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我国农业活动温室气体减排的情景模拟、主要路径及政策措施
作者:叶兴庆 等    发布:2022-06-21    阅读:3768次   

中国农业经济 2022-03-21 16:22 发表于北京


文章信息

作者:

叶兴庆 程郁(国务院发展研究中心农村经济研究部)

张玉梅(中国农业科学院农业经济与发展研究所)

伍振军 李青(国务院发展研究中心农村经济研究部)

刘昌新(中国科学院科技战略咨询研究院)


文章来源:

本文来源于《农业经济问题》2022年第2期,略有删减,全文可在中国知网查看。



农业活动是我国温室气体重要排放源之一,在实现2030年前碳达峰和2060年前碳中和目标的进程中农业部门肩负着重要责任。农业活动具有自然再生产与经济再生产相交织的产业特征、排放温室气体与吸收二氧化碳的双重属性、国内活动与国外活动此消彼长的演变趋势。促进农业活动温室气体减排必须遵循农业活动的自然规律和经济规律,把握好降低排放与稳产保供的关系,瞄准主要排放源,从政策撬动和市场拉动入手促进农业活动向绿色低碳转型。

一、我国农业活动温室气体排放的总量和结构特征

(一)农业活动温室气体排放源口径比较

农业活动温室气体排放量取决于农业活动量和各项活动的排放因子。除排放因子存在差异外,对农业活动的界定,不同机构和专家也存在较大差异。目前使用较多的农业活动口径有以下三种:一是中国政府通报口径;二是政府间气候变化专门委员会(IPCC)推荐的口径;三是联合国粮农组织(FAO)采用的口径。

从上述口径来看,除没有限定性热带草原烧荒现象无需通报外,中国政府通报的其他五类农业活动基本能够与IPCC和FAO界定的农业活动相对应。最为明显的差异在于,FAO把农场能源消费纳入农场排放范围,而中国政府通报和IPCC均不包括农业能源消费。中国政府通报中将农村生活的沼气燃烧、生物质发电(农林废弃物、沼气、生物成因固体垃圾)的甲烷排放和生物质燃烧的二氧化碳排放作为农村能源利用的补充信息项,但不纳入排放总量计算。

关于中国农业活动温室气体排放的估算,除中国政府根据《联合国气候变化框架公约》通报的国家温室气体排放清单数据、FAO发布的国别数据外,其他的组织和专家也进行了估算,但因口径、方法等不同而差异悬殊。

(二)农业活动温室气体排放的总量特征

一是农业活动温室气体排放总量增长势头明显放缓。根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》数据,我国农业活动排放的温室气体由1994年的6.05亿吨增长到2012年的9.38亿吨,然后下降到2014年的8.3亿吨。从FAO数据看,我国农业活动排放的温室气体由1990年的6.96亿吨快速上升到1996年的8.24亿吨,此后起伏波动较大,于2016年达到8.37亿吨的历史峰值,2017年以来呈现较为明显的下降趋势。需要注意的是,对农业活动温室气体排放量的测算存在较大不确定性,随着农业机械化程度提高农业能源消费量将持续增长,我国农业活动的温室气体排放量是否已稳定地越过峰值尚需时间的检验。

二是农业活动温室气体(GHG)占比低于农业国内生产总值(GDP)占比。总体而言,农业活动排放强度低于整个经济活动的排放强度,是一个相对低碳的部门。根据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》数据,我国农业活动温室气体增长速度慢于全部温室气体增长速度;农业活动温室气体占全部温室气体的比重,2014年为6.75%(不包括“土地利用、土地利用变化和林业”)或7.42%(包括LULUCF);同期,农业占GDP的8.6%。

(三)农业活动温室气体排放的结构特征

从温室气体类别看,甲烷和氧化亚氮是农业活动的主要排放气体。从主要农产品类别看,稻谷、牛肉、谷物(除稻谷外)生产导致的排放居前三位。


二、未来我国农业活动温室气体排放预测模拟分析

我国未来农业活动温室气体排放走势取决于农业活动量(即农产品国内产量)变化和农业活动温室气体排放因子(即单位产品排放量)变化两大因素。其中,农产品国内产量变化由需求总量变化和自给率变化决定,单位产品排放量变化由农业减排技术进步率决定。农产品自给率变化和农业减排技术进步率通过情景设定分别确定,农产品需求总量变化采用中国农业科学院农业经济与发展研究所和国际食物政策研究所联合开发的中国农业产业模型计算确定。

