碳達(dá)峰背景下新疆農(nóng)業(yè)碳排放量測(cè)算及強(qiáng)度分析

摘 要：改革開(kāi)放驅(qū)動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的巨大飛躍，致使農(nóng)業(yè)活動(dòng)碳排放量逐年攀升，成為僅次于化石燃料燃燒的第二大溫室氣體來(lái)源。面對(duì)這一挑戰(zhàn)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)向環(huán)保且高效的模式轉(zhuǎn)型，確保新疆糧食安全的同時(shí)，促進(jìn)該地區(qū)碳排放在達(dá)到最高峰值后逐步減少，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色、可持續(xù)發(fā)展尤為重要。基于2010—2021年新疆農(nóng)業(yè)碳排放測(cè)算數(shù)據(jù)，研究顯示，2010年至2016年期間，新疆農(nóng)業(yè)碳排放量由293.52萬(wàn)t增至439.75萬(wàn)t，呈上升趨勢(shì)；自2017年起至2021年，碳排放量從433.44萬(wàn)t回落至423.31萬(wàn)t，表明排放量開(kāi)始減少。與此同時(shí)，新疆農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度，即每公頃耕地的碳排放量從2010年的616.79 kg增加至2019年的723.07 kg，2019年至2021年呈下降趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)碳排放總量、碳排放強(qiáng)度環(huán)比增速均經(jīng)歷了先升后降的過(guò)程。這一系列動(dòng)態(tài)變化凸顯新疆在調(diào)控農(nóng)業(yè)碳足跡、促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型方面已取得初步成效。

關(guān)鍵詞：碳達(dá)峰；農(nóng)業(yè)碳排放；碳排放強(qiáng)度；環(huán)比增速；新疆

中圖分類(lèi)號(hào)：F327 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2096-9902（2024）18-0052-04

Abstract： Reform and opening up have driven a huge leap forward in agricultural productivity， resulting in an increase in carbon emissions from agricultural activities year by year， becoming the second largest source of greenhouse gases after fossil fuel combustion. Faced with this challenge， it is particularly important to promote the transformation of agriculture to an environmentally friendly and efficient model， while ensuring food security in Xinjiang， and at the same time promoting the gradual reduction of carbon emissions in the region after the peak， achieving green and sustainable development of agriculture. Based on the calculation data of Xinjiang's agricultural carbon emissions from 2010 to 2021， research shows that from 2010 to 2016， Xi1BGNbCNugoHVi3s4BiMf1Q==njiang's agricultural carbon emissions increased from 2.935 2 million tons to 4.397 5 million tons， showing an upward trend; from 2017 to 2021， carbon emissions fell from 4.334 4 million tons to 4.233 1 million tons， indicating that emissions began to decrease. At the same time， Xinjiang's agricultural carbon emission intensity， that is， carbon emissions per hectare of cultivated land， increased from 616.79 kg in 2010 to 723.07 kg in 2019， showing a downward trend from 2019 to 2021. The month-on-month growth rate of total agricultural carbon emissions and carbon emission intensity has experienced a process of first increasing and then decreasing. This series of dynamic changes highlights the initial results Xinjiang has achieved in regulating agricultural carbon footprints and promoting green transformation of agriculture.

Keywords： carbon peak; agricultural carbon emission; carbon emission intensity; month-on-month growth rate; Xinjiang

農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的主要?jiǎng)恿?，也是確保碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要支撐。2021年，《中共中央 國(guó)務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》及《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，標(biāo)志著我國(guó)在應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)綠色轉(zhuǎn)型方面的決心與行動(dòng)藍(lán)圖。低碳農(nóng)業(yè)成為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中的一個(gè)決定性標(biāo)志，強(qiáng)調(diào)在維護(hù)國(guó)家糧食安全保障的根本條件下，需革新傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)操作模式，力求降低溫室氣體排放，提升資源使用的效能。這一轉(zhuǎn)變是綠色發(fā)展理念的深化實(shí)施，更是構(gòu)筑生態(tài)文明體系與驅(qū)動(dòng)農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必經(jīng)之路[1]。新疆作為國(guó)家至關(guān)重要的糧食與棉花供給基地，其農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)對(duì)維護(hù)區(qū)域乃至全國(guó)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和確保糧食供應(yīng)自主性起著基礎(chǔ)性作用。針對(duì)該地區(qū)特有的干旱氣候難題及生態(tài)環(huán)境的敏感脆弱性，采取及時(shí)有效的措施控制農(nóng)業(yè)碳排放，已成為保障可持續(xù)發(fā)展的首要任務(wù)。精確測(cè)算并科學(xué)管理農(nóng)業(yè)碳排放，對(duì)于維護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡，防止土地退化，以及在干旱環(huán)境下確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性，具有重大而深遠(yuǎn)的影響[2]。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

