浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源、碳匯現(xiàn)狀評估分析

張大東，張社梅，黃 偉

(1.浙江省農(nóng)業(yè)區(qū)劃辦公室，浙江省農(nóng)業(yè)區(qū)劃學(xué)會，杭州 310025;2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)村發(fā)展研究所，杭州 310021)

面對全球氣候變暖對人類生存和發(fā)展帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，以低能耗、低污染、低排放為特征的低碳經(jīng)濟逐步成為全球關(guān)注的熱點。在2009年年底的哥本哈根會議上，中國提出到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展中長期規(guī)劃。為了達(dá)到這個目標(biāo)，準(zhǔn)確確定陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯、碳源機制是其中一個關(guān)鍵［1］。

低碳農(nóng)業(yè)作為低碳經(jīng)濟的有機組成部分，其發(fā)展對于提高農(nóng)業(yè)的綜合競爭力，減少區(qū)域溫室氣體排放，促進國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展均有著重要的現(xiàn)實意義。浙江是經(jīng)濟大省、資源小省，目前正處于工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展期，資源能耗大，節(jié)能減排任務(wù)重。為此，省委省政府已經(jīng)做出了發(fā)展低碳經(jīng)濟、建設(shè)生態(tài)文明的重大部署，其中就農(nóng)業(yè)方面，突出強調(diào)了發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，推動農(nóng)業(yè)向著低投入、低排放、低消耗的發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略思路。在全省全面推動低碳經(jīng)濟建設(shè)的大背景下，如何盡快、有效的降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放，找出影響農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源、碳匯的主要因素，為采取有針對性的措施提供決策參考就成為一項重要議題。然而從相關(guān)文獻(xiàn)的查閱情況來看，盡管國內(nèi)外研究對碳源、碳匯比較關(guān)注，但對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯、碳源的研究還不是很多。正是在這樣的背景下，該研究以浙江省為例，通過搭建農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源碳匯評估的框架，考察了近10年來浙江全省以及69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯、碳源的主要構(gòu)成及其變動趨勢，為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)減排增匯提供思路和方法。

1 浙江省區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳源、碳匯評估方法

1.1 測算邊界的界定

由于農(nóng)業(yè)在本質(zhì)上是一個依賴太陽輻射、土地、大氣和水等來自自然的初級資源來轉(zhuǎn)化食品的過程，因此，在碳問題上具有碳匯和碳源①當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)固定的碳量大于排放的碳量時，該系統(tǒng)就成為大氣二氧化碳的匯，簡稱碳匯;反之，則為碳源。一般農(nóng)業(yè)碳匯的指標(biāo)是固碳量;農(nóng)業(yè)碳源國際上通用的是排放二氧化碳或者二氧化碳當(dāng)量雙重特征。農(nóng)業(yè)的碳吸收功能主要是通過綠色植物的光合作用實現(xiàn)，作物 (含所有為人類提供碳水化合物的植物)是吸收和固定大氣中二氧化碳的主要動力。農(nóng)業(yè)碳排放功能的實現(xiàn)途徑多種多樣［2］。首先，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入的生物能和工業(yè)能。生物能如種子、種苗、種畜和有機肥等，與溫室氣體排放關(guān)聯(lián)度不大，工業(yè)能如化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用薄膜、機械等，其生產(chǎn)、制造與使用過程都離不開電力、石油等能源的使用，是農(nóng)業(yè)參與溫室氣體排放的大戶;其次，毀林、林地轉(zhuǎn)化為非林地等引起的二氧化碳釋放;第三，養(yǎng)殖業(yè)中的碳排放，包括動物糞便、畜禽腸道發(fā)酵釋放出大量的氨，以及漁業(yè)養(yǎng)殖中的機械能耗等;第四，各類農(nóng)業(yè)廢棄物的處理、管理和利用過程必須耗用能源造成大量的碳排放。

根據(jù)以上分析，研究將浙江農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳匯邊界界定為:農(nóng)地、林地、園地三大農(nóng)業(yè)系統(tǒng)土壤及地表覆蓋物固碳量的總和 (因浙江草地面積較小，因此這里沒有計算在內(nèi))。將農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳源邊界界定為:農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電、用油等能源消耗碳排放、農(nóng)業(yè)投入品制造及其使用中的碳排放、農(nóng)作物生產(chǎn)過程的碳排放、畜禽飼養(yǎng)中的碳排放以及農(nóng)業(yè)有機廢棄物燃燒或者處理中的碳排放等。

