中國(guó)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放:現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

譚秋成

(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院農(nóng)村發(fā)展研究所，北京100732)

中國(guó)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放:現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

譚秋成

(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院農(nóng)村發(fā)展研究所，北京100732)

該文從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和化肥、能源等投入方面計(jì)算了中國(guó)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放。2009年，中國(guó)農(nóng)業(yè)總計(jì)排放溫室氣體158 557.3萬(wàn)t CO2當(dāng)量，比1980年增長(zhǎng)52.03%，年均增長(zhǎng)1.46%。其中，CH4占總排放的25%，N2O占總排放的52%，CO2占總排放的23%。按來(lái)源分析，在2009年排放的溫室氣體中，水稻種植排放14 264.45萬(wàn)t，占9%;畜牧生產(chǎn)排放42 709.94萬(wàn)t，占26.94%;土壤排放47 457.81萬(wàn)t，占29.93%;化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入引起的排放54 125.11萬(wàn)t，占34.14%。2009年農(nóng)業(yè)GDP排放的溫室氣體為2.98 kg/元，糧食排放的溫室氣體為1.5 kg/kg。在2008年，牛肉排放的溫室氣體為28.54 kg/kg，羊肉為15.5 kg/kg，豬肉為1.49 kg/kg，禽肉為0.54 kg/kg，牛奶為1.04 kg/kg，禽蛋為0.83 kg/kg。由于技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)效率提高，單位糧食、肉類和牛奶排放的溫室氣體都有較大幅度降低。對(duì)于種植單季糧食的土地，CO2交易價(jià)格為80元/t將使23.27%的耕地退出糧食生產(chǎn);當(dāng)CO2交易價(jià)格為100元/t時(shí)，這一比例高達(dá)63.31%。對(duì)于種植雙季糧食的土地，CO2交易價(jià)格為130－140元/t時(shí)，將有50%的耕地退出糧食生產(chǎn)。由于中國(guó)糧食生產(chǎn)利潤(rùn)率過(guò)低，CO2較低的價(jià)格便嚴(yán)重影響糧食生產(chǎn)面積和產(chǎn)量。

農(nóng)業(yè);溫室氣體;排放;減排

氣候變化自20世紀(jì)90年代以來(lái)便是國(guó)際政治最重要的議題之一。因人類活動(dòng)排放大量溫室氣體而改變氣候模式、導(dǎo)致全球變暖已是不爭(zhēng)的科學(xué)事實(shí)。2009年在丹麥哥本哈根召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)上，國(guó)際社會(huì)達(dá)成了將全球氣溫升幅控制在2℃的共識(shí)。盡管各國(guó)在何時(shí)應(yīng)達(dá)到溫室氣體排放峰值、如何就減緩和適應(yīng)氣候變化的資金和技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移等方面存在爭(zhēng)議，但降低排放、發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)已成世界潮流，中國(guó)作為目前溫室氣體排放量最大、增長(zhǎng)幅度最快的國(guó)家，倍感國(guó)際政治輿論壓力。農(nóng)業(yè)是中國(guó)溫室氣體排放的一項(xiàng)重要來(lái)源。居民對(duì)肉類、奶類等動(dòng)物蛋白質(zhì)需求增加導(dǎo)致牲畜腸道和糞便排放更多的CH4和N2O，化肥使用增加則導(dǎo)致土壤排放更多的N2O和CO2。本文試圖回答:中國(guó)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的現(xiàn)狀如何?一旦全球達(dá)成溫室氣體減排協(xié)議，中國(guó)農(nóng)業(yè)將受何種程度影響。

1 農(nóng)業(yè)溫室氣體計(jì)算范圍、方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

