中國農業源碳匯估算及其與農業經濟發展的耦合分析

楊果　陳瑤

摘要：農業作為重要的產業部門，在滿足人們基本的物質需求的同時具有重要的生態保障和碳匯功能，充分發掘農業的碳匯潛力對于農業綠色化發展和農民增收具有重要意義。本文量化測算了我國1993—2011年的農業源碳匯潛力，并構建農業源浄碳匯與農業經濟發展的耦合模型，結果發現農業源碳匯量由1993年的52 318.70萬t波動增加到2011年的66 073.77萬t，年均增加1.38%，但是農業源的浄碳匯量卻呈現波動遞減趨勢，由1993年的36 691.72萬t減少到34 815.67萬t，其中糧食作物的CO₂吸收總量占據主要部分，經濟作物CO₂吸收量在農業總的CO₂吸收量所占的比重雖小，但是增速較快，年均增幅達到4.15%；從影響因素來看，農業源碳匯和耕地面積關聯度不大，農作物單位產量和農業源碳匯呈正相關；農業源浄碳匯與農業經濟發展之間處于強負耦合狀態，耦合狀態不理想，農業產值與農業凈碳匯關聯度不強，這主要是由高投入、高消耗的農業生產方式引發農業碳排放增加和農業總產出效益提升等原因造成的。最后，本文針對性地提出促進我國農業減排增匯的對策建議：強化政府引導，從農業的規劃、生產、消費等多領域進行引導；加大農業減排增匯的技術、資金和人力支持，為農業的減排增匯做好保障；通過林地增匯、農田增匯、草地增匯、綜合增匯等多種手段，提升農地的碳匯能力；加快碳市場交易體系建設，以市場杠桿推進農業的減排增匯。

關鍵詞 ：農業；碳匯；耦合分析；減排增匯

中圖分類號：F323

文獻標識碼： A

文章編號： 1002-2104（2016）12-0171-06

農業作為一個特殊的生產部門，其生態系統在碳的增匯減排中占有重要地位和作用，通過采用合理的農業管理措施，減少農田土壤釋放 CO₂或增強土壤固氮能力，增加土壤碳庫的存量，提高土壤質量及其農業生產力，可以實現農業增產的同時增加碳匯量，改善生態環境。然而在我國農業現代化過程中，農業生產嚴重依賴化肥、農藥，高投入、低產出、資源過度消耗、土壤退化、環境惡化等一系列問題困擾著我國農業發展。在全球持續變暖的背景下，我國農業的可持續發展面臨嚴峻挑戰，“三農”問題制約著社會的和諧發展。因此，充分發揮農業碳匯功能，發展低排放、高碳匯、低投入、高效率的低碳農業成為鞏固農業基礎地位、推動農業可持續發展的關鍵和實現經濟低碳化發展的重要領域和根本保證。

1 文獻回顧

近年來國內外大量的學者、專家等強化對農業碳匯及低碳農業問題的關注，做了大量開創性的研究，取得了一系列理論和實證研究成果，也為本研究提供了理論基礎和經驗借鑒。從國外研究來看，Todd M. Johnson 等研究了墨西哥的低碳農業發展狀況，發現可再生的生物能源的利用對低碳經濟發展的貢獻最突出[1]。Chuck Rice經過研究美國堪薩斯州的農業碳匯項目發現，免耕對全球溫室氣體排放量的減緩有著重要的作用[2]。從國內研究來看，劉允芬研究了我國農業碳循環，發現無論是我國農業的現有碳循環系統狀況還是在氣候不斷變化后，我國農業系統的碳吸收量都大于碳的排放量，農業領域是一個巨大的碳匯，而不是碳源[3]。謝淑娟等研究了我國農業的碳匯狀況，并提出了發展農業碳匯的六種途徑和針對碳匯農業政府需采取的六條措施[4]。馬濤對上海市多年農業領域的碳吸收及碳排放進行了測算，發現隨著上海及周邊地區耕地的不斷減少，碳匯能力在逐漸弱化，但是上海農業仍是一個巨大的碳匯，數量達到了380萬t/a。同時，上海農業碳匯受到技術、耕地面積的限制增加潛力不大，但是通過技術改良等方式仍有一定的潛力，并提出關鍵在于將農業碳匯融入碳交易市場體系，并激勵廣大農戶參與低碳農業發展[5]。但是對于國內外的相關研究進行梳理，發現對于農業源的碳匯大多是從區域角度去研究，缺乏宏觀視角。中國作為農業大國，農業源的碳匯資源豐富，精確估算對于碳匯潛力的開發應用具有重要的意義。

