中國農(nóng)業(yè)源碳匯估算及其與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的耦合分析

楊果　陳瑤

摘要：農(nóng)業(yè)作為重要的產(chǎn)業(yè)部門，在滿足人們基本的物質(zhì)需求的同時具有重要的生態(tài)保障和碳匯功能，充分發(fā)掘農(nóng)業(yè)的碳匯潛力對于農(nóng)業(yè)綠色化發(fā)展和農(nóng)民增收具有重要意義。本文量化測算了我國1993—2011年的農(nóng)業(yè)源碳匯潛力，并構建農(nóng)業(yè)源浄碳匯與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的耦合模型，結果發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)源碳匯量由1993年的52 318.70萬t波動增加到2011年的66 073.77萬t，年均增加1.38%，但是農(nóng)業(yè)源的浄碳匯量卻呈現(xiàn)波動遞減趨勢，由1993年的36 691.72萬t減少到34 815.67萬t，其中糧食作物的CO₂吸收總量占據(jù)主要部分，經(jīng)濟作物CO₂吸收量在農(nóng)業(yè)總的CO₂吸收量所占的比重雖小，但是增速較快，年均增幅達到4.15%；從影響因素來看，農(nóng)業(yè)源碳匯和耕地面積關聯(lián)度不大，農(nóng)作物單位產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)源碳匯呈正相關；農(nóng)業(yè)源浄碳匯與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展之間處于強負耦合狀態(tài)，耦合狀態(tài)不理想，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)凈碳匯關聯(lián)度不強，這主要是由高投入、高消耗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式引發(fā)農(nóng)業(yè)碳排放增加和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)出效益提升等原因造成的。最后，本文針對性地提出促進我國農(nóng)業(yè)減排增匯的對策建議：強化政府引導，從農(nóng)業(yè)的規(guī)劃、生產(chǎn)、消費等多領域進行引導；加大農(nóng)業(yè)減排增匯的技術、資金和人力支持，為農(nóng)業(yè)的減排增匯做好保障；通過林地增匯、農(nóng)田增匯、草地增匯、綜合增匯等多種手段，提升農(nóng)地的碳匯能力；加快碳市場交易體系建設，以市場杠桿推進農(nóng)業(yè)的減排增匯。

關鍵詞 ：農(nóng)業(yè)；碳匯；耦合分析；減排增匯

中圖分類號：F323

文獻標識碼： A

文章編號： 1002-2104（2016）12-0171-06

農(nóng)業(yè)作為一個特殊的生產(chǎn)部門，其生態(tài)系統(tǒng)在碳的增匯減排中占有重要地位和作用，通過采用合理的農(nóng)業(yè)管理措施，減少農(nóng)田土壤釋放 CO₂或增強土壤固氮能力，增加土壤碳庫的存量，提高土壤質(zhì)量及其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力，可以實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)的同時增加碳匯量，改善生態(tài)環(huán)境。然而在我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化過程中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)嚴重依賴化肥、農(nóng)藥，高投入、低產(chǎn)出、資源過度消耗、土壤退化、環(huán)境惡化等一系列問題困擾著我國農(nóng)業(yè)發(fā)展。在全球持續(xù)變暖的背景下，我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展面臨嚴峻挑戰(zhàn)，“三農(nóng)”問題制約著社會的和諧發(fā)展。因此，充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)碳匯功能，發(fā)展低排放、高碳匯、低投入、高效率的低碳農(nóng)業(yè)成為鞏固農(nóng)業(yè)基礎地位、推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵和實現(xiàn)經(jīng)濟低碳化發(fā)展的重要領域和根本保證。

