T. West[17] 称之为全碳分 析(Full CycleAnalysis),即包括对能源使用、电、肥料、灌溉 和农田机械的碳排放的估算。 研究方法数据来源于《中 国统计年鉴》19782009 年全国各种农作物产量、种植面积数据和 灌溉、施肥、农业机械、农村用电等农业投入统计数据。 总碳排放(Et)估算公式为:Et=Ef+Em+Ep+Ei 式中,Ef, Em,Ep,Ei 分别为农田化肥生产,农业机械使用,农村用电和灌溉 过程带来的碳排放。各项碳排放过程计算公式如下(其中 为系数,参照T.O. West[17]的转换系数): Ef Gf× (Am× B)+(Wm × (wP× 其中,Gf为化肥使用量,Am 为农作物种植 面积,Wm 为农业机械总动力,wP 为农村用电总动力,C=0.18 kgC·kw-1,为灌溉面积,A=857.54 kgC·mg-1; B=16.47 kgC·hm-2,C=0.18 kgC·kw-1,D= 266.48 kgC·hm-2。 (2)总碳吸收(Ct)估算公式为: 种农作物类型;Cd为某种作物全生育期对碳的吸收 量;Cf 为作物合成 经济产量,Dw生物产量,H 为经济系数, 三者存在数量关系: Dw Yw/Hi,中国主要农作物经济系数和见文献[11]。 结果与分析 3.1 19782009 年中国农业生产碳排放特征分析 排放总量而言,自1978 年以来呈明显增加趋势。由1978 增加到2009年的19 344.31 万t(图1),增长了约6.27 倍,年均增长率 10%。农业生产碳排放的各项构成要素中,灌溉碳 排放增长幅度较小,31 年间仅增长了 30%;农业机械碳排放和化肥 使用碳排放呈现稳定的增长势头,而农村用电碳排放增势最为明 显。这说明自 1978 2009年,我国农田基础灌溉设施变化不 大,农田灌溉碳排放没有显著变化,而其他农业投入如化肥、农机 使用等则持续增加,并且随着农业机械化程度的提高,农村用电量 显著增加,尤其是 1997 年农村用电碳排放首次超越农业化肥使用碳 排放,呈现出剧烈增长之势,这些变化都与我国农业机械化、现代 化的发展密不可分。 3.2 19782009 年中国农作物碳吸收特 征分析 与碳排放逐年显著增加的趋势不同,我国农田生态系统 碳吸收由1978 30654.34 增加到2009年的66 151.95 增加了115.8%,呈现出总体上升、稳中有变的发展趋势(图 碳吸收总量在90 年代之前增势明显,此后则呈现上升缓慢、稳中有 变的趋势。这主要是因为 1978 年我国农业政策发生了重大调整,家 庭联产承包责任制的实施极大刺激了农民生产的积极性,随后几年 间我国农作物单位面积产量增势显著,20 世纪 90 年代以后由于国 家政策、农业投入以及农作物播种面积、单位面积产量渐趋平稳, 碳吸收总量也呈现平稳发展的势头。 19782009 年,由于碳排 放的增长显著,而同期农田生态系统碳吸收增长平稳,因此同期净 碳汇呈稳中有降的发展趋势(图3),尤其从 20 世纪 90 年代末以 来,下降趋势明显。 3.3 2009 年中国各省区农业生产碳源/汇变 化特征分析 利用 2009 年全国各省、直辖市以及自治区的农业生 产相关统计资料,对各省区的碳源/汇变化特征进行横向对比分析, 统计数据均来源于《中国统计年鉴》。 3.3.1 各省区碳排放变化 特征分析 各省碳排放总量相比之下,江苏、广东 2009 年碳排放总 量突破2 000 万t,居全国之首;而浙江、河北、山东、河南4 t,居全国前列。这一方面是因为农作物播种面积较大,如河南省 2009 年农作物播种面积达 hm2,居全国之首,因此,相应的农业投入如化肥施用、农田灌溉和农机使 用带来的碳排放量较多;另一方面是农村用电量大所致,如江苏省 2009 年农业系统碳排放高达2 868.5 万t,主要原因是由于其农村用 电量大,因此碳排放总量大,其他如浙江、广东等沿海发达省也是 如此。主要是由于这些地区农业相对发达,现代化水平较高,因此 能源消耗量大(图4)。就各省碳排放总量内部构成要素而言,各 构成要素对其碳排放总量的贡献各不相同。上海、浙江、广东、江 苏等发达省市,农村.Com 用电碳排放占其碳排放总量的比例均在 80%以上,其中以上海最为突出,高达 94%,而西藏却不足 10%。 3.3.2 各省区碳汇变化特征分析 2009 年中国各省农田生态系统净碳 汇量及地区差异很大。