2 研究方法

2.1 農業源碳匯測算方法

農業源碳匯是指在一定時期內（通常是一年），一定區域農業生產活動中農作物通過光合作用同化空氣中的CO₂，并釋放出氧氣，并減去作物呼吸作用產生的CO₂量。不同的農作物由于生長期、植株自身大小等的不同使得碳吸收量差異很大。李克讓等引用了IPCC的相關數據并測算了中國1992年的農作物CO₂吸收量，具有重要的實際參考價值[6]。本文參考其研究方法測算中國1993—2011年的農業碳吸收量，具體方法如下：

Cd=Cf×Dw=CfYw/Hi（1）

式中，Cd為農作物的年度碳吸收量，Cf為農作物通過光合作用合成1 g干物質所吸收的碳量，Dw為農作物的總干物質量，Yw為農作物的經濟產量，Hi為農作物的經濟系數。

在農業生態系統中，植物對溫室氣體的吸收主要通過同化空氣中的CO₂，并釋放出氧氣，因此農業吸收的溫室氣體主要是CO₂，本文在研究農業碳匯的時候只考慮CO₂。從長期（10年及以上）農作物通過光合作用從大氣中同化并固定的二氧化碳，在一定時間內又會以三種主要形式重新釋放到大氣中：一是暫存植物體內（農作物秸稈、糧食等），隨后轉變為人類的食物（糧食）和動物飼料（秸稈、飼料糧）等，通過人、動物以及微生物作用重新排放到大氣中；二是農作物本身的呼吸作用、農作物殘體的腐爛分解（秸稈還田等）和燃燒（秸稈焚燒等），重新釋放到大氣；三是作為工業的原料存儲起來（農作物副產品等），但是若干年后仍將釋放到空氣中。因此從長期來看，農作物二氧化碳的吸收量對農業生態系統碳循環的影響幾乎為零，但是從短期來看，農作物因為產量增加等所造成的二氧化碳吸收量的增加也會形成一定的凈碳匯[6]。

李克讓測算了中國主要農作物的單位播種面積碳匯量、中國主要農作物的經濟系數和作物光合作用合成1 g干物質所吸收的碳量，并測算了中國1949—1996年的幾種主要農作物的年CO₂吸收量[6]，具有重要的參考價值。

因此本文借鑒其關于中國主要農作物的經濟系數（Hi）和1 kg干物質所吸收的碳量（Cf）進行中國農業碳匯測算，具體系數見表1。

2.2 耦合模型

耦合的原意指的是網絡的輸入與輸出、兩個或兩個以上的電路元件之間存在緊密關系，且相互影響，通過相互間的作用從一端向另一端傳輸能量的現象，引申意義就是兩個或兩個以上的事物相互依存于對方的一個量度。借用到農業凈碳匯與農業產值之間，就是實現農業產值增加與農業源碳匯增加之間的鏈接關系。為了度量中國農業產值與農業源碳匯之間的耦合程度，本文結合Tapio的脫鉤理論[7]，把中國農業產值與農業源碳匯的耦合分為八個類型：擴張耦合、增長連結、強耦合、弱耦合、強負耦合、衰退負耦合、衰退連結和弱負耦合，具體標準如表2。

2.3 數據來源及處理

本文關于農作物碳匯的測算時基于短期時間，選取了水稻、玉米、小麥、薯類、大豆、高粱、谷子以及其它糧食作物和棉花、向日葵籽、花生、煙草和油菜籽七種經濟作物作為研究對象測算中國農業的碳匯情況。各類農作物的產量、農業產值等相關數據來自《中國統計年鑒》和《中國農業統計資料》。

