“双碳”目标下我国农业碳排现状与趋势研究

摘要  在全球农业碳排现状基础上，从产业结构的视角对全球农业碳排划分为4个阶段，分析了发达国家、发展中国家农业碳排现状、技术与发展趋势。根据相关数据，将我国农业碳排状态分为3个阶段，分析了我国农业减排的现状与发展趋势。最后，根据“双碳”目标提出我国农业碳排结构性调整策略。

关键词  “双碳”目标；农业碳排；结构化

中图分类号  S-058  文献标识码  A

文章编号  0517-6611（2024）04-0229-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.050

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research on the Current Situation and Trend of Agricultural Carbon Emission in China Under Dual Carbon Target

YUAN Shi.yi

（Institute of Agricultural Information， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081）

Abstract  On the basis of the current status of global agricultural carbon emissions， global agricultural carbon emission was divided into four stages from the perspective of industrial structure. We analyzed the agricultural carbon emission status， technology and development trend of developed and developing countries. According to relevant data，  agricultural carbon emission status of China were divided into three stages， status and development trend of agricultural emission reduction in China were analyzed. Finally，  structural adjustment strategy of agricultural carbon emission of China was put forward according to the dual carbon target.

Key words  Dual carbon target;Agricultural carbon emission;Structuration

基金项目  国家自然科学基金项目“基于大数据技术的粮食安全监测预警研究”（62103418）；中国农业科学院农业信息研究所基本科研业务费项目（JBYW-AII-2022-38）。

作者简介  袁世一（1988—），女，辽宁阜新人，助理研究员，博士，从事农业经济、粮食安全监测预警研究。

收稿日期  2023-03-04

农业减排的问题一直备受专家学者的广泛关注，特别是《巴黎协定》通过后，对农业减排的内容和结构研究更是成为世界各国研究的重点。在2021年5月的《生物多样性公约》缔约方大会上，习近平主席首次提出碳达峰、碳中和，并确立了中长期发展规划，预计在2021—2030年完成碳排放、碳中和的转型过度，2030—2040年完成碳排放的结构性转变［1］。以“双碳”为发展目标意味着我国将面临结构性变化，特别是生产结构、能源结构、消费结构以及生活方式等。在人们生活越来越受自然环境约束的情形下，降低农业领域的碳排放量和蓬勃发展低碳种植业是促进农业可持续发展的途径。近年来，全球已有100多个国家出台支持“双碳”目标实现的法律法规、行政制度等，范围规模覆盖全球78%的排放，经济规模占全球80%［2］。按照世界粮农组织（FAO）的保守预期，到2050年世界总人口将超过90亿，并由此预测所有粮食作物起码要增产70%以上才能养活全人类。在农业增产减排的双重压力下，未来30年内合理降低农业部门的碳排放量将是全球农业面临的最主要挑战之一。

从产业结构来看，农业的独特性决定其对气候环境的影响程度区别于工业和服务业。农业既是造成气候变迁的主要碳污染源，又是影响气候变迁主要原因。中国作为农业强国同时又是人口强国，用仅占全球7％的农业国土面积养活着全球22％的人口，使得我国农业生产任务重、压力大，客观环境的复杂性还

增加了减排难度。由此可见，“双碳”目标既是实现可持续发展的内在要求，也是我国主动做出的战略选择。促进农业生产领域碳达峰、碳中和，是推进社会主义农业生态文明建设的主要内容，是实施社会主义农业复兴战略的重大措施，是全面应对气候变化的重要途径。实现农业领域“双碳”目标首先必须明确农村温室气的污染源头、排污总量和结构。鉴于此，笔者在搜集近年来农业碳减排数据基础上，对国内外农业碳排发展阶段进行梳理，重点分析未来发展趋势，总结可借鉴的先进经验，结合我国发展现状和重点提出农业碳排结构性调整策略，为实现“双碳”目标提供参考建议。

