的残茬分解，厌氧环境中每公顷稻田的甲烷排放量约为200～400 g[14]。

我国水稻种植面积约0.3亿hm2，占世界水稻种植面积的19%，位居世界第二，对于确保中国粮食安全至关重要[15]，而大幅减少水稻种植面积以降低农业碳排放的做法也不现实。研究表明，稻田中CH4和N2O的排放受土壤性质、气候条件和农艺措施等多种因素综合调控[16]，因此通过灌溉方式调整、培育优质品种和采用水旱轮作模式等方式是水稻种植生产中重要的碳减排措施[17]。近年来，“水稻-小麦”“水稻-油菜”“玉米-水稻”等多种水旱轮作模式逐渐推广应用，合理的轮作不仅改善了土壤结构，增加了土壤碳库，更有效减少CH4排量，在实施过程中显示出较大的减排潜力。

2.1.2 "禽畜养殖过程

禽畜养殖更是农业温室气体的重要排放源，畜牧业涵盖的加工、储存、运输和销售等环节均伴随二氧化碳的产生[18-19]。统计显示，农业温室气体排放中畜牧业贡献了80%的甲烷排放，其中90%来自反刍动物的肠道发酵，约10%来自动物粪便[20]。畜牧业发展中还会引发土壤退化等环境问题，草原和森林生态系统的土地利用方式转变加剧了土壤碳库的损失，畜牧业产生的间接排放也是当前农业减污降碳的重要工作内容[21]。

当前畜牧业的减排措施主要集中在动物饲料改良、动物品种改良等环节[22]，通过调整饲料配比，降低饲料在消化系统中存留时间以有效降低CH4的排放。此外，饲料的运输环节也是重要的间接排放环节，推广种植优良牧草，在保证原料供给的同时实现节能降碳[23]。目前，部分畜牧业减排措施已在一些发达国家得到应用，具有良好的可行性。

2.1.3 "农业固废管理过程

农业废弃物处理是农业生产中最后一个重要的碳排放源，农业废弃物是在农业生产、畜禽养殖、农产品加工以及农村居民生活等过程中产生的废弃物，其中的有机物质在分解过程中会释放大量的二氧化碳和其他温室气体。据不完全统计，我国每年产生的农业废弃物约达50亿t，由于缺乏有效的技术管理和政策支持，这些废弃物通常被肆意丢弃和焚烧，直接或间接给人类健康和自然环境带来严重的负面影响[24]。农业废弃物产生的温室气体主要来自于畜禽粪便产生和处理过程中排放的CH4和N2O，以及秸秆焚烧产生的CO2等，因此，农业废弃物的综合处理不仅关系着农村居民的生活环境，更与农业减排目标紧密相关[25]。我国作为世界上产生农业废弃物量最多的国家，秸秆和畜禽粪污年产生量超过48亿t，农业废弃物的综合处理成为农业减污降碳与可再生资源利用的重要环节[26]。现阶段，农业生产模式与农业基础设施建设相对滞后，农业固废处理缺乏统一规范，农业固废综合处理成为农村环境持续发展的关键建设内容。为防治农业废弃物带来的污染等问题，政府相继颁布《国务院办公厅关于加快推进畜禽养殖废弃物资源化利用的意见》《关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见》等系列文件，就农业固废合理利用与农业循环经济发展提供了指导意见。

2019年，IPCC在《IPCC 2006年国家温室气体清单指南2019修订版》中将生物炭技术纳入固碳减排技术规范，这给农业废弃物的科学处理提供了可行路径，通过秸秆等生物质的科学还田技术，在改善土壤团粒结构的同时有效增加了土壤碳库。在畜禽粪肥的资源化利用方面，改善粪便管理进行节能减排被视为有效渠道之一[27]。种养结合等循环经济发展模式也是农业资源化利用方式的有效途径[21，28]，种养结合实现了作物种植与禽畜饲养之间的有效协同，通过构建物质与能量互补的农业生态系统，在保证生态效益的同时实现经济效益持续增长[29]。

