以低碳帶動農業綠色轉型：中國農業碳排放特征及其減排路徑

金書秦 林煜 牛坤玉

摘 ? 要：應對氣候變化是全人類共同面對的嚴峻挑戰，中國作為“人類命運共同體”這一理念的倡導者，切實主動作出減排承諾，積極貢獻了中國力量。通過分析農業碳排放數據發現，農業碳排放以非二氧化碳為主，總體呈逐年上升的趨勢，但在近幾年已出現下降趨勢，趨近達峰。由于中國農業機械化水平仍有待提高，農業機械能源消耗帶來的排放或將成為農業碳達峰的最大不確定因素。基于上述分析，提出“以低碳帶動農業綠色轉型”的減排思路，具體建議為：在“十四五”農業農村發展規劃中增加碳約束指標，加快構建農業碳排放核算的方法學，積極發展農業碳市場，用好財政手段推廣低碳農業技術。

關鍵詞：碳達峰;農業碳排放;綠色發展

中圖分類號：F323 ? 文獻標識碼：A ? 文章編號：1003-7543（2021）05-0029-09

中國是應對氣候變化國際力量中的堅定支持者和實踐者，秉持共同但有區別的責任原則，中國多次提出自主減排承諾，并落實到行動上，為世界減排作出了巨大貢獻。在國際氣候變化談判中，中國為不發達國家謀取發展的權利和空間，贏得了最廣大發展中國家的信任和贊譽。2020年9月22日，國家主席習近平在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上鄭重宣布，“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。12月12日，習近平主席在氣候雄心峰會上進一步宣布：中國2030年單位國內生產總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上。“大就要有大的樣子”，習近平主席這次承諾，將前期承諾的高線變為本次承諾的基線，進一步彰顯了中國的大國擔當，也符合中國自身貫徹新發展理念的需求。

農業既是全球重要的溫室氣體排放源，又是一個巨大的碳匯系統。據聯合國糧食與農業組織（FAO）的統計，農業用地釋放出的溫室氣體超過全球人為溫室氣體排放總量的30%，相當于每年產生150億噸的二氧化碳;農業生態系統可以抵消掉80%的因農業導致的全球溫室氣體排放量。有關學者研究指出，目前中國按農作物面積計算，年凈吸收二氧化碳約22.8億噸。實現碳達峰，農業減排固碳既是重要手段，又大有潛力。本文基于可獲得數據，結合中國農業發展階段性特征，研究、分析、總結農業碳排放的趨勢和規律，提出農業助力2030年碳達峰的相關建議。

一、數據來源和分類說明

中國目前尚沒有建立農業碳排放統計體系。按照《聯合國氣候變化框架公約》（以下簡稱《公約》）要求，中國分別于2004年向《公約》秘書處提交了《中華人民共和國氣候變化初始國家信息通報》，2012年提交了《中華人民共和國氣候變化第二次國家信息通報》和《中華人民共和國氣候變化第一次兩年更新報告》，2019年提交了《中華人民共和國氣候變化第三次國家信息通報》和《中華人民共和國氣候變化第二次兩年更新報告》（以下將上述報告統稱為《國家信息通報》）。歷次《國家信息通報》中主要包括了中國2005年、2010年、2014年三個年份的溫室氣體排放情況，其中農業排放總量分別為7.9億噸、8.3億噸和8.3億噸，其中能源消耗被單列，不包括土地利用、土地利用變化和林業（Land Use， Land Use Change and Forestry，簡稱LULUCF）。除以上3年的總量數據外，則無連續的官方數據，也沒有排放結構、來源等詳細信息。

一些文獻應用有關參數對農業碳排放進行估算，但口徑各有不同，例如譚秋成從水稻種植、畜牧生產、土壤、農用物資投入四個方面剖析了農業碳排放的產生機理[1];閔繼勝等從稻田、土壤、肥料和畜禽養殖四個方面分析了農業碳排放的產生機理，但忽視了農藥、農膜、農用柴油等中間投入品碳源[2];田云等補充了農藥、農膜、農用柴油等中間投入品碳源，基于農地利用、稻田、牲畜養殖腸道發酵和糞便管理四方面劃分出農業部門的16類主要碳源[3];李秋萍等、何艷秋和戴小文從農地利用、水稻種植和畜禽養殖三個方面分析農業碳排放的產生機理[4-5];吳賢榮和張俊飚以農用物資投入、能源消耗、水稻種植、畜禽養殖四個碳源因子測算了中國農業碳排放[6]。