1  全球农业碳排现状

从产业结构角度分析，在农业领域所产生的碳污染贯穿于全部农业生产流程，大致上可分成以下四大环节：一是在饲养环节中占比31%，主要是指在饲养过程中产生的CH4、处理畜禽粪便过程产生的CH4和N2O。二是在农业的生产环节中占27％，大部分来自作物生产、饲料生产、化学肥料、有机肥料和杀虫剂生产，以及在使用过程中所释放的N2O等气体［3］。此外，水稻等这些利用浸水法栽培的粮食作物在灌水模式下［4］，土壤中残留的腐败植物分解后也会形成大量的CH4。三是土壤再利用环节占比24%，主要是指由农耕生产活动所引起的土壤功能改变、草原燃烧和土壤翻耕等人类社会活动的总和，这一过程将加大CO2的排放。四是运销环节占比18%，主要是指由农业加工、搬运、包装、损耗过程中产生的CO2以及浪费掉的农产品所产生的碳排放。从容量视角来看，CH4占农业碳排总量的50%左右，CO2占农业碳排总量的14%（表1）。此外，农业还具备强大的碳汇功能，能吸收大气中的CO2，从而降低温室气体在大气中的浓度。农业也是唯一一个既是碳排放来源又具有碳汇功能的领域［5］。

1.1  全球农业碳排阶段分析

根据全球农业碳排总量、来源、成分等相关数据，可以将全球的农业碳排放分为4个阶段。相关参考资料来自《联合国全球气候框架协定》（United Nations Framework Convention on Climate Change）简称（UNFCCC）［6］、《京都议定书》《巴黎协定》等。

1.1.1  第1阶段。工业革命之前，农业产生的碳排放几乎为0。这一时期，人类尚处于原始耕作阶段，活动范围小，主要依靠环境资源，利用资源环境的能力十分有限，对气候的影响力非常弱。虽然也砍伐森林，无深加工环节，耕地使用面积有限，开垦有限，人口数量相对稀少，大气环境可自行调节。

1.1.2  第2阶段。1750—1990年，碳排放量出现指数型增长。随着欧洲进入了工业革命时期，煤炭、石油的开采与应用，标志着人类进入工业化时代。随着工业化程度不断加深，CO2排放量迅速增加，排放量由1 Gt增加到990 Gt，主要是由完成工业化的英国、法国、德国及美国排放，但二战后日本、韩国、澳大利亚等国的碳排量也迅速增加。

1.1.3  第3阶段。1990—2010年，农业碳排主体发生改变。1990—2000年间，英国、法国、比利时、荷兰等14国率先完成了碳达峰；2000—2010年间，美国、加拿大、澳大利亚等16个国家也相继完成碳达峰。由于发展中国家采取刺激经济增长等策略，这一时期发展中国家逐渐成为农业碳排放的主体国。

1.1.4  第4阶段。2010年至今，农业碳排逐渐得到控制。在世界各国共同努力下农业碳减排取得一定成效，特别是美、德、英、法等国在作物种植和牲畜养殖方面在技术上取得了突破性进展。但由于各地对农业减排科技的发展水平、注重程度不尽相同，对全球减排工作仍然存在着巨大挑战。

