國內(nèi)農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究：視角、進展與改進

羅懷良

1 四川師范大學(xué)地理與資源科學(xué)學(xué)院,成都 610101 2 西南土地資源評價與監(jiān)測教育部重點實驗室,成都 610066

隨著氣候變化研究的深入,碳減排增匯和適應(yīng)已成為應(yīng)對氣候變化的共識[1—3]。受自然和人文雙重影響,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)既可是碳源,也可是碳匯。鑒于農(nóng)業(yè)碳減排增匯所具有的巨大潛力以及可能帶來的正外部效應(yīng),農(nóng)業(yè)碳源/匯問題受到學(xué)術(shù)界乃至社會各界的廣泛關(guān)注。目前全球及區(qū)域農(nóng)業(yè)碳源/匯研究快速推進,并取得大量成果。研究尺度從大洲、國家等大尺度向中小尺度,甚至農(nóng)場尺度轉(zhuǎn)化[4]。IPCC發(fā)布Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories[2]促進了區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放估算,隨后碳足跡(Carbon Footprint,CFP)被引入農(nóng)業(yè)碳源/匯研究[5—6]?；贗PCC清單的排放因子估算法和生命周期評估法(Life Cycle Assessment,LCA)等[4,7]被大量應(yīng)用并不斷完善。為實現(xiàn)氣候適應(yīng)、減排和食物安全的協(xié)同,出現(xiàn)氣候智能型農(nóng)業(yè)(Climate-smart Agriculture,CSA)[8],并成立氣候智能型農(nóng)業(yè)全球聯(lián)盟。國內(nèi)通過大量區(qū)域農(nóng)業(yè)碳收支估算、動態(tài)構(gòu)成、驅(qū)動機理及區(qū)域分異等研究,提出系列減排固碳對策,為我國農(nóng)業(yè)碳減排增匯提供了有力的科學(xué)依據(jù)。

但農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)十分復(fù)雜,由于缺乏區(qū)域農(nóng)業(yè)碳源/匯內(nèi)外關(guān)聯(lián)的深刻認識,農(nóng)業(yè)整體和具體農(nóng)產(chǎn)品碳源/匯效應(yīng)間存在割裂,尚未形成統(tǒng)一的研究范式,致使該領(lǐng)域研究尚具有很大的不確定性。本文擬綜述國內(nèi)基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、雙重屬性和區(qū)域尺度等3種視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯研究進展,并提出基于農(nóng)業(yè)實際的碳源/匯效應(yīng)改進研究。

1 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)特性及碳源/匯效應(yīng)研究視角

1.1 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)特性

農(nóng)業(yè)具有復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。廣義農(nóng)業(yè)包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)(曾稱“副業(yè)”)。而狹義農(nóng)業(yè)僅指種植業(yè)：糧食、經(jīng)濟作物、飼料和綠肥等生產(chǎn)。由于種植業(yè)地位重要而特殊,狹義的農(nóng)業(yè)概念使用頻繁。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程是一個自然再生產(chǎn)與經(jīng)濟再生產(chǎn)相融合的過程,農(nóng)業(yè)系統(tǒng)既包括農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),也包括與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)聯(lián)的社會經(jīng)濟系統(tǒng)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是一種由環(huán)境、生物、生產(chǎn)活動和社會經(jīng)濟等組成,人類活動影響顯著的半自然人工生態(tài)系統(tǒng)。

農(nóng)業(yè)最突出的產(chǎn)業(yè)特性是兼俱自然、社會雙重屬性以及獨特物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量流動過程[9]的復(fù)雜產(chǎn)業(yè)體系。其具有突出的地域、周期和季節(jié)特征,不同區(qū)域之間還存在大量農(nóng)產(chǎn)品和農(nóng)資物料交換與能量流動。

1.2 農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究視角

由于農(nóng)業(yè)獨特的產(chǎn)業(yè)特性,農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)存在針對產(chǎn)業(yè)部門——內(nèi)部結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)過程——自然生態(tài)與社會經(jīng)濟雙重屬性、空間關(guān)聯(lián)——從樣地到區(qū)域乃至全球的區(qū)域尺度、動態(tài)序列——氣候變化與技術(shù)進步的時間動態(tài)等多種研究視角。而基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、雙重屬性和區(qū)域尺度等視角是農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究的重要基礎(chǔ)視角(圖1)。本文著重討論該3種視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究。

圖1 農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究的基礎(chǔ)視角Fig.1 Basic research perspectives of agricultural carbon source/sink effect

