免费咨询热线
020-38880681

中国作为世界农业大国,其温室气体排放总量的11%来自农业,且农业碳排放以年均5%的速度持续增长。所以减缓农业碳排放是减缓全球升温的重要举措之一。农业温室气体来源复杂、数量大,综合实施多种减排措施可以实现较大的农业温室气体减排潜力。本文拟从农业温室气体的排放范畴、影响因素、减排潜力以及对策等方面对当前农业温室气体研究进行梳理,以期推动农业温室气体减排实践的发展。
农业生产活动会直接或间接导致温室气体的排放,根据《IPCC国家温室气体清单指南》,农业部门(包括种植业、林业和畜牧业等)排放的温室气体主要是CO 2 、CH 4 和N 2 O。总体来看,农业温室气体排放源包含以下几个方面:
(1)农业种植养殖等生产活动产生CH 4 的排放,主要来自水稻种植、反刍动物肠道发酵;
(2)农田土壤释放温室气体,包括耕作和土壤生物化学过程中产生的CO 2 、稻田土壤CH 4 、稻田灌溉产生的N 2 O以及氮肥施用产生的N 2 O;
(3)农业生产活动中直接或间接的能源消耗,包括使用柴油、汽油及煤炭等化石能源直接产生的CO 2 ,抽水灌溉、排涝及机耕等电力消耗间接带来的CO 2 排放;
(4)农用化学品隐含碳排放,即化肥生命周期、农药生命周期以及农膜生命周期隐含的碳排放;
(5)农业废弃物产生的温室气体排放,即粪便产生和管理过程排放的CO 2 、CH 4 和N 2 O,秸秆焚烧产生的CO 2 ;
(6)土地利用/覆被变化中,农用地和非农用地之间的转换会造成大量的碳排放,农用地内部转化也会造成大量的温室气体排放,如森林或草地转变为耕地、旱田转变为水田等。
农业温室气体排放受诸多因素的影响,气候、植被、土壤及农田管理诸多条件中,任何一个因子的微小变化,都会改变温室气体的产生及排放。本文将其归纳为3个方面,即自然条件、农业管理方式和社会因素。
(1)自然条件:区域地理条件、水热条件、气候类型和水土资源等自然因素决定了作物格局以及农业能源利用情况,对农业碳排放产生了一定的影响。例如:具有相同耕作方式的小麦-玉米生态系统中,中国黄土高原地区的CO 2 排放速率远远小于川中丘陵地区。同样采用免耕处理的情况下,在加拿大西半岛的半干旱和半湿润地区土壤有机碳含量会减少,而在加拿大东部的潮湿地区会增加。
(2)农业管理方式:作物种类、耕作方式(免耕、翻耕)、农药化肥、有机物料生物质炭、灌溉、农膜使用、畜禽粪便处理方式、秸秆还田及放牧强度等。这些管理方式通过改变土壤的理化生性状,进而影响其碳排放以及固碳能力。例如:免耕可以固定(2.057±0.14)tC/ha。稻田施用控释尿素和抑制剂能够减少15%CH 4 和28%N 2 O的排放。地膜覆盖、堆肥、秸秆还田、稻谷种植面积和大牲畜饲养数量等也显著影响了农田CU8国际H 4 和N 2 O的排放。
(3)社会因素:国家宏观政策、经济发展水平、能源利用效率、能源消费结构、技术进步、人口增长、居民饮食结构和农民心理因素等通过改变农业发展方式、促进技术进步等措施有效地减缓了农业温室气体排放。例如:发展智慧农业可以提高农业生产效率,减少施肥农药污染,抑制农业碳排放;居民饮食中的谷物消费正越来越多的被肉类消费所替代,而肉类食物的增加会导致畜禽养殖业温室气体的大量排放。
当前的减排对策大体上可分为技术措施和政策措施两方面。已有的文献中,农业温室气体减排的技术措施可以针对其6大排放途径进行归纳。
(1)通过选择合适水稻品种、调控日粮、提高单产水平、优化牲畜饲养方法等可以减少稻田CH 4 和反刍动物肠道发酵CH 4 。例如:稻-鸭共栖生态种养模式与常规稻田相比可以降低稻田CH 4 排放量约30%;有机肥和化肥配合施用、添加酸性肥料、添加CH 4 产生菌抑制剂(如碳化钙)等均可以减少CH 4 产生。
