新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體排放的脫鉤與驅(qū)動效應(yīng)分析

楚天舒 賴世宣 黃譯萱 馬紅紅 吳湘琳 蒲勝海 李曉紅

(1.中國農(nóng)業(yè)大學 資源與環(huán)境學院,北京 100193;2.新疆農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室,烏魯木齊 830091;3.中國農(nóng)業(yè)大學 工學院,北京 100083;4.中國農(nóng)業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院,北京 100083)

政府間氣候變化專門委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第6輪評估報告[1]指出,氣候變化及其引起的極端氣象事件頻率和強度的增加,已經(jīng)對陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了負面影響。2010—2019年人為溫室氣體凈排放量持續(xù)增加,2019年達到590億t(以CO2計,全文同)。其中,農(nóng)牧業(yè)溫室氣體排放量占總量的23%,是重要的排放源之一。因此,探究農(nóng)牧業(yè)溫室氣體減排路徑與策略,已成為當前國內(nèi)外科研人員高度關(guān)注的議題。

在農(nóng)牧業(yè)溫室氣體核算方面,Chen等[2]針對中國的16種主要作物進行研究發(fā)現(xiàn),2001—2018年凈溫室氣體排放增長的91.9%來源于施肥和灌溉,并進行情景分析指出,減少活性氮的損失是減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放最有效的策略。在中國北方大型豬場,每1 kg生豬的溫室氣體排放量為3.39 kg,其中飼料生產(chǎn)、糞便管理、農(nóng)場能源消耗和腸道甲烷的貢獻分別為55%、28%、13%和4%[3]。從空間分布看,畜牧業(yè)高溫室氣體排放區(qū)位于青藏高原東南部地區(qū),而高碳匯區(qū)位于青藏高原的東南部、西南和中部地區(qū)[4]。在溫室氣體評價方面,1994—2013年上海在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展與農(nóng)業(yè)排放增長的脫鉤較弱,脫鉤指數(shù)為-0.01～0.29[5]。從省域尺度看,1997—2014年中國東部省份農(nóng)業(yè)溫室氣體排放和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值主要處于強脫鉤狀態(tài)[6]。Huang等[7]運用LMDI分解法分析發(fā)現(xiàn),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和勞動力等因素對江西省農(nóng)業(yè)溫室氣體排放有負面作用,而農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和城市化水平等因素則有正向作用。由此可見,脫鉤分析與驅(qū)動效應(yīng)分析能有助于探究不同地區(qū)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放特征。而如何定量評估農(nóng)業(yè)機械化、水利化等對農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展推動效果,系統(tǒng)解析作用機制,成為當前急需解決的課題。

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團作為中國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉示范基地、農(nóng)業(yè)機械化示范推廣基地和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范基地,農(nóng)牧產(chǎn)品產(chǎn)量高,生產(chǎn)水平先進,引領(lǐng)西北地區(qū)農(nóng)牧業(yè)發(fā)展。本研究擬以新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)為研究對象,核算農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量;采用Tapio脫鉤分析法評估溫室氣體凈排放量與產(chǎn)值、產(chǎn)量的關(guān)聯(lián)程度;運用LMDI分解法探究生產(chǎn)機械化、水利現(xiàn)代化、畜禽良種化等對溫室氣體凈排放量的驅(qū)動效應(yīng),以期為區(qū)域農(nóng)牧業(yè)綠色低碳發(fā)展提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團位于我國新疆維吾爾自治區(qū),地處歐亞大陸中部(73°40′ E～96°23′ E,34°25′ N～49°10′ N),氣候?qū)贉貛Т箨懶詺夂颉］爡^(qū)土地面積701.7萬hm2,其中,耕地面積128.8萬hm2,園地15.1萬hm2,草地171.9萬hm2。2020年,新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第一產(chǎn)業(yè)增加值673.8億元,占生產(chǎn)總值的23.2%。農(nóng)作物播種面積141.5萬hm2,糧食、棉花、油料、甜菜和蔬菜占比分別為18.4%、61.1%、4.2%、1.2%和4.6%。糧食、棉花、油料、甜菜和蔬菜產(chǎn)量分別為214.4萬、213.4萬、23.9萬、146.9萬和481.3萬t。種植業(yè)耕種收綜合機械化率為95.2%。豬牛羊年末存欄量分別為229.6萬、52.6萬和366.3萬只,肉類、禽蛋和牛奶產(chǎn)量分別為48.8萬、15.1萬和73.8萬t。新疆建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)定以農(nóng)作物種植和畜禽養(yǎng)殖全過程為基礎(chǔ);其中,種植業(yè)涵蓋農(nóng)作物的耕整地、種植、田間管理、收獲等各個階段,養(yǎng)殖業(yè)涵蓋畜典型生產(chǎn)模式下動物飼養(yǎng)、糞污處理等各個環(huán)節(jié)(圖1)。