(1)基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究視角。農(nóng)業(yè)包括種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè),其內(nèi)部各業(yè)又存在若干復(fù)雜組分?；趦?nèi)部結(jié)構(gòu)視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究以農(nóng)業(yè)部門、類型和品種等為研究對象,采用順序分解或逐級整合的方式探討其整體與組分的碳源/匯效應(yīng)。而農(nóng)業(yè)組分間物質(zhì)交換與能量流動所關(guān)聯(lián)的復(fù)雜碳流是研究難點。

(2)基于雙重屬性的研究視角。農(nóng)業(yè)兼具自然生態(tài)(自然再生產(chǎn))與社會經(jīng)濟(經(jīng)濟再生產(chǎn))雙重屬性。農(nóng)業(yè)碳吸收主要通過作物、牧草與林木等植物光合作用吸收CO2。而農(nóng)業(yè)碳排放包括土壤N2O排放、稻田CH4排放,化肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥、機械、灌溉等農(nóng)資和能量投入產(chǎn)生的碳排放,以及畜禽腸道發(fā)酵和糞便產(chǎn)生的碳排放等。隨著農(nóng)業(yè)對化石能源投入依賴的增加,農(nóng)業(yè)碳排放成為重要的碳源?；陔p重屬性視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究以生產(chǎn)過程為研究對象,分別采用自然生態(tài)視角——動植物生長過程中直接碳收支分析、社會經(jīng)濟視角——農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)資投入與產(chǎn)出所涉及間接碳排放分析的思路探討農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)。而融合自然生態(tài)與社會經(jīng)濟的生態(tài)-經(jīng)濟復(fù)合農(nóng)業(yè)碳源/匯研究既是研究重點,更是難點。

(3)基于區(qū)域尺度的研究視角。受自然環(huán)境以及社會經(jīng)濟的制約與影響,不同區(qū)域都有相應(yīng)的種植條件及種植制度。產(chǎn)業(yè)分工和農(nóng)業(yè)地域性導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的農(nóng)資投入以及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)出均存在區(qū)際流動?；趨^(qū)域尺度視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的空間關(guān)聯(lián)為研究對象,探討伴隨農(nóng)資投入、農(nóng)產(chǎn)品等物質(zhì)交換和能量流動在區(qū)域間產(chǎn)生的碳轉(zhuǎn)移、碳減排、碳循環(huán)與碳平衡等。

2 基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、雙重屬性和區(qū)域尺度視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究進展

2.1 基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)視角的研究進展

分別用“農(nóng)業(yè)、種植業(yè)、森林/林業(yè)、畜牧業(yè)、漁/水產(chǎn)業(yè)和農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)”等部門名稱,結(jié)合“碳吸收/碳匯、碳排放/碳源和碳收支/碳源匯”等主題詞通過CNKI數(shù)據(jù)庫檢索,合并具有包含關(guān)系的檢索結(jié)果,得到基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究(表1)。綜合表1和相關(guān)文獻可得出基于該視角的研究進展：

表1 基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯研究/篇Table 1 Research on agricultural carbon source/sink from perspective of internal structure

(1)多局限于種植業(yè),且多以單一的碳源或碳匯研究為主。

由表1可知,部門碳源/匯文獻量排序為：種植業(yè)(86.94%)>林業(yè)(5.75%)>漁業(yè)(4.78%)>畜牧業(yè)(3.95%),而未檢索到農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)的文獻。這表明既有研究多局限于種植業(yè),未能全面覆蓋農(nóng)業(yè)全產(chǎn)業(yè)。需要指出的是,在研究文獻中農(nóng)業(yè)與種植業(yè)的概念含混。檢索到的7350篇種植業(yè)碳源/匯文獻中,僅226篇(3.07%)以“種植業(yè)”為題,而96.93%的文獻為“農(nóng)業(yè)”,農(nóng)業(yè)指代種植業(yè)較普遍。此外,既有研究多以單一的農(nóng)業(yè)碳源或碳匯研究(91.12%)為主,且碳源文獻(74.20%)遠多于碳匯(25.80%)；鮮有將二者有機銜接的碳源/匯研究(僅7.88%),綜合研究甚是薄弱。農(nóng)業(yè)兼具碳源/匯雙重屬性,單一層面的分析易導(dǎo)致研究結(jié)論的片面性。

(2)農(nóng)業(yè)組分細化與組分關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)綜合研究明顯不足。