在《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》第四卷《農(nóng)業(yè)、林業(yè)及其它土地利用》中［1］，農(nóng)業(yè)溫室氣體主要涉及農(nóng)田、牲畜和糞便管理，管理土壤中的N2O排放和石灰與尿素使用過(guò)程中的CO2排放3類，林地、草地、濕地等土地利用及變化歸入土地利用、土地利用變化與林業(yè)類(LULUCF)。其中農(nóng)田排放主要包括仍為農(nóng)田的農(nóng)田、轉(zhuǎn)化為農(nóng)田的土地排放，以及水稻種植中的CH4排放;牲畜和糞便管理主要包括腸道發(fā)酵引起的CH4排放，糞便管理系統(tǒng)中的CH4和N2O排放。具體到特定的國(guó)家，計(jì)算農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的范圍主要考慮:①該項(xiàng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)是否為主要排放源?②該項(xiàng)農(nóng)業(yè)活動(dòng)及排放參數(shù)是否可得?在2004年發(fā)布的《中華人民共和國(guó)氣候變化初始國(guó)家信息通報(bào)》中［2］，我國(guó)主要計(jì)算了稻田CH4排放，由徑流和淋溶引起的農(nóng)田N2O間接排放，動(dòng)物腸道CH4排放，動(dòng)物糞便管理系統(tǒng)中的CH4和N2O排放。2010年印度發(fā)布的“India:Greenhouse Gas Emissions 2007”中［3］，農(nóng)業(yè)排放主要計(jì)算了動(dòng)物腸道和糞便管理中的CH4和N2O排放、稻田CH4排放、農(nóng)地管理中的間接和直接排放、以及農(nóng)作物殘余物燃燒排放。

IPCC提供的溫室氣體清單指南中，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放主要計(jì)算的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體，如水稻種植和動(dòng)物腸道產(chǎn)生的CH4，不包括化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入物生產(chǎn)過(guò)程包含的溫室氣體。IPCC這樣確定計(jì)算范圍主要是為了真實(shí)了解一國(guó)因人類活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體量，防止部門(mén)間重復(fù)計(jì)算，這一計(jì)算范圍不能全部反映因農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的溫室氣體。化肥、農(nóng)用能源等投入是由農(nóng)業(yè)消耗的，因生產(chǎn)化肥、農(nóng)用能源等投入而產(chǎn)生的溫室氣體排放無(wú)疑應(yīng)計(jì)入農(nóng)業(yè)活動(dòng)中。

本文將分析減排對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的影響。一旦國(guó)際社會(huì)達(dá)成削減溫室氣體的協(xié)定，煤、石油等石化能源使用將受到限制，化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等物資的價(jià)格將上升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本將被推高。因此，本文不僅計(jì)算了IPCC推薦的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程排放，而且計(jì)算了化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入物的排放。具體包括:水稻種植排放的CH4及稻田因化肥施用排放的N2O，豬、奶牛、黃牛、水牛、馬、驢、騾、駱駝、山羊、綿羊腸道排放的CH4，糞便管理中排放的CH4和N2O，家禽、兔糞便管理中排放的CH4和N2O，土壤管理中直接和間接排放的N2O，化肥施用過(guò)程中排放的CO2和N2O，以及化肥、農(nóng)用能源、農(nóng)膜、農(nóng)藥等投入物包含的CO2排放。

本文計(jì)算農(nóng)業(yè)溫室氣體的方法采用了IPCC推薦的方法1，主要排放參數(shù)、調(diào)整系數(shù)、轉(zhuǎn)換系數(shù)、及部分排放計(jì)算公式來(lái)自《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》。水稻種植的CH4排放系數(shù)按公式(1)計(jì)算:

其中:CH4為水稻種植年度排放的CH4，單位為106kg/a;EFi，j，k為在 i，j和 k 條件下的日排放因子，單位為kg/hm2·d;ti，j，k為 i，j和 k 條件下的稻子種植期，單位為d;Ai，j，k為在 i，j和 k 條件下水稻的年收獲面積，單位為hm2/年;i，j和k分別代表不同的生態(tài)系統(tǒng)、水分狀況和有機(jī)物添加量，以及其它可以引起水稻CH4排放變化的條件。雙季早稻、雙季晚稻、中稻和一季晚稻的生長(zhǎng)期，各類水稻是否曬田，各類水稻每公頃產(chǎn)多少稻草，冬季有多少稻田浸水，以及有多少稻田種植綠肥等數(shù)據(jù)主要通過(guò)專家訪談獲得。

