“雙碳”戰略下云南省農業碳匯研究

萬思琦 袁媛 伏成秀 董云峰 鄢文光 董曉波

萬思琦，袁 媛，伏成秀，等. “雙碳”戰略下云南省農業碳匯研究［J］. 湖北農業科學，2024，63（2）：13-18．

摘要：通過估算2012—2021年云南省農業碳排放量、碳匯量，結果表明，碳匯量從2012年的2 888.46萬t增加到2021年的3 054.97萬t，但是農業的凈碳匯量卻從2012年的1 897.88萬t減少到2021年的1 656.46萬t，在農業碳源中農用地生產過程中的碳排放量最大，2012年農用地生產碳排放占71.62%，2021年上升到74.19%；研究發現農用地生產碳排放在持續增長，農作物碳吸收的增長速度慢于碳排放，說明農業生產方式仍為低碳發展的重點改進方向。建議農業的減排從種植、施肥、灌溉等技術進行重點方向創新技術發展，同時做好因地制宜的政策引導，聯動資源做好技術、資金、人力等要素的支持，大力促進云南省農業減排增匯。

關鍵詞：農業生態系統；低碳農業；碳源；碳匯；云南省

中圖分類號：F323；X511? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2024）02-0013-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.003 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on agricultural carbon sink in Yunnan Province under the “Dual Carbon” strategy

WAN Si-qia， YUAN Yuana， FU Cheng-xiua，b， DONG Yun-fenga， YAN Wen-guanga， DONG Xiao-boa

（a. Institute of Agricultural Economics and Information； b.Agricultural Environment and Resources Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming? 650000， China）

Abstract： The agricultural carbon emissions and carbon sinks in Yunnan Province from 2012 to 2021 were estimated， the results showed that， the carbon sink increased from 28.884 6 million tons in 2012 to 30.549 7 million tons in 2021， but the net carbon sink of agriculture decreased from 18.978 8 million tons in 2012 to 16.564 6 million tons in 2021. Among the agricultural carbon sources， the carbon emissions during the production process of agricultural land were the largest， accounting for 71.62% of carbon emissions in 2012 and rising to 74.19% in 2021. Research had found that carbon emissions from agricultural land production were continuously increasing， and the growth rate of crop carbon absorption was slower than carbon emissions， indicating that agricultural production methods were still a key improvement direction for low-carbon development. It was suggested that agricultural emission reduction technology should focus on innovative technological development in key directions such as planting， fertilization， and irrigation. At the same time， policy guidance should be tailored to local conditions， and resources should be linked to support technological， financial， and human factors， vigorously promoting agricultural emission reduction and carbon sink increase in Yunnan Province.

Key words： agroecosystem； low carbon agriculture； carbon source； carbon sink； Yunnan Province

農業發展是推動鄉村振興的重要動力，也在“雙碳”目標中發揮重要作用。農業既是碳源也是碳匯，碳源表現為農業溫室氣體排放主要來自農業活動和能源消耗兩大方面，農業主要排放CO₂、CH₄及N₂O三種溫室氣體，碳匯表現為農業中農作物的碳吸收及土壤固碳潛力。國內學者們對農業碳匯功能的研究有四個方面：一是對農業生態系統碳匯研究的綜述。學者們對農業低碳的發展情況、前景和路徑等進行了研究^［1，2］，同時對農業碳匯計算方法進行了整理分析^［3］。二是農業碳匯的影響因素研究。學者們從農業碳排放與生產率、城鎮化及數字農村發展等因素的影響分析，研究發現農業碳排放與城鎮化存在正相關、2002—2012年農業碳排放與生產率存在多種脫鉤狀態、數字農業與農業碳排放存在負向關系^［4-6］。三是對農業碳減排的研究。大部分學者對中國農業碳排放及減排技術和減排潛力的研究較多基于省域層面進行耦合性分析，滴灌技術、測土配方技術對減排效果顯著，在二次資源減排中稻田CH₄的減排較為重要^［7-9］。四是農業的碳匯功能。農業生態系統中農作物的種植會產生大量的碳匯，其中水稻的碳匯量遠高于小麥、玉米^［8］，同時也有學者研究發現農作物的固碳能力高于果園^［10］，2019年中國耕地碳吸收量為76 800萬t，農業耕地方式應盡快向技術型發展^［11］。通過梳理學者們對農業碳匯的研究，發現基于省份層面研究農業碳匯的領域較為欠缺，云南省大力發展高原特色農業，將農業發展接續為農業綠色發展尤為重要，為此，結合已有測算方法測算云南省2012—2021年的農業碳匯，以期為云南省發展低碳農業提供依據。