無論是國家尺度還是區(qū)域尺度的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究大多將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體或所有作物作為研究對象,少有針對不同作物或組分進行研究,這限制了對某種作物、組分和某個重要農(nóng)作區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供配套的固碳減排技術(shù)以及政策革新方向[10]。近期呈現(xiàn)從農(nóng)業(yè)整體向作物[10—14]、反芻動物[15]、畜禽[16—17]和大棚蔬菜[18]等部門組分細化趨勢,并獲得一些組分差異的認識(如華北平原糧食、飼料和能源作物種植系統(tǒng)碳足跡[19]等)。但既有研究多以單個部門(種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè))研究占絕對優(yōu)勢(98.58%),缺乏多部門組分間碳源/匯效應(yīng)的系統(tǒng)關(guān)聯(lián)研究。僅極少量文獻(1.42%)進行種植業(yè)與畜牧業(yè)的碳源/匯綜合研究(表1)。要準確評估農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng),必須要加強內(nèi)部組分細化及組分關(guān)聯(lián)的綜合研究。

2.2 基于雙重屬性視角的研究進展

(1)自然生態(tài)視角側(cè)重于碳吸收和直接碳排放,社會經(jīng)濟視角則聚焦于間接碳排放。

自然生態(tài)視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究通過土壤和植被碳庫動態(tài)估算、溫室氣體通量觀測與模型模擬等方法探討農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳吸收和直接碳排放。土壤有機碳庫估算主要采用土壤類型法、植被類型法、生命帶類型法和模型法等[20—21]。但土壤有機碳庫估計還存在很大誤差和不確定性[22]。作物植被碳庫估算主要采用參數(shù)估算法、遙感資料反演法和環(huán)境參數(shù)模型法[23—25]。與農(nóng)田土壤相比,對作物植被碳庫及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的綜合研究相對薄弱,且對作物植被碳庫變化的源匯效應(yīng)存在不同認識[23]。隨著研究深入,與農(nóng)業(yè)有關(guān)的溫室氣體 (GHGs)范圍擴大到CO2、N2O和CH4,并將N2O和CH4按增暖潛勢折算(折算系數(shù)為298和21—25)為CO2當量(CO2e)[2,26]。稻田CH4[27—28]、農(nóng)田土壤N2O[29—32]和CO2[33—34]等通量觀測主要采用原位封閉靜態(tài)箱-氣象色譜法和微氣象法的窩度相關(guān)法。同時,也開展了溫室氣體排放的模型模擬(DNDC生物地球化學(xué)過程模型[35]等)。

社會經(jīng)濟視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟過程為研究對象,重點關(guān)注農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥、農(nóng)藥、種子、地膜、灌溉和耕作等農(nóng)資物料和能源投入而引起的間接碳排放。目前常采用IPCC清單排放因子估算法、生命周期評估法、投入產(chǎn)出分析和碳足跡估算器等方法[36]進行該視角的農(nóng)業(yè)碳排放研究。該視角研究多采用基于農(nóng)業(yè)投入的宏觀統(tǒng)計數(shù)據(jù),從農(nóng)資投入、能源消費、廢棄物處理和反芻動物等排放源頭進行碳排放估算。單一的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)宏觀統(tǒng)計數(shù)據(jù)很難分配到明確的區(qū)域空間,而且對農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式、產(chǎn)品構(gòu)成、種養(yǎng)關(guān)聯(lián)等微觀數(shù)據(jù)有所忽略,必然會導(dǎo)致估算結(jié)果具有較大的不確定性和模糊性。

(2)由自然與經(jīng)濟相互割裂到相互融合的二元農(nóng)業(yè)碳源/匯綜合方法尚需深化。

農(nóng)業(yè)植被與土壤的碳排放與吸收監(jiān)測使微小尺度(樣地)農(nóng)業(yè)碳源/匯得以綜合,并被外推到不同尺度農(nóng)地利用變化與生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡。但在國家、區(qū)域或者局地尺度碳收支估算中,各種方法之間的準確性和精度以及監(jiān)測實驗數(shù)值的區(qū)域空間適用性等均缺乏充分而嚴格的評估。當前大部分的碳排放量估算均基于能源消費量和能源排放系數(shù),而碳吸收又多從植物生長過程而獲得,兩者相互隔離。隨著自然科學(xué)與社會科學(xué)的融合與整化[37],近年來突破了單一自然生態(tài)系統(tǒng)或社會經(jīng)濟活動領(lǐng)域的視角局限,形成區(qū)域“自然-社會”二元碳源/匯綜合研究框架[38—39]。然而,農(nóng)業(yè)的特殊性在于其需要同時緩解和適應(yīng)氣候變化。由自然與經(jīng)濟相互割裂到相互融合的二元農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)研究的綜合方法還需要具體化。