動(dòng)物腸道CH4排放因子直接來(lái)自IPCC，其中奶牛按年產(chǎn)奶量進(jìn)行調(diào)整;動(dòng)物糞便管理CH4排放因子來(lái)自IPCC，其中豬、奶牛、馬、驢、騾、山羊、綿羊、禽類的糞便排放因子按寒冷地區(qū)、溫暖和熱帶地區(qū)每類動(dòng)物所占的比重進(jìn)行加權(quán)計(jì)算;動(dòng)物糞便管理N2O排放因子來(lái)自胡向東、王濟(jì)民的研究［4］;土壤管理直接排放、間接排放、化肥施用引起的CO2和N2O排放、稻田氮肥施用引起的N2O排放等因子來(lái)自IPCC;煤、柴油、汽油、電力等能源排放系數(shù)來(lái)自IPCC;化肥生產(chǎn)的排放系數(shù)來(lái)自Sam Wood and Annette Cowie的研究綜述［5］;農(nóng)藥的排放因子來(lái)自 E Audsley，K Stacey，D Parsons，et al的研究［6］;農(nóng)膜排放因子根據(jù) 1 t氯乙烯消耗多少噸乙烯，1 t乙烯排放多少噸CO2，加上氯乙烯生產(chǎn)過(guò)程中排放的CO2計(jì)算，其中轉(zhuǎn)換和調(diào)整參數(shù)、過(guò)程排放因子來(lái)自IPCC。需要指出的是，化肥和農(nóng)藥生產(chǎn)過(guò)程中的排放系數(shù)取自歐洲國(guó)家平均水平。由于發(fā)達(dá)國(guó)家化工技術(shù)更高，原料和燃料主要使用天然氣、石油而不是煤，因此以這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算的化肥和農(nóng)藥生產(chǎn)的溫室氣體排放量可能低于中國(guó)的實(shí)際水平。

耕地面積、水稻種植面積、牲畜數(shù)量、化肥施用量、農(nóng)藥和農(nóng)膜使用量等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)數(shù)據(jù)來(lái)自《新中國(guó)農(nóng)業(yè)60年統(tǒng)計(jì)資料》，《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》，《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒》，《中國(guó)畜牧年鑒》;農(nóng)業(yè)各類能源消耗來(lái)自《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》;生豬散戶養(yǎng)殖和規(guī)模養(yǎng)殖的比例和天數(shù)、水稻每畝施氮肥量、每公頃糧食生產(chǎn)利潤(rùn)等數(shù)據(jù)來(lái)自《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》。生產(chǎn)周期限大于1年的牲畜數(shù)量按存欄計(jì)算，少于1年的牲畜數(shù)量按出欄計(jì)算，同時(shí)根據(jù)IPCC推薦的年均飼養(yǎng)量作調(diào)整，調(diào)整的公式如下:

2 農(nóng)業(yè)溫室氣體排放現(xiàn)狀

如表1所示:2009年，中國(guó)農(nóng)業(yè)總計(jì)排放溫室氣體158 557.3萬(wàn)t CO2當(dāng)量，比1980年增長(zhǎng)52.03%，年均增長(zhǎng)1.46%。其中，CH4排放 1 864.97萬(wàn) t，相當(dāng)于39 164.32萬(wàn)t CO2，占總排放的25%;N2O排放266.68萬(wàn)t，相當(dāng)于82 670.24萬(wàn) t CO2，占總排放的52%;CO2排放36 722.74萬(wàn)t，占總排放的23%。與1980年相比，CH4排放的比重下降了4個(gè)百分點(diǎn)，N2O排放比重保持不變，CO2排放比重上升了4個(gè)百分點(diǎn)。在2009年排放的CH4中，水稻生產(chǎn)排放占36.42%，畜牧生產(chǎn)排放占63.58%;在排放的N2O中，畜牧生產(chǎn)排放占21.54%，因化肥施用排放占21.05%，土壤管理排放占57.41%;在排放的CO2中，因能源使用排放占36.28%，因化肥施用和生產(chǎn)排放占58.87%，因農(nóng)藥使用排放占4.1%，因農(nóng)膜使用排放占0.8%。

