甘肅省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)縣域農(nóng)業(yè)碳排放測(cè)度及優(yōu)化路徑探析

景 仰

（青海大學(xué)財(cái)經(jīng)學(xué)院，青海西寧 810016）

農(nóng)業(yè)作為國(guó)家發(fā)展的基本盤，是國(guó)家安全的重要守護(hù)者，起到農(nóng)產(chǎn)品供給、糧食安全、就業(yè)“蓄水池”、水源涵養(yǎng)、水土保持等重要作用，是農(nóng)耕文化的重要傳承者。二十世紀(jì)七八十年代以來(lái)，我國(guó)的重心逐漸轉(zhuǎn)移到經(jīng)濟(jì)建設(shè)上來(lái)，但隨著現(xiàn)代化水平的持續(xù)助推，機(jī)械、化肥、農(nóng)藥、薄膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的運(yùn)用造成的污染，使農(nóng)業(yè)可持續(xù)逐漸受到威脅。2020 年，在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上，我國(guó)首次提出碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。目前，我國(guó)減排降碳工作已從工業(yè)延伸到農(nóng)業(yè)及各個(gè)領(lǐng)域。

甘肅省位于我國(guó)西北內(nèi)陸，是我國(guó)的糧食產(chǎn)銷平衡區(qū)，根據(jù)《甘肅省國(guó)土空間規(guī)劃（2021—2035 年）》，省內(nèi)現(xiàn)已形成“三帶五區(qū)多基地”的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局和“四屏一廊、兩主三輔”的生態(tài)保護(hù)格局。在不斷發(fā)展的過(guò)程中，一些生態(tài)問(wèn)題也不斷顯現(xiàn)，如“五區(qū)”之一的隴中黃土高原旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，存在農(nóng)業(yè)碳排放較高導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生態(tài)效率較低的問(wèn)題；同屬“五區(qū)”的黃土高原由于其特殊的自然條件，農(nóng)業(yè)發(fā)展本身受到多種限制因素的影響，顯著特征是缺乏水資源、降水稀少，除常規(guī)機(jī)械外還需增設(shè)灌溉機(jī)械和增加對(duì)農(nóng)膜的使用，這無(wú)疑是增加了“大氣壓力”和“白色污染”。本文將梳理甘肅省旱作農(nóng)業(yè)區(qū)34 個(gè)縣域單元的農(nóng)業(yè)碳排放現(xiàn)狀，對(duì)產(chǎn)出伴隨的污染進(jìn)行嘗試性測(cè)度與問(wèn)題分析，總結(jié)成因及排放結(jié)構(gòu)并結(jié)合實(shí)際尋找優(yōu)化路徑。

1 文獻(xiàn)綜述

人與自然和諧共生一直以來(lái)都是我國(guó)在環(huán)境保護(hù)中的有力主張。我國(guó)對(duì)“雙碳”的要求主要在于控制對(duì)化石能源的使用，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，高標(biāo)等對(duì)農(nóng)業(yè)土壤碳排放、生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放和農(nóng)業(yè)廢棄物進(jìn)行了研究，并得出干旱區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放的研究是推進(jìn)地區(qū)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑[1]。蘇洋等總結(jié)了農(nóng)業(yè)碳排放的特點(diǎn)和緩解途徑，包括改善土壤有機(jī)質(zhì)含量、優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和推廣低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)等，同時(shí)認(rèn)為農(nóng)業(yè)碳排放的緩解需要政策支持和技術(shù)創(chuàng)新[2]。田云等研究了農(nóng)業(yè)碳排放對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響，包括植被生長(zhǎng)和土地利用變化等，最后得出通過(guò)改善生產(chǎn)方式和推廣低碳技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的生態(tài)效益[3]。陳睿濤等基于IPAT 模型，認(rèn)為農(nóng)業(yè)碳排放主要受到人口、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等因素的影響，應(yīng)該通過(guò)控制人口、提高技術(shù)等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)低碳[4]。吳小慧對(duì)農(nóng)村能源消費(fèi)與碳排放之間的關(guān)系進(jìn)行研究，認(rèn)為能源消費(fèi)是農(nóng)業(yè)碳排放的重要來(lái)源，而能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換和節(jié)能減排可有效降低農(nóng)村能源消費(fèi)和碳排放[5]。