圖1 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Diagram of agriculture and animal husbandry production system in Xinjiang Production and Construction Corps (XPCC)

1.2 農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放核算方法

本研究按照IPCC溫室氣體核算指南[8],結(jié)合新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團作物種植與畜禽養(yǎng)殖的生產(chǎn)過程,從農(nóng)業(yè)溫室氣體排放、畜牧業(yè)溫室氣體排放和土壤固碳3方面,整理出核算方法和公式。

1.2.1農(nóng)業(yè)溫室氣體排放核算方法

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放主要分為主要物資碳排放、稻田CH4排放、農(nóng)田土壤N2O排放和秸稈焚燒碳排放4部分。本研究整理2011—2020年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù),帶入式(1)計算得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量。

(1)

式中:Cp為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量,kg,全文溫室氣體排放量均以CO2計;Pinput為主要物資碳排放量,kg;Ppaddy-CH4為稻田CH4排放量,kg;PN2O為農(nóng)田土壤N2O排放量,kg;Pstraw-burning為秸稈焚燒碳排放量,kg;Mi為農(nóng)業(yè)第i種主要物資用量[9];Ei為農(nóng)業(yè)溫室氣體排放系數(shù),詳見表1;Spaddy為水稻種植面積[9],hm2;D為水稻1個生長周期的時間,150 d[10];Rreturn為秸稈還田率,24.07%[11];Nj為第j種途徑輸入農(nóng)田土壤的氮量[9],kg,j=1,2,3,4分別表示化肥、有機肥、秸稈還田和土壤礦化;N5為大氣干濕沉降進入農(nóng)田的氮量[12-13],kg;N6為秸稈氮量,kg,由作物產(chǎn)量[9]、草谷比[8]和秸稈含氮量[8]計算獲得;Rburn為秸稈焚燒比例,3.22%[11];Rsuff為焚燒因子,玉米、水稻、小麥和其他作物分別為80%、80%、90%和85%[8];i=1,2,…,22。CH4的100 a全球增溫潛勢[1]為27.9;N和N2O的質(zhì)量轉(zhuǎn)換系數(shù)為44/28;N2O的100 a全球增溫潛勢為273[1]。

表1 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)業(yè)溫室氣體排放系數(shù)Table 1 Greenhouse gas emission (GHG) factors in XPCC agriculture

1.2.2畜牧業(yè)溫室氣體排放核算方法

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團畜牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放主要分為主要物資排放、畜禽腸道CH4排放、糞便管理過程中CH4排放、糞便管理過程中N2O排放和草地土壤N2O排放5部分。本研究整理2011—2020年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團畜牧業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù),帶入式(2)計算得到畜牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量。

(2)

式中:Ca為畜牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量,kg;Ainput為主要物資排放量,kg;AEN為動物腸道CH4排放量,kg;AMM-CH4為糞便管理過程中CH4排放量,kg;AMM-N2O為糞便管理過程中N2O排放量,kg;AG-N2O為草地土壤N2O排放量,kg;M11為畜牧業(yè)用電量[9],kW·h;Ei為畜牧業(yè)的溫室氣體排放系數(shù),詳見表2;n為畜禽年養(yǎng)殖量[9],頭;W為畜禽生長期間的平均體重,kg/頭;Vex為畜禽單位體重的揮發(fā)性固體的排泄量[8],kg/kg;Nex為畜禽單位體重的N的排泄量[8],kg/kg;N7為草地土壤礦化產(chǎn)生的氮量,kg;N8為大氣干濕沉降進入草地的氮量[12-13],kg。

