基于系統(tǒng)動力學(xué)的農(nóng)用地碳匯碳源效應(yīng)分析

摘要：近年來，全球變暖和氣候變化已成為全球性的挑戰(zhàn)，減少溫室氣體排放已成為一項重要的國際行動。農(nóng)業(yè)碳排放是區(qū)域碳排放的重要組成部分，分析新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)農(nóng)用地碳排放趨勢以及如何減碳增匯對于喀什地區(qū)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。利用系統(tǒng)動力學(xué)方法，在農(nóng)用地碳源、碳匯進(jìn)行建模與仿真的基礎(chǔ)上，再利用Vensim軟件動態(tài)模擬正常發(fā)展、循環(huán)農(nóng)業(yè)及低碳發(fā)展等3個情景下喀什地區(qū)農(nóng)用地碳匯/碳源效能。系統(tǒng)動力學(xué)具有動態(tài)且多情景仿真的功能，是分析農(nóng)用地碳匯/碳源效能較好的方法。通過情景模擬分析可知，喀什地區(qū)在正常發(fā)展?fàn)顟B(tài)下2021—2030年農(nóng)用地利用碳排放呈上升趨勢，農(nóng)用地子系統(tǒng)中將通過提高農(nóng)機(jī)利用效率、減少化肥使用等措施減少大量碳排放，林地與草地面積的增加能提高碳儲量。說明喀什地區(qū)可以提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平和農(nóng)用地生產(chǎn)力減小碳排放，通過增加林地與草地面積提高農(nóng)用地碳匯效能。

關(guān)鍵詞：農(nóng)用地；草地；耕地；林地；園地；碳源；碳匯；碳排放；系統(tǒng)動力學(xué)；喀什地區(qū)

中圖分類號：S181；F323.21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）16-0263-08

近年來，全球變暖和氣候變化已成為全球性的挑戰(zhàn)。因此，減少溫室氣體排放已成為一項重要的國際行動。土地資源是全人類得以生存的基礎(chǔ)，土地利用會產(chǎn)生碳排放［1-2］。影響土地利用碳排放的原因有很多，自然方面如土壤、植被、氣候等不同會導(dǎo)致碳儲量不同，社會經(jīng)濟(jì)方面如人口數(shù)量、經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況、能源消耗等影響碳排放不同，不同土地利用類型的碳排放量、碳吸收量以及碳排放強(qiáng)度有差異［3-4］，且不同土地利用格局也會導(dǎo)致碳排放總量產(chǎn)生變化［5］。國內(nèi)外已經(jīng)有許多關(guān)于土地利用碳排放的研究，國外起步較早，在2000—2021年共發(fā)表2 539篇相關(guān)文章，而國內(nèi)研究相對較少［6］。有關(guān)研究內(nèi)容主要集中2個方面：一是土地利用變化對碳儲量的影響［7-8］；二是從國家、省域等層面研究土地利用低碳發(fā)展［9-10］。農(nóng)業(yè)碳排放是區(qū)域碳排放的重要組成部分，分析地區(qū)農(nóng)用地碳排放趨勢以及如何減碳增匯對于區(qū)域如何實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要意義。因此，低碳農(nóng)業(yè)變成主要研究領(lǐng)域。低碳農(nóng)業(yè)研究方法很多，主要有遙感影像解譯法［11］、模型法［12］、光合作用方程［13］、系統(tǒng)動力學(xué)法［14］等。系統(tǒng)動力學(xué)發(fā)展至今已有70多年，可從定量角度解決交叉性社會科學(xué)問題，預(yù)測未來發(fā)展趨勢以便提出政策性建議，已有大量學(xué)者用來研究生態(tài)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國土空間規(guī)劃等方面的問題。王西琴等以江蘇省常州市為研究區(qū)域，結(jié)合投影尋蹤法構(gòu)建水生態(tài)承載力與人口模型，結(jié)果顯示，污染控制高方案最優(yōu)［15］；楊陽構(gòu)建較復(fù)雜的人口系統(tǒng)模型，使之與社會、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)等系統(tǒng)更好地結(jié)合［16］；李玉文等運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)對水資源有償使用制度進(jìn)行仿真模擬，得出4種不同情景下用水量、污水排放量等情況［17］；周雄勇等以福建省為研究對象，創(chuàng)建節(jié)能減排模型，得出政策的調(diào)整會改變能源消耗量和污染物排放［18］；孫才志等模擬仿真西南4?。ㄊ校┧?能源-糧食的紐帶關(guān)系，預(yù)測了2030年的水資源消耗量、能源消耗量與糧食生產(chǎn)量［19］。系統(tǒng)動力學(xué)是一種研究復(fù)雜系統(tǒng)行為的方法，通過構(gòu)建模型來模擬系統(tǒng)的動態(tài)行為。在農(nóng)用地碳匯/碳源效能分析中，系統(tǒng)動力學(xué)可以用于模擬農(nóng)用地利用變化與碳排放、碳匯之間的動態(tài)關(guān)系，以及不同政策或措施對這種關(guān)系的影響。我國干旱區(qū)的面積約為 280萬km2，其農(nóng)用地尤其是耕地利用碳排放是本研究的探究重點(diǎn)，喀什地區(qū)為典型的干旱區(qū)，將喀什地區(qū)農(nóng)用地作為研究對象，參照《土地管理法》農(nóng)用地范圍將農(nóng)用地分為田地、林地、草地、園地與其他農(nóng)用地，用系統(tǒng)動力學(xué)軟件在常態(tài)化發(fā)展、循環(huán)發(fā)展與低碳發(fā)展情境下的碳排放總量進(jìn)行預(yù)測并給出建議。