按來(lái)源分析，在2009年排放的溫室氣體中，水稻種植排放14 264.45萬(wàn)t，占9%;畜牧生產(chǎn)排放42 709.94萬(wàn)t，占26.94%;土壤排放47 457.81萬(wàn)t，占29.93%;化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入排放54 125.11萬(wàn)t，占34.14%。較1980年，水稻種植排放下降了4 070.43萬(wàn)t，所占比重下降了8.58個(gè)百分點(diǎn);畜牧生產(chǎn)排放增加了21 464.78萬(wàn)t，所占比重上升了6.57個(gè)百分點(diǎn);土壤管理排放增加了8 757.15萬(wàn)t，所占比重下降了7.18個(gè)百分點(diǎn);化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入排放增加了28 110.81萬(wàn)t，所占比重上升了9.2個(gè)百分點(diǎn)(見(jiàn)表2)。

水稻排放的溫室氣體下降源于稻田種植面積縮減。2009年，水稻種植面積為2 962.69萬(wàn)hm2，較1980年減少了12.55%。稻子種植屬勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，隨著工業(yè)化和城市化，更多的農(nóng)村勞動(dòng)力在農(nóng)業(yè)部門(mén)外就業(yè)，種植水稻的勞動(dòng)成本上升，南方部分地區(qū)將雙季稻改為單季稻，部分低產(chǎn)水田則完全退出耕種，出現(xiàn)李嘉圖效應(yīng)。在2009年畜牧業(yè)排放的溫室氣體中，黃牛比重最高，占41.96%(見(jiàn)表3);其次是生豬，占16.72%。在畜牧業(yè)中，溫室氣體排放增長(zhǎng)最快的是奶牛，1980－2009年間增加了21.78倍;其次是兔，增加了12.87倍;接下來(lái)是家禽、黃牛、山羊、豬、綿羊，分別增加了 7.41倍、1.33倍、86.74%、66.5%和25.7%。水牛排放的溫室氣體基本保持不變，而馬、驢、騾、駱駝等排放的溫室氣體下降，1980－2009年，水牛、馬、驢、騾、駱駝5種動(dòng)物排放的溫室氣體下降了3.23%。奶牛、兔、家禽、黃牛、山羊、豬、綿羊主要提供肉、奶、蛋等動(dòng)物蛋白，居民消費(fèi)水平提高后其需求必然上升，而水牛、馬、驢、騾、駱駝屬于役畜，在農(nóng)業(yè)機(jī)械化過(guò)程中逐漸被機(jī)器代替。

表1 1980－2009年中國(guó)農(nóng)業(yè)溫室氣體總排放量Tab.1 Emission amount of greenhouse gas in China's agriculture from 1980 to 2009

表2 1980－2009年中國(guó)農(nóng)業(yè)溫室氣體不同排放源的排放量Tab.2 Sources of GHG emission in China's agriculture from 1980 to 2009

表3 1980－2009年主要牲畜排放的溫室氣體量Tab.3 GHG emission by major livestock from 1980 to 2009

由化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入產(chǎn)生的溫室氣體中，化肥構(gòu)成主要排放源，2009年占72%。其次是能源，占25%;農(nóng)藥、農(nóng)膜分別占3%和1%。1980－2009年，化肥排放增加了103.92%，年均增長(zhǎng)2.49%;能源排放增加了143.96%，年均增長(zhǎng)3.12%。盡管化肥、能源等投入產(chǎn)生的排放目前已是農(nóng)業(yè)溫室氣體最大的排放源，但這些投入大大提高了糧食產(chǎn)量，節(jié)約了土地，減少了役畜，從而降低了土壤和畜牧引起的排放。而且，因化肥施用引起的排放自2006年以來(lái)趨于平穩(wěn)，中國(guó)農(nóng)業(yè)基本上已最大限度地利用了化肥的生產(chǎn)潛力。