(一)四种情景的预测模拟

本文设计四种模拟情景。情景一和情景二考虑未来农业活动温室气体减排技术进步率按照历史水平正常增长情形下,农产品市场对外开放程度的变化。其中,情景一模拟农产品市场对外开放程度提高、农产品自给率水平降低对农业活动温室气体排放的影响,情景二模拟农产品市场对外开放程度降低、农产品自给率水平提高对农业活动温室气体排放的影响。情景三和情景四将农产品市场对外开放程度变化与农业活动温室气体减排技术进步加快进行综合考虑。其中,情景三模拟农产品市场对外开放程度提高和农业活动温室气体减排技术进步率提高对农业活动温室气体排放的共同影响,情景四模拟农产品市场对外开放程度降低和农业活动温室气体减排技术进步率提高对农业活动温室气体排放的共同影响。

主要粮食和畜产品的低自给率值由本文作者综合研判设定。设定的高自给率和低自给率分别作为2030年的目标值,将其与2020年实际自给率之差按照10年平均增长速率递推。2031年及以后各年的自给率值维持在2030年水平。

在低技术进步率情景下,以目前农业生产中化肥有效利用率40%为起点,到2060年提高8个百分点,达到48%。这8个百分点,按2021—2025年提高1.5个百分点,2026—2030年提高1.5个百分点、2031—2050年每5年提高1个百分点,2051—2060年每5年提高0.5个百分点分配。稻田排放系数和畜产品排放系数递降幅度也按照上述节奏分配到各个时间段,最终到2060年达到下降20%的目标。

高技术进步率情景下,以目前农业生产中化肥有效利用率40%为起点,到2060年提高16个百分点,达到56%。这16个百分点,按2021—2025年提高3个百分点、2026—2030年提高3个百分点、2031—2050年每5年提高2个百分点、2051—2060年每5年提高1个百分点分配。稻田排放系数和畜产品排放系数递降幅度也按照上述节奏分配到各个时间段,最终到2060年达到下降40%的目标。

情景一(低自给率+低技术进步率):农业活动温室气体减排技术正常变化情形下,农产品市场对外开放程度提高、农产品自给率下降。在总需求一定情况下,国内农产品生产减少,进而导致国内农业活动温室气体排放下降。其中,猪肉、牛羊肉、奶类等畜产品自给率下降,更多依靠进口,将导致国内猪肉、牛羊肉、奶类等畜产品产量相应较少,对饲料粮的需求也较少;受饲料需求较少和自身自给率下降影响,稻谷、小麦、玉米和其他粮食的总消费量也将减少,国内生产相对较低。

情景二(高自给率+低技术进步率):农业活动温室气体减排技术正常增长情形下,农产品市场对外开放程度降低、农产品自给率提高。在总需求一定情况下,国内农产品产量相对较高,进而导致国内农业活动温室气体排放上升。其中,由于猪肉、牛羊肉、奶类等畜产品自给率较高,更多依靠国内生产,进而导致对饲料粮的需求增加;受饲料粮需求增加和自身自给率提高影响,稻谷、小麦、玉米和其他粮食的总消费量和国内生产量增加。

情景三(低自给率+高技术进步率):综合考虑农产品市场对外开放程度提高和农业活动温室气体减排技术进步加快。

情景四(高自给率+高技术进步率):综合考虑农产品市场对外开放程度降低和农业活动温室气体减排技术加快。尽管在此种情景下高自给率会导致农业活动温室气体排放水平会相对高一些,但由于农业活动温室气体减排技术加快将导致生产单位农产品产生的温室气体下降,一定程度上会抵消国内农产品生产增加产生的温室气体。

上述研究结果表明,提高我国农产品市场开放程度和提高农业活动温室气体减排技术进步率均能减少农业活动的温室气体排放。其中,情景三最为理想,既能尽早实现农业活动温室气体排放达峰,又能以最低值达峰,还能在达峰后以最大幅度减排、减轻2060年碳中和压力,应努力按这种情景推动农业活动温室气体减排。