1 文獻回顧

近年來國內(nèi)外大量的學者、專家等強化對農(nóng)業(yè)碳匯及低碳農(nóng)業(yè)問題的關注，做了大量開創(chuàng)性的研究，取得了一系列理論和實證研究成果，也為本研究提供了理論基礎和經(jīng)驗借鑒。從國外研究來看，Todd M. Johnson 等研究了墨西哥的低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況，發(fā)現(xiàn)可再生的生物能源的利用對低碳經(jīng)濟發(fā)展的貢獻最突出[1]。Chuck Rice經(jīng)過研究美國堪薩斯州的農(nóng)業(yè)碳匯項目發(fā)現(xiàn)，免耕對全球溫室氣體排放量的減緩有著重要的作用[2]。從國內(nèi)研究來看，劉允芬研究了我國農(nóng)業(yè)碳循環(huán)，發(fā)現(xiàn)無論是我國農(nóng)業(yè)的現(xiàn)有碳循環(huán)系統(tǒng)狀況還是在氣候不斷變化后，我國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的碳吸收量都大于碳的排放量，農(nóng)業(yè)領域是一個巨大的碳匯，而不是碳源[3]。謝淑娟等研究了我國農(nóng)業(yè)的碳匯狀況，并提出了發(fā)展農(nóng)業(yè)碳匯的六種途徑和針對碳匯農(nóng)業(yè)政府需采取的六條措施[4]。馬濤對上海市多年農(nóng)業(yè)領域的碳吸收及碳排放進行了測算，發(fā)現(xiàn)隨著上海及周邊地區(qū)耕地的不斷減少，碳匯能力在逐漸弱化，但是上海農(nóng)業(yè)仍是一個巨大的碳匯，數(shù)量達到了380萬t/a。同時，上海農(nóng)業(yè)碳匯受到技術、耕地面積的限制增加潛力不大，但是通過技術改良等方式仍有一定的潛力，并提出關鍵在于將農(nóng)業(yè)碳匯融入碳交易市場體系，并激勵廣大農(nóng)戶參與低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展[5]。但是對于國內(nèi)外的相關研究進行梳理，發(fā)現(xiàn)對于農(nóng)業(yè)源的碳匯大多是從區(qū)域角度去研究，缺乏宏觀視角。中國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)源的碳匯資源豐富，精確估算對于碳匯潛力的開發(fā)應用具有重要的意義。

2 研究方法

2.1 農(nóng)業(yè)源碳匯測算方法

農(nóng)業(yè)源碳匯是指在一定時期內(nèi)（通常是一年），一定區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中農(nóng)作物通過光合作用同化空氣中的CO₂，并釋放出氧氣，并減去作物呼吸作用產(chǎn)生的CO₂量。不同的農(nóng)作物由于生長期、植株自身大小等的不同使得碳吸收量差異很大。李克讓等引用了IPCC的相關數(shù)據(jù)并測算了中國1992年的農(nóng)作物CO₂吸收量，具有重要的實際參考價值[6]。本文參考其研究方法測算中國1993—2011年的農(nóng)業(yè)碳吸收量，具體方法如下：

Cd=Cf×Dw=CfYw/Hi（1）

式中，Cd為農(nóng)作物的年度碳吸收量，Cf為農(nóng)作物通過光合作用合成1 g干物質(zhì)所吸收的碳量，Dw為農(nóng)作物的總干物質(zhì)量，Yw為農(nóng)作物的經(jīng)濟產(chǎn)量，Hi為農(nóng)作物的經(jīng)濟系數(shù)。

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，植物對溫室氣體的吸收主要通過同化空氣中的CO₂，并釋放出氧氣，因此農(nóng)業(yè)吸收的溫室氣體主要是CO₂，本文在研究農(nóng)業(yè)碳匯的時候只考慮CO₂。從長期（10年及以上）農(nóng)作物通過光合作用從大氣中同化并固定的二氧化碳，在一定時間內(nèi)又會以三種主要形式重新釋放到大氣中：一是暫存植物體內(nèi)（農(nóng)作物秸稈、糧食等），隨后轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惖氖澄铮Z食）和動物飼料（秸稈、飼料糧）等，通過人、動物以及微生物作用重新排放到大氣中；二是農(nóng)作物本身的呼吸作用、農(nóng)作物殘體的腐爛分解（秸稈還田等）和燃燒（秸稈焚燒等），重新釋放到大氣；三是作為工業(yè)的原料存儲起來（農(nóng)作物副產(chǎn)品等），但是若干年后仍將釋放到空氣中。因此從長期來看，農(nóng)作物二氧化碳的吸收量對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響幾乎為零，但是從短期來看，農(nóng)作物因為產(chǎn)量增加等所造成的二氧化碳吸收量的增加也會形成一定的凈碳匯[6]。

李克讓測算了中國主要農(nóng)作物的單位播種面積碳匯量、中國主要農(nóng)作物的經(jīng)濟系數(shù)和作物光合作用合成1 g干物質(zhì)所吸收的碳量，并測算了中國1949—1996年的幾種主要農(nóng)作物的年CO₂吸收量[6]，具有重要的參考價值。

因此本文借鑒其關于中國主要農(nóng)作物的經(jīng)濟系數(shù)（Hi）和1 kg干物質(zhì)所吸收的碳量（Cf）進行中國農(nóng)業(yè)碳匯測算，具體系數(shù)見表1。