2.3 基于區(qū)域尺度視角的研究進展

(1)多集中在大中尺度和樣地尺度,小尺度縣域研究比較薄弱。

國內(nèi)對全國、省域、市縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和樣地等不同區(qū)域尺度的區(qū)域農(nóng)業(yè)碳源/匯進行了大量研究。但多集中在大中尺度(全國[40—41]、大地形區(qū)、行政區(qū)和省區(qū)[42—43]等)和樣地尺度,小尺度縣域的研究不足[36]?？h域是我國現(xiàn)階段具有獨立運行功能、完整社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、分布最為廣泛的基本地域單元。加強縣域農(nóng)業(yè)碳源/匯研究,可提高研究結(jié)果的針對性與可操作性。此外,既有研究偏集東部平原地區(qū),對經(jīng)營模式多樣、種養(yǎng)構(gòu)成復(fù)雜和內(nèi)在關(guān)聯(lián)多元的西部丘陵山地縣域關(guān)注明顯缺乏。

在區(qū)域農(nóng)業(yè)碳源/匯估算基礎(chǔ)上,區(qū)域分異、變化趨勢、排放因子分析和公平性評價等研究逐漸深入。如通過碳源/匯強度分析區(qū)域空間分異[44—46],利用環(huán)境庫茲涅茨曲線和灰色預(yù)測模型[47]、變化斜率[48]等刻畫變化趨勢,采用碳重心和重心移動距離探討區(qū)域碳源/匯重心轉(zhuǎn)移[49—50],運用LMDI模型和Kaya恒等式剖析區(qū)域農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)的驅(qū)動機理[51]和排放因子[52—54]；使用碳排放生態(tài)承載系數(shù)及經(jīng)濟效率評價區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放公平性[55—56]。這些研究為促進農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和科學(xué)減排提供策略依據(jù)。

(2)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈關(guān)聯(lián)的區(qū)域間碳流及碳減排問題值得關(guān)注。

農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)除涉及生產(chǎn)過程外,還與農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈關(guān)聯(lián)的區(qū)域間碳流及碳減排問題有關(guān),如碳泄露、食物浪費、熱量消耗過剩以及營養(yǎng)習(xí)慣或食物結(jié)構(gòu)等[57—60]。國內(nèi)僅有城市食物浪費碳足跡[61—62]和部門貿(mào)易隱含碳排放[63]等個別報道(表2)。

表2 農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈關(guān)聯(lián)的區(qū)域間碳流及碳減排問題Table 2 Interregional carbon flow and emission reduction associated agricultural products supply chain

部門碳收支揭示了重要的碳流,這些碳流影響到多個部門,如果不計入?yún)^(qū)域碳收支核算,就是碳泄(滲)漏(carbon leak)。跨部門碳流動包括農(nóng)資生產(chǎn)投入,以及從農(nóng)業(yè)部門轉(zhuǎn)移到能源部門的能源作物及其他生物燃料和在其他部門使用的農(nóng)、林產(chǎn)品等。區(qū)域碳收支中可能遺漏的部門流動就是區(qū)域間產(chǎn)品的進出口。碳泄漏使一個領(lǐng)域或區(qū)域的耗費反映在其他地區(qū)的CO2排放中。雖然追蹤地區(qū)間化石燃料轉(zhuǎn)移的機制很發(fā)達,但地區(qū)間農(nóng)林牧產(chǎn)品的交換并非如此[57]。

面對碳排放增多帶來的氣候變化難題,碳減排責(zé)任劃分是各國爭論的焦點。國際貿(mào)易造成的“碳泄露”問題已有相當程度的認識,國家間針對碳泄漏可采用對進口產(chǎn)品征收關(guān)稅等[63]減少排放泄漏的邊界調(diào)整措施。中國的碳減排責(zé)任最終要落實到省市尺度上,區(qū)域間貿(mào)易引起的“碳泄露”同樣值得考慮?？梢允褂枚鄥^(qū)域投入產(chǎn)出分析法,分別從生產(chǎn)者和消費者的角度對區(qū)域各部門碳排放進行分析,進而估算各部門進出口貿(mào)易中隱含的碳排放量[58]。