2.2 "农业生产要素碳排放与减排潜力

2.2.1 "农资投入环节

从投入产出视角来看，农业生产活动中消耗的农资及农业投入与能源消费密切相关，这也是农业温室气体排放体系中的重要间接排放环节[30]。过去30年，农业生产涉及的化肥、农药、能源等要素投入增长了0.8～3.0倍[31-32]，其中肥料投入是间接碳排放的主要来源，有机肥料施用导致的CH4排量增加和化肥过量施用产生的N2O[33]，成为农业生产要素温室气体排放的重要环节。

农业生产要素投入冗余的现象历来是我国农业生产面临的重大问题，农膜、化肥和农药等大量农资冗余不仅增加了农业生产投入成本，而且也增加了农业生产的温室气体排放[34]。因此，科学的生产规划、完善的种植结构可以在帮助农业生产提质增效的同时实现农业的减污降碳协同。当然，加强农业固废的再资源化，通过推行秸秆还田技术模式，推广优良抗病作物的栽植等措施可以在农村能源结构调整、土壤肥力提升和农药污染控制等方面发挥积极作用[35-36]。

2.2.2 "能源消费环节

农业生产的能源消费包含农业生产过程中的直接能源投入和农产品生产、加工及运输过程中的能源消耗。现代农业生产中能耗需求大部分来源于化石能源，目前在种植业中农机作业带来的间接碳排放占比约为15%～20%[36]。此外，化肥生产过程中原材料与能源消费均依赖于传统化石能源，这在农业生产系统的节能减排工作中也是需要重点考量的排放环节[37]。

现阶段可供应用的节能减排技术呈现多样化发展特征，选用高效智能的农业机械能够更合理地控制农业机械执行精细化作业，在提升生产效率的同时降低能耗。随着新能源技术受到社会的广泛关注，新能源农机产品在全球范围内的研发和应用率逐步提高，同时在节能减排方面表现出越来越明显的优势。

3 "农业碳中和建设的可行性分析

随着全球对温室气体排放问题的关注不断加深，我国明确提出了碳达峰、碳中和的双重目标。农业作为国民经济的关键支柱，其碳中和建设显得尤为关键，是达成国家“双碳”目标的重要举措。实施农业碳中和策略，不仅能够显著提升农业生产的生态可持续性，改善生态环境，还能够显著增强农产品的市场竞争力，为农村经济带来新的增长点，激发农村经济的活力。因此，农业碳中和建设不仅是对国家“双碳”目标的积极响应，更是推动农业现代化、实现经济和社会可持续发展的必然选择。通过这一战略的深入实施，农业将在国家发展大局中发挥出更加积极的作用，为实现碳中和目标作出不可或缺的贡献。

当前，中国农业生产模式尚未完成现代化升级及改造，以传统农业生产模式主导的农业生产仍然面临着生产效率低下、农业附加值偏低等诸多弊病。建立完善的现代农业生产及经营体系成为当下推进低碳农业生产的重要举措，只有积极培育新型农业经营主体来推进低碳技术的引进与示范，才能切实推进农业低碳生产的平稳发展。近年来，随着碳中和概念的推广，农业零碳园区的打造也成了重要任务。参照T/SEESA010—2022《零碳园区创建与评价技术规范》，零碳园区通过在建设、生产、运营等多阶段融合碳中和发展理念，能有效实现边界范围内产业结构、生态、能源、交通和建筑等多个方面的零碳发展，促进产业绿色化发展、能源低碳化转型、设施集聚化共享和资源循环化利用。由于传统农业生产模式的制约和农业生产者的知识水平，低碳农业技术的引进与推广面临诸多困境，农业零碳园区的建设则是整合了农业生产的诸多生产环节，在解决农业生产结构调整的同时实现了农业生产全产业链的节能降碳的要求，对于“双碳”目标的实现具有十分重要的意义。

零碳园区的建设也为零碳负碳产品的生产和碳标签的推介提供了物理空间和技术支持。作为实现农业碳中和目标的重要手段之一，生产零碳和负碳产品有助于推动农业碳减排和农田土壤碳固存，从而提升生态农业土壤碳汇[28]。目前，零碳农产品的认证工作在中国还处于起步阶段，通过对农产品生产过程中的碳排放量和固碳能力进行综合评估，以碳标签等形式将农产品全生命周期所产生的温室气体排放量予以量化，从而使通过认证的农产品在市场上获得更高的认可度和附加值[38]。随着“双碳”概念的普及，农产品碳标签相关产品得以在全国各地广泛推广，虽然多数碳标签产品面临着第三核证缺失、监管体系不健全等问题，但对于碳中和的实现仍然有重要意义[39]。