1.2 評估思路及數(shù)據(jù)來源

對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源、碳匯評估的基本思路是先測算整個系統(tǒng)的碳吸收量和碳排放量，兩者大小進行比較即可做出評估。根據(jù)以上對測算邊界的界定，以及大量文獻(xiàn)的查閱和梳理，文章搭建了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源、碳匯測度的框架，詳見表1。

表1 浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源、碳匯評估框架

以上農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源、碳匯測算中，涉及的統(tǒng)計指標(biāo)包括:耕地、園地、林地面積，農(nóng)作物播種面積，畜禽飼養(yǎng)規(guī)模，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜使用量，農(nóng)業(yè)柴油、電使用量等等。除了林地面積以外，其余統(tǒng)計數(shù)據(jù)均可從歷年的《浙江省統(tǒng)計年鑒》、《浙江省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》中可直接獲得。各市林地面積參照全省2004年發(fā)布的統(tǒng)一數(shù)據(jù) (浙政辦發(fā) (2004)119號)。相關(guān)的折算指標(biāo)包括土壤固碳系數(shù)、作物生物產(chǎn)量、作物經(jīng)濟系數(shù)、森林生物總量、油電碳排放系數(shù)、畜禽排放因子、秸稈干物質(zhì)含量等等，這些數(shù)據(jù)主要來自于2006年IPCC國家溫室氣體清單指南以及公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文。

2 浙江省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳匯、碳源總體評估

根據(jù)以上測算的辦法和指標(biāo)，該文測算了2000～2009年浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收量、碳排放量，具體見表2。

表2 2000～2009年浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯、碳源測算結(jié)果 萬t

2.1 浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的碳吸收總量呈波動上升的態(tài)勢，林地碳吸收占比最大

從表2列出的結(jié)果可知，浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收量呈波動上升的趨勢。2000～2009年碳匯總量增加了180萬t，增長率為3.1%。從碳吸收的構(gòu)成看，耕地和林地是碳匯的主要來源，要占到總吸收量的93%左右。但耕地碳吸收量呈逐年減少的態(tài)勢 (表2)，由2000年的2 761萬t減少到2009年的2 638萬t，減少了123萬t，減幅為4.5%。耕地碳吸收量減少的主要原因是耕地面積的大幅減少以及水稻復(fù)種指數(shù)和產(chǎn)量的下降，二者這期間減少幅度分別為0.6%、32%。林地碳匯量呈緩慢遞增的趨勢，近10年的增幅為6.9%，這與我省森林面積尤其是竹林面積的緩慢增加有關(guān)。園地碳匯量不大，但卻呈較快增長的趨勢，近10年增長率達(dá)到3.9%，其主要原因是浙江省近年來果品和茶葉產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭良好，帶動了果園和茶園面積的擴大。因此，可初步判斷:浙江省實施農(nóng)業(yè)增匯措施，必須挖掘果園、林地的碳匯潛力，同時，要高度重視耕地碳匯能力的下降問題。

2.2 浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放量呈逐年遞減的趨勢，化肥和農(nóng)用柴油碳排放量較大

從表2、表3的計算結(jié)果可知，浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放量呈逐步下降的趨勢。2000～2009年碳源總量減少了289萬t，減幅為8.26%。從碳源結(jié)構(gòu)看，化肥施用是碳排放的主要來源，要占到碳排放總量的34%～39%;其次是農(nóng)業(yè)用油，約占總排放量的18%左右，稻田甲烷排放、秸稈燃燒、畜禽廢棄物三者碳排放占比均約在12%左右;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用電、農(nóng)藥、農(nóng)膜和牲畜腸道等排放源占比不大，合計約占10%。從近10年各種碳源量的變動趨勢來看，逐年遞增的主要是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能耗和農(nóng)業(yè)投入品，尤其是農(nóng)用柴油、農(nóng)膜排放量增幅較大，達(dá)到了17%、72%;碳排放遞減的包括:稻田甲烷排放、畜禽腸道發(fā)酵、秸稈焚燒、農(nóng)業(yè)用電等，減幅分別為36%、34%、33%、14%。畜禽廢棄物、農(nóng)藥排放的變動幅度較小。這一方面說明隨著主要糧食作物種植面積的縮減，其對應(yīng)的部分投入品以及農(nóng)田系統(tǒng)的碳排放在減少。另一方面也說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變在加快，農(nóng)業(yè)機械、農(nóng)業(yè)設(shè)施的推廣應(yīng)用在提高，實施節(jié)能減排措施要重點予以考慮。