鑒于農(nóng)業(yè)部門溫室氣體排放量巨大,減少食物生產(chǎn)損失和浪費或解決熱量消耗過剩問題的戰(zhàn)略,有很大潛力成為減緩全球氣候變化的有效工具[59]。其中,營養(yǎng)習(xí)慣改變對農(nóng)業(yè)能源消費和溫室氣體排放有重要影響[60],節(jié)約和減少糧食浪費等是碳減排的重要途徑。國內(nèi)區(qū)域關(guān)聯(lián)的碳泄漏需要定量評估,而食物生產(chǎn)損失和浪費等碳減排潛力值得關(guān)注。

3 基于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營特征的農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)改進研究

3.1 我國小規(guī)模家庭農(nóng)場和種養(yǎng)關(guān)聯(lián)的多種經(jīng)營特征

目前,國內(nèi)已對作物秸稈草谷比[64]和畜禽糞尿排泄系數(shù)[65]等進行大量研究。據(jù)估算我國農(nóng)業(yè)年生產(chǎn)有機物料資源量巨大[65]：畜禽糞尿約38億t,秸稈(風(fēng)干)約10億t。數(shù)量龐大的農(nóng)業(yè)有機物料可通過種養(yǎng)關(guān)聯(lián)的循環(huán)農(nóng)業(yè)加以利用。種養(yǎng)關(guān)聯(lián)的核心是作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖廢棄物的資源化利用。由養(yǎng)殖企業(yè)、有機肥企業(yè)、種植企業(yè)、政府等多主導(dǎo)[66],形成多種以沼氣工程、好氧堆肥和秸稈資源化為紐帶的種養(yǎng)循環(huán)農(nóng)業(yè)模式[67],以及稻田種養(yǎng)結(jié)合等空間共生循環(huán)農(nóng)業(yè)[68]均具有整體減緩溫室效應(yīng)的作用。而目前我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的突出特征之一是小規(guī)模家庭農(nóng)場和種養(yǎng)關(guān)聯(lián)的多種經(jīng)營,這種經(jīng)營特征具有種養(yǎng)關(guān)聯(lián)的分散和隨意性。即使由農(nóng)戶組織形成的專業(yè)生產(chǎn)合作社仍然存在種養(yǎng)比例失調(diào)、種養(yǎng)分離與投入過剩[69]等問題。既有研究常將種植業(yè)和畜牧業(yè)視為獨立生產(chǎn)過程,忽略了種養(yǎng)關(guān)聯(lián)碳效應(yīng)。因此,加強種養(yǎng)關(guān)聯(lián)模式、組織形式及其碳效率的理論探索和實踐均對農(nóng)業(yè)碳減排具有重要意義。

3.2 基于我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營特征的碳源/匯效應(yīng)改進研究

鑒于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)兼俱緩解與適應(yīng)氣候變化的特征以及我國農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式的特征,可進行如下多視角的碳源/匯效應(yīng)改進研究。

(1)將農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)組分、農(nóng)產(chǎn)品碳源/匯構(gòu)成解析與種養(yǎng)關(guān)聯(lián)碳源/匯綜合并重。

農(nóng)業(yè)同能源部門有類似的特征,即區(qū)域碳收支通常是部門碳收支的總和。不區(qū)分內(nèi)部產(chǎn)出和投入結(jié)構(gòu)的農(nóng)業(yè)碳源/匯估算會造成結(jié)論模糊化,進而掩蓋不同種植模式對碳足跡的影響。碳足跡評估的重要前提是邊界界定[70],科學(xué)的區(qū)域邊界確定可以有效避免重復(fù)計算,從而更有針對性地提出減排策略[71]。而我國小農(nóng)經(jīng)營的種植、畜牧和漁業(yè)混雜,彼此間的空間界限往往不夠清楚。為避免漏報和重復(fù)計算,需要加強區(qū)域農(nóng)業(yè)的全碳研究。而農(nóng)業(yè)封存碳的行動可能影響農(nóng)業(yè)機械、肥料、除草劑與殺蟲劑、灌溉和產(chǎn)品運輸?shù)饶茉词褂?。未來既?yīng)深化內(nèi)部產(chǎn)業(yè)與農(nóng)產(chǎn)品碳足跡的構(gòu)成解析,探討碳排放強度與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)和農(nóng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的關(guān)系；也應(yīng)加強種養(yǎng)關(guān)聯(lián)模式中結(jié)構(gòu)、規(guī)模、組分和技術(shù)等生產(chǎn)方式變化與碳源匯效應(yīng)的綜合關(guān)聯(lián),篩選適合經(jīng)營特征的“以地定畜、以種定養(yǎng)、以養(yǎng)促進種養(yǎng)平衡”低碳農(nóng)業(yè)循環(huán)模式和減排技術(shù)。