2 旱作農(nóng)業(yè)區(qū)現(xiàn)狀

本文以旱作農(nóng)業(yè)區(qū)為研究區(qū)。該區(qū)域地處甘肅省中部，屬溫帶大陸性（干旱）氣候，均溫低，溫差大，生態(tài)環(huán)境脆弱，農(nóng)村經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)薄弱，糧食產(chǎn)量不穩(wěn)。干旱是旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的主要?dú)庀鬄?zāi)害之一，針對(duì)這一情況，該區(qū)域著力推廣全膜雙壟溝播技術(shù)，在土地抗旱、保墑、增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)方面起到了重要作用，使降水少的旱作農(nóng)業(yè)區(qū)能夠進(jìn)行正常的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保障了農(nóng)戶的穩(wěn)產(chǎn)增收。截至2022 年初，全省農(nóng)膜使用量已超過(guò)17 萬(wàn)t，其中研究區(qū)就高達(dá)7.6 萬(wàn)t。

為應(yīng)對(duì)干旱情況，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶興建梯田。梯田可將降水?dāng)r截在土壤中，有效避免了降水地表徑流的流失和田間道路的破壞，為機(jī)械化、土壤保墑及防止水土流失奠定了基礎(chǔ)。此外，大多數(shù)農(nóng)戶有自己的集水窖，集水窖有些建在田間，有些以罐儲(chǔ)的形式放置在農(nóng)用機(jī)械上，以便在出現(xiàn)旱災(zāi)時(shí)保證田間灌溉。隨著農(nóng)業(yè)科技的進(jìn)步，研究區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展得到了有效鞏固和提升。

3 數(shù)據(jù)來(lái)源

農(nóng)業(yè)碳排放計(jì)算所需的原始數(shù)據(jù)來(lái)自《甘肅農(nóng)村年鑒》《甘肅發(fā)展年鑒》及各市（州）年份工作報(bào)告，部分缺失數(shù)據(jù)采用平滑處理或通過(guò)實(shí)地調(diào)研獲得。

4 農(nóng)業(yè)碳排放測(cè)度

農(nóng)業(yè)碳排放是指農(nóng)戶或農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中使用機(jī)械、翻耕、灌溉等要素所形成的非合意排放，由于研究區(qū)地處西北，故該文僅考慮種植排放和養(yǎng)殖排放，剔除水產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響。農(nóng)業(yè)碳排放計(jì)算借鑒李波等和周一凡等的研究[8-10]。公式如下：

式中，C為農(nóng)業(yè)碳排放總量，t；Ci為各污染物排放源的排放數(shù)量，t；Si為各排放源的數(shù)量，t；δi為碳排放源的排放系數(shù)，具體數(shù)值如表1 所示。

表1 甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放系數(shù)

5 測(cè)度結(jié)果分析

5.1 時(shí)間分析

如表2 所示，旱作農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放排名前6 的分別為靖遠(yuǎn)縣、武山縣、會(huì)寧縣、臨洮縣、通渭縣和安定區(qū)，主要分布在黃土高原降水極少區(qū)域；排名后6 的分別為城關(guān)區(qū)、臨夏回族自治州、和政縣、西固區(qū)、七里河區(qū)和平川區(qū)，主要分布在沿黃產(chǎn)業(yè)帶和第一產(chǎn)業(yè)所占地區(qū)總產(chǎn)值較低的區(qū)域。2011—2021 年，除會(huì)寧縣、安定區(qū)、隴西縣、廣河縣和東鄉(xiāng)族自治縣的農(nóng)業(yè)碳排放持續(xù)走高外，其他地區(qū)均不同程度顯示出波段性變化；全區(qū)在2015—2016 年出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)，農(nóng)業(yè)碳排放由上升轉(zhuǎn)為下降，其中武山縣在2016—2018 年減少近2 萬(wàn)t 的農(nóng)業(yè)碳排放，臨洮縣在2017—2018 年碳排放下降也較為明顯。武山縣立足蔬菜、畜牧、果品、勞務(wù)四大農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，以尾菜還田來(lái)替代肥料的使用使其在碳排放上有了明顯成效，但碳排放始終處于高位運(yùn)行。研究期末研究區(qū)的農(nóng)業(yè)碳排放又呈現(xiàn)上升態(tài)勢(shì)，11 年間整個(gè)區(qū)域的碳排放總量為801 萬(wàn)t，2011—2021 年增加了約14 萬(wàn)t，可見(jiàn)甘肅省的農(nóng)業(yè)碳排放還未達(dá)到峰值，各地政策在不同時(shí)期的作用都有一定的效果，但減排工作還需持續(xù)推進(jìn)[11]。