新疆是我國(guó)陸地面積最大的省級(jí)行政區(qū)，憑借顯著的地理優(yōu)勢(shì)和得天獨(dú)厚的灌溉條件，承載著悠久的種植業(yè)歷史，既是我國(guó)的農(nóng)業(yè)大省，也是農(nóng)業(yè)弱省。近年來(lái)，新疆在農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整上取得了顯著成效，通過(guò)優(yōu)化作物結(jié)構(gòu)提升了經(jīng)濟(jì)作物的比例，促進(jìn)了畜牧業(yè)與種植業(yè)之間的和諧整合與共同發(fā)展。2021年，新疆的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料投入顯著，具體包括240.69萬(wàn)t化肥、26.15萬(wàn)t農(nóng)膜、2.04萬(wàn)t農(nóng)藥以及84.71萬(wàn)t農(nóng)用柴油，耕地總面積達(dá)到6 387.4千公頃，有效灌溉面積比例攀升至76.6%，糧食總產(chǎn)量躍升至377.5萬(wàn)t，種植業(yè)總產(chǎn)值高達(dá)3 489億元人民幣。2022年，新疆在糧食播種面積、總產(chǎn)量及單產(chǎn)上均實(shí)現(xiàn)了明顯增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值增速達(dá)到5.7%，特別是棉花產(chǎn)量，超過(guò)了全國(guó)的90%，凸顯其在全國(guó)農(nóng)業(yè)版圖中的關(guān)鍵角色。然而，隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，尤其是有效灌溉面積的不斷擴(kuò)張和農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)的廣泛普及，雖極大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，卻也對(duì)環(huán)境可持續(xù)性提出了挑戰(zhàn)，尤其是化肥、農(nóng)藥及農(nóng)膜的大量使用導(dǎo)致的碳排放問(wèn)題。未來(lái)，新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑需轉(zhuǎn)向“低能耗、低排放、高效益“的低碳發(fā)展模式，積極響應(yīng)國(guó)家二？三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)要求，加速推進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)型升級(jí)，引領(lǐng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)由高碳向低碳的綠色轉(zhuǎn)變，這對(duì)確保農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展具有深刻而廣泛的意義[3]。

1.2 研究方法

鑒于農(nóng)業(yè)碳排放直接觀測(cè)數(shù)據(jù)的稀缺性，學(xué)者們往往采用模型科學(xué)估算這一關(guān)鍵指標(biāo)。農(nóng)業(yè)活動(dòng)的碳排放源繁多復(fù)雜，聚焦在直接排放和間接排放[4]、多種碳排放源分類(lèi)計(jì)算[5]、農(nóng)業(yè)活動(dòng)中燃料的燃燒[6]和農(nóng)地利用[7]等方面。學(xué)者們普遍采用“物質(zhì)資料×排放系數(shù)”的測(cè)算模型，即將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中能源和物質(zhì)資源的具體使用量，通過(guò)乘以相應(yīng)的排放系數(shù)求出碳排放量。

基于眾多學(xué)者[3-5，8]關(guān)于農(nóng)業(yè)碳排放計(jì)量研究的啟發(fā)，本研究聚焦于若干關(guān)鍵農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)，選取農(nóng)用柴油、化肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥、灌溉和翻耕作為農(nóng)業(yè)碳排放核算的依據(jù)[3-5，8-9]。以此為出發(fā)點(diǎn)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)碳排放估算模型表示如下

C＝∑E·δ （１）

式中：C為第t年碳排放總量，E為第t年第i種碳源的排放量，δ為第i種碳排放源的系數(shù)。因此，農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度模型表示如下

Ａ＝C／B=∑E·δ／B ， （2）

式中：A為農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度，C為第t年碳排放總量，B為第t年翻耕面積。

碳排放系數(shù)表示每單位質(zhì)量或體積的活動(dòng)或物質(zhì)對(duì)應(yīng)的二氧化碳排放當(dāng)量。依據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別歸納出農(nóng)業(yè)碳排放源相應(yīng)系數(shù)，見(jiàn)表1。

農(nóng)業(yè)灌溉的碳排放系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為25 kg·hm^-2，電力的碳排放系數(shù)實(shí)為兩部分，考慮到火力發(fā)電對(duì)化石燃料的需求才導(dǎo)致間接的碳排放，所以在25 kg·hm^-2的基礎(chǔ)之上乘以火電系數(shù)，計(jì)算出的平均火電系數(shù)為0.819，最終農(nóng)業(yè)灌溉實(shí)取系數(shù)為20.475 kg·hm^-2。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