1 研究區(qū)域概況與方法

1.1 研究區(qū)域

本研究區(qū)域為喀什地區(qū)，位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，塔里木盆地西部，帕米爾高原東北麓，克孜勒河中游，位于35°20′～ 40°18′N、73°27′～ 79°57′E，行政區(qū)域面積為1 059 km2。該地區(qū)處在中亞腹部，受地理環(huán)境的制約，屬暖溫帶大陸性干旱氣候帶，四季分明，光照長，氣溫的年變化和日變化大，夏季炎熱，冬無嚴(yán)寒，春夏多大風(fēng)、沙暴、浮塵天氣（圖1）。

2011年喀什地區(qū)農(nóng)用地面積為266.61萬hm2，到2020年增加到354.38萬hm2，因為耕地、林地、草地和園地的面積都有較大幅度的增加，導(dǎo)致農(nóng)用地合計面積也顯著增加。在2011—2018年保持相對穩(wěn)定，各類用地的面積波動較小。然而，2019年各類農(nóng)用地面積發(fā)生了較明顯的變化，2020年各類農(nóng)用地面積與2019年相比基本保持穩(wěn)定，僅有微小波動。2011—2020年農(nóng)用地面積變化較大，其變化率為32.9%，其中耕地面積的變化率為43.1%，喀什地區(qū)農(nóng)用地實(shí)際數(shù)據(jù)見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 研究方法

系統(tǒng)動力學(xué)由Forrester于1956年建立，是一種用于構(gòu)建、解釋和分析復(fù)雜問題的有效數(shù)學(xué)建模技術(shù)［20-21］，是分析社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)動態(tài)復(fù)雜性和時變行為的一種系統(tǒng)動態(tài)仿真方法。目前許多學(xué)者將系統(tǒng)動力學(xué)理論應(yīng)用于碳排放研究［22-25］，并取得了一定的研究成果。本研究旨在探討喀什地區(qū)農(nóng)用地利用對碳匯/碳源的影響，采用系統(tǒng)動力學(xué)方法建立模型。研究思路主要包括3個方面：第一，通過收集相關(guān)文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)，對地區(qū)農(nóng)用地利用、土地利用變化和碳匯/碳源等關(guān)鍵因素進(jìn)行分析和評估；第二，構(gòu)建系統(tǒng)動力學(xué)模型，將各因素之間的關(guān)系和作用機(jī)制納入模型中，并進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和驗證；第三，利用模型進(jìn)行模擬和預(yù)測，分析不同農(nóng)用地利用方式對碳匯/碳源的影響，并提出相應(yīng)的政策建議和措施。本研究可為優(yōu)化喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和碳減排提供科學(xué)依據(jù)和參考。

