“双碳”战略下云南省农业碳汇研究

万思琦 袁媛 伏成秀 董云峰 鄢文光 董晓波

万思琦，袁 媛，伏成秀，等. “双碳”战略下云南省农业碳汇研究［J］. 湖北农业科学，2024，63（2）：13-18．

摘要：通过估算2012—2021年云南省农业碳排放量、碳汇量，结果表明，碳汇量从2012年的2 888.46万t增加到2021年的3 054.97万t，但是农业的净碳汇量却从2012年的1 897.88万t减少到2021年的1 656.46万t，在农业碳源中农用地生产过程中的碳排放量最大，2012年农用地生产碳排放占71.62%，2021年上升到74.19%；研究发现农用地生产碳排放在持续增长，农作物碳吸收的增长速度慢于碳排放，说明农业生产方式仍为低碳发展的重点改进方向。建议农业的减排从种植、施肥、灌溉等技术进行重点方向创新技术发展，同时做好因地制宜的政策引导，联动资源做好技术、资金、人力等要素的支持，大力促进云南省农业减排增汇。

关键词：农业生态系统；低碳农业；碳源；碳汇；云南省

中图分类号：F323；X511         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2024）02-0013-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2024.02.003 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research on agricultural carbon sink in Yunnan Province under the “Dual Carbon” strategy

WAN Si-qia， YUAN Yuana， FU Cheng-xiua，b， DONG Yun-fenga， YAN Wen-guanga， DONG Xiao-boa

（a. Institute of Agricultural Economics and Information； b.Agricultural Environment and Resources Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming  650000， China）

Abstract： The agricultural carbon emissions and carbon sinks in Yunnan Province from 2012 to 2021 were estimated， the results showed that， the carbon sink increased from 28.884 6 million tons in 2012 to 30.549 7 million tons in 2021， but the net carbon sink of agriculture decreased from 18.978 8 million tons in 2012 to 16.564 6 million tons in 2021. Among the agricultural carbon sources， the carbon emissions during the production process of agricultural land were the largest， accounting for 71.62% of carbon emissions in 2012 and rising to 74.19% in 2021. Research had found that carbon emissions from agricultural land production were continuously increasing， and the growth rate of crop carbon absorption was slower than carbon emissions， indicating that agricultural production methods were still a key improvement direction for low-carbon development. It was suggested that agricultural emission reduction technology should focus on innovative technological development in key directions such as planting， fertilization， and irrigation. At the same time， policy guidance should be tailored to local conditions， and resources should be linked to support technological， financial， and human factors， vigorously promoting agricultural emission reduction and carbon sink increase in Yunnan Province.

Key words： agroecosystem； low carbon agriculture； carbon source； carbon sink； Yunnan Province

農业发展是推动乡村振兴的重要动力，也在“双碳”目标中发挥重要作用。农业既是碳源也是碳汇，碳源表现为农业温室气体排放主要来自农业活动和能源消耗两大方面，农业主要排放CO₂、CH₄及N₂O三种温室气体，碳汇表现为农业中农作物的碳吸收及土壤固碳潜力。国内学者们对农业碳汇功能的研究有四个方面：一是对农业生态系统碳汇研究的综述。学者们对农业低碳的发展情况、前景和路径等进行了研究^［1，2］，同时对农业碳汇计算方法进行了整理分析^［3］。二是农业碳汇的影响因素研究。学者们从农业碳排放与生产率、城镇化及数字农村发展等因素的影响分析，研究发现农业碳排放与城镇化存在正相关、2002—2012年农业碳排放与生产率存在多种脱钩状态、数字农业与农业碳排放存在负向关系^［4-6］。三是对农业碳减排的研究。大部分学者对中国农业碳排放及减排技术和减排潜力的研究较多基于省域层面进行耦合性分析，滴灌技术、测土配方技术对减排效果显著，在二次资源减排中稻田CH₄的减排较为重要^［7-9］。四是农业的碳汇功能。农业生态系统中农作物的种植会产生大量的碳汇，其中水稻的碳汇量远高于小麦、玉米^［8］，同时也有学者研究发现农作物的固碳能力高于果园^［10］，2019年中国耕地碳吸收量为76 800万t，农业耕地方式应尽快向技术型发展^［11］。通过梳理学者们对农业碳汇的研究，发现基于省份层面研究农业碳汇的领域较为欠缺，云南省大力发展高原特色农业，将农业发展接续为农业绿色发展尤为重要，为此，结合已有测算方法测算云南省2012—2021年的农业碳汇，以期为云南省发展低碳农业提供依据。