1 研究方法、變量體系及數據來源

1.1 研究方法

為了更加直觀地探求影響云南省農業生態系統碳源或碳匯的具體原因，選用能夠清晰識別碳排放和碳吸收各項目的凈碳匯法。碳匯（N_t）指農業生態系統中農業生產過程中的碳吸收量與作物生長的排放、農業投入所產生的碳排放、稻田CH₄碳排放、畜禽養殖碳排放量的差值，其計算公式為：

N_t= C_t-T_t（1）

式中，N_t為農田生態系統的碳匯（t）； C_t為碳吸收總量（t）； T_t為碳排放總量（t）。

1.2 變量體系

1.2.1 農用地生產過程碳排放測算 主要是農用化肥生產和使用，包括氮肥、磷肥、鉀肥和復合肥，農膜生產和使用，農業灌溉，農藥生產和使用，農用柴油使用，農業機械使用，結合相應的碳排放系數計算農地利用碳排放，具體方法如下。

式中，E_t為碳排放量（t）；w_i為各碳排放源的量；f_i為第i種農田投入品所對應的碳排放系數；其中農業機械總動力碳排放=（作物播種面積×播種面積碳排系數）+（農業機械總動力×農業機械總動力碳排系數）^［12］，播種面積的碳排放系數取16.47，具體見表1。

1.2.2 畜禽養殖碳排放測算 畜禽養殖腸道發酵和糞便碳排放量計算公式如下：

1.2.3 土壤碳排放量 已有對農業土壤的研究中，農作物種植產生的溫室氣體、土壤中微生物呼吸產生的溫室氣體及土壤中秸稈還田等因素，是一個復雜的生態系統。學界對農業土壤碳排放未進行公認模型測算，且根據IPCC，云南省對于土壤的個別數據難以獲取，故對此模塊不進行具體測算。

1.2.4 稻田甲烷排放量 稻田是農作物種植面積較大的作物，稻田的甲烷排放量不可忽視。研究表明，CH₄和N₂O的排放強度分別是CO₂的25倍和268倍，其占比約為全球人為排放量的60%^{［14，15］}。中國各區域水稻種植有單季稻、雙季早稻和雙季晚稻，因此各地的CH₄排放率有差異。選取均值^［16］，云南省水稻屬中季稻，選取的排放系數為156.2 kg/hm²，S為種植面積（10⁴hm²）；轉換系數為28，即最終以CO₂排放量表示。計算公式如下。

1.2.5 農作物碳吸收量 學術界對于農作物碳吸收量的測算方式一般有3種，一是經過測算農作物單位面積碳吸收量，再與相應的面積相乘；二是通過農作物的光合作用化學式；三是通過農作物的凈初級生產力（NPP）。第三種方法最為準確，也是國內學者使用最多的，其計算公式如下：

式中，C_z為農作物光合作用的破吸收總量（萬t）；C_i為第i類作物碳吸收量（萬t）；A_i為第i類農作物的碳吸收率（%）；Y_i為第i類作物的產量（萬t）；W_i為第i類作物的水分系數（%）；R_i為第i類作物的根冠比；H_i為第i類農作物的經濟系數（%）。各指標取值見表3。

1.3 數據來源

云南省主要農作物產量、播種面積，農田生產過程投入的化肥使用量、農膜使用量、農藥使用量、有效灌溉面積、柴油使用量等數據來自2012—2021年《云南統計年鑒》《中國農村統計年鑒》和《中國統計年鑒》。各類系數的來源為中國農業大學、Elhors（2003）、美國橡樹嶺國家實驗室、各位經濟學者整理得出。