目前我国尚未将农业纳入碳交易市场，但随着《碳排放权交易管理办法（试行）》等政策的陆续出台，这一现状可能即将改变。在全国试点碳交易市场中，一直存在包括“三农”国家核证自愿减排量在内的抵消机制，并按试点碳市场配额的5%～10%履约。尽管碳交易市场中“三农”国家核证自愿减排量抵消机制尚不完善，但未来随着零碳负碳农产品的规模化生产和供应，预计会形成大量国家核证的自愿减排量市场需求，展现出广阔的市场前景。

4 "农业碳中和建设面临的困境

4.1 "政策支持力度不够

虽然支持农业绿色发展的政策陆续出台，但关于农业生产过程中的降碳环节仍然缺乏明确的政策及技术指导，同时农业碳汇中涉及的补偿机制仍然需要建立健全。由于低碳农业生产过程中涉及的技术支撑缺乏明确指导意见，针对低碳农业的研发及推广投入也相对不足。当前，各地政府通过补贴、转移支付等手段鼓励农业低碳发展，但针对低碳农业生产的财税政策尚未完善，农业低碳生产的碳普惠机制仍然停留在宏观政策层面，长效激励机制的缺失导致现有低碳政策体系难以提升农业低碳生产的积极性。

4.2 "资金投入不足

当前，缺乏有效的政策和机制来引导社会资本投入农业碳中和领域，现有财政支农资金的配置系统性不足，资金配置结构的不合理导致相关资金难以涵盖部分低碳潜力项目，金融机构也并未就低碳农业生产提供专项资金与利息优惠的相关举措，缺乏充足的资金支持一直是国内低碳农业发展的痛点[40]。低碳农业或者净零农业的建设涵盖技术研发、项目推广、能力建设等诸多方面，专项资金的支持不足成为制约低碳农业发展的关键因素。国家历来重视“三农”问题，在政策与资金方面均有所倾斜，但相对滞后的农业基础设施建设仍不能满足低碳农业的发展诉求。巨大的资金缺口导致技术研发、推广、示范项目建设等工作难以开展，特别是农业碳中和发展的市场前景不甚明朗，这也限制了社会资金的广泛介入，金融机构在缺乏绿色投资内生收益的情况下普遍表现为投资意愿不足。

4.3 "技术转化和推广困难

与发达国家相比，中国的农业技术水平和生产方式相对落后，化肥农药过量使用、农业生活垃圾处理不当等问题严重影响了农业碳中和目标的实现。有效解决农业环境问题需要农业生产在资金储备、人才储备、技术储备和基础设施建设等方面做出有效的应对，目前在农业碳汇纳入碳市场的相关政策及方法学体系尚未明朗的前提下，地方政府、科研机构以及相关金融机构针对农业碳中和建设路径的研究仅停留在宏观层面，这也导致农业低碳生产和农业碳汇开发环节缺乏深入的研究与技术支撑。同时，成熟低碳技术的应用与推广也受制于受众接受程度、市场机制调整等多方面因素的影响，低碳技术的引进与推广需要政府和企业的大力支持才能得以有效推进。

4.4 "市场交易机制不完善

将农业纳入碳交易市场被视为推动农业减排的关键路径，碳交易能够充分发挥市场机制在资源配置中的作用，并以低成本推动碳减排，但将农业纳入碳交易市场仍面临诸多挑战，包括排放不确定性大、技术标准体系匮乏、减排效果不稳定，以及监测、报告和核查成本过高等障碍。农业生态系统相较于其他生态系统，其温室气体排放机制复杂，缺乏明确的方法学体系也是导致农业碳汇难以纳入碳交易体系的重要原因[41]。相对高昂的第三方项目监测成本、核查成本和报告编制成本无疑是农业碳中和建设过程的重要经济负担。当前，将农业减排项目纳入碳交易市场已成为业界及学界研究热点，但农业生产相对较低的参与度，在缺乏规范标准与认证体系的情况下投资者缺乏参与积极性。

