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概述 由碳排放引发的全球气候变化已经给人类社会与经济发展带来了显著影响。为应对全球气候变化，《巴黎协定》提出了确保“将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，并将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上1.5℃以内”的目标，越来越多的国家加入碳中和的大潮，制定适合本国国情的碳资源管理路线。
很多人潜意识里面可能认为，植物通过光合作用吸收CO₂，种植的农作物可以进行光合作用，农业生态系统应该是碳汇。这是一个常见认知的误区，从农作物生长初期来看，作物通过光合作用吸收CO₂并将其固定，这一时期确实是属于碳汇，但是，作物收获的时候留下的秸秆无论是通过焚烧、还田或者用作生物燃料，都最终将固定的CO₂还给了大气。另一方面种植业产生的粮食被动物或者人类消化吸收也最终以CO₂形式排放，所以种植业不是碳汇。 有人说，照这么说，种植业既不是碳源也不是碳汇。这个说法放在古代可能适用，对于现代农业，化肥、农药、农业机械等等都是农业生产中必不可少的投入，这些都是额外的碳排放。农业用地是一个特殊的生态系统，既是碳源的制造系统，又是碳汇的吸收系统。农业的碳源主要来自于与人类密切相关的种植业和养殖业，碳汇主要来自于林地、草地。据联合国粮食与农业组织（FAO）的统计，农业用地释放出的温室气体超过全球人为温室气体排放总量的30%，相当于每年产生150亿吨的二氧化碳。《Nature-Food》2021年发布的研究报告显示，如果将计算范围扩展到整个农食系统，农业相关温室气体排放量约占全球排放总量的34%。
农业碳排放源 根据《2006 IPCC国家温室气体清单指南》，农业生产过程中的温室气体排放源主要包括10个方面，如下图所示：
农业领域主要排放温室气体有甲烷、氧化亚氮和二氧化碳3种，甲烷主要来自家畜反刍消化的肠道发酵、畜禽粪便和稻田等；氧化亚氮主要来自化肥使用、秸秆还田和动物粪便等。氮素多以铵态氮形态存在肥料和粪便中，在施肥或堆肥过程中，铵态氮与微量氧气通过硝化作用产生硝态氮，硝态氮通过扩散进入周围厌氧区域发生反硝化作用，释放氧化亚氮。它对温室气体的贡献率相较于二氧化碳是265倍，所以氧化亚氮的温室气体效应相当大；二氧化碳主要来自能源消耗。农业生产过程中各类机械设备、种植养殖用能设施以及农村生活中的炊事、取暖、洗浴、照明等，都需要花费大量的化石能源，排放大量二氧化碳。 农业碳排放分直接碳排放和间接碳排放。以种养殖环节为例，直接碳排放是指水稻、土壤以及微生物等生产过程产生的以CO2、CH4以及N2O等温室气体形式释放的碳，约占水稻生产碳排放总量的70%；其中以CH4形态为主的碳排放约占60%以上，是水稻生产减排的重中之重。间接碳排放是指在水稻生产中以种子、化肥、农药、燃油以及电能等农业生产资料形式释放的碳，约占水稻生长碳排放总量的30%，其中氮肥、磷肥和钾肥等肥料投入是间接碳排放的主要来源，在间接碳排放中的占比为33.0%~49.0%。 化肥是种植业生产过程中的第一大碳排放源，占投入环节碳排放总量的 60%左右。从化肥内部结构来看，每1kg氮肥、磷肥以及钾肥分别会排放3. 932kg、0. 636kg以及0.108kg的标准碳，几乎相当于一棵树半年的吸碳量。农药是继化肥之后种植业的第二大碳排放源，美国橡树岭国家实验室测算出每1 kg化学农药会产生4. 9341kg的标准碳。 农业碳减排－－低碳农业 低碳农业。又称“三低”农业：低能耗、低污染、低排放，是指在农业生产过程中，采用低碳、环保、可持续的生产方式，尽可能减少温室气体排放，降低对环境的影响，提高农产品的品质和产量。由此定义可知，低碳农业是节约型农业，尽可能节约各种资源的消耗，尽可能减少人力、物力、财力的投入。低碳农业也是效益型农业，以最少的物质投入，获取全社会最大的产出收益。