2.2 耦合模型

耦合的原意指的是網(wǎng)絡的輸入與輸出、兩個或兩個以上的電路元件之間存在緊密關系，且相互影響，通過相互間的作用從一端向另一端傳輸能量的現(xiàn)象，引申意義就是兩個或兩個以上的事物相互依存于對方的一個量度。借用到農(nóng)業(yè)凈碳匯與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間，就是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值增加與農(nóng)業(yè)源碳匯增加之間的鏈接關系。為了度量中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)源碳匯之間的耦合程度，本文結合Tapio的脫鉤理論[7]，把中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)源碳匯的耦合分為八個類型：擴張耦合、增長連結、強耦合、弱耦合、強負耦合、衰退負耦合、衰退連結和弱負耦合，具體標準如表2。

2.3 數(shù)據(jù)來源及處理

本文關于農(nóng)作物碳匯的測算時基于短期時間，選取了水稻、玉米、小麥、薯類、大豆、高粱、谷子以及其它糧食作物和棉花、向日葵籽、花生、煙草和油菜籽七種經(jīng)濟作物作為研究對象測算中國農(nóng)業(yè)的碳匯情況。各類農(nóng)作物的產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值等相關數(shù)據(jù)來自《中國統(tǒng)計年鑒》和《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》。

3 農(nóng)業(yè)源碳匯測算

依據(jù)農(nóng)業(yè)源碳匯測算公式、農(nóng)作物碳匯系數(shù)和農(nóng)作物的經(jīng)濟產(chǎn)量相關數(shù)據(jù)，量化測算了我國1993—2011年的農(nóng)業(yè)源碳匯情況（詳見表3）。我國農(nóng)業(yè)源碳匯呈現(xiàn)以下特征：

（1）農(nóng)業(yè)源碳匯總體呈現(xiàn)增長的趨勢，而凈碳匯微弱下降。農(nóng)業(yè)源碳匯量由1993年的52 318.70萬t波動增加到2011年的66 073.77萬t，年均增加1.38%，其中糧食作物的CO₂吸收總量占據(jù)主要部分，由1993年的48 031.20萬t波動增加到2011年的58 409.60萬t，年均增幅為1.14%。經(jīng)濟作物CO₂吸收量在農(nóng)業(yè)總的CO₂吸收量所占的比重雖小，但是增速較快，年均增幅達到4.15%。凈碳匯量呈現(xiàn)微弱下降趨勢，這主要是農(nóng)業(yè)CO₂排放量的持續(xù)增加所致。

（2）農(nóng)業(yè)源碳匯和耕地面積關聯(lián)度不大。CO₂吸收量并沒有因為耕地面積的迅速減少而出現(xiàn)減少，且在很多年份CO₂吸收量的增長（減少）速度要高于耕地面積的增加（減少）速度，這主要是因為本文根據(jù)農(nóng)作物經(jīng)濟產(chǎn)量測算碳匯，而隨著經(jīng)濟發(fā)展和技術進步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率提升，單位面積的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出增加所致。

（3）農(nóng)作物單位產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)源碳匯呈正相關。我國1993—2011年期間，除了高粱的單位面積產(chǎn)量波動比較大，其它農(nóng)作物的單位面積產(chǎn)量均呈現(xiàn)上升的趨勢，增長最快的是谷物，其次是花生、向日葵籽、棉花和煙草。在表4可以看出單位面積碳匯量最大的為玉米、棉花、向日葵籽和花生等，分別由1993年的5.84 t/hm2、3.38 t/hm2、2.66 t/hm2和2.61 t/hm2增加到2011年的6.77 t/hm2、5.89 t/hm2、3.69 t/hm2和3.67 t/hm2，這說明了農(nóng)作物單位面積產(chǎn)量的變動是目前我國農(nóng)作物碳匯量變動的最關鍵的影響因素。小麥、玉米和水稻作為我國三大糧食品種，其地位在今后很長一段時間內(nèi)將會得到保持，因此它們?nèi)詫俏覈Z食作物甚至整個農(nóng)作物中CO₂吸收量的主要貢獻者。