3 農業源碳匯測算

依據農業源碳匯測算公式、農作物碳匯系數和農作物的經濟產量相關數據，量化測算了我國1993—2011年的農業源碳匯情況（詳見表3）。我國農業源碳匯呈現以下特征：

（1）農業源碳匯總體呈現增長的趨勢，而凈碳匯微弱下降。農業源碳匯量由1993年的52 318.70萬t波動增加到2011年的66 073.77萬t，年均增加1.38%，其中糧食作物的CO₂吸收總量占據主要部分，由1993年的48 031.20萬t波動增加到2011年的58 409.60萬t，年均增幅為1.14%。經濟作物CO₂吸收量在農業總的CO₂吸收量所占的比重雖小，但是增速較快，年均增幅達到4.15%。凈碳匯量呈現微弱下降趨勢，這主要是農業CO₂排放量的持續增加所致。

（2）農業源碳匯和耕地面積關聯度不大。CO₂吸收量并沒有因為耕地面積的迅速減少而出現減少，且在很多年份CO₂吸收量的增長（減少）速度要高于耕地面積的增加（減少）速度，這主要是因為本文根據農作物經濟產量測算碳匯，而隨著經濟發展和技術進步，農業生產效率提升，單位面積的農業產出增加所致。

（3）農作物單位產量和農業源碳匯呈正相關。我國1993—2011年期間，除了高粱的單位面積產量波動比較大，其它農作物的單位面積產量均呈現上升的趨勢，增長最快的是谷物，其次是花生、向日葵籽、棉花和煙草。在表4可以看出單位面積碳匯量最大的為玉米、棉花、向日葵籽和花生等，分別由1993年的5.84 t/hm2、3.38 t/hm2、2.66 t/hm2和2.61 t/hm2增加到2011年的6.77 t/hm2、5.89 t/hm2、3.69 t/hm2和3.67 t/hm2，這說明了農作物單位面積產量的變動是目前我國農作物碳匯量變動的最關鍵的影響因素。小麥、玉米和水稻作為我國三大糧食品種，其地位在今后很長一段時間內將會得到保持，因此它們仍將會是我國糧食作物甚至整個農作物中CO₂吸收量的主要貢獻者。

4 農業源碳匯與農業經濟發展的耦合分析

1993—2011年期間，我國農業凈碳匯與農業產值之間基本處于強負耦合、弱耦合和衰退負耦合三種狀態，尤其是強負耦合狀態占了7個，耦合狀態不理想（見表5），農業產值與農業凈碳匯關聯度不強，這主要基于兩方面的原因。首先，中國高投入、高消耗的農業生產方式造成的，在此方面大量的研究已經作出了論證。李俊杰基于化肥、農藥、農膜、柴油、翻耕和農業灌溉6個方面對民族地區的

農業源碳排放進行測算發現，1993—2010年民族地區的農業源碳排放增長顯著，最高為內蒙古的年均8.59%[9]。邢光熹，顏曉元運用田間的具體測量數據和IPCC第二階段的方法估算了我國農田在1995年的氧化亞氮（以N計），分別達到了398 Gg和336 Gg，通過對不同年份不同氮源的數量變化進行觀測，發現化學氮肥的施用量增加是我國農田氧化亞氮增加的最主要因素[10]。其次，是由于隨著農業生效效率的提升，單位面積農業產出增加，但是秸稈等的增加幅度明顯較低。此外農產品價格提升引起的農業收益增加也是一個重要的原因。

5 結論及對策建議

本文對1993—2011年我國農業源的碳匯量進行測算，結果發現：我國農業源碳匯資源非常可觀，農業源碳匯

量由1993年的52 318.70萬t波動增加到2011年的66 073.77萬t，年均增加1.38%，其中糧食作物的CO₂吸收總量占據主要部分，但是農業源的凈碳匯量卻出現遞減。構建農業源凈碳匯與農業經濟發展的耦合模型，結果發現主要處于強負耦合狀態，耦合狀態不理想，農業產值與農業凈碳匯關聯度不強。為充分發揮農業碳匯功能，保持并增加農業源碳匯量，針對性提出以下對策建議。