表2 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團畜牧業(yè)溫室氣體排放系數(shù)[1]Table 2 GHG emission factors in XPCC animal husbandry

1.2.3土壤固碳核算方法

本研究整理2011—2020年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù),帶入式(3)計算得到農(nóng)田和草地土壤有機碳儲量變化,作為農(nóng)田和草地土壤固碳量。

(3)

式中:ΔCOG為農(nóng)田或草地土壤有機碳儲量變化,kg;CSOC,t為第t年農(nóng)田或草地土壤有機碳儲量,kg;CSOC,0為初始年農(nóng)田或草地土壤有機碳儲量,kg;CREF為某種氣候、土壤條件下農(nóng)田或草地參考土壤有機碳儲量[8],kg/hm2;FLU為土地利用方式的修正因子[8];FMS為管理方式的修正因子[8];FIN為有機物料輸入水平的修正因子[8];S為某種氣候、土壤條件下農(nóng)田或草地面積[26],hm2。

1.2.4溫室氣體凈排放量核算方法

本研究將農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體排放量減去農(nóng)田或草地土壤有機碳儲量變化,得到農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量,具體計算公式為:

Cn,t=Ct-ΔCOG×44/12

(4)

式中:Cn,t為第t年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量,kg;Ct為第t年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體排放量,kg。二氧化碳和碳的轉(zhuǎn)化系數(shù)為44/12。

1.3 Tapio脫鉤分析法

為探討新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)溫室氣體凈排放量與產(chǎn)值、產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)程度,衡量農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟增長是否以消耗環(huán)境為代價,從而引入Tapio脫鉤分析法[27],即采用以時間尺度彈性分析方法反映2個變量之間的脫鉤狀態(tài),按照式(5)計算:

(5)

式中:eV,t為第t年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量與產(chǎn)值的脫鉤指數(shù),eY,t為第t年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量與產(chǎn)量的脫鉤指數(shù),脫鉤指數(shù)的狀態(tài)劃分詳見表3;ΔCn,t為第t年比第t-1年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量的增長量,kg;Cn,t為第t年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量,kg;ΔVt為第t年比第t-1年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)產(chǎn)值的增長量,萬元;Vt為第t年農(nóng)業(yè)或畜牧業(yè)產(chǎn)值[9],萬元;ΔYt為第t年比第t-1的農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品產(chǎn)量的增長量,kg;Yt為第t年農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品產(chǎn)量,kg;yt為第t年農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品實際產(chǎn)量[9],kg;nc為農(nóng)產(chǎn)品或畜產(chǎn)品蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)[28],%,考慮各類農(nóng)牧產(chǎn)品差異大,產(chǎn)量無法直接加和,遂將其產(chǎn)品產(chǎn)量換算為蛋白質(zhì)產(chǎn)量再加和。

表3 脫鉤指數(shù)的8種狀態(tài)Table 3 Eight types of decoupling index

1.4 LMDI分解法

為定量揭示新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放的驅(qū)動因素,本研究選用對數(shù)平均迪式指數(shù)分析法(Logarithmic mean divisia index,LMDI)。LMDI分解法對研究對象進行完全分解而不產(chǎn)生殘差,定量識別驅(qū)動因素,在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[29]。

1.4.1農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量驅(qū)動因素分解

《新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》[30]中將農(nóng)牧業(yè)綠色發(fā)展列為鄉(xiāng)村振興的重要抓手,農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、機械化和水利化是兵團農(nóng)業(yè)高質(zhì)高效發(fā)展的核心目標。為了闡明農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展與規(guī)?；?、機械化和水利化的協(xié)同機制,本研究依據(jù)LMDI分解法將農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量拆解出種植面積、生產(chǎn)機械化水平、水利現(xiàn)代化水平和機械化與水利化協(xié)同程度4個驅(qū)動因素,定量評估上述4個因素的驅(qū)動效應(yīng),找出當前存在的不足之處,明確未來協(xié)同發(fā)展路徑。參照經(jīng)典公式[29],農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量的LMDI分解形式可表示為:

(6)