本文數據主要來自聯合國糧農組織（FAO）數據庫對中國的統計數據，時間跨度為1961—2018年，少量來自國家統計局、《國家信息通報》《中國農業統計年鑒》等。FAO數據庫提供了農業活動和能源消耗兩大類排放數據。其中，農業活動包括腸道發酵、糞便管理、水稻種植、化肥施用、糞便還田、牧場殘余肥料、作物殘留、有機土壤培肥、草原燒荒、燃燒作物殘留等10類行為的碳排放數據;能源消耗涵蓋了種植業、養殖業和漁業的機械用能。農業主要排放二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）三種溫室氣體，CO2主要來自能源消耗，CH4主要來自家畜反芻消化的腸道發酵、畜禽糞便和稻田等，N2O主要來自化肥使用、秸稈還田和動物糞便等。本文所指的碳排放量是將這三種溫室氣體折算成二氧化碳當量（CO2eq）的數量。

二、中國農業碳排放的階段性特征

農業碳排放總體呈上升趨勢，1961年農業碳排放總量為2.49億噸，到2016年達到8.85億噸后略有下降，2018年為8.7億噸。從總量來看，可以劃分為三個較明顯的階段，與中國農業農村發展的歷程有較高的契合度（見圖1，下頁）。

第一階段：1961—1978年，農業碳排放量平穩增長。這一階段現代化農業投入（如化肥、農藥、農機等）還未大量使用、農村經濟體制改革尚未大規模開始，中國農業總體還是沿襲“靠天吃飯”的傳統模式，碳排放量的增加主要是由于人口增長而導致的開墾面積和開墾強度的上升。到了20世紀70年代，化肥用量開始有一定程度的上升，1978年達到884萬噸，糧食產量首次達到3億噸。

第二階段：1979—1996年，農業碳排放量快速增長。這一階段中國農業發展迎來了制度變革和技術創新的雙重紅利，農業生產潛力得到極大釋放。一方面，農村經濟體制改革使家庭聯產承包責任制代替了大集體生產方式，分權使生產積極性提高，從而導致農業持續快速增長;另一方面，機械化、化學化、電氣化等成為現代農業發展的早期特征[7-8]，這些技術在帶來勞動力節約、生產率提高和農業產出大幅度增加的同時，也帶來了碳排放速度加快。1979—1985年，農村基本經營制度改革探索初期，農業碳排放的增長態勢已經超過此前階段; 1986年，各項改革已經在全國范圍全面推開，碳排放增長的態勢進一步加速。為了讓耕地獲得更好的光照和防止肥力外溢，農戶常常減少和限制耕地周圍的植被;為了節約成本并減少對化肥的依賴，部分農戶將秸稈等收割殘留物就地焚燒，農戶規模性、粗放式牲畜養殖導致了大量甲烷排放;為了提高單位面積產量，農民加大了對化肥農藥等物資投入及農機使用量，增加了柴油等能源等需求。1995年化肥使用量、農業機械和電力使用量迅速提高，三者分別達到1978年水平的4倍、3倍和7倍，糧食產量也在1996年首次突破5億噸。

第三階段：1997年至今，農業碳排放趨于平穩達峰。家庭聯產承包責任制的制度紅利逐步減弱，高強度的化學投入邊際效益開始下降，隨之而來的是環境問題的日益突出，加上城鎮化的快速推進，無論是農戶家庭層面還是政府層面，都開始對農業的經濟和環境效益進行反思。就農戶層面而言，農民通過外出務工獲得更高回報的收入，在20世紀末和21世紀初的一段時間內，農民的務農積極性不高，一度出現糧食產量連年下滑，甚至產生了一定程度的糧食危機。直至2004年中央出臺新世紀第一個“一號文件”明確了“多予、少取、放活”的方針，到2006年全面取消持續了兩千多年的農業稅，并加大對農民的各類補貼力度，糧食生產積極性才有所恢復。就政府層面而言，政府開始反思過度依賴化學投入品帶來的糧食增產的不可持續性，從2015年開始實施化肥農藥零增長行動計劃等一系列促進農業綠色發展的舉措，有效地遏制了化學投入品的增長勢頭，并顯著提高了秸稈、畜禽糞便等農業廢棄物的綜合利用水平[9]。從碳排放總量來看，2016年農業總排放量達到8.85億噸之后，已經連續兩年下降，至2018年為8.7億噸。2019年、2020年的農業碳排放數據雖未獲得，但是從化肥農藥等投入品持續減量、秸稈糞便等廢棄物利用水平不斷提高的結果來看，如果中國農業繼續保持目前綠色轉型的勢頭，一定程度上將趨近碳排放達峰。