5 "农业碳中和的建设路径

5.1 "加强关键领域的法律规范建设

由于我国现行的农业碳减排相关政策法规存在体系不完备、内容不完善等问题，难以适应农业碳中和的制度需求，因此从法律法规层面来说，应从农业的双重属性出发制定涵盖农业碳减排和增汇全过程的综合性法律框架。在减排方面，要充分考虑到农业碳排放源的多样性和分散性，针对不同的农业碳排放源头制定相应的减排实施规划政策，将实施规划内容细化到农业生产全过程的各个操作环节中，促进农业碳排放的有效控制。在增汇方面，应重点针对农田、林地、草地等生态系统制定保护政策，推动农业碳汇的形成，并依据当前实施的相关碳汇政策出台专门的农业碳汇法律法规，支持并规范农业碳汇项目的实施。

5.2 "保障农业减排资金供应

缺乏充足的资金支持一直是国内农业低碳发展的痛点，因此在资金方面应加大政府财政拨款力度，建立农业碳中和专项基金，用于支持农业碳减排方法学开发、农业温室气体测量以及碳汇项目的开展等。同时完善支持社会资本参与机制，鼓励各类金融机构利用绿色信贷、绿色债券等多种工具参与农业碳中和建设，引导金融机构依法合规为科技创新、低碳产业园区建设、零碳产品开发等提供长期限、低成本的资金支持，激发市场主体的投资活力，推动政府、社会、市场多元主体参与农业碳中和。同时，要使各类资金分配突出重点，加强资金使用和项目建设监管，及时调整资金的投放策略，实现资金有效使用和项目可持续发展。

5.3 "推进农业低碳技术创新

农业减排增汇措施的有效实施最终要依靠技术突破与创新，应在全国层面成立专门的农业碳中和规划小组，建立完善农业碳汇评估方法学，为主要的农业碳源制定合理减排固碳方案，科学评估各类技术方案的成本效益，打造成熟高效的农业碳汇技术和产品，推动气候智慧型农业技术和低碳生态环保技术的采用。此外，还要加强科技成果集成推广应用。当前农业低碳技术推广与农户需求之间的协调性不足，导致农户对低碳技术的接受意愿不高，亟需通过政策激励、科普宣传等措施，提高农户低碳技术采纳的自愿性，激发农业生产主体积极应用农业减排增汇技术，提高技术应用的普遍性。

5.4 "完善碳市场交易机制

我国农业农村碳交易制度目前尚处于初级阶段，亟需推动市场化机制建设，有序推进农业纳入碳市场，形成政府主导、社会参与、市场化运作的农业碳交易机制，推动低碳农业价值实现。要加快构建农业碳交易平台，深入实施农业农村领域自愿减排，促进农业农村生态系统项目纳入碳汇交易，推动构建渔业和农田碳汇等碳汇交易市场，加快地方碳汇交易实践及其模式总结，探索地方试点示范区，试点示范农产品碳标签，建立健全生态保护补偿机制，研究制定碳汇项目参与全国碳排放权交易相关规则，形成完整的碳汇交易市场。同时，可以以农业企业为主体探索试点碳排放交易配额，构建农业产业领域的碳交易制度，为实现农业低碳或零碳排放创造条件。

6 "结束语

农业碳中和不仅是实现国家“双碳”目标的关键，也是推动农业转型升级、促进可持续发展的必然选择。农业生产和投入要素过程中都产生了大量碳排放，但也蕴藏巨大的减排潜力。零碳园区的建设、零碳产品的开发以及农业碳汇项目的实施都为农业碳中和提供了可行性。然而农业碳中和之路任重道远，目前面临着政策支持力度不够、资金投入不足、技术转化和推广困难、市场交易机制不完善等诸多现实问题。解决这些问题需要多方协同努力，加强法律规范、保障资金供应、推进技术创新和完善碳市场交易机制。未来，农业碳中和将逐步成为现实，为实现绿色低碳发展目标贡献力量。

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