随着全球气候变化和环境污染问题的日益严重，低碳农业已成为全球农业发展的趋势之一。低碳农业发展有三大特征： （一）低排、少取、循环。在农业生产过程中以能源消耗最少、排放最少，最终达到循环利用的目的。 （二）高效。低碳农业不仅追求低碳，更追求高效，是开发新技术、推广应用新成果、提高劳动生产率、提高经济效益和社会效益的一种高效农业。 （三）可持续发展。低碳农业既降低农业生产中的生态成本，又实现农业的最大产出，是一种可持续发展的农业。 2021年6月，德国通过修订版《气候保护法》，提出到2030年温室气体排放量比1990年减少至少65%，其中农业领域温室气体年排放量须减少至5600万吨二氧化碳当量。 2010年巴西于台《低碳排放农业计划》，2010年至2020年为该计划实施的第一阶段，共减少1.7亿吨碳排放，超出预期。从2022年9月1日起，《低碳排放农业计划》第二阶段正式实施，重点推广先进灌溉系统、集约化牲畜饲养等技术，主要目标是在2030年前将低碳农业面积扩大到7200万公顷，实现农牧业减少11亿吨碳排放。 英国作为《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）的缔约国之一，2019年英国国家农业联盟（National Farmers’ Union，NFU）宣布，英格兰和威尔士地区的农业碳排放将在2040年实现“净零”。 2023年4月我国财政部发布《关于做好2023年农村综合性改革试点试验有关工作的通知》，指出因地制宜发展品质优良、特色鲜明、广大消费者认可、能形成竞争优势的区域'金字招牌'，积极发展低碳农业、创意农业、智慧农业、农事体验、农旅融合，促进乡村产业深度融合发展。 目前低碳农业有五大发展模式： （一）有机农业模式：有机农业是指在不使用化学肥料和农药的情况下，合理的耕作、施肥、增施有机肥、开发使用新型肥料；采用农业防治、生物防治和物理防治的方法防治农作物的病虫害；推广天然纤维制品农膜和可降解农膜，由此提高农产品的品质和安全性。有机农业不仅可以减少化学肥料、农药和塑料农膜的使用，降低温室气体排放，还可以改善土壤质量和生态环境。 （二）精准农业模式：精准农业是指通过先进的技术手段，如遥感、GPS、 无人机等，对农田进行精细化管理，实现精准施肥、精准灌溉、精准病虫害防治等，提高农业生产效率和质量；精准农业可以减少农业生产过程中的浪费和损失，降低温室气体排放，提高资源利用效率。 （三）农田水利工程建设模式：农田水利工程建设是指通过修建水库、水渠、水塘等水利设施，实现农田灌溉和排水，提高农田水资源利用效率，尽可能地减少水分蒸发与渗漏，减少水资源浪费和污染。 （四）农业废弃物资源化利用模式：农业废弃物资源化利用是指将农业生产过程中产生的废弃物，如秸秆、畜禽粪便等，通过生物质能利用、有机肥料制造等方式，转化为能源和肥料，实现资源循环利用。 （五）能源节约和替代模式模式：从耕作制度、标准化种养、机械化作业、企业化经营、合作化组织等方面考虑，实现节能减耗，降低成本。高效利用生物质能源，适度发展木薯、甘蔗等非粮能源作物，生产燃料乙醇以替代化石燃料，并且开发利用太阳能、风能、秸秆等可再生能源。 我国农业碳排放概况及减排压力 根据OECD数据显示，中国作为第一农业大国，农业碳排量始终高于欧美，但由于本世纪初，中国碳排总量陡峭爬升，农业碳排放在中国总排放的比例中占比明显下降，随后一直保持在 7%-8%的水平上。从总体上看农业碳排在中国的占比不算高，但中国农业的减排至少还面临着畜牧业导致的大量有害温室气体排放、中国人口基数庞大导致消耗的农副产品较多、化肥替代技术尚不成熟等问题，因此农业带来的碳排放量仍然值得关注。赵敏娟等（2022）提出，2018 年中国农业碳排放总量为801.61百万吨CO2当量。牛羊等牲畜的肠道发酵185.47百万吨，占比23.14%；农业种植过程中的化肥施用156.19百万吨，占比19.48%；水稻种植149.84百万吨，占比18.69%；农业生产过程中的能源使用123.78百万吨，占比15.44%，以上四项约占中国农业碳排放总量的3/4，是碳减排的主要关注对象。 