5.1 強化政府引導

從長遠來看，農業的固碳減排必須立足于我國農業底子薄的國情，克服農業的弱質性突出、生產效率低下的問題，轉變農業發展方式，實現農業固碳減排和農業經濟發展的雙贏。而我國農業低碳化的發展還處在初級階段，這就需要充分發揮政府的引導作用。從宏觀來看，政府應實行強有力的農業低碳化發展的推廣機制，以增強民眾的低碳環保意識；從中觀來看，實施碳稅政策，對化肥、農藥、農用薄膜等大量消耗燃煤、石油和天然氣的產品按照含碳率征稅，以促進其積極調整產品結構，研發和生產含碳率較 少的產品；同時可以積累碳基金，為農業低碳化發展提供資金支持；

依據《綠色食品標志管理辦法》，

實施低碳農產品認證制度；從微觀來看，實施低碳采購政策，在低碳農產品社會認可度不高的情況下，政府要積極采購符合低碳

認證標志的農產品，彌補市場需求的不足，以保護和激勵農戶進行低碳生產，同時通過政府的消費行為來引導社會的消費傾向。

5.2 加大農業減排增匯的技術、資金和人力支持

農業減排增匯是一個復雜的系統工程，需要政府大力的技術、資金和人力支持。從技術支持來看，提升農業科技人員的待遇，設立農業技術創新基金，對優秀的技術人員進行獎勵；從資金支持來看，國家要充分利用稅收、價格、信貸等經濟手段，加大財稅的支農力度，設立相關農業保險制度，減少農業減排增匯生產過程中的風險，針對農民設立靈活的小額貸款等信貸政策；從人力支持來看，強化對農業技術人員和農民的教育和培訓，提升其職業素質，以大中專院校、農業技術學院等為依托，鼓勵有條件的 農民和農業高校進行合作，培養農業技術骨干和職業農民。

5.3 提升農地的碳匯能力

要充分發揮農業的碳匯功能，就需要提升農地的碳匯能力，主要需要從以下三個方面去做：一是通過林地增匯。通過在有條件的地區植樹造林、退耕還林等可以明顯提升土地植被覆蓋率，增加農地的碳匯能力。二是農田、草地增匯。對于農田增匯，要采取保護性的耕作制度，減少化學肥料、農藥等的使用，禁止秸稈直接焚燒，大力推廣秸稈還田；對于草地增匯，可以通過對畜牧業合理規劃，實施休牧、甚至禁牧、退牧還草等。三是綜合增匯。對于農業發展進行全面合理的規劃，完善農業基礎設施建設，培育高產、優產農作物，強化病蟲害監測與預警，實施測土施肥等。四是實施生態補償制度。按照“誰污染、誰治理；誰受益，誰支付”等原則，明確農田生態破壞的獎懲制度，以獎代補，引導農民主動采用低碳農地利用技術。

5.4 加快碳市場交易體系建設

運用市場杠桿推進農業的固碳減排是一種重要的手段，只要有利可圖，就會有效地推進農業的固碳減排效益。完善現有的碳匯市場，確立有效的碳交易機制，運用經濟利益去調節碳匯及碳源的主體行為，具有重要的現實意義。碳匯項目大多是政府牽頭的大項目，農民具有天然的弱勢，可以通過政府牽頭、農民專業合作組織為主體等方式，建立低碳農業的訂單機制，實現碳匯需求與供給方的有效匹配。農民專業合作組織等對碳匯交易的經濟利益進行分配，確保農民的收益，增加農民的額外收益，提升農民參與的積極性。

（編輯：劉照勝）

參考文獻（References）

[1]HEDGIER W. Modeling GHG emissions and carbon sequestration in Swiss agriculture： an integrated economic approach[J]. International congress series， 2006， 1293： 86-95.

[2]王浩.農業碳交易，環保又經濟[EB/OL].（2006-8-24）.http：//env.people.com.cn/GB/4739449html.[WANG Hao. Environmental protection and economic agricultural carbon trading[EB/OL].（2006-8-24）.http：//env.people.com.cn/GB/4739449html.]

[3]劉允芬. 農業生態系統碳循環研究[J].自然資源學報，1995（1）：1-8.[ LIU Yunfen. Research on carbon cycle of agricultural ecosystem [J]. Journal of natural resources of agriculture ecosystem， 1995 （1）：1-8.]