(2)通过休耕免耕、减少使用除草剂、避免作物残茬燃烧可以有效增加土壤的碳储,减少农业土壤CO 2 的排放。例如:稻田淹水和烤田相结合、湿润灌溉和间歇灌溉以及中期排水等合理的水分管理方式,旋耕、免耕高茬还田、保护性耕作等耕作方式等措施是大幅减少CH 4 排放的理想措施。合理施用氮肥、推行缓释肥和长效肥料以及秸秆还田等农田肥料管理措施可以有效减少农田土壤中由于使用氮肥而引起的N 2 O排放。
(3)通过种植生物能源作物,推广以沼气、薪炭林、木质气等生物型再生能源以替代化石燃料,可以有效减少农业生产过程中因化石能源消耗导致的CO 2 排放。通过更新已经超龄使用的大中型农机用具,可以实现节能减排;对农用机械进行节能改造,提高拖拉机、柴油机等能源利用效率,可以减少农用机械使用过程中的化石燃料的耗费,进而减少农业温室气体的排放。
(4)通过提高化肥生产效率、用有机肥替代部分化肥及科学合理的调控化肥施用可以减少化肥生产过程中的碳排放,并且降低使用过程中的碳排放。例如:作物轮作中使用豆类可以明显降低对氮肥的需求;农作生产中减少化肥施用,减少农药使用,增加农膜生命周期等措施降低对化石燃料的需求和制造;从而减少对温室气体排放。
(5)通过对农业废弃物的高效管理可以改善农业能源利用结构,间接减少温室气体排放。例如:采取秸秆还田等措施可以减少氮肥的施用量,从而减少N 2 O的排放。
(6)通过一系列的土地利用管理措施U8国际可以显著减少这方面的温室气体排放。例如:荒地复植补种、退耕还林还草等均会减少温室气体排放。
农业温室气体排放受经济、社会等多方面因素的影响,减少农业温室气体排放除了采用技术措施外,可进一步采用经济手段和激励制度达成减排的最终目的。例如:碳税的征收会增加农业生产的直接和间接成本,增加相关商品价格和土地价值,从而抬升农业温室气体减排的机会成本。
农业既是温室气体排放源又是可以储存温室气体的潜在汇。为实现农业领域的温室气体减排,可以从源头减少温室气体排放以及增加碳汇两大方面入手,已有的关于温室气体减排潜力的研究大致分为农业领域总体减排潜力、农业管理措施的减排潜力和宏观政策的减排潜力。
(2)农业管理措施的减排潜力。有研究表明不使用除草剂减少耕作,其总缓解潜力可达1.45×10 9 t •a -1 CO 2 -e。免耕操作使净大气CO 2 流量较常规耕作减少了169kg·hm -2 ·a -1 C;在中国保护性耕作对减少农业碳排放的潜力很大,与传统耕作方式相比,采用旋耕方式可以减少918~1976 kg·hm -2 ·a -1 C。推行缓释肥、长效肥料可减少单位面积农田N 2 O50%~70%;稻田施用控释肥与施用复合肥相比可减少N 2 O排放约80%。通过减少生产密集型作物和畜产品可以减少30%的农业温室气体排放量。秸秆还田使得稻田土壤的N 2 O排放量下降了15.2%±1.1%。而旱地土壤的N 2 O排放量则下降了8.3%±2.5%。改善水稻田管理的减排潜力约为0.3×10 9 t •a -1 CO 2 -e。
(3)宏观政策的减排潜力。碳税的征收可以在轻度经济收缩的情况下大幅减少排放,研究表明在澳大利亚,碳税设为23$t -1 时可以减少总温室气体排放量7.4×10 8 t,当农业部门免征时可以减少排放量的12.8%,当农业部门包括在碳税计划中时会减少14.1%温室气体。当设置不同碳税价格时,温室气体减排潜力也有所不同,此外,农业具有通过作为碳汇来抵消CO 2 排放的巨大潜力,通过改变耕作方式增加碳吸收、秸秆还田等管理措施或将农田转变为草地或森林等方式均可以增加农田土壤有机碳含量。
当前国内外关于农业温室气体排放的研究围绕着温室气体的产生机理及影响因素、减排潜力以及减排对策而展开。未来农业科技人员要从农户的角度出发提出简单可行、切实有效的农业温室气体减排措施,同时将经济学思想广泛植入农业温室气体排放的研究中,以经济手段协调农业温室气体减排与农业经济发展,推动碳中和进程发展到新高度!
注:本文主要引自张晓萱,秦耀辰《农业温室气体排放研究进展》河南大学学报 第49卷 第6期。
Copyright © 2025 U8集团 版权所有 备案号:粤ICP备13018112号