表3 浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源構(gòu)成 %

利用測算的全省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放量與農(nóng)業(yè)GDP數(shù)據(jù)，測算了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放強度。結(jié)果表明每單位農(nóng)業(yè)GDP產(chǎn)值能耗所產(chǎn)生的CO2量呈遞減趨勢，從2000年的5.54t/萬元下降到2.76t/萬元，下降了近一半，具體測算果見表4。

表4 全省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放強度 億元、萬t、t/萬元

2.3 浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)總體上碳吸收量大于碳排放量，呈碳增匯趨勢

將全省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收量、碳排放量相減，得到二氧化碳的凈增匯量。從表3的結(jié)果來看，浙江省近10年來，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)農(nóng)地、園地、林地等對二氧化碳的吸收量要大于農(nóng)業(yè)活動排放的二氧化碳量，平均每年凈吸收量在2 236萬～2 704萬t之間。從變動趨勢來看，全省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)二氧化碳的凈吸收量在逐年增大，2009年二氧化碳凈吸收量為2 704萬t，較2000年增長了20.9%。浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳增匯量的實現(xiàn)，為全省低碳經(jīng)濟、生態(tài)文明建設(shè)做出了積極的貢獻(xiàn)，也為實施地區(qū)之間、產(chǎn)業(yè)之間的碳交易提供了新的空間。

3 浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯、碳源區(qū)域變動情況分析

3.1 全省69個縣市區(qū)① 11個地級市市區(qū)合并加58個縣市農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收情況

根據(jù)前述測算辦法和指標(biāo)，分別對2000年、2009年全省69個縣、市、區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收情況進行測算。各縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收情況見圖2、圖3。通過比較和分析發(fā)現(xiàn):碳匯量較低的縣市區(qū)如洞頭縣、嵊泗縣、岱山縣、玉環(huán)縣等，基本處于海島縣，耕地面積少、農(nóng)作物產(chǎn)量低，公益林面積也相對較少。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯量較大的縣市區(qū)表現(xiàn)出耕地面積大、作物產(chǎn)量水平高、森林面積大等特點，如淳安縣公益林面積達(dá)到1.29萬hm2，排在全省縣市區(qū)公益林面積之首，杭州市區(qū)糧食作物產(chǎn)量、蔬菜作物產(chǎn)量均排在全省之首。

圖1 2000～2009年全省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源碳匯變動趨勢

與2000年相比較，到2009年，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯量增加的縣市區(qū)有48個，其中，增加超過10萬t縣、市、區(qū)有12個。碳匯量減少的縣、市、區(qū)有21個，其中，減少幅度超過10萬t的有6個，分別是金華市區(qū)、紹興市區(qū)、瑞安市、溫嶺市、杭州市區(qū)和寧波市區(qū)，基本上都處于經(jīng)濟發(fā)達(dá)的地級市市區(qū)或者沿海經(jīng)濟發(fā)達(dá)縣市，這些地方在城市化、工業(yè)化快速推進過程中，耕地面積大幅減少，糧食、蔬菜等農(nóng)作物播種面積下降、產(chǎn)量下滑，對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯功能的發(fā)揮影響較大。

圖2 2000年69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收情況

圖3 2009年69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收情況

3.2 全省69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放變動情況

根據(jù)前述測算辦法和指標(biāo)，分別對2000年、2009年全省69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放情況進行測算。各縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放情況見圖4、圖5。

從全省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)近10年來二氧化碳排放量的變動趨勢來看，碳排放加劇的縣市區(qū)有20個，其中，奉化市、衢州市區(qū)、溫嶺市、上虞市、桐廬縣、海寧市等縣市區(qū)年二氧化碳排放增加量超過了10萬t，農(nóng)用柴油以及化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜用量的大幅上升是增加的主要原因，衢州市區(qū)主要是受到畜禽廢氣物排放量增加較大。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放下降的縣市區(qū)有49個，其中寧波市區(qū)、杭州市區(qū)、平湖市、臨海市等地碳排放減少幅度較大，達(dá)到20萬t以上。這主要有兩種原因，一方面是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間不斷被壓縮，水稻播種面積不斷減少，糧食產(chǎn)量下滑，并帶來農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜等農(nóng)資用量的大幅下滑，從而減少了二氧化碳的排放。另一方面，隨著浙江省高效生態(tài)農(nóng)業(yè)的推進，測土施肥配方、病蟲害綠色防控等節(jié)約型技術(shù)措施的實施，推進了農(nóng)資的科學(xué)使用和合理利用，從而減少了二氧化碳排放。通過數(shù)據(jù)對比 (表5)，發(fā)現(xiàn)第二種原因占據(jù)主要地位，因為農(nóng)業(yè)用能、投入品增加所增加的二氧化碳排放量總體上要大于稻田下降、作物秸稈減少所減少的二氧化碳排放量。

