碳達峰背景下新疆農業碳排放量測算及強度分析

摘 要：改革開放驅動農業生產力的巨大飛躍，致使農業活動碳排放量逐年攀升，成為僅次于化石燃料燃燒的第二大溫室氣體來源。面對這一挑戰，推動農業向環保且高效的模式轉型，確保新疆糧食安全的同時，促進該地區碳排放在達到最高峰值后逐步減少，實現農業綠色、可持續發展尤為重要。基于2010—2021年新疆農業碳排放測算數據，研究顯示，2010年至2016年期間，新疆農業碳排放量由293.52萬t增至439.75萬t，呈上升趨勢；自2017年起至2021年，碳排放量從433.44萬t回落至423.31萬t，表明排放量開始減少。與此同時，新疆農業碳排放強度，即每公頃耕地的碳排放量從2010年的616.79 kg增加至2019年的723.07 kg，2019年至2021年呈下降趨勢。農業碳排放總量、碳排放強度環比增速均經歷了先升后降的過程。這一系列動態變化凸顯新疆在調控農業碳足跡、促進農業綠色轉型方面已取得初步成效。

關鍵詞：碳達峰；農業碳排放；碳排放強度；環比增速；新疆

中圖分類號：F327 文獻標志碼：A 文章編號：2096-9902（2024）18-0052-04

Abstract： Reform and opening up have driven a huge leap forward in agricultural productivity， resulting in an increase in carbon emissions from agricultural activities year by year， becoming the second largest source of greenhouse gases after fossil fuel combustion. Faced with this challenge， it is particularly important to promote the transformation of agriculture to an environmentally friendly and efficient model， while ensuring food security in Xinjiang， and at the same time promoting the gradual reduction of carbon emissions in the region after the peak， achieving green and sustainable development of agriculture. Based on the calculation data of Xinjiang's agricultural carbon emissions from 2010 to 2021， research shows that from 2010 to 2016， Xi1BGNbCNugoHVi3s4BiMf1Q==njiang's agricultural carbon emissions increased from 2.935 2 million tons to 4.397 5 million tons， showing an upward trend; from 2017 to 2021， carbon emissions fell from 4.334 4 million tons to 4.233 1 million tons， indicating that emissions began to decrease. At the same time， Xinjiang's agricultural carbon emission intensity， that is， carbon emissions per hectare of cultivated land， increased from 616.79 kg in 2010 to 723.07 kg in 2019， showing a downward trend from 2019 to 2021. The month-on-month growth rate of total agricultural carbon emissions and carbon emission intensity has experienced a process of first increasing and then decreasing. This series of dynamic changes highlights the initial results Xinjiang has achieved in regulating agricultural carbon footprints and promoting green transformation of agriculture.

Keywords： carbon peak; agricultural carbon emission; carbon emission intensity; month-on-month growth rate; Xinjiang

農業低碳發展是實施鄉村振興戰略的主要動力，也是確保碳達峰、碳中和目標實現的重要支撐。2021年，《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》及《2030年前碳達峰行動方案》，標志著我國在應對氣候變化、推動綠色轉型方面的決心與行動藍圖。低碳農業成為農業現代化進程中的一個決定性標志，強調在維護國家糧食安全保障的根本條件下，需革新傳統農業操作模式，力求降低溫室氣體排放，提升資源使用的效能。這一轉變是綠色發展理念的深化實施，更是構筑生態文明體系與驅動農業高質量發展的必經之路[1]。新疆作為國家至關重要的糧食與棉花供給基地，其農業發展的趨勢對維護區域乃至全國生態系統穩定和確保糧食供應自主性起著基礎性作用。針對該地區特有的干旱氣候難題及生態環境的敏感脆弱性，采取及時有效的措施控制農業碳排放，已成為保障可持續發展的首要任務。精確測算并科學管理農業碳排放，對于維護當地生態平衡，防止土地退化，以及在干旱環境下確保農業生產的可持續性，具有重大而深遠的影響[2]。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