1.2.1.1 系統(tǒng)動力學(xué)模型界定邊界

農(nóng)用地溫室氣體排放活動界定：本研究將農(nóng)業(yè)土地利用類型分為耕地、園地、林地與草地，這4種土地利用類型都可以作為碳儲存載體。碳排放與吸收邊界見圖2。

1.2.1.2 系統(tǒng)動力學(xué)模型構(gòu)建

農(nóng)用地系統(tǒng)由許多部分構(gòu)成，它為人類提供了充足的原料，包括衣食住行所需的各種資源，農(nóng)用地系統(tǒng)受自然規(guī)律的制約，也受人類活動的影響，自然規(guī)律與社會經(jīng)濟(jì)規(guī)律同時起到支配作用。農(nóng)用地生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)主要地位的生物是經(jīng)過人工種植的農(nóng)作物、林木等，其次是放養(yǎng)于農(nóng)田的生物以及與農(nóng)業(yè)關(guān)系密切的生物種群，其生物多樣性顯著低于自然生態(tài)系統(tǒng)；本研究構(gòu)建包括經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境等外部子系統(tǒng)的喀什地區(qū)農(nóng)用地碳排放模型（表2）。

系統(tǒng)動力學(xué)模型是一種研究復(fù)雜系統(tǒng)行為的定量方法，通過建立描述系統(tǒng)各個組成部分之間相互作用關(guān)系的方程，來模擬系統(tǒng)隨時間演化的過程。在農(nóng)用地碳源碳匯關(guān)系的系統(tǒng)動力學(xué)模型中，可以將其劃分為農(nóng)用地子系統(tǒng)、碳排放子系統(tǒng)、社會政策子系統(tǒng)等3個子系統(tǒng)。

農(nóng)用地子系統(tǒng)包括耕地面積、林地面積、草地面積和園地面積等變量，這些變量直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和土地利用方式。耕地面積和園地面積的增加可能會帶來糧食產(chǎn)量的提高，但同時也可能增加碳排放量。而林地面積和草地面積的增加則有助于提高碳匯能力，減少碳排放。農(nóng)用地子系統(tǒng)中各個變量之間存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系，可以對農(nóng)用地子系統(tǒng)進(jìn)行定量描述和模擬。

碳排放子系統(tǒng)包括化肥投入、機(jī)械投入和灌溉面積等變量，這些變量直接影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的碳排放量。過量的化肥投入和機(jī)械投入可能會導(dǎo)致碳排放增加，而合理的灌溉管理則可以減少碳排放。碳排放子系統(tǒng)中各個變量之間也存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系，可以對碳排放子系統(tǒng)進(jìn)行定量描述和模擬。

社會政策子系統(tǒng)包括政策引導(dǎo)力度和創(chuàng)新投入等變量，這些變量直接影響農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向和技術(shù)創(chuàng)新水平。政策引導(dǎo)力度決定了低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣和碳排放減排政策的實(shí)施，而創(chuàng)新投入則可以促進(jìn)低碳技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。社會政策子系統(tǒng)中的各個變量之間也存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系，通過建立政策評估模型、技術(shù)創(chuàng)新等，可以對社會政策子系統(tǒng)進(jìn)行定量描述和模擬。