就净碳汇量而言,我国大部分省市农业生产 碳收支基本持平并略有盈余,只有个别省市碳排放量大于碳吸收 量,净碳汇出现负值。就净碳汇的地区差异来讲,以农业为主的中 西部省市与沿海及经济发达省市存在较大差异。其中净碳汇量最大 的河南省总量达到6 150.5 万t,而最小的广东省则为负624.7 说明河南作为主要的农业大省,农作物播种面积大,农田生态系统碳吸收总量远远超过农业生产碳排放,因此具有很强的固碳能力。 与此相反的是以广东、浙江、上海等省市为代表的沿海发达省市, 因其农业投入高,和播种面积相近的其他省份比,其农业碳排放远 远超过其农田生态系统的碳吸收量,出现了净碳汇及单位面积净碳 汇均为负值的情况(图4.1推广节水农业,提高农田灌溉效率 我国农田水利设 施不够完善,农田灌溉方式也依然沿用过去的随地漫灌方式,造成 水资源的极大浪费。对此,一方面要因地制宜,在我国水资源短缺 的北方地区大力发展旱作农业、节水农业,另一方面通过采用有效 的渠道防渗技术及管道输水等方式,减少灌溉过程的水资源流失, 同时积极使用喷灌、滴灌等先进的节水灌溉技术,注重农业灌溉用 水的净化处理和回收再利用,不断提高灌溉效率,促进水资源的合 理、有效和节约利用。 4.2 科学施肥,提高肥料利用率,增施 有机肥 以往的过量粗放的化肥施用方式,一方面削弱了庄稼的 生产能力,造成很大程度的资源、能源浪费,加剧环境污染;另一 方面又破坏了土壤自身的物理性状,导致土壤板结,不利于农作物 生长。因此,大力推广测土配方施肥和科学施肥,增施有机肥、厩肥,发展可持续农业,既满足庄稼生长的肥料需求、改善土壤性 状,又能节省能源、保护环境、减少农民负担,因而具有极大的社 会、经济和生态效益。 4.3 改变传统耕作方式,促进秸秆还 田,提高土壤固碳效率 我国人多地少,应通过调整耕作制度, 采用恰当的耕作方式(如轮作)和保护性耕作措施来提高土壤有机 碳稳定性,增加农田碳汇,另外要加强对农民的科学宣传教育,促 进农作物秸秆还田。通过秸秆粉碎、沤制还田,推行过腹还田、发 展沼气等各种措施,促进秸秆科学还田[18]。既培育土壤肥力,提 高土壤有机质含量,又减少了秸秆焚烧造成的环境污染等负面效 应,促进农业生产活动中的非经济产量的资源化利用。 4.4 高农业生产率,促进农作物生育期碳吸收改良土壤,加强水利 设施建设,改善农业生产条件。改良作物品种,培育耐高温、抗干 旱等极端气候及抗病虫害的优良品种,确保在新的生态环境下农牧 产量的不断提高,扩大农作物生育期碳的吸收和存储。 4.5 进土地集约节约利用,提高单位面积生产率目前,我国农业生 产用地存在很多利用和管理问题,由于分户经营而带来的户均农用 地面积小,不利于农业生产的机械化和开展规模经营;经济发展较 快的地区私自改变农用地用途或者撂荒、抛荒的问题较为普遍,土 地集约化程度低,利用率不高,单位面积生产率较低。因此,要根 据各地实情科学编制土地利用总体规划并确保实施,推行科学决策 加快农用地流转进程,促进农村土地规模化、机械化经营;另外, 通过对农民进行科技培训等多种渠道,促进农业生产科学化、现代 化,以提高单位面积生产率。 结论与讨论主要结论如 下:(1)中国农业生产碳排放呈明显增加趋势,19782009 年间年 均增长率 10%;(2)同期我国农田生态系统碳吸收呈现出总体上 升、稳中有变的发展趋势。由1978 30654.34 66151.95 t,增加了115.8%;(3)19782009 年,由于碳 排放的增长显著,而同期农田生态系统碳吸收增长平稳,因此同期 净碳汇呈稳中有降的发展趋势,尤其从 90 年代末以来,下降趋势明 显;(4)经济发达的长江中下游及东南沿海农业活动碳排放总量较 大,其中农村用电量的显著增加是导致其碳排放总量增加的主要因 素;(5)各省区碳吸收、碳排放和净碳汇空间差异显著。其中发达 地区碳排放量大,净碳汇出现负值,使该地区成为农业碳源,这表 明发达地区有较高的农业投入。 农业生产过程及农田生态系统 碳循环是一个十分复杂的过程,对中国 19782009 年的农业生产碳 收支进行了粗浅的核算,难免存在一定的误差和偏颇之处。随着研 究的进一步深入,以后应加强以下方面的研究:(1)加强统计数据 和实验数据的结合,使农业生产过程及农田生态系统碳收支的估算 更细致、深入、准确;(2)应针对不同农作物、不同的种植方式开 展碳收支的探索,研究不同耕作方式下的碳排放,这对于农业生产 的碳减排更具有针对性和现实意义。