4 農(nóng)業(yè)源碳匯與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的耦合分析

1993—2011年期間，我國農(nóng)業(yè)凈碳匯與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間基本處于強負耦合、弱耦合和衰退負耦合三種狀態(tài)，尤其是強負耦合狀態(tài)占了7個，耦合狀態(tài)不理想（見表5），農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)凈碳匯關聯(lián)度不強，這主要基于兩方面的原因。首先，中國高投入、高消耗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式造成的，在此方面大量的研究已經(jīng)作出了論證。李俊杰基于化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油、翻耕和農(nóng)業(yè)灌溉6個方面對民族地區(qū)的

農(nóng)業(yè)源碳排放進行測算發(fā)現(xiàn)，1993—2010年民族地區(qū)的農(nóng)業(yè)源碳排放增長顯著，最高為內(nèi)蒙古的年均8.59%[9]。邢光熹，顏曉元運用田間的具體測量數(shù)據(jù)和IPCC第二階段的方法估算了我國農(nóng)田在1995年的氧化亞氮（以N計），分別達到了398 Gg和336 Gg，通過對不同年份不同氮源的數(shù)量變化進行觀測，發(fā)現(xiàn)化學氮肥的施用量增加是我國農(nóng)田氧化亞氮增加的最主要因素[10]。其次，是由于隨著農(nóng)業(yè)生效效率的提升，單位面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)出增加，但是秸稈等的增加幅度明顯較低。此外農(nóng)產(chǎn)品價格提升引起的農(nóng)業(yè)收益增加也是一個重要的原因。

5 結論及對策建議

本文對1993—2011年我國農(nóng)業(yè)源的碳匯量進行測算，結果發(fā)現(xiàn)：我國農(nóng)業(yè)源碳匯資源非?？捎^，農(nóng)業(yè)源碳匯

量由1993年的52 318.70萬t波動增加到2011年的66 073.77萬t，年均增加1.38%，其中糧食作物的CO₂吸收總量占據(jù)主要部分，但是農(nóng)業(yè)源的凈碳匯量卻出現(xiàn)遞減。構建農(nóng)業(yè)源凈碳匯與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的耦合模型，結果發(fā)現(xiàn)主要處于強負耦合狀態(tài)，耦合狀態(tài)不理想，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)凈碳匯關聯(lián)度不強。為充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)碳匯功能，保持并增加農(nóng)業(yè)源碳匯量，針對性提出以下對策建議。

5.1 強化政府引導

從長遠來看，農(nóng)業(yè)的固碳減排必須立足于我國農(nóng)業(yè)底子薄的國情，克服農(nóng)業(yè)的弱質(zhì)性突出、生產(chǎn)效率低下的問題，轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)固碳減排和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的雙贏。而我國農(nóng)業(yè)低碳化的發(fā)展還處在初級階段，這就需要充分發(fā)揮政府的引導作用。從宏觀來看，政府應實行強有力的農(nóng)業(yè)低碳化發(fā)展的推廣機制，以增強民眾的低碳環(huán)保意識；從中觀來看，實施碳稅政策，對化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用薄膜等大量消耗燃煤、石油和天然氣的產(chǎn)品按照含碳率征稅，以促進其積極調(diào)整產(chǎn)品結構，研發(fā)和生產(chǎn)含碳率較 少的產(chǎn)品；同時可以積累碳基金，為農(nóng)業(yè)低碳化發(fā)展提供資金支持；

依據(jù)《綠色食品標志管理辦法》，

實施低碳農(nóng)產(chǎn)品認證制度；從微觀來看，實施低碳采購政策，在低碳農(nóng)產(chǎn)品社會認可度不高的情況下，政府要積極采購符合低碳

認證標志的農(nóng)產(chǎn)品，彌補市場需求的不足，以保護和激勵農(nóng)戶進行低碳生產(chǎn)，同時通過政府的消費行為來引導社會的消費傾向。

5.2 加大農(nóng)業(yè)減排增匯的技術、資金和人力支持

農(nóng)業(yè)減排增匯是一個復雜的系統(tǒng)工程，需要政府大力的技術、資金和人力支持。從技術支持來看，提升農(nóng)業(yè)科技人員的待遇，設立農(nóng)業(yè)技術創(chuàng)新基金，對優(yōu)秀的技術人員進行獎勵；從資金支持來看，國家要充分利用稅收、價格、信貸等經(jīng)濟手段，加大財稅的支農(nóng)力度，設立相關農(nóng)業(yè)保險制度，減少農(nóng)業(yè)減排增匯生產(chǎn)過程中的風險，針對農(nóng)民設立靈活的小額貸款等信貸政策；從人力支持來看，強化對農(nóng)業(yè)技術人員和農(nóng)民的教育和培訓，提升其職業(yè)素質(zhì)，以大中專院校、農(nóng)業(yè)技術學院等為依托，鼓勵有條件的 農(nóng)民和農(nóng)業(yè)高校進行合作，培養(yǎng)農(nóng)業(yè)技術骨干和職業(yè)農(nóng)民。