式中:Cp,t為第t年農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量,kg;Sp,t為第t年農(nóng)作物種植面積[9],hm2;Sh,t為第t年機械收割面積[9],hm2;Si,t為第t年高新節(jié)水灌溉面積[9],hm2;M、P、Q、R為規(guī)劃化、機械化、機械化與水利化協(xié)同、水利化的驅(qū)動因子;ΔCp,t為農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量的變化量,kg;ΔM為種植面積的效應(yīng)值,kg/hm2;ΔP為生產(chǎn)機械化水平的效應(yīng)值,%;ΔQ為機械化與水利化協(xié)同程度的效應(yīng)值,%;ΔR為水利現(xiàn)代化水平的效應(yīng)值,hm2。

1.4.2畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量驅(qū)動因素分解

為了解析畜牧業(yè)綠色低碳發(fā)展與規(guī)模化、良種化和機械化的協(xié)同機制,本研究依據(jù)LMDI分解法將畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量拆解出畜禽養(yǎng)殖量、畜禽良種化水平、生產(chǎn)機械化水平和良種化與機械化協(xié)同程度4個驅(qū)動因素,判斷上述4個因素對溫室氣體凈排放量起著促進作用或是抑制作用,明確未來協(xié)同發(fā)展路徑。參照經(jīng)典公式[29],畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量的LMDI分解形式可表示為:

(7)

式中:Cl,t為第t年畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量,kg;Bt為第t年畜禽養(yǎng)殖當量,頭(由畜禽養(yǎng)殖量[9]與系數(shù)[31]折算成奶牛當量,全文均以奶牛當量計);Bf,t為第t年畜禽良種推廣量[9],頭;Bc,t為第t年機械剪毛羊量[9],頭;T、U、X、Z為規(guī)?；⒘挤N化、良種化與機械化協(xié)同、機械化的驅(qū)動因子;ΔCl,t為畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量的變化量,kg;ΔT為畜禽養(yǎng)殖量的效應(yīng)值,kg/頭;ΔU為良種化水平的效應(yīng)值,%;ΔX為良種化與機械化協(xié)同程度的效應(yīng)值,%;ΔZ為生產(chǎn)機械化水平的效應(yīng)值,頭。

2 結(jié)果與分析

本研究使用式(1)～(7),以及表1和表2中的相關(guān)系數(shù),根據(jù)表3的脫鉤指數(shù)狀態(tài)判斷,對新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量、脫鉤情況和驅(qū)動因素進行計算與分析。

2.1 農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量

2011—2020年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量均呈現(xiàn)“增長—平穩(wěn)波動”趨勢,農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量遠高于畜牧業(yè)。農(nóng)業(yè)方面,2011年農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量為7.12×109kg,2020年達到1.02×1010kg,增長43.42%。主要物資和農(nóng)田土壤N2O排放量分別約占農(nóng)業(yè)溫室氣體總排放量的73.14%和24.97%;其中,氮肥、電力和柴油在主要物資溫室氣體排放量中分別貢獻了34.88%、19.93%和11.98%;農(nóng)田土壤有機碳儲量變化為3.81×108kg(圖2(a))。畜牧業(yè)方面,2011年畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量為1.07×109kg,2020年達到1.34×109kg,增長25.55%;其排放主要來源于動物腸道CH4排放,約占67.20%,這也與當?shù)仫曫B(yǎng)大量反芻動物有關(guān);草地土壤有機碳儲量變化為10.60×108kg(圖2(b))。

圖2 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體排放量及土壤固碳量Fig.2 GHG emissions and soil carbon sequestration in agriculture and animal husbandry in XPCC

2.2 脫鉤分析

產(chǎn)值方面,新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量與農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)值主要處于弱脫鉤(圖3(a))和強脫鉤狀態(tài)(圖3(b));農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量增速小于農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)值增速,其中,2019—2020年脫鉤指數(shù)分別為-0.16和-0.24,這意味著新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)走上了經(jīng)濟增長與環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展之路。產(chǎn)量方面,農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量與農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量部分年份處于強脫鉤和弱脫鉤狀態(tài),部分年份處于強負脫鉤狀態(tài)(圖3(c)),2019—2020年脫鉤指數(shù)為-0.26;而畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量與畜牧業(yè)產(chǎn)量由連接狀態(tài)轉(zhuǎn)向弱脫鉤和強脫鉤狀態(tài)(圖3(d)),2019—2020年脫鉤指數(shù)為-2.37。總的來說,農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量逐步與農(nóng)牧產(chǎn)品產(chǎn)量脫鉤。