新疆是我國陸地面積最大的省級行政區，憑借顯著的地理優勢和得天獨厚的灌溉條件，承載著悠久的種植業歷史，既是我國的農業大省，也是農業弱省。近年來，新疆在農業結構調整上取得了顯著成效，通過優化作物結構提升了經濟作物的比例，促進了畜牧業與種植業之間的和諧整合與共同發展。2021年，新疆的農業生產資料投入顯著，具體包括240.69萬t化肥、26.15萬t農膜、2.04萬t農藥以及84.71萬t農用柴油，耕地總面積達到6 387.4千公頃，有效灌溉面積比例攀升至76.6%，糧食總產量躍升至377.5萬t，種植業總產值高達3 489億元人民幣。2022年，新疆在糧食播種面積、總產量及單產上均實現了明顯增長，農業總產值增速達到5.7%，特別是棉花產量，超過了全國的90%，凸顯其在全國農業版圖中的關鍵角色。然而，隨著農業現代化進程的加快，尤其是有效灌溉面積的不斷擴張和農業機械化作業的廣泛普及，雖極大提高了農業生產效率，卻也對環境可持續性提出了挑戰，尤其是化肥、農藥及農膜的大量使用導致的碳排放問題。未來，新疆農業發展路徑需轉向“低能耗、低排放、高效益“的低碳發展模式，積極響應國家二？三五年遠景目標要求，加速推進農業發展模式的轉型升級，引領現代農業由高碳向低碳的綠色轉變，這對確保農業的長期可持續發展具有深刻而廣泛的意義[3]。

1.2 研究方法

鑒于農業碳排放直接觀測數據的稀缺性，學者們往往采用模型科學估算這一關鍵指標。農業活動的碳排放源繁多復雜，聚焦在直接排放和間接排放[4]、多種碳排放源分類計算[5]、農業活動中燃料的燃燒[6]和農地利用[7]等方面。學者們普遍采用“物質資料×排放系數”的測算模型，即將農業生產中能源和物質資源的具體使用量，通過乘以相應的排放系數求出碳排放量。

基于眾多學者[3-5，8]關于農業碳排放計量研究的啟發，本研究聚焦于若干關鍵農業生產資料，通過對比數據，選取農用柴油、化肥、農膜、農藥、灌溉和翻耕作為農業碳排放核算的依據[3-5，8-9]。以此為出發點，構建農業碳排放估算模型表示如下

C＝∑E·δ （１）

式中：C為第t年碳排放總量，E為第t年第i種碳源的排放量，δ為第i種碳排放源的系數。因此，農業碳排放強度模型表示如下

Ａ＝C／B=∑E·δ／B ， （2）

式中：A為農業碳排放強度，C為第t年碳排放總量，B為第t年翻耕面積。

碳排放系數表示每單位質量或體積的活動或物質對應的二氧化碳排放當量。依據國內外相關研究成果及經驗數據，分別歸納出農業碳排放源相應系數，見表1。

農業灌溉的碳排放系數標準為25 kg·hm^-2，電力的碳排放系數實為兩部分，考慮到火力發電對化石燃料的需求才導致間接的碳排放，所以在25 kg·hm^-2的基礎之上乘以火電系數，計算出的平均火電系數為0.819，最終農業灌溉實取系數為20.475 kg·hm^-2。

1.3 數據來源

農用柴油、化肥、農膜、農藥、灌溉、翻耕等數據來自《新疆年鑒》，國家統計局。其中，農用柴油指當年農業活動中實際消耗的柴油總量；化肥按照“折純量“計算。

2 結果及分析

根據新疆農業碳排放投入資料數據及測算模型，計算出新疆2010—2021年農業碳排放量及碳排放強度情況（見表2）及相關變化趨勢圖（如圖1—圖3所示）。

2.1 農業碳排放結構及其變化

圖1可以看到，化肥成為12年間最主要的碳排放源，年均排放量高達204.11萬t，占據農業總碳排放的一半，達到51.24%。緊隨其后的是農膜和農用柴油，年均排放量分別為123.12萬t和48.48萬t，占比30.91%和12.17%。相比之下，農藥及灌溉的碳排放貢獻較小，合計占比5.23%，而翻耕造成的碳排放最少，年均僅1.81萬t，占總排放的0.45%。

農用柴油相關的碳排放量從2010年的36.93萬t波動上升至2014年的47.45萬t，之后雖有波動，但最終在2021年回調至50.21萬t，表現出農業機械化水平提升與能源效率提升并行的發展路徑。化肥使用引發的碳排放量持續上揚，從2010年的150.07萬t增加至2021年的215.56萬t，說明農業對化肥的高度依賴性和持續增長的需求。農膜碳排放量顯著增長，從88.43萬t升至135.45萬t。農藥與灌溉的碳排放增長相對較小，分別從8.98萬t和7.62萬t增至10.07萬t和10.02萬t。翻耕碳排放較小，從1.49萬t增至2.00萬t，增長較緩慢。