(2)發(fā)展和完善農(nóng)業(yè)碳源/匯評估模型、提高參數(shù)本土化程度。

區(qū)域農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)的區(qū)域分異、變化趨勢、排放因子分析和公平性評價等研究采用的模型方法見表3。限于研究視角單一和數(shù)據(jù)缺乏等諸多原因,既有模型方法對經(jīng)濟增長、生產(chǎn)模式、技術(shù)進步、區(qū)域尺度等諸多因素多有忽略；對農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)的綜合性和動態(tài)性考慮不足。需要通過多視角關(guān)聯(lián)(如種養(yǎng)關(guān)聯(lián)、自然生態(tài)與社會經(jīng)濟二元關(guān)聯(lián)、農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈關(guān)聯(lián))的綜合模擬,并將氣候變化與農(nóng)業(yè)適應(yīng)及碳源/匯效應(yīng)進行綜合集成,發(fā)展和完善評估模型。

表3 區(qū)域農(nóng)業(yè)碳源/匯效應(yīng)評估方法Table 3 Evaluation methods of regional agricultural carbon source/sink effect

農(nóng)田監(jiān)測與樣方試驗推動農(nóng)業(yè)碳源/匯綜合研究和估算參數(shù)本土化。由于對不同區(qū)域尺度的自然環(huán)境制約以及對種植制度、生產(chǎn)模式與技術(shù)水平(如設(shè)施農(nóng)業(yè))等動態(tài)缺乏認識,致使農(nóng)業(yè)碳源/匯估算參數(shù)依然匱乏。目前區(qū)域尺度普遍使用全球和國家尺度的缺省值,使研究結(jié)果存在較大的不確定性。應(yīng)加大不同區(qū)域、尺度和類型的農(nóng)田監(jiān)測與樣方實驗,并綜合田間調(diào)查與農(nóng)戶問卷等途徑,完善和修正溫室氣體排放系數(shù),實現(xiàn)排放因子區(qū)域化、提高估算參數(shù)本土化程度。

(3)追蹤農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通與消費等區(qū)域間碳流全過程。

農(nóng)業(yè)與自然生態(tài)系統(tǒng)有著天然聯(lián)系而具有較強的碳匯能力。目前的農(nóng)業(yè)碳源/匯研究將生產(chǎn)到收獲的生物周期邊界視為系統(tǒng)邊界,而將農(nóng)產(chǎn)品運輸、出口和銷售及消費等潛在碳排放量置于系統(tǒng)邊界之外。農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通與消費供應(yīng)鏈碳流的忽略限制了農(nóng)業(yè)碳減排潛力。未來應(yīng)從耕作、作物系統(tǒng)到作物秸稈和畜牧生產(chǎn)有機廢物,并擴展到農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)鏈分配和消費環(huán)節(jié),追蹤農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通與消費等區(qū)域間碳流全過程。注重經(jīng)營模式、產(chǎn)品構(gòu)成、種養(yǎng)關(guān)聯(lián)、產(chǎn)品貿(mào)易、消費結(jié)構(gòu)和家庭個體行為[72]背景下的農(nóng)業(yè)碳源/匯空間分異、碳補償、碳泄漏、食物生產(chǎn)損失和浪費等碳排放綜合研究。

4 結(jié)語

國內(nèi)基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)、雙重屬性和區(qū)域尺度等視角的農(nóng)業(yè)碳源/匯研究,為農(nóng)業(yè)減排增匯提供了有力支撐。但農(nóng)業(yè)碳源/匯是一個異常復(fù)雜的問題,精確評估小規(guī)模家庭農(nóng)場和種養(yǎng)關(guān)聯(lián)多種經(jīng)營特征下的我國農(nóng)業(yè)碳源/匯對制定有效的減排策略、盡早實現(xiàn)碳達峰和碳中和的“雙碳”目標至關(guān)重要。未來應(yīng)集成樣地觀測、農(nóng)戶調(diào)查和統(tǒng)計數(shù)據(jù),著力產(chǎn)業(yè)組分、農(nóng)產(chǎn)品碳源/匯構(gòu)成解析并加強種養(yǎng)關(guān)聯(lián)碳源/匯綜合研究；拓展和關(guān)聯(lián)研究視角與數(shù)據(jù)獲取方式,發(fā)展和完善評估模型,提高參數(shù)本土化程度；追蹤農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通與消費等區(qū)域間碳流過程,開展碳減排全過程研究。