如果按照IPCC確定的范圍，只計(jì)算農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)排放的溫室氣體，2009年農(nóng)業(yè)排放為126 705.59萬(wàn) t，比1980年增加了45.3%。如圖1所示，活動(dòng)排放占農(nóng)業(yè)實(shí)際排放的比重從1980年的84%降至2009年的80%，而投入排放的比重在此期間從16%上升至20%，再次說(shuō)明投入物已成為農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的重要來(lái)源。

圖1 1980－2009年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和農(nóng)業(yè)投入排放所占比例Fig.1 Percentage of Process Emission and Input Emission from 1980 to 2009

3 農(nóng)業(yè)溫室氣體排放效率

國(guó)際社會(huì)一旦達(dá)成溫室氣體減排的協(xié)議，排放額度便成為稀缺資源。如果存在統(tǒng)一市場(chǎng)，可預(yù)期溫室氣體排放額度將因競(jìng)爭(zhēng)使用而形成統(tǒng)一的國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格，單位溫室氣體排放在各行業(yè)、各地區(qū)將產(chǎn)生相等的邊際收益。在傳統(tǒng)的土地、資本、勞動(dòng)力要素之外，單位溫室氣體排放產(chǎn)生的收益，即排放效率將成為決定農(nóng)業(yè)是否具有比較優(yōu)勢(shì)的另一重要因素。如果農(nóng)業(yè)排放效率低于其它行業(yè)，有限的排放額度將流向其它行業(yè);如果中國(guó)農(nóng)業(yè)排放效率低于其它國(guó)家，農(nóng)業(yè)將進(jìn)一步喪失比較優(yōu)勢(shì)，中國(guó)將進(jìn)口更多的農(nóng)產(chǎn)品。

按1978年為基期的可比價(jià)格計(jì)算，2009年農(nóng)業(yè)GDP排放的溫室氣體為 2.98 kg/元，僅相當(dāng)于 1980年的39.21%。糧食排放的溫室氣體為1.5 kg/kg，較1980年下降了30.56%。其中，稻谷、小麥、玉米排放的溫室氣體分別為 1.67，1.25，1.13 kg/kg，較 1980年下降了 29.83%，44.44%，18.12%(見(jiàn)表4)。表5是不包括飼料等投入排放，肉、蛋、奶生產(chǎn)過(guò)程排放的溫室氣體。肉類中牛肉排放溫室氣體最高，2008年達(dá)28.54 kg/kg;羊肉次之，15.5 kg/kg;禽肉最少，0.54 kg/kg;豬肉和兔肉分別為1.49 kg/kg，1.39 kg/kg。牛奶排放的溫室氣體為1.04 kg/kg，禽蛋為0.83 kg/kg。除禽蛋略有增加外，1985－2008年，單位肉類與牛奶排放的溫室氣體都有較大幅度降低。特別是牛肉，23年間下降了85.81%。

糧食、肉、蛋、奶等必需品的溫室氣體排放效率提高主要取決于技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)效率提高。以水稻種植為例，1980－2009年，中國(guó)水稻種植面積減少了12.55%，但由于雜交等育種技術(shù)突破，化肥、農(nóng)膜、能源等高效投入增加，拋秧等技術(shù)推廣，每公頃稻谷產(chǎn)量由4 130 kg增至6 585 kg，單產(chǎn)提高了59.44%，總產(chǎn)量增加了39.45%。再以生豬為例，1980年，散戶養(yǎng)殖生豬的出欄天數(shù)為302 d，規(guī)模養(yǎng)殖為238 d。由于品種改良，飼料質(zhì)量提高，飼養(yǎng)技術(shù)改進(jìn)，2009年散戶養(yǎng)殖生豬的出欄天數(shù)降至163 d，規(guī)模養(yǎng)殖降至141 d。如果2009年仍保持1980年的技術(shù)條件，生豬排放的溫室氣體將達(dá)13 939.52萬(wàn)t，比目前的7 142.37萬(wàn)t高出95.17%。