三、中國農業碳排放的結構性特征

中國農業排放的溫室氣體主要由甲烷、氧化亞氮、二氧化碳構成，且以前兩類非二氧化碳溫室氣體為主。從來源看，由種植、養殖各占“半壁江山”到種植、養殖、能源消耗“三分天下”。

（一）成分：農業溫室氣體以“非二氧化碳”為主

1979年以前，中國農業碳排放主要是甲烷和氧化亞氮;1979年以后，農業的能源消耗逐步變多，二氧化碳成為第三種溫室氣體來源（見圖2）。近年來的趨勢是：來源于甲烷的農業碳排放占比逐漸減少，而來源于氧化亞氮的比例平穩上升，來源于二氧化碳的比例呈上升趨勢且占比增加越來越大。甲烷占比從1961年的72.62%下降至2018年的32.88%;氧化亞氮占比從1961年的27.38%增加至2018年的41.58%;二氧化碳占比從1979年的6.5%增加到2018年的25.53%。大體上，1979年以前甲烷和氧化亞氮比例為6∶4;到2018年甲烷、氧化亞氮、二氧化碳比例為3∶4∶3。因此，農業碳排放仍以甲烷和氧化亞氮兩類非二氧化碳溫室氣體為主，占據了農業排放的70%。另據《國家信息通報》顯示，農業活動產生的甲烷和氧化亞氮分別占全國甲烷和氧化亞氮排放量的40.2%和59.5%。農業排放的“非二氧化碳”占比較高，在全球也是如此。IPCC第四次評估報告顯示，全球范圍內農業領域所排放的甲烷占由人類活動引起的甲烷排放總量的50%，氧化亞氮占60%。

（二）來源：從種植、養殖各占“半壁江山”到種植、養殖、能源消耗“三分天下”

圖3顯示，在1979年能源消耗進入統計之前，種植業（主要包括水稻種植、化肥、土壤培肥、作物殘茬等）、養殖業（主要包括腸道發酵、糞便管理、牧場糞便殘留）基本各占“半壁江山”，種植業略高于養殖業;近年來，隨著能源占比的不斷上升，逐步發展為種植、養殖、能源消耗“三分天下”。細分來看，能源消耗、化肥、動物腸道發酵、水稻種植是四個最主要來源，2018年占據總排放量的76.9%。

（三）機械化帶來的能源消耗成為農業碳達峰的最大不確定因素

自1979年有統計以來，能源消耗的碳排放一直呈上升趨勢，能源消耗碳排放量從1979年的3002.32萬噸持續上升至2018年的2.37億噸，增長了近8倍（見圖4）。截至2018年，能源消耗帶來的碳排放占比已達到農業碳排放的27.18%，超過化肥成為第一大排放源。與之對應的是，中國農業機械化水平快速提高。1979年中國農業機械總動力為1.34億千瓦，到2018年達到10.04億千瓦，增長了7.5倍左右;農業柴油使用量1993年（此前數據統計年鑒未統計）為938.30萬噸，到2018年達到2003.39萬噸，25年間農業柴油使用量翻了一倍多。中國農業機械化還有提高的空間，由此產生的能源消耗帶來的碳排放還將進一步上升，這將成為影響中國農業整體碳達峰的最大不確定因素。