2.2 農業碳排放量及其變化

圖2清晰揭示了新疆2010—2021年農業碳排放總量與環比增速的動態變化：碳排放總量自2010年的293.52萬t攀升至2020年的430.07萬t，隨后在2021年出現了逆轉，降至423.31萬t，整體走勢呈現出先揚后抑的特征。政策層面的動向對此趨勢有所啟示，新疆維吾爾自治區人民政府通過《關于促進農產品加工業發展有關財稅政策的通知》（新政發〔2010〕105號）文件，推動農業向市場化、工業化轉型，調整和優化產業結構，轉變生產方式，旨在提高農業效益，增加農民收入，加速農村經濟的全面繁榮。進入2020年后，新疆政府進一步引導農民優化作物種植結構，擴大優質冬小麥和青貯玉米等的種植規模，同時嚴格控制化肥與農藥的過量使用，推廣有機肥料和生物農藥的應用，以降低農業面源污染，增強土壤肥力，這一系列措施在無形中減少了對較高碳排放農業生產資料的依賴[10]。環比增速方面，從2010年至2019年，農業碳排放總量的環比增速經歷了先升后降的過程。表現在從2011年開始至2014年，環比增速顯著升高，其中2014年的增速達到了最高的17.94%。隨后從2015年開始，增速逐年放緩，至2019年出現輕微負增長（-0.51%）。從2019年至2020年，總量的環比增速繼續下滑，達到-3.60%，表現出下降趨勢加速。到2021年，依舊保持負增長，但降幅有所收窄，環比增速為-1.58%，表明總量的減少速度相比上一年有所減緩。

2.3 農業碳排放強度及其變化

從新疆農業碳排放強度（圖3）可以看到，每公頃耕地的碳排放量從2010年的616.79 kg·hm-2攀升至2019年的峰值723.07 kg·hm-2，隨后于2019年至2021年間下降至662.71 kg·hm-2，體現了農業碳排放效率的逐步提升。碳排放強度的環比增速同樣呈現出波動變化的趨勢。初期（至2013年），增速保持正增長，最高點出現在2013年，增速為5.87%。隨后增速開始波動下降，雖然期間有年份（如2016年）出現輕微負增長，但總體來看直到2019年仍維持了正增長，盡管增速已大幅放緩。從2019年至2020年，碳排放強度的環比增速轉為顯著的負增長（-5.33%），表明碳排放效率在這一時期有了較明顯的提升。進入2021年，雖然依然保持負增長，但速率減慢至-3.19%，說明碳排放強度的改善速度相比上一年稍微放緩，但仍處于持續優化狀態。

3 結論及展望

基于新疆農業生產資料中6個主要方面的碳源，計算新疆2010—2021年的農業碳排放量以及農業碳排放強度。

從農業碳排放結構的分析中可以看出，化肥是主要的碳排放源，其排放占比過半且年增長率持續上揚，強烈呼吁對農業化學品投入實施更加嚴格的管理。農膜及農用柴油的排放貢獻緊隨其后，位列第二、三，盡管農藥施用、灌溉作業及翻耕活動在總排放中的比例較小，增長趨勢亦需謹慎對待，尤其是在農業可持續性發展目標之下。整體而言，新疆農業碳排放的管理需要多管齊下，既要關注化肥使用的優化和農膜的回收利用，也要提升農業機械的燃油效率，同時推廣生物農藥和智能灌溉技術，減少對環境的影響。

新疆農業在過去的12年中經歷了碳排放總量的顯著增長與近期的初步下降。這一變化趨勢與政府的政策導向緊密相關，通過（新政發〔2010〕105號）文件促進了農業產業的升級轉型，以及2020年后優化種植結構、控制化肥農藥使用的政策，促進了農業經濟效益的提升，間接實現了碳排放的初步控制。農業碳排放強度的波動變化，即每公頃耕地碳排放量的先升后降，說明單位面積產出增加的同時，通過精細管理和技術創新，不僅可以減少對化石燃料的依賴，還能增強土壤健康，促進生態平衡，這些都是向著構建環境友好型和可持續發展農業體系邁出的重要步伐。

此外，加強農業碳匯潛力的挖掘，如通過保護性耕作和植樹造林等措施，也是實現農業碳中和目標的重要途徑。未來政策制定應更加注重農業綠色轉型[11]，通過技術創新、政策激勵和市場機制相結合，推動農業向低碳、高效、環保的方向發展。

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