表4 1980－2009年農(nóng)業(yè)及主要糧食溫室氣體排放效率Tab.4 Emission efficiency of agricultural GDP and main grains

表5 1985－2008年肉類、奶、蛋溫室氣體排放效率Tab.5 Emission efficiency of meat，milk and egg production

4 減排對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)的影響

2009年，中國(guó)因糧食生產(chǎn)而排放的溫室氣體達(dá)79 764.83萬(wàn)t，占農(nóng)業(yè)溫室氣體排放總量的50%，高出畜牧業(yè)排放將近1倍，以糧食生產(chǎn)為例說(shuō)明減排對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)影響是合適的。生產(chǎn)糧食的農(nóng)田既是溫室氣體排放源，也可成為CO2儲(chǔ)存地。如果將農(nóng)田退耕還林，不僅可以避免因施用化肥農(nóng)藥、翻耕土地引起的排放，而且可以利用森林吸收CO2，形成碳匯。

《2006年IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》第4卷提供了不同氣候帶每公頃人工林每年可儲(chǔ)存的干物質(zhì)量，以及干物質(zhì)中含碳的比例，根據(jù)已有的參數(shù)和中國(guó)熱帶、亞熱帶、溫帶和北方溫帶所占耕地面積比重，計(jì)算得出全國(guó)平均每公頃人工林的碳匯為3.26 t，相當(dāng)于11.95 t CO2。如果將1999－2008年10年間平均7.48 t作為目前每公頃糧食生產(chǎn)排放的標(biāo)準(zhǔn)，意味著:將那些生產(chǎn)一季糧食的耕地植樹(shù)后，每公頃土地可減少CO2排放19.43 t;將那些生產(chǎn)兩季糧食的耕地植樹(shù)后，每公頃土地可減少CO2排放26.91 t。

根據(jù)2010年《全國(guó)農(nóng)業(yè)品成本收益資料匯編》，2004－2008年間，生產(chǎn)50 kg糧食平均可得利潤(rùn)19.98元，相當(dāng)于每公斤糧食得利潤(rùn)0.4元。如果全球一致減排后出現(xiàn)了CO2交易市場(chǎng)，且農(nóng)民可在種糧和植樹(shù)儲(chǔ)存CO2之間自由選擇，CO2價(jià)格便成為農(nóng)戶生產(chǎn)決策的重要依據(jù)，嚴(yán)重影響播種面積和糧食產(chǎn)量。假定CO2價(jià)格為40元/t，則種植一季糧食的耕地每年每公頃可獲碳收益777.2元，種植兩季糧食的耕地每年每公頃可獲碳收益1 076.4元，兩者分別相當(dāng)于1 943，2 691 kg糧食的利潤(rùn)。也就是說(shuō)，那些每公頃產(chǎn)量低于1 943 kg的單季產(chǎn)糧耕地、及每公頃產(chǎn)量低于2 691 kg的雙季產(chǎn)糧耕地將退出糧食生產(chǎn)，成為種植樹(shù)木的林地。

進(jìn)一步分析，假定全國(guó)種植糧食的耕地產(chǎn)量服從正態(tài)分布:

其中:X表示單位面積糧食產(chǎn)量，屬隨機(jī)變量，μ表示X均值，σ2表示X分布的方差，p(x)表示概率密度。隨機(jī)變量Y=(x－μ)/σ則服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布:

對(duì)于給定的值a，隨機(jī)變量Ya的概率為:

因此，如果CO2存在一個(gè)市場(chǎng)價(jià)格，根據(jù)每公頃耕地排放的CO2數(shù)量以及每公斤糧食得利潤(rùn)0.4元，可計(jì)算出每公頃耕地獲得的以糧食表示的CO2收益。以此作為隨機(jī)變量X的一個(gè)實(shí)現(xiàn)值。同時(shí)，根據(jù)X的均值μ、方差σ2可計(jì)算出Y分布的一個(gè)實(shí)現(xiàn)值a=(x－μ)/σ。進(jìn)而，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)表，可查到Y(jié)a的概率，這一概率便是種糧收益低于CO2收益，可能用于植樹(shù)的耕地比例。