農(nóng)用地子系統(tǒng)、碳排放子系統(tǒng)和社會政策子系統(tǒng)是構(gòu)成農(nóng)用地碳源碳匯關(guān)系系統(tǒng)動力學(xué)模型的重要組成部分。這些子系統(tǒng)之間相互作用，通過建立各自的模型，對復(fù)雜的農(nóng)用地碳源碳匯關(guān)系進(jìn)行全面、系統(tǒng)的分析和預(yù)測。這種綜合性的研究方法有助于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和氣候變化應(yīng)對策略的制定。而不同子系統(tǒng)中的不同指標(biāo)因素對于模型的影響也不同。耕地面積、林地面積、草地面積、園地面積是影響農(nóng)用地碳源碳匯關(guān)系的重要因素。增加耕地面積和園地面積可能會提高糧食產(chǎn)量，但同時也會增加碳排放量。相反，增加林地面積和草地面積有助于提高碳匯能力，減少碳排放?；释度?、機(jī)械投入和灌溉面積對碳排放和碳源的影響也非常重要。過量的化肥投入和機(jī)械投入可能會導(dǎo)致碳排放增加，而合理的灌溉管理則可以減少碳排放和提高碳匯。農(nóng)用地面積和糧食產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的核心指標(biāo)，對碳源和碳匯之間的關(guān)系起著重要作用。增加農(nóng)用地面積和提高糧食產(chǎn)量可能會導(dǎo)致碳排放增加，但也可以通過科學(xué)耕作和低碳技術(shù)創(chuàng)新來減少碳排放。此外，政策引導(dǎo)力度和創(chuàng)新投入在影響農(nóng)用地碳源碳匯關(guān)系方面也起著重要作用。政策引導(dǎo)力度決定了農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向，包括低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣和碳排放減排政策的實(shí)施。創(chuàng)新投入則可以促進(jìn)低碳技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，有助于減少碳排放和增加碳匯能力。

每個子系統(tǒng)中任一指標(biāo)發(fā)生改變都有可能引起碳排放量的變化。農(nóng)用地面積等于耕地面積、林地面積、草地面積、園地面積之和。近年來，由于提出“保護(hù)18億畝耕地紅線”的觀點(diǎn)［26］，所以耕地面積較之前有所增加，但是災(zāi)毀耕地以及將耕地用作其他用途依舊使耕地有部分減少，但總量呈上升趨勢；林業(yè)的固碳作用十分明顯，近年來造林面積也有所增加。碳源與碳匯是模型中較重要的概念，它們在碳循環(huán)過程中扮演著重要角色，碳匯是指能夠吸收和存儲二氧化碳的地方或過程，而碳源是指釋放二氧化碳到大氣中的源頭，兩者之間存在密切的聯(lián)系和相互作用。自然界的碳匯通過光合作用吸收大量的二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)并儲存在植物體內(nèi)，最終可能長期儲存于植被和土壤中。這些自然碳匯對減緩溫室氣體的增加和氣候變化具有重要作用。農(nóng)業(yè)是碳循環(huán)中一個重要的組成部分，涉及耕地、林地、草地和園地等不同的土地類型。農(nóng)業(yè)活動中的化肥投入、機(jī)械投入和灌溉面積等因素會對碳匯和碳源產(chǎn)生影響，如化肥投入過多可能導(dǎo)致土壤中的氮排放為氧化亞氮，成為溫室氣體源；同時，合理的化肥利用也能提高作物產(chǎn)量，增加碳匯。另外，土地利用變化也會對碳匯和碳源產(chǎn)生影響，如林地轉(zhuǎn)為耕地將減少森林碳匯。總體而言，碳匯和碳源之間的關(guān)系是動態(tài)的、相互依存的（圖3）。

1.2.2 情景設(shè)定

耕地固碳能力不僅受自然因素影響，很大程度上還受農(nóng)業(yè)耕作管理措施的影響。秸稈還田、復(fù)合種植、輪作、有機(jī)肥施用、免耕技術(shù)、開墾方式、生草栽培等農(nóng)田管理措施在固碳減排過程中發(fā)揮顯著作用。情景設(shè)定有利于人們把握農(nóng)用地在不同影響因素下的碳排放趨勢。本研究設(shè)置3種模擬情景：第一，常態(tài)發(fā)展情景。此情景下按照農(nóng)用地正常增長趨勢，以及在此增長下的化肥、機(jī)械正常投入，由此來計算農(nóng)用地碳排放。第二，循環(huán)農(nóng)業(yè)情景。此情景下農(nóng)用地面積增長速度不改變，但增加循環(huán)農(nóng)業(yè)的開展，將一部分動物糞便用作肥料，以減少肥料的使用。第三，低碳發(fā)展情景。該情景不同于以上2種，增加造林面積，減少化肥投入，提高機(jī)械利用效率，將漫灌改為滴灌，以此來計算碳排放量。