圖4 2000年69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放情況

圖5 2009年69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放情況

表5 部分縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排結(jié)構(gòu)比較 萬t

4 測算結(jié)果比較與分析

4.1 對浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源碳匯的總體判斷

隨著人們對氣候變暖問題以及低碳經(jīng)濟的日益關(guān)注，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳儲量及碳匯問題的研究正在逐年增多，但對其究竟是碳源或者碳匯問題還存在爭議。我國學(xué)者劉允芬通過研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是碳匯而非碳源［10］，而方精云等則認(rèn)為，森林、草原、灌木叢表現(xiàn)出顯著的碳匯，由于作物的收獲期較短，農(nóng)作物生物量的碳匯效果并不明顯［8］。但總體上看，如果把土壤碳庫計算在內(nèi)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的確是巨大的碳匯［11］。該研究結(jié)果表明，如把林業(yè)碳匯計算在內(nèi)，浙江省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)總體上表現(xiàn)為碳匯趨勢，即碳吸收大于碳排放;如不計算林業(yè)碳匯，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在2005年之前表現(xiàn)為碳源狀態(tài)，2005年之后總體上表現(xiàn)為碳匯。

4.2 與已有研究的比較

從已有的研究來看，對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源碳匯的測度還比較宏觀、分散，已有學(xué)者的研究主要集中在:一是對水稻、畜禽、秸稈焚燒等專業(yè)領(lǐng)域的碳排放量估算，對農(nóng)用能源消耗未計入或者劃入別的部分進行核算，這并不能反映農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放的全貌;二是對農(nóng)田土壤固碳能力、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯碳源、陸地生態(tài)系統(tǒng)植被碳匯等領(lǐng)域的研究［3，11，12］，對某一地區(qū)或者國家范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)碳源、碳匯進行系統(tǒng)測度的研究還比較少。研究測算結(jié)果表明:農(nóng)業(yè)系統(tǒng)溫室氣體排放中，生產(chǎn)過程中的用能、工業(yè)投入品是農(nóng)業(yè)源溫室氣體的主要來源，稻田排放、牲畜腸道發(fā)酵等農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)殖本身所產(chǎn)生的溫室氣體排放量并不大。與已有研究相比較，該研究更為全面地考察了全省各縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的碳源、碳匯結(jié)構(gòu)以及變動趨勢，試圖更為細(xì)致地識別影響區(qū)域低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素，為有針對性地提出低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展的策略和技術(shù)組合提供參考。

5 結(jié)語

文章在對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源、碳匯測算辦法進行梳理的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)評估了2000～2009年浙江全省及69個縣市區(qū)農(nóng)業(yè)碳源、碳匯變動趨勢，得出以下基本結(jié)論:(1)浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)總體上碳吸收量大于碳排放量，即總體上呈碳增匯趨勢。(2)從碳吸收情況來看，浙江省農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳吸收總量呈波動上升態(tài)勢，林地碳吸收占比最大;從碳排放情況來看，碳排放量呈逐年遞減的趨勢，化肥和農(nóng)用柴油碳排放量較大。(3)從69個縣市區(qū)碳吸收情況來看，耕地面積大、作物產(chǎn)量高、森林面積大的地區(qū)，農(nóng)業(yè)碳吸收功能發(fā)揮較好，而從碳匯變動趨勢來看，處于經(jīng)濟發(fā)達(dá)的地級市市區(qū)或者沿海經(jīng)濟發(fā)達(dá)縣市近10年來由于耕地面積大幅減少，糧食、蔬菜等農(nóng)作物播種面積下降、產(chǎn)量下滑，對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳匯功能的發(fā)揮影響較大。(4)從69個縣市區(qū)碳排放情況來看，近10年來部分縣市區(qū)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳排放量增加主要是由于農(nóng)用柴油以及化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜用量的大幅上升，部分縣市區(qū)CO2排放量下降則主要是因為稻田面積下降、作物秸稈減少所致。在討論了浙江農(nóng)業(yè)系統(tǒng)碳源碳匯的變動趨勢之后，從如何促進低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展角度，仍有很多具體的問題需要研究解決，例如低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展路徑、低碳農(nóng)業(yè)的技術(shù)支撐體系構(gòu)件，等等，這些也是下一步需要繼續(xù)深入探討的問題。

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