1999－2008年10年間，我國(guó)糧食的平均單位面積產(chǎn)量為4 546 kg/hm2。我們?nèi)狈﹃P(guān)于耕地質(zhì)量分布的數(shù)據(jù)，作為模擬說(shuō)明，以1999－2008年10年間分省的平均單位面積產(chǎn)量作為替代。30個(gè)省市中，單位面積產(chǎn)量最高的為上海市6 672.2 kg/hm2;最低的為甘肅省3 018.6 kg/hm2。以每省10年間平均糧食產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量比重為權(quán)重，計(jì)算的方差等于818 133.9，標(biāo)準(zhǔn)差等于904.51。對(duì)于種植雙季的耕地，則有 μ=9 092，σ2=32 725 358．4，標(biāo)準(zhǔn)差2σ =1 089．02。

表6 減排對(duì)中國(guó)糧食生產(chǎn)的影響Tab.6 Impacts on China's grain production from emission reduction

以分省糧食平均單位面積產(chǎn)量作為耕地質(zhì)量分布樣本，不僅抹平了省內(nèi)耕地質(zhì)量差別，而且也抹平了全國(guó)耕地質(zhì)量差別。根據(jù)我們?cè)诘そ趲?kù)區(qū)周邊的調(diào)查，即使在較少的范圍內(nèi)，不同地塊之間糧食產(chǎn)量的區(qū)別甚大。因此，以分省平均產(chǎn)量替代耕地的實(shí)際產(chǎn)量將低估隨機(jī)變量X方差σ2，導(dǎo)致分布曲線窄而高，樣本糧食產(chǎn)量過(guò)于集中在平均值μ附近。

從表6可以看出，對(duì)于種植單季糧食的土地，CO2為80元/t將使23.27%的耕地退出糧食生產(chǎn);當(dāng)CO2價(jià)格為100元/t時(shí)，這一比例高達(dá)63.31%。對(duì)于種植雙季糧食的土地，標(biāo)準(zhǔn)差為2σ時(shí)，CO2為100元/t將導(dǎo)致8.53%的耕地退出糧食生產(chǎn)，此后隨CO2價(jià)格提高退耕的比例顯著上升;標(biāo)準(zhǔn)差為3σ，CO2為80元/t時(shí)，有8.53%的耕地退出糧食生產(chǎn)，100元/t時(shí)有19.22%的耕地退出糧食生產(chǎn);標(biāo)準(zhǔn)差為4σ，CO2為80元/t時(shí)，有15.15%的耕地退出糧食生產(chǎn)，100元/t時(shí)有25.18%的耕地退出糧食生產(chǎn)。無(wú)疑，耕地產(chǎn)量分布的標(biāo)準(zhǔn)差越大，CO2在越低的價(jià)格上便可沖擊糧食種植。但是，無(wú)論何種標(biāo)準(zhǔn)差，一旦CO2價(jià)格達(dá)到130－140元/t之間，種植雙季糧食的耕地將有50%退出糧食生產(chǎn)。這就說(shuō)明，中國(guó)糧食生產(chǎn)利潤(rùn)率過(guò)低，CO2較低的價(jià)格便嚴(yán)重影響糧食生產(chǎn)面積和產(chǎn)量。

5 結(jié)論

本文從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和化肥、能源等投入方面計(jì)算了中國(guó)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放。2009年，中國(guó)農(nóng)業(yè)總計(jì)排放溫室氣體158 557.3萬(wàn)t CO2當(dāng)量，比1980年增長(zhǎng)52.03%，年均增長(zhǎng)1.46%。其中，CH4占總排放的25%，N2O占總排放的52%，CO2占總排放的23%。按來(lái)源分析，在2009年排放的溫室氣體中，水稻種植排放14 264.45萬(wàn) t，占9%;畜牧生產(chǎn)排放42 709.94萬(wàn) t，占26.94%;土壤排放47 457.81萬(wàn)t，占29.93%;化肥、能源、農(nóng)藥、農(nóng)膜等投入排放54 125.11萬(wàn)t，占34.14%。