1.2.3 數(shù)據(jù)來源

本研究所用數(shù)據(jù)主要來源于《中國統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒》《中國能源統(tǒng)計年鑒》《新疆統(tǒng)計年鑒》《喀什地區(qū)統(tǒng)計年鑒》《低碳發(fā)展藍(lán)皮書（2022）》以及聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）國家溫室氣體清單指南（2006），土地數(shù)據(jù)來自于第2次與第3次全國土地調(diào)查。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳匯效應(yīng)

碳匯效應(yīng)是指地球上自然或人工系統(tǒng)吸收和儲存大氣中二氧化碳的能力。它是全球碳循環(huán)中的一個重要過程，有助于減緩氣候變化和調(diào)節(jié)大氣中的溫室氣體含量。學(xué)術(shù)上，碳匯效應(yīng)用來描述特定土地或生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收能力，通常以單位面積或單位時間內(nèi)吸收和儲存的碳量來衡量。

林地、草地、耕地和園地在碳匯效應(yīng)方面表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)。林地具有較高的碳匯效應(yīng)，因為森林植被通過光合作用吸收大量的二氧化碳，并將其轉(zhuǎn)化為植物生物量。同時，森林土壤中的有機(jī)質(zhì)也能儲存一定數(shù)量的碳，使其成為長期的碳庫。因此，林地通常被認(rèn)為是重要的碳匯，其碳吸收和儲存能力對于調(diào)控大氣中的溫室氣體起到重要作用。草地也具有一定的碳匯效應(yīng)。草地植被通過光合作用吸收二氧化碳，將其轉(zhuǎn)化為植物生物量，并將一部分有機(jī)碳儲存在土壤中。草地生態(tài)系統(tǒng)通常具有相對較高的碳儲存能力，尤其是深層土壤中的有機(jī)碳。因此，保護(hù)和增加草地面積可以提高碳匯效應(yīng)，減緩全球變暖。耕地的碳匯效應(yīng)相對較低，因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動常常導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的流失和碳排放。然而，通過采取適當(dāng)?shù)母鞴芾泶胧┤绫Ｗo(hù)性耕作、有機(jī)肥料應(yīng)用和農(nóng)田水利等，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高碳匯效應(yīng)。合理的耕地管理措施有助于減少碳排放并促進(jìn)土壤碳儲存。園地的碳匯效應(yīng)相對較低。由于園地種植周期短、種植密度高以及頻繁的耕作和施肥活動，園地可能導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的流失和氧化。然而，通過適當(dāng)管理園地土壤如有機(jī)肥料應(yīng)用和土壤覆蓋，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，提高碳匯效應(yīng)。

不同類型的土地在碳匯效應(yīng)方面表現(xiàn)出差異。林地和草地具有較高的碳匯效應(yīng)，可以有效吸收和儲存二氧化碳。耕地和園地的碳匯效應(yīng)相對較低，但通過科學(xué)合理的管理措施仍然可以提高其碳匯能力。本研究對上述4類碳匯進(jìn)行模擬仿真，發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果與以上分析內(nèi)容一致（圖4）。

2.2 碳源效應(yīng)

碳源效應(yīng)是指土地或生態(tài)系統(tǒng)向大氣中釋放二氧化碳的能力。它是全球碳循環(huán)中的一個重要過程，導(dǎo)致大氣中的溫室氣體濃度增加，進(jìn)而對氣候產(chǎn)生影響。碳源效應(yīng)通常用單位面積或單位時間內(nèi)二氧化碳的釋放量來衡量。

在林地方面，碳源效應(yīng)通常較低。雖然林地會通過呼吸作用釋放一部分二氧化碳，但由于林木植物具有較高的凈光合速率，吸收二氧化碳的能力超過其釋放能力。因此，林地在總體上被視為碳匯，即吸收和儲存二氧化碳的重要區(qū)域。相比之下，草地在碳源效應(yīng)方面表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，即一方面通過光合作用吸收二氧化碳，另一方面通過呼吸作用釋放二氧化碳。這2個過程在草地中同時進(jìn)行，因此草地的凈碳交換往往接近0，即吸收和2iRyLvAVPMNLkkVKh+oOJATN+jILJ24l9gHCd4L3anU=釋放的二氧化碳基本持平，使其在碳源效應(yīng)方面表現(xiàn)中性。耕地和園地通常具有較高的碳源效應(yīng)。在耕地中，農(nóng)業(yè)活動如耕作、施肥和農(nóng)作物腐解導(dǎo)致土壤有機(jī)碳的流失和氧化，從而釋放二氧化碳。園地同樣存在耕作和施肥等人為干預(yù)，進(jìn)一步促使土壤有機(jī)碳的損失和二氧化碳的釋放。因此，耕地和園地通常被視為重要的碳源。