虽然我国已有学者从减少农业碳源入手提出减排方向（丁仲礼，2022）：农业机械用绿电、绿氢替代柴油作动力；从田间管理的角度，挖掘能减少甲烷和氧化亚氮排放但不影响作物产量的技术；研发减少畜牧业碳排放的技术；尽可能增加农业土壤的碳含量。稻田甲烷减排技术、农田氧化亚氮减排技术、保护性耕作固碳技术、农作物秸秆还田固碳技术、反刍动物肠道甲烷减排技术、畜禽粪便管理温室气体减排技术、牧草生产固碳技术、渔业综合养殖碳汇技术、秸秆能源化利用技术、农村沼气综合利用技术等也蜂拥发展，但我国推动农业低碳发展需要统筹兼顾乡村振兴、生态文明等战略目标，难度非常大。当前，我国尚未实现农业现代化，受人均农业资源相对稀缺、农民收入偏低等条件约束，实施低碳农业存在选择空间小，且不确定性大。目前存在以下挑战： （一）农业结构调整压缩了减排固碳空间。我国来自种植业、畜牧业和渔业的碳排放大约分别占到农业总碳排放30%、50%和20%，随着经济社会发展，公众对肉蛋奶等畜产品的需求会持续增长，畜牧业和渔业碳排放也将保持持续增长趋势。 （二）农业能源消耗碳排放比例增大。随着农业现代化发展，土地集约化、机械化水平将不断提高，三产融合速度加快，农业生产、加工、储存和消费等环节产生的能源消耗碳排放可能大幅增加（赵敏娟，2021），能源消耗碳排放比例超过化肥成为农业第一大排放源。 （三）低碳农业技术选择空间小。农业低碳技术要求规模化、量产化以降低成本，但目前我国户均经营规模只有7.46亩，大约相当于欧盟的1/30和美国的1/340，在世界上属于超小耕地规模，与美国、加拿大、澳大利亚、巴西等主要农业生产国与出口国的生产规模难以相提并论。而且大部分承包耕地仍由承包农户管理经营，以小农户为主体的分散化经营是现阶段乃至未来很长一段时间我国农业的主要经营方式，无法规模化满足农业低碳技术的需求。此外，小农户分散经营还带来碳排放分散，增加了检测、评估和处理成本，导致政府监管干预效率不高。 （四）向低碳农业转型面临诸多不确定性。去年，我国化肥、农药年用量均为世界第一，三大粮食作物的化肥利用率为40.2%，与发达国家60%以上的水平相比，仍存在较大差距。向低碳农业转型，意味着要大幅度降低化肥、农药和动力机械等传统农业生产要素投入，然而注入新要素、新技术和新耕作制度并非一朝一夕能够实现，这个过程会不可避免造成农产品供给波动。当今世界经济面对百年未有之大变局，我国统筹国际国内两种资源与两个市场的不确定性升级，加上近段时间极端天气频发，冲击农作物产量。农业低碳发展必须在保障粮食安全的前提下稳妥推进，受约束较大。 （五）低碳农业的经济效益相对生态效益低。以沼气、秸秆还田等减排固碳技术为例，虽然这类技术有利于减排，但不能为农业经营主体创造收益，当前，政府主要通过补贴、转移支付等手段调动经营主体采用新技术的积极性，缺乏长效激励机制。 （六）低碳农产品市场收益低。目前低碳农产品在应对气候变化方面的贡献还不能在消费者群体获得较高的认可度，使得低碳农产品易被传统农产品挤出市场。从当前百姓对“双碳”的认知看，还没有形成基于消费者保护生态环境、应对气候变化的情感诉求打造低碳农产品品牌的气候，还不能将低碳农业生产的碳文化赋能农旅，融入到农业景观观光、家庭农场体验、农业庄园度假、乡土民俗风情旅游、农业研学等新业态之中。 此外，农业碳排放测算和监测缺乏基础数据支撑也阻碍低碳农业更好地运行。建立农业碳排放观测网络和监测中心，编制规范的数据标准，加强长期核算，是农业碳排放评估和决策的基础性工作。由于农业碳排放量大且分散，投入产出品种多且波动大，导致种植业和养殖业的碳排放估算参数不确定且难以计算，碳排放转换系数没有明确标准，估算农业碳达峰时间节点、制定碳中和政策缺乏可靠依据。 |
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