2009年農(nóng)業(yè)GDP排放的溫室氣體為2.98 kg/元，糧食排放的溫室氣體為1.5 kg/kg。其中，稻谷、小麥、玉米排放的溫室氣體分別為1.67，1.25，1.13 kg/kg。牛肉排放的溫室氣體在 2008年為 28.54 kg/kg，羊肉為 15.5 kg/kg，豬肉為1.49 kg/kg，禽肉為0.54 kg/kg，牛奶為1.04 kg/kg，禽蛋為0.83 kg/kg。由于技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)效率提高，每公斤糧食、肉類和牛奶排放的溫室氣體都有較大幅度降低。

對(duì)于種植單季糧食的土地，CO2為80元/t時(shí)，將使23.27%的耕地退出糧食生產(chǎn);當(dāng)CO2為100元/t時(shí)，這一比例高達(dá)63.31%。對(duì)于種植雙季糧食的土地，CO2價(jià)格達(dá)到130－140元/t之間時(shí)，將有50%的耕地退出糧食生產(chǎn)。由于中國(guó)糧食生產(chǎn)利潤(rùn)率過(guò)低，CO2較低的價(jià)格便嚴(yán)重影響糧食生產(chǎn)面積和產(chǎn)量。

致謝:感謝周海林研究員、張其仔研究員、李鋼博士提出的寶貴意見(jiàn)，感謝陳秋紅博士、羅萬(wàn)純博士、伍業(yè)君博士、吳利學(xué)博士、張波碩士、袁舒穎碩士在數(shù)據(jù)收集方面提供的幫助。

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Greenhouse Gas Emission in China's Agriculture:Situation and Challenge

TAN Qiu-cheng
(Rural Development Institute Chinese Academy of Social Sciencies，Beijing 100732，China)

This paper calculate greenhouse gas emission of China's agriculture both in agricultural production process and agricultural inputs such as chemical fertilizer and energy.In 2009，China's agriculture totally emitted 1 585.57 million tons of CO2equivalent，increased by 52.03%compared with 1980 and by 1.46%annually.In agricultural emission，CH4accounts for 25%，N2O for 52%，and CO2for 23%.According to sources of emission in 2009，rice planting emitted 142.65 million tons，accounting for 9%;stock raising emitted 427.1 million tons，accounting for 29.93%;inputs such as chemical fertilizer，energy，pesticide，and agricultural film emitted 541.25 million tons，accounting for 34.14%.In 2009，emission in agricultural GDP was 2.98 kg/Yuan(RMB)，in per kg grains is 1.5 kg/kg on average.In 2008，emission in beef is 28.54 kg/kg，in mutton is 15.5 kg/kg，in pork is 1.49 kg/kg，in poultry meat is 0.54 kg/kg，in milk is 1.04 kg/kg，and in egg is 0.83 kg/kg.With the improvement of technology and production efficiency，emission in per kg grains，meat，and milk has decreased by a large margin.For land of single cropping，when the price of CO2exchange reaches 80 Yuan(RMB)per ton，23.27%of Cultivaten land will not be used for grain production.When the price of CO2reaches 100 Yuan(RMB)per ton，the percentage of land that is not used for grain production will be 63.31%.For land of double cropping，when the price of CO2stays between 130 and 140 Yuan(RMB)per ton，about 50%of land will that is not used for grain production.As profit of grain production is too low in China，a low price of CO2will affect the sown area and output of grain seriously.

agriculture;greenhouse gas;emission;emission reduction

X321

A

1002－2104(2011)10－0069－07

10.3969/j.issn.1002－2104.2011.10.011

2011－09－06

譚秋成，研究員，博導(dǎo)，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)村發(fā)展與農(nóng)村政策。

(編輯:李 琪)