2 實證分析

2.1 云南省農業碳排放量

2.1.1 農用地生產過程碳排放測算結果 圖1表明，2012—2021年云南省年均農業碳排放總量為842.30萬t，年均增長率為4.32%。云南省農業碳排放量的時序變化呈階段式發展：近10年呈階梯式持續增長期，該階段云南省農業碳排放量逐漸增多。農業碳排放量從709.48萬t增長至1 037.60萬t，年均增長36.46萬t；云南省農地生產中的碳排放增長率出現先減后增的情況，其中2020年的增長率最高，為7.25%，從增長率可以看出，雖然整體排放總量在增加，但是以遞減的速度在緩慢增長。隨著農業經濟的發展以及低碳發展政策的影響，近10年云南省農業低碳發展得到重視且取得了一定成效。

從農業生態系統中的農地生產利用物資來看，根據表4，農用物資中的碳排放，氮肥、翻耕及農業機械總動力的碳排放量相對較大，2012—2018年氮肥的碳排放量占比從17.72%上升到18.38%，2021年下降為17.31%，農業機械總動力碳排放從2012年的38.40%上升到2021年的46.63%，翻耕碳排放量占比從2012年的30.78%下降到2021年的21.26%，在三者當中氮肥的占比最低。2012—2021年氮肥的碳排放量在逐年增長，增長量較小，2012—2021年農業機械總動力碳排放量逐年上升，增量較大，翻耕的碳排放量近10年處于相對穩定的狀態。

2.1.2 畜禽養殖碳排放估算結果 圖2表明，2012—2021年云南省年均畜禽養殖碳排放總量為143.20萬t，年均增長率為0.92%。云南省畜禽養殖碳排放量的時序變化呈階段式發展：增長期（2012—2015年），該階段云南省畜禽養殖碳排放量逐步增加，2016年減少最明顯，主要原因是為了生態保護，實施了禁養區的劃定，生豬養殖數量下降較大，2017—2020年，畜禽養殖的碳排放量又開始逐漸增加，2021年略有減少，主要是受疫情影響；2012—2015年增長率呈緩慢增長態勢，2016年下降最明顯，2018—2021年增長率呈緩慢減少趨勢，雖然畜禽養殖碳排放量出現增長，但是增長率在減少。

從農業生態系統中的畜禽養殖情況分析，根據表5，畜禽養殖中的豬、羊及牛的碳排放量相對較大，2012—2021年養殖豬生產的碳排放量占比一直維持在60%左右，養殖羊產生的碳排放從2012年的18.66%上升到2021年的19.94%，養殖牛產生的碳排放量占比從2012年的17.86%下降到2021年的16.50%，在三者當中牛的占比最低。2012—2021年，養殖豬、羊產生的排放量總體在增長，增長量較小，2012—2021年養殖牛產生的碳排放量近10年都處于相對穩定狀態。

2.1.3 稻田CH₄排放量 圖3表明，2012—2021年云南省年均稻田CH₄碳排放總量為184.91萬t，年均增長率為4.85%。云南省稻田CH₄碳排放量的時序變化呈階段式發展：2012—2015年呈平穩上升趨勢，2016年上升較為明顯，為落實“十三五”時期農村經濟發展，首先保障糧食安全，2016—2019年稻田種植持續上升，導致稻田CH₄排放量總體上升，但2017年后稻田CH₄的增長率持續下降。

2.2 云南省農作物碳吸收量

圖4表明，2012—2021年云南省年均農作物碳吸收總量為2 971.47萬t，年均增長率為0.65%。云南省農作物碳吸收量的時序變化呈階段式發展：2012—2021年呈先增長后下降再增長的趨勢，2015—2016年由于極端天氣氣候事件多，云南多地出現暴雨洪澇，遭受冰雹等氣候災害，云南東南部出現旱情，導致農作物受損嚴重，造成的經濟損失較大，2017年開始穩步上升，2019年略微減少；從增長率變化情況分析，除了受災害的減少程度大，雖然整體的農作物碳吸收總量在增加，但增長率呈減小趨勢。