1 研究方法、变量体系及数据来源

1.1 研究方法

为了更加直观地探求影响云南省农业生态系统碳源或碳汇的具体原因，选用能够清晰识别碳排放和碳吸收各项目的净碳汇法。碳汇（N_t）指农业生态系统中农业生产过程中的碳吸收量与作物生长的排放、农业投入所产生的碳排放、稻田CH₄碳排放、畜禽养殖碳排放量的差值，其计算公式为：

N_t= C_t-T_t（1）

式中，N_t为农田生态系统的碳汇（t）； C_t为碳吸收总量（t）； T_t为碳排放总量（t）。

1.2 变量体系

1.2.1 农用地生产过程碳排放测算 主要是农用化肥生产和使用，包括氮肥、磷肥、钾肥和复合肥，农膜生产和使用，农业灌溉，农药生产和使用，农用柴油使用，农业机械使用，结合相应的碳排放系数计算农地利用碳排放，具体方法如下。

式中，E_t为碳排放量（t）；w_i为各碳排放源的量；f_i为第i种农田投入品所对应的碳排放系数；其中农业机械总动力碳排放=（作物播种面积×播种面积碳排系数）+（农业机械总动力×农业机械总动力碳排系数）^［12］，播种面积的碳排放系数取16.47，具体见表1。

1.2.2 畜禽养殖碳排放测算 畜禽养殖肠道发酵和粪便碳排放量计算公式如下：

1.2.3 土壤碳排放量 已有对农业土壤的研究中，农作物种植产生的温室气体、土壤中微生物呼吸产生的温室气体及土壤中秸秆还田等因素，是一个复杂的生态系统。学界对农业土壤碳排放未进行公认模型测算，且根据IPCC，云南省对于土壤的个别数据难以获取，故对此模块不进行具体测算。

1.2.4 稻田甲烷排放量 稻田是农作物种植面积较大的作物，稻田的甲烷排放量不可忽视。研究表明，CH₄和N₂O的排放强度分别是CO₂的25倍和268倍，其占比约为全球人为排放量的60%^{［14，15］}。中国各区域水稻种植有单季稻、双季早稻和双季晚稻，因此各地的CH₄排放率有差异。选取均值^［16］，云南省水稻属中季稻，选取的排放系数为156.2 kg/hm²，S为种植面积（10⁴hm²）；转换系数为28，即最终以CO₂排放量表示。计算公式如下。

1.2.5 农作物碳吸收量 学术界对于农作物碳吸收量的测算方式一般有3种，一是经过测算农作物单位面积碳吸收量，再与相应的面积相乘；二是通过农作物的光合作用化学式；三是通过农作物的净初级生产力（NPP）。第三种方法最为准确，也是国内学者使用最多的，其计算公式如下：

式中，C_z为农作物光合作用的破吸收总量（万t）；C_i为第i类作物碳吸收量（万t）；A_i为第i类农作物的碳吸收率（%）；Y_i為第i类作物的产量（万t）；W_i为第i类作物的水分系数（%）；R_i为第i类作物的根冠比；H_i为第i类农作物的经济系数（%）。各指标取值见表3。