總體而言，林地和草地往往在碳源效應(yīng)方面表現(xiàn)出較低的貢獻(xiàn)，即產(chǎn)生的碳排放量較少。耕地和園地則傾向于扮演更大的碳源角色，即釋放二氧化碳到大氣中。本研究對上述4類碳源總和進(jìn)行模擬仿真，模擬結(jié)果與上述分析內(nèi)容相一致（圖5）。

綜上，碳匯與碳源分別代表了不同用地的碳吸收與碳排放能力。其中，林地與草地的碳匯效應(yīng)較高，而碳源效應(yīng)較弱，并且其碳匯強(qiáng)度高于碳源強(qiáng)度。而園地與耕地則碳源效應(yīng)較高，碳匯效應(yīng)較弱，且碳源強(qiáng)度高于碳匯強(qiáng)度。以上模擬仿真結(jié)果與前文中的分析一致，并且為后文中的相關(guān)對策提供了依據(jù)。

2.3 碳排放量

在常態(tài)發(fā)展情景下，喀什地區(qū)農(nóng)用地面積不斷增加，碳排放總量也呈遞增趨勢。由圖6可知，碳排放增加量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出碳排放減少量，在這種情景的持續(xù)作用下，喀什地區(qū)很難在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，故需要改變其中的土地利用方式（圖6）。

在循環(huán)農(nóng)業(yè)情景下改變了化肥投入與機(jī)械投入，模擬喀什地區(qū)在循環(huán)農(nóng)業(yè)模式下的碳排放的情景，較情景一碳排放量有一定減少（圖7）。

在低碳發(fā)展情景下，喀什地區(qū)增加造林面積，在保證“18億畝耕地紅線”的基礎(chǔ)上控制耕地增長速度，提高化肥、機(jī)械使用效率，改漫灌為滴灌，且和情景二同樣發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模擬仿真，可以看出碳匯有一定的增加，碳排放有一定的減少（圖8）。

3 結(jié)論與討論

3.1 討論

在確保糧食安全和重要農(nóng)產(chǎn)品有效供給的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)農(nóng)用地碳達(dá)峰和碳中和的途徑主要包括3個方面。一是降低碳排放強(qiáng)度，即提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)量或產(chǎn)品的碳排放強(qiáng)度，減少化肥農(nóng)藥使用，提升機(jī)械使用效率可以更好的減少碳排放。二是提高固碳能力。提高土壤有機(jī)質(zhì)含量、增強(qiáng)溫室氣體吸收和固定能力、改漫灌為滴灌等都是有效方法。三是推廣先進(jìn)、適用的低碳節(jié)能農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備，減少化石能源消耗和二氧化碳排放。大力發(fā)展生物質(zhì)能、太陽能等新能源，加快農(nóng)村能源中電力替代的利用，抵消直接使用散煤等化石能源排放，用清潔能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源能有效減少碳排放。

本試驗結(jié)果顯示，耕地是農(nóng)用地中碳排放來源的主要因素，并且其碳匯較小，提升空間較大。因此，對于耕地的碳匯提升是提高農(nóng)用地的碳匯效應(yīng)的關(guān)鍵。提升農(nóng)用地碳匯增量的做法與模式主要包括以下幾個方面：首先，優(yōu)化傳統(tǒng)耕作方式。采用少耕﹑免耕措施可以取得“雙贏”效果。其次，實(shí)施科學(xué)的田間管理措施。施用有機(jī)肥對增強(qiáng)耕地土壤碳匯效應(yīng)的效果最好，其中給水稻土施用有機(jī)肥對增強(qiáng)土壤碳匯效應(yīng)的效果尤其顯著。最后，強(qiáng)化農(nóng)田土壤保護(hù)，通過退耕還林﹑還草和其他修復(fù)措施對土壤進(jìn)行修復(fù)，也可以增強(qiáng)土壤的碳匯效應(yīng)。