從農業生態系統中農作物碳吸收情況分析，根據表6，農作物種植中的甘蔗、玉米及水稻的碳吸收量相對較大，2012—2021年甘蔗的碳吸收量占比從36.96%下降到29.40%，玉米的碳吸收量占比從27.89%上升到35.56%，水稻的碳吸收量占比從2012年的17.73%下降到2021年的14.68%，其中水稻的碳吸收量在其中的占比最低。2012—2021年玉米的碳吸收量在逐年增長，增長量較大，甘蔗和水稻的碳吸收量在減少。

2.3 云南省農業凈碳匯量

圖5表明，2012—2021年云南省年均農業凈碳匯量為1 801.01萬t，年均增長率為-1.42%。云南省2012—2014年農業碳匯出現穩步上升趨勢，2015—2021年總體呈減小趨勢，農作物碳吸收量2016年以后穩步上升，但是增長的量跟不上農業整體碳排放量的增長量。

3 小結與建議

本研究對2012—2021年云南省農業碳源、碳匯及凈碳匯進行測算，結果表明，云南省農業碳匯功能較好，從2012年的2 888.46萬增長到2021年的? ? ? ?3 054.97萬t，年均增量為18.50萬t，年均增速為0.65%，其中玉米的碳吸收量最大，其次為甘蔗、水稻，2021年，碳匯占比分別為35.56%、29.40%、14.68%，但農業凈碳匯量卻在減少。根據測算結果發現，農地生產過程中產生的CO₂排放量占比最大，年均增量為36.46萬t，稻田CH₄排放量增速最快。農業凈碳匯逐年減少的原因為農作物碳吸收增加量小于農業碳排放增加量，農地生產中農業種植、管理技術仍待提高。為充分實現云南省農業碳匯功能，保持農業凈碳匯的增長，提出以下建議。

3.1 改進農業減排增匯技術

借鑒減排技術先進的地方做法與吸取相關經驗，結合云南省自身的條件將其技術進行改良改進，不斷推行保護性翻耕種植技術、深入實施滴灌技術及科學采用測土配肥技術等，推廣使用節能機械與利用新能源的機器設備，做到減排增匯^［17］。低碳農業技術的研發與應用應該緊密結合，同時讓發展先進的區域帶動落后區域發展。

3.2 完善生態農業政策制定

明確農業資源的產權界定，建立完善農業資源使用有償制度，如因地制宜建立化肥、農藥征稅制度，農業用電、用水相應價格分配制度；制定相關的低碳農業發展的扶持政策，如稅收的減免、資金的扶持項目、技術支持、人才引進、農業用地等；健全各類金融機構融資的政策引導，對金融機構的稅費優惠、利息補助和風險控制的政策，完善相關的法律法規；建立多樣化的農業合作社，并對其建立機制進行完善，確保其可持續發展^［1］。

3.3 完善農業種植技術以增碳匯

云南省由于地形地貌多為高山坡地，平地種植面積較小，想通過增加種植面積增長碳匯量難度較大，可通過增加產量來提高碳匯量。只有以優化種植品種的方式來提高產量，不斷培育農作物新品種及其配套的新種植技術，才能大幅提高產量，相應的農業碳匯量也會隨之增長^［18］。

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收稿日期：2023-10-11

基金項目：2022年度省級低碳引導專項資金項目-云南省2020年農業溫室氣體清單（YNJCZB2022112）

作者簡介：萬思琦（1995-），女，云南個舊人，研究實習員，碩士，主要從事農業經濟與農業生態系統研究，（電話）18434390620（電子信箱）wansiqi333@163.com；通信作者，董曉波（1986-），女，副研究員，碩士，主要從事貧困與反貧困、鄉村發展研究，（電話）13759109980（電子信箱）451768260@qq.com。