1.3 数据来源

云南省主要农作物产量、播种面积，农田生产过程投入的化肥使用量、农膜使用量、农药使用量、有效灌溉面积、柴油使用量等数据来自2012—2021年《云南统计年鉴》《中国农村统计年鉴》和《中国统计年鉴》。各类系数的来源为中国农业大学、Elhors（2003）、美国橡树岭国家实验室、各位经济学者整理得出。

2 实证分析

2.1 云南省农业碳排放量

2.1.1 农用地生产过程碳排放测算结果 图1表明，2012—2021年云南省年均农业碳排放总量为842.30万t，年均增长率为4.32%。云南省农业碳排放量的时序变化呈阶段式发展：近10年呈阶梯式持续增长期，该阶段云南省农业碳排放量逐渐增多。农业碳排放量从709.48万t增长至1 037.60万t，年均增长36.46万t；云南省农地生产中的碳排放增长率出现先减后增的情况，其中2020年的增长率最高，为7.25%，从增长率可以看出，虽然整体排放总量在增加，但是以递减的速度在缓慢增长。随着农业经济的发展以及低碳发展政策的影响，近10年云南省农业低碳发展得到重视且取得了一定成效。

从农业生态系统中的农地生产利用物资来看，根据表4，农用物资中的碳排放，氮肥、翻耕及农业机械总动力的碳排放量相对较大，2012—2018年氮肥的碳排放量占比从17.72%上升到18.38%，2021年下降为17.31%，农业机械总动力碳排放从2012年的38.40%上升到2021年的46.63%，翻耕碳排放量占比从2012年的30.78%下降到2021年的21.26%，在三者当中氮肥的占比最低。2012—2021年氮肥的碳排放量在逐年增长，增长量较小，2012—2021年农业机械总动力碳排放量逐年上升，增量较大，翻耕的碳排放量近10年处于相对稳定的状态。

2.1.2 畜禽养殖碳排放估算结果 图2表明，2012—2021年云南省年均畜禽养殖碳排放总量为143.20万t，年均增长率为0.92%。云南省畜禽养殖碳排放量的时序变化呈阶段式发展：增长期（2012—2015年），该阶段云南省畜禽养殖碳排放量逐步增加，2016年减少最明显，主要原因是为了生态保护，实施了禁养区的划定，生猪养殖数量下降较大，2017—2020年，畜禽养殖的碳排放量又开始逐渐增加，2021年略有减少，主要是受疫情影响；2012—2015年增长率呈缓慢增长态势，2016年下降最明显，2018—2021年增长率呈缓慢减少趋势，虽然畜禽养殖碳排放量出现增长，但是增长率在减少。

从农业生态系统中的畜禽养殖情况分析，根据表5，畜禽养殖中的猪、羊及牛的碳排放量相对较大，2012—2021年养殖猪生产的碳排放量占比一直维持在60%左右，养殖羊产生的碳排放从2012年的18.66%上升到2021年的19.94%，养殖牛产生的碳排放量占比从2012年的17.86%下降到2021年的16.50%，在三者当中牛的占比最低。2012—2021年，养殖猪、羊产生的排放量总体在增长，增长量较小，2012—2021年养殖牛产生的碳排放量近10年都处于相对稳定状态。

2.1.3 稻田CH₄排放量 图3表明，2012—2021年云南省年均稻田CH₄碳排放总量为184.91万t，年均增长率为4.85%。云南省稻田CH₄碳排放量的时序变化呈阶段式发展：2012—2015年呈平稳上升趋势，2016年上升较为明显，为落实“十三五”时期农村经济发展，首先保障粮食安全，2016—2019年稻田种植持续上升，导致稻田CH₄排放量总体上升，但2017年后稻田CH₄的增长率持续下降。

2.2 云南省农作物碳吸收量

图4表明，2012—2021年云南省年均农作物碳吸收总量为2 971.47万t，年均增长率为0.65%。云南省农作物碳吸收量的时序变化呈阶段式发展：2012—2021年呈先增长后下降再增长的趋势，2015—2016年由于极端天气气候事件多，云南多地出现暴雨洪涝，遭受冰雹等气候灾害，云南东南部出现旱情，导致农作物受损严重，造成的经济损失较大，2017年开始稳步上升，2019年略微减少；从增长率变化情况分析，除了受灾害的减少程度大，虽然整体的农作物碳吸收总量在增加，但增长率呈减小趋势。