本研究還有一些因素未考慮，由于耕地的固碳能力受到作物種類、氣候、土壤性質(zhì)提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯增量的做法與模式以及種植制度等多種因素的影響，而有些影響因素還很難定量，使研究結(jié)果難以達(dá)成共識。農(nóng)戶是對農(nóng)田土壤碳匯影響最大、最直接的參與者和管理者，是農(nóng)業(yè)土壤碳匯政策的主要踐行者，農(nóng)戶對于農(nóng)業(yè)的影響以及不同耕作方式下碳排放量的差異、地下生物量碳庫的變化都沒有考慮。由于無法取得秸稈焚燒量的數(shù)據(jù)，所以沒有考慮秸稈焚燒帶來的碳排放量，禁止焚燒秸稈帶來的農(nóng)藥增加也沒有考慮進(jìn)來，碳排放因子較現(xiàn)在而言需要結(jié)合中國實(shí)際有一定的變化。

3.2 結(jié)論

從3種模擬仿真情景中可以看出，情景一碳排放量最大，說明喀什地區(qū)在維持農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀的情況下，碳排放量逐年增加，難以實(shí)現(xiàn)減碳增匯。其中，人為因素是影響碳排放的主要因素，不同土地利用方式?jīng)Q定了土壤碳匯能力和儲量。隨著經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，糧食產(chǎn)量對化肥的依賴性增強(qiáng)，喀什地區(qū)化肥使用量也呈上升趨勢。過量使用化肥、農(nóng)藥等會對水域、土地產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，還會產(chǎn)生大量的溫室氣體排放，造成生態(tài)系統(tǒng)失衡、土地退化，從而反過來制約農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。所以，人類在利用農(nóng)用地服務(wù)功能的同時，非持續(xù)利用發(fā)展方式造成農(nóng)用地快速退化。

在情景二循環(huán)農(nóng)業(yè)模式下，碳排放量有了一定減少。在“雙碳”目標(biāo)下，喀什地區(qū)發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)具有重要意義，不僅有利于轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，還有利于治理農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。喀什地區(qū)農(nóng)用地減碳離不開循環(huán)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，在農(nóng)業(yè)“新常態(tài)”下，要以資源環(huán)境承載力為基準(zhǔn)，進(jìn)一步完善喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)內(nèi)部的循環(huán)鏈條，促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展走資源節(jié)約、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)高效的可持續(xù)發(fā)展道路。依據(jù)喀什地區(qū)周邊環(huán)境承載力和養(yǎng)殖廢棄物消納范圍，科學(xué)布設(shè)養(yǎng)殖、種植基地，合理配套無害化處理和利用設(shè)施，加快搭建糧經(jīng)飼統(tǒng)籌、種養(yǎng)加一體化、農(nóng)牧漁結(jié)合的現(xiàn)代循環(huán)農(nóng)業(yè)構(gòu)架，有利于加速農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，提升喀什地區(qū)農(nóng)業(yè)綜合競爭力和影響力。

情景三碳排放量最少，但對于要實(shí)現(xiàn)喀什地區(qū)碳中和的目標(biāo)還有一定差距。一般而言，增加對大氣中碳的吸收與儲存主要有自然和技術(shù)2種方法，其中通過森林、草地等生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行增匯是最簡單有效的手段，森林、草地、濕地生態(tài)系統(tǒng)相較于其他生態(tài)系統(tǒng)具有更豐富的地上、地下生物量，以及有機(jī)土壤，單位面積的固碳能力更強(qiáng)。然而，通過自然增匯的方式對于實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)還較薄弱，需要加以人為的技術(shù)手段進(jìn)行干預(yù)。

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基金項目：南疆經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展研究中心科研項目（編號：NFK2206）。

作者簡介：林彥君（1999—），女，福建寧德人，碩士研究生，主要從事區(qū)域生態(tài)資源環(huán)境評價與地理教學(xué)研究。E-mail：171976142@qq.com。

通信作者：木合塔爾·艾買提，碩士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事區(qū)域生態(tài)資源環(huán)境評價研究。E-mail：muhtar99@sina.com。