5.3 提升農(nóng)地的碳匯能力

要充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)的碳匯功能，就需要提升農(nóng)地的碳匯能力，主要需要從以下三個方面去做：一是通過林地增匯。通過在有條件的地區(qū)植樹造林、退耕還林等可以明顯提升土地植被覆蓋率，增加農(nóng)地的碳匯能力。二是農(nóng)田、草地增匯。對于農(nóng)田增匯，要采取保護性的耕作制度，減少化學肥料、農(nóng)藥等的使用，禁止秸稈直接焚燒，大力推廣秸稈還田；對于草地增匯，可以通過對畜牧業(yè)合理規(guī)劃，實施休牧、甚至禁牧、退牧還草等。三是綜合增匯。對于農(nóng)業(yè)發(fā)展進行全面合理的規(guī)劃，完善農(nóng)業(yè)基礎設施建設，培育高產(chǎn)、優(yōu)產(chǎn)農(nóng)作物，強化病蟲害監(jiān)測與預警，實施測土施肥等。四是實施生態(tài)補償制度。按照“誰污染、誰治理；誰受益，誰支付”等原則，明確農(nóng)田生態(tài)破壞的獎懲制度，以獎代補，引導農(nóng)民主動采用低碳農(nóng)地利用技術。

5.4 加快碳市場交易體系建設

運用市場杠桿推進農(nóng)業(yè)的固碳減排是一種重要的手段，只要有利可圖，就會有效地推進農(nóng)業(yè)的固碳減排效益。完善現(xiàn)有的碳匯市場，確立有效的碳交易機制，運用經(jīng)濟利益去調(diào)節(jié)碳匯及碳源的主體行為，具有重要的現(xiàn)實意義。碳匯項目大多是政府牽頭的大項目，農(nóng)民具有天然的弱勢，可以通過政府牽頭、農(nóng)民專業(yè)合作組織為主體等方式，建立低碳農(nóng)業(yè)的訂單機制，實現(xiàn)碳匯需求與供給方的有效匹配。農(nóng)民專業(yè)合作組織等對碳匯交易的經(jīng)濟利益進行分配，確保農(nóng)民的收益，增加農(nóng)民的額外收益，提升農(nóng)民參與的積極性。

（編輯：劉照勝）

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Abstract Agriculture as an important industry has important ecological protection and carbon sequestration functions to satisfy peoples needs of material. Fully exploiting the potential of carbon sequestration of agricultural income has important significance for green agricultural development and farmers income growth. The paper quantitatively calculated agricultural sources of carbon potential from 1993 to 2011， and constructed a coupling model of the net carbon sequestration of agricultural source and agricultural economic development， and then it could be found that from 1993 to 2011 the agricultural sources of carbon amount increased from 523.187 0 million tons to 660.737 7 million tons， an average annual increase of 1.38%， but the net carbon sequestration of agricultural sources was showing fluctuations in a decreasing trend from 366.917 2 million tons of 1993 reduced to 348.156 7 million tons， of which crop CO₂ absorption occupied the main part， and CO₂ absorption of economic crops occupied a small proportion in total agricultural CO₂， but grew rapidly， and the average annual growth was 4.15%. From the view of factor impact， carbon sequestration of agricultural sources and cultivated area had little correlation， and crop yield and carbon sequestration of agricultural sources were positively correlated. The relation between agricultural carbon source purification and agricultural economic development was in a strong negative coupling state， and the coupling condition was not ideal. The correlation between agricultural output and agricultural net carbon sink was not strong， which was mainly caused by increased agricultural carbon emissions and the total agricultural output benefit resulting from agricultural production mode with high investment and high consumption. Finally， this article put forward countermeasures of reducing carbon emission and increosing carbon sink： strengthen governments guidance from the fields of agricultural planning， production， and consumption； strengthen technical， financial and personnel support to reduce emissions and increase carbon sink，improve carbon sink capability through forest sink， farmlang sink， grassland sink， and integrated sink； speed up the development of carbon market trading system and market leverage to promote agricultural emissions reduction and growth.

Key words agriculture； carbon sink； coupling analysis； emission reduction and sink enhancement