1.2  发达国家农业碳排现状与发展趋势

在“双碳”目标的背景下，世界各国都在研究农业减排技术。美国是世界上农业最为发达的国家。美国的农业已经进入全面机械化时代，农业生产已经实现了标准化机械作业，不仅效率高，而且有效节省工人的劳动强度，减排效果非常明显。例如，在改善作物品质与增产方面，美国率将现代化生物技术融入作物的培植与栽种过程；在降低农药使用方面，将无人机技术与高空作业相结合，可以有效控制农药的使用量，使得施药过程更加均衡；在抵御虫害放面，充分利用基因技术，从源头遏制解决了虫害问题。另外，在传统农产品管理方面，发达国家也有完善的管理方式，把比较成熟的现代企业管理模式引进到了农业生产中，把制造、生产、营销管理做到了三位一体，在把传统农产品管理转换为农业产业化方式实施现代企业管理模式，在提升农民农业产出效益的同时，使得在农业领域的碳排放得到有效控制。在畜牧业方面，美国作为肉类的出口大国，截至2021年12月31日出口牛肉1 549 000 t，约是欧盟、加拿大等国的2.5倍。美国已经实施了奶牛场沼气工程，把在母牛粪便堆肥处理过程中形成的CH4等温室气体封存起来，实现了能源的再利用［7］。美国农业机械和计算机技术、卫星遥感等现代信息技术融合，使美国具有了世界最强的农产品信息系统能力，不但遍及美国本土全境，还涵盖了全国的6个州及其他7个国家，并连通了美国农业部及其15个州的农产品署、美国36所高校以及大量的美国农产品公司，利用3S信息技术（农业遥感信息技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球卫星定位控制系统（GPS））［8］完成了美国农产品的精细化种植，能够随着田间因素的改变精确调节各种土地与作物管理措施，节省成本同时还能实现精控碳排。

荷兰作为主要的农业现代化国家，也是全球第二大农产品出口国。2021年，荷兰农产品出口额首次突破1 000亿欧元，为1 047亿欧元，折合约为7 620亿人民币。而同期中国的出口额为843.5亿美元，折合约为5 365亿人民币。荷兰的现代化农业主要具有以下4个特征：一是采用政府、学校、企业三合一模式打造成熟的产业链和人才体系。二是采用温室农业模式，凭借加温系统、CO2补充装置等高度的自动化设施，在提高作物产量的同时也有效减少温室气体的排放。三是采用无土栽培技术，植物根部直接悬浮在营养液中，减少对土地的依赖，结合岩棉栽培等介质，无土栽培在荷兰的种植比例高达80%，有效提高了作物产量。四是创新物理消杀方法，如“杀虫灯”等，利用害虫趋光的特性，通过特定光谱范围的光线吸引害虫，然后进行物理消杀，减少了化学农药的用量。

德国作为世界上第三大农产品出口国，农业出口量占总产量的33.3%，农业领域仅为全德国碳排放量的4.4%。德国农产品主要以畜牧和粮食等为主，畜牧产值占农业总产值的占比达到60%，由于德国一直是以发展生态农业、有机农业为主，使得农业碳排一直处于低位，但是农产品的收益却远高于平均值。在肥料减排方面主要是通过提高施肥效率，将氮肥投放量减少到70 kg/hm2后已实现每年可减少350万tCO2排放当量。

澳大利亚、新西兰等国在土壤平衡方面取得了显著成绩，特别是近年来加强放牧地保护、草地修复、退牧还草的同时对永久性草地、耕地给予财政支持，减少土壤碳排同时提升了土地的碳汇能力，保障了生态、绿色、有机农业的可持续性发展。

1.3  发展中国家农业碳排现状

与当前发达国家相对稳定的低碳排现状不同的是，发展中国家由于经济起步晚，且科技发展比较滞后［9］，特别是近10年农业领域碳排增速较快，减排情况并不理想。但发展中国家也在积极响应减排号召，部分发展中国家取得了不错的成绩。

巴西成为世界上肉牛饲养的养殖大国，养殖家畜所排放的温室气体量非常大，当地政府透过供应低息贷款鼓励畜牧经营户改进出产要求、提升产量效益，以减少肉牛在出产过程中温室气体的排放量。秘鲁等7个南美国家政府部门签订了“灾难反应网络协议”，以加强对雨林卫星监控，并限制采伐和恢复造林。墨西哥政府决定在2030年前实现全国林木零砍伐的总体目标，并将此作为国家战略［10］。新西兰、阿根廷也都以立法形式，明确提出了增强本地碳汇和碳封存力量的总体目标。