表2 旱作農(nóng)業(yè)區(qū)縣域農(nóng)業(yè)碳排放 單位：萬(wàn)t

5.2 空間分析

圖1 分別為用自然斷點(diǎn)分級(jí)法制作的2011 年、2015 年、2018 年和2021 年的空間演化圖，圖中顏色越深表明農(nóng)業(yè)碳排放越大，農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展水平越低；顏色越淡則表明農(nóng)業(yè)碳排放越小，綠色發(fā)展水平越高[11]。2011—2021 年，低排放區(qū)除西固區(qū)、七里河區(qū)、城關(guān)區(qū)、臨夏市及和政縣外，增加了紅古區(qū)和平川區(qū)；高排放區(qū)除靖遠(yuǎn)縣、會(huì)寧縣、安定區(qū)、通渭縣和武山縣外，增加了臨洮縣1 地；秦安縣、麥積區(qū)由中高排放區(qū)轉(zhuǎn)為中等排放區(qū)；景泰縣不再屬于中等排放區(qū)；中低排放區(qū)數(shù)量在研究期11 年間始終保持10 個(gè)，且占比最大。由此可以看出，甘肅省中部旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的碳排放低碳區(qū)在增加，高碳區(qū)在減少，整體農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)良好。

圖1 旱作農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放空間演化圖

5.3 總結(jié)

研究發(fā)現(xiàn)，干旱程度的強(qiáng)弱與農(nóng)業(yè)碳排放存在正相關(guān)性，降水量少，干旱度強(qiáng)，則污染越嚴(yán)重。農(nóng)業(yè)碳排放高的地區(qū)在產(chǎn)業(yè)布局上第一產(chǎn)業(yè)占比較大，在收入水平上人均收入較低，在城鎮(zhèn)化水平上農(nóng)村人口占比較大，在區(qū)位布局上少流、斷流現(xiàn)象普遍，在農(nóng)業(yè)灌溉上有效灌溉面積較少，在種養(yǎng)結(jié)構(gòu)上禽畜飼養(yǎng)量占比小，這與低排放區(qū)形成鮮明對(duì)比。由此可見(jiàn)，以上因素均會(huì)影響地區(qū)的碳排放。根據(jù)地理信息系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，甘肅省中部旱作農(nóng)業(yè)區(qū)碳排放較少，綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展水平較高；而中部屬于極旱區(qū)的靖遠(yuǎn)縣、會(huì)寧縣、安定區(qū)、通渭縣和武山縣的農(nóng)業(yè)碳排放在11 年的發(fā)展中始終沒(méi)有出現(xiàn)顯著變化，并且這5 縣在地理區(qū)位上位于相同的經(jīng)度范圍，可見(jiàn)農(nóng)業(yè)綠色科技的應(yīng)用和推廣要以該區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)，以提高生態(tài)效率。

6 優(yōu)化路徑

1）深化全膜雙壟溝播技術(shù)。全膜雙壟溝播是旱作農(nóng)業(yè)之魂，能有效避免水分蒸發(fā)和土壤板結(jié)、抑制土地鹽堿化，促進(jìn)了農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)和農(nóng)戶增收，因此要持續(xù)推廣應(yīng)用該技術(shù)，確保技術(shù)的普及。

2）提高農(nóng)業(yè)用水效率。以以色列農(nóng)業(yè)為標(biāo)桿，學(xué)習(xí)技術(shù)，突破壁壘，通過(guò)管道引流、現(xiàn)代化蓄水等方式精準(zhǔn)灌溉，提升灌溉質(zhì)量。與此同時(shí)，加快對(duì)低產(chǎn)田草田輪作和玉米棉田套種蘑菇等手段的運(yùn)用，并為低排放生產(chǎn)發(fā)放一定獎(jiǎng)勵(lì)。

3）堅(jiān)持農(nóng)業(yè)生態(tài)化的發(fā)展道路。生物肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥的短期使用會(huì)提升農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)增收；但若長(zhǎng)期使用，則會(huì)成為農(nóng)戶或經(jīng)營(yíng)主體的固定支出項(xiàng)，不僅不利于“三農(nóng)”發(fā)展，而且還有可能威脅到土壤肥力、面源污染甚至糧食安全。為緩解這一問(wèn)題，提出以下對(duì)策。①進(jìn)一步加強(qiáng)化肥減量增效力度，引導(dǎo)農(nóng)戶科學(xué)種田，減少不必要的農(nóng)藥投資，將農(nóng)藥使用規(guī)范在可降解范圍內(nèi)。②引導(dǎo)搭建養(yǎng)殖與種植之間的橋梁，形成小麥-苜蓿-黃牛、薯類-粉業(yè)-粉渣育禽-禽畜糞便還田等種養(yǎng)模式；利用沼氣殘余物、運(yùn)用生物技術(shù)進(jìn)行有機(jī)肥制作；學(xué)習(xí)菲律賓馬雅農(nóng)場(chǎng)廢棄物利用技術(shù)，促進(jìn)廢棄物資源化利用，將污染物進(jìn)行有效中和，實(shí)現(xiàn)技術(shù)培訓(xùn)和環(huán)境檢測(cè)相結(jié)合。③完善廢舊農(nóng)膜回收利用政策，強(qiáng)化村社回收作用，提高農(nóng)戶參與的積極性，賦能農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。