2.3 驅(qū)動因素分析

在農(nóng)業(yè)方面,2011—2020年種植面積、生產(chǎn)機械化水平、機械化與水利化協(xié)同程度和水利現(xiàn)代化水平的驅(qū)動效應(yīng)總值分別為7.80×108kg/hm2、-14.87×106、-23.93×106和58.25×108hm2(圖4)。其中,種植面積、水利現(xiàn)代化水平對農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量表現(xiàn)為促進作用,而生產(chǎn)機械化水平、機械化與水利化協(xié)同程度起著抑制作用。由此可見,隨著種植規(guī)?；c水利化發(fā)展,需投入更多的生產(chǎn)物資,如化肥、農(nóng)藥、地膜、灌溉設(shè)施設(shè)備、柴油和電力等,這勢必會增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量。而主要作物生產(chǎn)全程機械化發(fā)展,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率提高,單位面積投入化肥及地膜等生產(chǎn)物資的量減少[32-33],提高物資利用效率,促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)減排增效。因此,進一步優(yōu)化灌溉技術(shù)與設(shè)施設(shè)備,加強灌溉工程管理,提升水資源與能源的利用效率[34],逐步將水利現(xiàn)代化對農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量的促進作用轉(zhuǎn)化抑制作用。

畜牧業(yè)方面,2011—2020年畜禽養(yǎng)殖量、良種化水平、良種化與機械化協(xié)同程度和生產(chǎn)機械化水平的驅(qū)動效應(yīng)總值分別為-0.96×108kg/頭、-2.50×106、-4.55×106和9.73×108頭(圖5)。其中,畜禽養(yǎng)殖量、良種化水平、良種化與機械化協(xié)同程度對畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量表現(xiàn)為抑制作用。而生產(chǎn)機械化水平的效應(yīng)值從2018年起由1.23×108頭轉(zhuǎn)為-0.53×108頭,即從促進作用轉(zhuǎn)向抑制作用。畜牧業(yè)機械化前期需購置飼草收獲與加工、飼喂、清糞和環(huán)境控制等設(shè)施設(shè)備,這將促進畜牧業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的溫室氣體排放量。而隨著畜牧業(yè)機械化水平進一步提升,養(yǎng)殖技術(shù)效率的提高,尤其在飼草收獲與加工、糞便處理等環(huán)節(jié)降低損失與環(huán)境污染,逐步實現(xiàn)減排增效[35]?？偟膩碚f,當前畜牧業(yè)規(guī)?；?、良種化和機械化對溫室氣體減排具有協(xié)同效應(yīng)。

圖5 新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量的驅(qū)動效應(yīng)Fig.5 Driving effect of net GHG emissions in animal husbandry in XPCC

3 討 論

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量與產(chǎn)值處于脫鉤狀態(tài),而逐步與產(chǎn)品產(chǎn)量脫鉤(圖3)。由此可見,其農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)向著環(huán)境友好型方向發(fā)展,逐漸不以犧牲環(huán)境為代價,但目前還處于發(fā)展初期。如何實現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)與溫室氣體排放脫鉤,是其綠色低碳發(fā)展的當前面臨的重要問題。具體可以從助力農(nóng)牧業(yè)減排增效和促進農(nóng)田土壤固氮增匯2方面展開。