（四）水稻種植排放量基本與面積呈線性關系，單產碳排放大幅下降

1985年以前，水稻種植一直是第一大碳排放源，由于泡田產生了大量甲烷。水稻種植碳排放占比從1961年的38.83%下降至2018年的12.8%。但水稻種植碳排放的總量沒有發生太大變化，1961年排放量為9681.6萬噸，2018年為11 134.6萬噸，增幅為15%，與之對應的是稻谷種植面積從1961年的26 275.9公千頃上升到2018年的30 189公千頃，增幅也為15%左右。水稻的排放總量基本與種植面積呈線性關系。如果考慮稻谷產量，1961年為5364.8萬噸，2018年為21 212.9萬噸，增幅達到近300%。每噸稻谷對應的碳排放量從1.8噸下降到0.52噸CO2eq，單產碳排放降幅達70%。

四、中國農業碳減排的成效

從總量數據來看，近年來農業碳排放總量已經出現達峰的苗頭，但仍面臨不確定性。從已有數據來看，中國農業經濟快速發展，帶來了農業碳排放強度的大幅下降。近年來中國大力推進農業綠色轉型，在化學投入品減量、農業廢棄物綜合利用方面取得了顯著成效，也帶來了農業的結構性減排。

（一）中國農業碳排放強度呈下降趨勢

農業碳排放強度是指農業部門每單位增加值的增長所帶來的二氧化碳排放量，用來衡量一國農業經濟與碳排放量之間的關系。《國家信息通報》顯示，農業減排成效明顯。2005年，農業萬元GDP溫室氣體排放量為3.416噸，到2010年，下降到2.043噸，2014年進一步下降到1.423噸。2014年農業溫室氣體排放量占全國排放總量的7.4%，比2005年下降3.4個百分點。

FAO數據顯示，1978—2018年中國農業碳排放強度呈現下降趨勢①，尤其是1978—2000年，從40噸/萬元降至5噸/萬元;2000年以后逐年小幅度下降，2010年農業碳排放強度降至2噸/萬元，此后基本穩定在1.5噸/萬元左右，2018年農業碳排放強度已經減少至1.29噸/萬元。有研究表明，氮肥在化肥中的比重、畜牧業在農業中的比重和單位農業產值的能源消費量對農業碳排放強度具有正向影響，降低氮肥比重和農用能源強度、適當調整畜牧業比重能起到降低農業碳排放強度的效果，其中控制氮肥施用的效果最大，農業碳排放強度較1978年下降了96.75%，可見中國在農業綠色轉型方面采取的措施對于減排有顯著的成效。

（二）結構性減碳初見成效

近年來國家大力推進農業綠色發展，在投入品減量、廢棄物利用等方面取得了較大成就，這些成就也體現為碳排放的結構性下降。

化肥是第二大碳排放源，同時也是近年來最大的減排貢獻者。化肥主要帶來氧化亞氮的排放，到2014年其排放達到峰值，為2.0億噸CO2eq，占總排放量的30.67%;2018年化肥碳排放量下降到1.82億噸CO2eq。這與化肥施用總量基本一致，2015年化肥達到歷史峰值6022萬噸，之后開始下降，到2018年為5653萬噸。2018年農業碳排放相較于2016年的排放峰值減少了1534.32萬噸，其中化肥碳減排對農業碳減排的貢獻達到94.5%。

結合中國化肥施用數據，計算化肥施用碳排放強度（見圖5）。可以發現，1962—2018年單位化肥碳排放量呈總體下降趨勢，從每噸化肥施用后排放8.3噸CO2eq下降到3.2噸CO2eq。這也能從化肥利用率的提高得到印證。根據農業農村部公布的數據，2013年中國水稻、玉米、小麥三大糧食作物化肥利用率為33.6%，逐步提高到2015年的35.2%、2017年的37.8%、2019年的39.2%和2020年的40.2%。相同用量的化肥，被作物有效吸收的比例高了，排放自然就少了。

綜上，中國農業在近些年來追求綠色發展的過程中，帶來了一定的碳減排效果。然而，在當前和今后一段時間，碳排放成為“硬約束”的情況下，農業要實現持續減碳，還面臨兩方面的挑戰：一方面，農產品需求的數量和質量雙提升，促使農業生產規模、開發強度的持續提高，加上農業機械化進一步提高的必然性，可能帶來更多的排放;另一方面，農業經營規模較小、過程復雜，致使農業碳排放核算困難，這也成為其進入政策議程遲緩、被排斥在交易市場之外的基礎性障礙，使農業經營主體缺乏來自政策和市場的減排激勵。