農(nóng)用柴油、化肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥、灌溉、翻耕等數(shù)據(jù)來(lái)自《新疆年鑒》，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局。其中，農(nóng)用柴油指當(dāng)年農(nóng)業(yè)活動(dòng)中實(shí)際消耗的柴油總量；化肥按照“折純量“計(jì)算。

2 結(jié)果及分析

根據(jù)新疆農(nóng)業(yè)碳排放投入資料數(shù)據(jù)及測(cè)算模型，計(jì)算出新疆2010—2021年農(nóng)業(yè)碳排放量及碳排放強(qiáng)度情況（見(jiàn)表2）及相關(guān)變化趨勢(shì)圖（如圖1—圖3所示）。

2.1 農(nóng)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)及其變化

圖1可以看到，化肥成為12年間最主要的碳排放源，年均排放量高達(dá)204.11萬(wàn)t，占據(jù)農(nóng)業(yè)總碳排放的一半，達(dá)到51.24%。緊隨其后的是農(nóng)膜和農(nóng)用柴油，年均排放量分別為123.12萬(wàn)t和48.48萬(wàn)t，占比30.91%和12.17%。相比之下，農(nóng)藥及灌溉的碳排放貢獻(xiàn)較小，合計(jì)占比5.23%，而翻耕造成的碳排放最少，年均僅1.81萬(wàn)t，占總排放的0.45%。

農(nóng)用柴油相關(guān)的碳排放量從2010年的36.93萬(wàn)t波動(dòng)上升至2014年的47.45萬(wàn)t，之后雖有波動(dòng)，但最終在2021年回調(diào)至50.21萬(wàn)t，表現(xiàn)出農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平提升與能源效率提升并行的發(fā)展路徑?；适褂靡l(fā)的碳排放量持續(xù)上揚(yáng)，從2010年的150.07萬(wàn)t增加至2021年的215.56萬(wàn)t，說(shuō)明農(nóng)業(yè)對(duì)化肥的高度依賴(lài)性和持續(xù)增長(zhǎng)的需求。農(nóng)膜碳排放量顯著增長(zhǎng)，從88.43萬(wàn)t升至135.45萬(wàn)t。農(nóng)藥與灌溉的碳排放增長(zhǎng)相對(duì)較小，分別從8.98萬(wàn)t和7.62萬(wàn)t增至10.07萬(wàn)t和10.02萬(wàn)t。翻耕碳排放較小，從1.49萬(wàn)t增至2.00萬(wàn)t，增長(zhǎng)較緩慢。

2.2 農(nóng)業(yè)碳排放量及其變化

圖2清晰揭示了新疆2010—2021年農(nóng)業(yè)碳排放總量與環(huán)比增速的動(dòng)態(tài)變化：碳排放總量自2010年的293.52萬(wàn)t攀升至2020年的430.07萬(wàn)t，隨后在2021年出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)，降至423.31萬(wàn)t，整體走勢(shì)呈現(xiàn)出先揚(yáng)后抑的特征。政策層面的動(dòng)向?qū)Υ粟厔?shì)有所啟示，新疆維吾爾自治區(qū)人民政府通過(guò)《關(guān)于促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)展有關(guān)財(cái)稅政策的通知》（新政發(fā)〔2010〕105號(hào)）文件，推動(dòng)農(nóng)業(yè)向市場(chǎng)化、工業(yè)化轉(zhuǎn)型，調(diào)整和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，旨在提高農(nóng)業(yè)效益，增加農(nóng)民收入，加速農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的全面繁榮。進(jìn)入2020年后，新疆政府進(jìn)一步引導(dǎo)農(nóng)民優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大優(yōu)質(zhì)冬小麥和青貯玉米等的種植規(guī)模，同時(shí)嚴(yán)格控制化肥與農(nóng)藥的過(guò)量使用，推廣有機(jī)肥料和生物農(nóng)藥的應(yīng)用，以降低農(nóng)業(yè)面源污染，增強(qiáng)土壤肥力，這一系列措施在無(wú)形中減少了對(duì)較高碳排放農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的依賴(lài)[10]。環(huán)比增速方面，從2010年至2019年，農(nóng)業(yè)碳排放總量的環(huán)比增速經(jīng)歷了先升后降的過(guò)程。表現(xiàn)在從2011年開(kāi)始至2014年，環(huán)比增速顯著升高，其中2014年的增速達(dá)到了最高的17.94%。隨后從2015年開(kāi)始，增速逐年放緩，至2019年出現(xiàn)輕微負(fù)增長(zhǎng)（-0.51%）。從2019年至2020年，總量的環(huán)比增速繼續(xù)下滑，達(dá)到-3.60%，表現(xiàn)出下降趨勢(shì)加速。到2021年，依舊保持負(fù)增長(zhǎng)，但降幅有所收窄，環(huán)比增速為-1.58%，表明總量的減少速度相比上一年有所減緩。