[4]謝淑娟，匡耀求，黃寧生.中國發展碳匯農業的主要路徑與政策建議[J].中國人口·資源與環境， 2010，20（12）： 46 -51.[ XIE Shujuan， KUANG Yaoqiu， HUANG Ningsheng. Main paths and policy proposals for

carbonsinky agriculture in China[J].China population， resources and environment， 2010，20（12）：46-51.]

[5]馬濤.上海農業碳源碳匯現狀評估及增加碳匯潛力分析[J].農業環境與發展， 2011（5）：38-41. [MA Tao. Assessment of rural environment and development and increase the carbon sequestration potential analysis of Shanghai agricultural carbon sinks [J]. Agroenvironment and development， 2011 （5）：46-51.]

[6]李克讓.土地利用變化和溫室氣體凈排放與陸地生態系統碳循環[M].北京：氣象出版社，2002：260-265. [ LI Kerang. Land use change and greenhouse gases emission and carbon cycle of terrestrial ecosystem [M]. Beijing：China Meteorological Press， 2002：260-265.]

[7]TAPIO P. Towards a theory of decoupling： degrees of decoupling in the EU and the case of road traffic in Finland between 1970 and 2001[J]. Journal of transport policy， 2005 （12）： 137-151.

[8]楊果.基于農民專業合作組織視角的我國低碳農業發展機制研究[D].哈爾濱：東北林業大學， 2015. [ YANG Guo. Research on the development mechanism of Chinas low carbon agricultural development based on the perspective of farmers professional cooperative organization [D]. Harbin： Northeast Forestry University， 2015.]

[9]李俊杰. 民族地區農地利用碳排放測算及影響因素研究[J]. 中國人口·資源與環境，2012， 22（9）：42-46. [ LI Junjie. Measurement and influence factors of agricultural land use in minority areas [J]. China population， resources and environment， 2012，22 （9）： 42-46.]

[10]邢光熹，顏曉元. 中國農田N2O排放的分析估算與減緩對策[J].農業生態環境， 2000，16（4）：1-6. [XING Guangxi， YAN Xiaoyuan. Analysis and estimation of N2O emission from agricultural land in China [J]. Agricultural ecological environment， 2000，16 （4）： 1-6.]

Abstract Agriculture as an important industry has important ecological protection and carbon sequestration functions to satisfy peoples needs of material. Fully exploiting the potential of carbon sequestration of agricultural income has important significance for green agricultural development and farmers income growth. The paper quantitatively calculated agricultural sources of carbon potential from 1993 to 2011， and constructed a coupling model of the net carbon sequestration of agricultural source and agricultural economic development， and then it could be found that from 1993 to 2011 the agricultural sources of carbon amount increased from 523.187 0 million tons to 660.737 7 million tons， an average annual increase of 1.38%， but the net carbon sequestration of agricultural sources was showing fluctuations in a decreasing trend from 366.917 2 million tons of 1993 reduced to 348.156 7 million tons， of which crop CO₂ absorption occupied the main part， and CO₂ absorption of economic crops occupied a small proportion in total agricultural CO₂， but grew rapidly， and the average annual growth was 4.15%. From the view of factor impact， carbon sequestration of agricultural sources and cultivated area had little correlation， and crop yield and carbon sequestration of agricultural sources were positively correlated. The relation between agricultural carbon source purification and agricultural economic development was in a strong negative coupling state， and the coupling condition was not ideal. The correlation between agricultural output and agricultural net carbon sink was not strong， which was mainly caused by increased agricultural carbon emissions and the total agricultural output benefit resulting from agricultural production mode with high investment and high consumption. Finally， this article put forward countermeasures of reducing carbon emission and increosing carbon sink： strengthen governments guidance from the fields of agricultural planning， production， and consumption； strengthen technical， financial and personnel support to reduce emissions and increase carbon sink，improve carbon sink capability through forest sink， farmlang sink， grassland sink， and integrated sink； speed up the development of carbon market trading system and market leverage to promote agricultural emissions reduction and growth.

Key words agriculture； carbon sink； coupling analysis； emission reduction and sink enhancement