五、結論與政策建議

長期以來，中國節能減排主要關注工業部門，對農業節能減排重視不夠。“十三五”期間，農業領域率先主動實踐綠色發展理念，取得了顯著成效。從本文數據分析可以看出，綠色發展與碳減排具有高度的協同性，在中國實現2030年碳達峰、2060年碳中和目標的進程中，農業不僅自身要實現達峰和中和，而且要對全國目標的實現作出積極貢獻。

（一）研究結論

本文基于可獲得數據的分析，展示了過去近60年來中國農業碳排放的整體面貌和趨勢，對于下一步推進農業減排固碳具有基礎性作用。總體而言，得到如下結論：

第一，農業排放與農業農村經濟發展階段具有高度的契合性。中國農業碳排放從1961年的2.49億噸增長到2018年的8.7億噸，增長超過2倍。總體上經歷了平穩增長、快速增長和平穩達峰三個階段，這與近60年來中國農業發展經歷自然增長、改革和科技紅利釋放、綠色轉型三個階段高度契合。同時，伴隨排放量增長的是農業生產能力的極大提高。就種植業而言，1961年中國糧食產量為13 650.9萬噸，2018年達到65 789.2萬噸，增加了近4倍。就養殖業而言，1982年（此前數據統計年鑒未統計）肉類產量1350.8萬噸，奶類產量195.94萬噸，禽蛋類280.85萬噸;2018年肉類產量8624.6萬噸，奶類產量3176.8萬噸，禽蛋類產量3128.28萬噸，肉禽蛋奶總產量達到14 929.68萬噸，2018年與1982年相比肉禽蛋奶增長了7倍多。

第二，近年來中國大力推進農業綠色轉型，對碳減排的協同效應已經初步顯現，但農業實現達峰仍有不確定性。近年來推進農業綠色發展起到了協同減碳的作用，表現為部分碳源的排放總量下降和碳排放強度的下降。例如，“十三五”期間國家開展了化肥零增長行動計劃，統計數據顯示，相比上一個五年，“十三五”累計減少化肥施用量超過1200多萬噸。如果按照2015年的排放強度計，僅化肥減量這一項帶來的減排量就超過4200萬噸CO2eq。此外，農藥累計減量超過100萬噸（制劑），農業廢棄物管理水平穩步提升，這些化學投入品的減量和廢棄物的利用都將帶來巨大的溫室氣體減排量。從某種意義上講，農業碳排放已經趨近峰值，但由于中國農業機械化水平仍有較大提高潛力和必要，由此而產生的能源消耗將是農業實現碳達峰的最大不確定性因素。

值得注意的是，由于數據限制，本文分析有兩部分排放沒有包含，值得引起注意：一是農業生產隱含的碳排放。大量的農業投入品，如化肥、農藥等，其自身生產的過程也會產生大量的碳排放，這一部分通常被計入工業排放，但從某種意義上講，也屬于農業的隱含碳排放。據估計，2009年，農業生產資料中隱含碳排放約3.25億噸，是當年農業部門能源消耗直接二氧化碳排放量的2.6倍。此外，農業部門甲烷和氧化亞氮的排放量更是相當于隱含碳排放的2倍以上。二是農村領域的碳排放。2020年中國農民人均純收入超過1.7萬元，是城市居民收入的38.6%，隨著農村生活水平的提高，農村取暖、生活用能的增長空間還很大，將帶來巨大的碳排放。

（二）以低碳帶動農業綠色轉型的路徑和建議

在中國經濟整體進入低碳化的進程中，農業不能置身事外，要將正在發生的農業綠色轉型納入低碳發展的框架。基于此，本文提出以低碳化帶動農業綠色轉型的總體路徑：以農業經濟的低碳化為抓手，帶動農業生產過程的綠色化，并帶來農產品的優質化。經濟低碳化是目標，產品優質化是結果，二者的實現都要落實到農業生產行為的綠色化上，實質上與近年來推崇的農業綠色發展實踐是高度一致的。基于此，就“十四五”期間以低碳帶動農業綠色轉型提出如下具體建議：