2.3 農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度及其變化

從新疆農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度（圖3）可以看到，每公頃耕地的碳排放量從2010年的616.79 kg·hm-2攀升至2019年的峰值723.07 kg·hm-2，隨后于2019年至2021年間下降至662.71 kg·hm-2，體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)碳排放效率的逐步提升。碳排放強(qiáng)度的環(huán)比增速同樣呈現(xiàn)出波動(dòng)變化的趨勢(shì)。初期（至2013年），增速保持正增長(zhǎng)，最高點(diǎn)出現(xiàn)在2013年，增速為5.87%。隨后增速開(kāi)始波動(dòng)下降，雖然期間有年份（如2016年）出現(xiàn)輕微負(fù)增長(zhǎng)，但總體來(lái)看直到2019年仍維持了正增長(zhǎng)，盡管增速已大幅放緩。從2019年至2020年，碳排放強(qiáng)度的環(huán)比增速轉(zhuǎn)為顯著的負(fù)增長(zhǎng)（-5.33%），表明碳排放效率在這一時(shí)期有了較明顯的提升。進(jìn)入2021年，雖然依然保持負(fù)增長(zhǎng)，但速率減慢至-3.19%，說(shuō)明碳排放強(qiáng)度的改善速度相比上一年稍微放緩，但仍處于持續(xù)優(yōu)化狀態(tài)。

3 結(jié)論及展望

基于新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料中6個(gè)主要方面的碳源，計(jì)算新疆2010—2021年的農(nóng)業(yè)碳排放量以及農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度。

從農(nóng)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)的分析中可以看出，化肥是主要的碳排放源，其排放占比過(guò)半且年增長(zhǎng)率持續(xù)上揚(yáng)，強(qiáng)烈呼吁對(duì)農(nóng)業(yè)化學(xué)品投入實(shí)施更加嚴(yán)格的管理。農(nóng)膜及農(nóng)用柴油的排放貢獻(xiàn)緊隨其后，位列第二、三，盡管農(nóng)藥施用、灌溉作業(yè)及翻耕活動(dòng)在總排放中的比例較小，增長(zhǎng)趨勢(shì)亦需謹(jǐn)慎對(duì)待，尤其是在農(nóng)業(yè)可持續(xù)性發(fā)展目標(biāo)之下。整體而言，新疆農(nóng)業(yè)碳排放的管理需要多管齊下，既要關(guān)注化肥使用的優(yōu)化和農(nóng)膜的回收利用，也要提升農(nóng)業(yè)機(jī)械的燃油效率，同時(shí)推廣生物農(nóng)藥和智能灌溉技術(shù)，減少對(duì)環(huán)境的影響。

新疆農(nóng)業(yè)在過(guò)去的12年中經(jīng)歷了碳排放總量的顯著增長(zhǎng)與近期的初步下降。這一變化趨勢(shì)與政府的政策導(dǎo)向緊密相關(guān)，通過(guò)（新政發(fā)〔2010〕105號(hào)）文件促進(jìn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，以及2020年后優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、控制化肥農(nóng)藥使用的政策，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升，間接實(shí)現(xiàn)了碳排放的初步控制。農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度的波動(dòng)變化，即每公頃耕地碳排放量的先升后降，說(shuō)明單位面積產(chǎn)出增加的同時(shí)，通過(guò)精細(xì)管理和技術(shù)創(chuàng)新，不僅可以減少對(duì)化石燃料的依賴(lài)，還能增強(qiáng)土壤健康，促進(jìn)生態(tài)平衡，這些都是向著構(gòu)建環(huán)境友好型和可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)體系邁出的重要步伐。

此外，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)碳匯潛力的挖掘，如通過(guò)保護(hù)性耕作和植樹(shù)造林等措施，也是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳中和目標(biāo)的重要途徑。未來(lái)政策制定應(yīng)更加注重農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型[11]，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、政策激勵(lì)和市場(chǎng)機(jī)制相結(jié)合，推動(dòng)農(nóng)業(yè)向低碳、高效、環(huán)保的方向發(fā)展。

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