从农业生态系统中农作物碳吸收情况分析，根据表6，农作物种植中的甘蔗、玉米及水稻的碳吸收量相对较大，2012—2021年甘蔗的碳吸收量占比从36.96%下降到29.40%，玉米的碳吸收量占比从27.89%上升到35.56%，水稻的碳吸收量占比从2012年的17.73%下降到2021年的14.68%，其中水稻的碳吸收量在其中的占比最低。2012—2021年玉米的碳吸收量在逐年增长，增长量较大，甘蔗和水稻的碳吸收量在减少。

2.3 云南省农业净碳汇量

图5表明，2012—2021年云南省年均农业净碳汇量为1 801.01万t，年均增长率为-1.42%。云南省2012—2014年农业碳汇出现稳步上升趋势，2015—2021年总体呈减小趋势，农作物碳吸收量2016年以后稳步上升，但是增长的量跟不上农业整体碳排放量的增长量。

3 小结与建议

本研究对2012—2021年云南省农业碳源、碳汇及净碳汇进行测算，结果表明，云南省农业碳汇功能较好，从2012年的2 888.46万增长到2021年的       3 054.97万t，年均增量为18.50万t，年均增速为0.65%，其中玉米的碳吸收量最大，其次为甘蔗、水稻，2021年，碳汇占比分别为35.56%、29.40%、14.68%，但农業净碳汇量却在减少。根据测算结果发现，农地生产过程中产生的CO₂排放量占比最大，年均增量为36.46万t，稻田CH₄排放量增速最快。农业净碳汇逐年减少的原因为农作物碳吸收增加量小于农业碳排放增加量，农地生产中农业种植、管理技术仍待提高。为充分实现云南省农业碳汇功能，保持农业净碳汇的增长，提出以下建议。

3.1 改进农业减排增汇技术

借鉴减排技术先进的地方做法与吸取相关经验，结合云南省自身的条件将其技术进行改良改进，不断推行保护性翻耕种植技术、深入实施滴灌技术及科学采用测土配肥技术等，推广使用节能机械与利用新能源的机器设备，做到减排增汇^［17］。低碳农业技术的研发与应用应该紧密结合，同时让发展先进的区域带动落后区域发展。

3.2 完善生态农业政策制定

明确农业资源的产权界定，建立完善农业资源使用有偿制度，如因地制宜建立化肥、农药征税制度，农业用电、用水相应价格分配制度；制定相关的低碳农业发展的扶持政策，如税收的减免、资金的扶持项目、技术支持、人才引进、农业用地等；健全各类金融机构融资的政策引导，对金融机构的税费优惠、利息补助和风险控制的政策，完善相关的法律法规；建立多样化的农业合作社，并对其建立机制进行完善，确保其可持续发展^［1］。

3.3 完善农业种植技术以增碳汇

云南省由于地形地貌多为高山坡地，平地种植面积较小，想通过增加种植面积增长碳汇量难度较大，可通过增加产量来提高碳汇量。只有以优化种植品种的方式来提高产量，不断培育农作物新品种及其配套的新种植技术，才能大幅提高产量，相应的农业碳汇量也会随之增长^［18］。

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收稿日期：2023-10-11

基金项目：2022年度省级低碳引导专项资金项目-云南省2020年农业温室气体清单（YNJCZB2022112）

作者简介：万思琦（1995-），女，云南个旧人，研究实习员，硕士，主要从事农业经济与农业生态系统研究，（电话）18434390620（电子信箱）wansiqi333@163.com；通信作者，董晓波（1986-），女，副研究员，硕士，主要从事贫困与反贫困、乡村发展研究，（电话）13759109980（电子信箱）451768260@qq.com。