一是在“十四五”農業農村發展規劃中增加碳約束指標。國家“十四五”規劃綱要提出了單位國內生產總值能源消耗和二氧化碳排放分別降低13.5%、18%的目標，考慮到農業機械化水平還有待提高，且農業排放以非二氧化碳溫室氣體為主，能源消耗排放占比較小，因此建議農業不過度強調能源消耗目標，但須將碳排放強度納入“十四五”目標。考慮到我國農業碳排放已趨于達峰，減排難度相對較大，因此參照國家目標，建議設置“單位農業國內生產總值溫室氣體排放零增長”目標。相應地，要進一步加強農業農村資源環境相關監測體系和臺賬建設，摸清家底，使減排工作有據可查。

二是加快構建農業碳排放核算的方法學。農業排放具有點多面廣的特征，導致農業減排難以核查，從而阻礙了農業減排量進入交易市場。從已有研究來看，農業碳排放的核算參數不統一、要素不全面，缺乏公認的核算方法。要盡快啟動農業碳排放核算的方法學研究，形成一套管理部門、生產主體、碳交易主體共認的核算方法體系，為農業進入碳市場奠定方法基礎。

三是積極發展農業碳市場。中國2030年碳達峰、2060年碳中和目標一經宣布，就引起了國際碳市場的高度關注，隨著70多個國家和地區承諾2050年實現凈零排放，全球碳市場積極擴張。作為重要的市場化減排工具，中國碳市場發展潛力巨大，全國統一的碳排放權交易市場（火電行業）于2017年底正式建立，2021年1月1日首個履約周期正式啟動。但農業尚未納入碳市場范圍，要充分利用農業減排成本相對較低的優勢，將農業碳減排納入碳交易市場。初期可在農業綠色發展基礎較好、營商環境優良、改革動力足的地方，以縣為單位，選擇村集體經濟組織、專業大戶、合作社、農墾、社會化服務組織等規模較大、組織程度較高、市場意識強的主體，率先開展試點。

四是用好財政手段推廣低碳農業技術。建立健全以綠色為導向的農業補貼制度和農村金融制度，財政和金融支持“三農”的資金要進一步密切與化肥農藥減量、秸稈利用、地膜回收、國土綠化等環境友好行為的聯系程度，為農業減排和固碳持續提供激勵。推廣土壤少耕、免耕技術，增加土壤有機碳儲量，通過減少農地耕作幅度與強度，盡力減輕土壤的物理性擾動，提高穩定性，增進土壤結構中穩固的土壤有機質比例;在農藥和化肥施用方面，提倡用生物學方法控制病蟲害，限制化肥的施用量，重視生物固碳和有機肥施用;通過植樹造林、保護森林資源、加強土地管理等促進碳固定;在農機購置補貼目錄中，增加對農機節能的性能要求，支持節能農機的研發和推廣。

參考文獻

[1]譚秋成.中國農業溫室氣體排放：現狀及挑戰[J].中國人口·資源與環境，2011（10）：69-75.

[2]閔繼勝，胡浩.中國農業生產溫室氣體排放量的測算[J].中國人口·資源與環境，2012（7）：21-27.

[3]田云，張俊飚，李波.湖北省農地利用碳排放時空特征與脫鉤彈性研究[J].長江流域資源與環境，2012（12）：1514-1519.

[4]李秋萍，李長建，肖小勇，等.中國農業碳排放的空間效應研究[J].干旱區資源與環境，2015（4）：30-35.

[5]何艷秋，戴小文.中國農業碳排放驅動因素的時空特征研究[J].資源科學，2016（9）：1780-1790.

[6]吳賢榮，張俊飚.中國省域農業碳排放：增長主導效應與減排退耦效應[J].農業技術經濟，2017（5）：27-36.

[7]SCHULTZ T W. Transforming traditional agriculture[M]. New Haven CT： Yale University Press， 1964.

[8]約翰·梅爾.農業經濟發展學[M].北京：農村讀物出版社，1988.

[9]金書秦，牛坤玉，韓冬梅.農業綠色發展路徑及其“十四五”取向[J].改革，2020（2）：30-39.