1)助力農(nóng)牧業(yè)減排增效方面,應(yīng)著力推動農(nóng)牧業(yè)機械化高質(zhì)量發(fā)展。

本研究采用LMDI分解法解析農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量的驅(qū)動因素發(fā)現(xiàn),機械化對溫室氣體凈排放量起到抑制作用(圖4)。機械化生產(chǎn)作用機制是通過提高生產(chǎn)技術(shù)效率,科學管控生產(chǎn)的工程工藝與環(huán)境,減少生產(chǎn)物資過量投入,提高物資利用效率,降低環(huán)境損失,進而實現(xiàn)溫室氣體減排。當前新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團已基本實現(xiàn)主要作物生產(chǎn)全程機械化,綜合機械化率已超過95%,而畜牧業(yè)機械化還處于發(fā)展階段。2021年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團發(fā)布的《關(guān)于促進兵團畜牧業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的意見》[36]重點指出,落實畜牧業(yè)機械補貼政策,完善圈舍、飼喂、擠奶、環(huán)境控制、糞污處理和病死畜禽無害化處理的全生產(chǎn)過程設(shè)施設(shè)備建設(shè)。因此,新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團畜牧業(yè)機械化高質(zhì)量發(fā)展可成為畜牧業(yè)減排增效的重要途徑。建議優(yōu)先飼草種植、糞污處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)機械化,提高飼草品質(zhì)與產(chǎn)量,減少糞污環(huán)境污染;再逐步促進各環(huán)節(jié)設(shè)施設(shè)備與經(jīng)營規(guī)模、養(yǎng)殖工藝相融合,進而實現(xiàn)機械化與綠色低碳協(xié)同發(fā)展。

2)促進農(nóng)田土壤固碳增匯方面,應(yīng)以推廣有機無機配施為重點工作。

從新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團溫室氣體排放量與結(jié)構(gòu)分析可知,農(nóng)田土壤有機碳儲量變化相對較低(圖2)。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團耕層土壤有機質(zhì)含量為13.49 g/kg,按照西北區(qū)耕地質(zhì)量評價指標分級,屬于4級;低于西北區(qū)有機質(zhì)平均值15.75 g/kg[37],具有一定的提升潛力。當前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中存在化肥施用量高、有機肥施用量低的問題,不利于土壤有機質(zhì)提升與培肥地力[38]。因此,在政策方面,建議探索耕地地力保護補貼發(fā)放與有機肥施用行為掛鉤的有效機制,激勵團場職工增施有機肥。在農(nóng)藝方面,番茄、辣椒和甜瓜等是地區(qū)特色優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品,有機肥的施用能有效提升果菜商品品質(zhì)與產(chǎn)量。建議優(yōu)先面向果菜等特色作物,加大有機無機肥科學配施技術(shù)的推廣力度,有機肥替代比例可控制在10%～20%。在農(nóng)機方面,由于有機肥運輸成本高與施用不便等生產(chǎn)問題,建議根據(jù)不同團場農(nóng)機需求情況,靈活應(yīng)用農(nóng)機購置補貼、機械作業(yè)補貼或農(nóng)機租賃補貼等多種補貼形式,實現(xiàn)有機肥機械化施用,解決“最后一公里”問題。

4 結(jié) 論

本研究運用Tapio脫鉤分析法和LMDI分解法分析了新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體排放量的脫鉤與驅(qū)動效應(yīng),得到以下結(jié)論:

1)2011—2020年新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量呈現(xiàn)“增長—平穩(wěn)波動”趨勢。2020年農(nóng)業(yè)溫室氣體凈排放量為1.02×1010kg,氮肥、電力和柴油為主要排放源;畜牧業(yè)溫室氣體凈排放量為1.34×109kg,動物腸道CH4排放量約占67.20%。

2)新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團農(nóng)牧業(yè)溫室氣體凈排放量與農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)值主要處于弱脫鉤和強脫鉤狀態(tài),2019—2020年脫鉤指數(shù)分別為-0.16和-0.24。而與農(nóng)牧產(chǎn)品產(chǎn)量逐步脫鉤,脫鉤指數(shù)分別為-0.26 和-2.37。

3)在農(nóng)業(yè)方面,2011—2020年種植面積、生產(chǎn)機械化水平、機械化與水利化協(xié)同程度、水利現(xiàn)代化水平的效應(yīng)值分別為7.80×108kg/hm2、-14.87×106、-23.93×106和58.25×108hm2。在畜牧業(yè)方面,2011—2020年畜禽養(yǎng)殖量、良種化水平、良種化與機械化協(xié)同程度、生產(chǎn)機械化水平的效應(yīng)值分別為-0.96×108kg/頭、-2.50×106、-4.55×106和9.73×108頭。