(二)本文预测模拟存在的局限性

本文设置的4种情景大致反映了未来我国农业活动温室气体排放的可能走势。但受多种因素限制,本文所作的预测模拟也存在局限,一是纳入预测模拟的农产品种类有限,特别是对非食用类农产品的覆盖不足;二是对未来主要农产品自给率的设定以目前国家政策和国内外农产品成本倒挂幅度为依据,这些因素未来都可能出现变化;三是对未来减排技术进步率的设定只考虑到了化肥有效利用率的提高和水稻种植和动物肠道发酵甲烷减排技术的进步,未能考虑到其他方面的技术进步;四是未包括农业生产中能源消费产生的甲烷和氧化亚氮排放。


三、促进我国农业活动温室气体减排的主要路径

从目前的科学研究和认知水平看,农业活动中的主要温室气体排放源均存在较大减排潜力。如果未来出现颠覆性技术创新,减排潜力会更大。在目前可认知的减排潜力中,有的通过已知技术的应用就可以得到释放,有的则需要通过改变农业活动结构和组织方式加以释放。

(一)以改善饲料和改良品种为核心降低反刍动物肠道发酵甲烷排放

反刍动物肠道发酵甲烷排放是我国最主要的农业温室气体排放源之一。从现有研究成果看,应重点围绕改善饲料、改良品种促进反刍动物肠道发酵甲烷减排。在改善饲料方面,一是提高日粮精饲料比例;二是改善粗饲料品质;三是推广使用有利于减排的饲料添加剂。在改良品种方面,通过推广优良牲畜品种、提高饲料转化率,也可有效降低单位产品甲烷排放量。

(二)以推广良种良法为核心降低水稻种植甲烷排放

我国是世界上最大的水稻生产国,水稻种植面积占全球30%左右,而稻田是甲烷的重要排放源。接下来,应从推广良种良法入手继续促进水稻种植甲烷减排。在良种方面,重点是培育和推广高产低排水稻新品种。在良法方面,重点是两项措施:一是改进栽培技术。二是改进灌溉技术。

(三)以科学施肥为核心降低农用地氧化亚氮排放

氧化亚氮是一种具有极高全球增温潜势的温室气体,其分子温室效应是甲烷的近15倍、二氧化碳的310倍。农业生产过程中所施用的氮肥是农用地氧化亚氮排放的主要来源,科学施肥可以显著降低其排放水平。科学施肥包括正确的施肥量、正确的肥料品种、正确的施肥时期和正确的施肥方法,国际上称为“4R”理念或技术。首先,需要测算正确的施肥量。其次,需要选择正确的肥料品种。最后,需要采取正确的施肥方法。

改善土壤健康状况也可以降低农用地氧化亚氮的排放。中国热带地区每年都会产生大量废弃椰壳,将椰壳施入田中不仅能减少氧化亚氮排放,还能减少焚烧椰壳产生的二氧化碳。

(四)以固液分离、合理利用为核心降低动物粪便管理甲烷和氧化亚氮排放

我国为畜禽养殖大国,平均每年产生畜禽粪便约38亿吨。畜禽粪便中含有丰富的有机物和氮,是农业活动温室气体排放的重要来源。降低动物粪便管理产生的温室气体排放,应从两个方面实施:一是推行固液分离;二是推进合理利用。随着我国畜禽规模化养殖比例不断提高,应把督促规模化养殖场改进粪污收集和利用方式作为重点。

(五)以生化腐熟还田为核心降低农作物秸秆肥料化利用的甲烷和氧化亚氮排放

我国每年大约产生8亿吨农作物秸秆。按我国政府通报口径,农作物秸秆能源化利用归入能源活动中的“生物质燃烧”,饲料化利用与反刍动物肠道发酵相交叉,在各地严格禁止下田间焚烧现象大大减少。因此,与农作物秸秆利用相关、需要单独采取减排措施的主要是肥料化利用。秸秆肥料化利用主要通过直接还田和生化腐熟还田实现。秸秆直接还田会导致温室气体排放增加,但利用微生物分解并改变秸秆碳氮比,能够显著降低温室气体排放。由此可见,应把生化腐熟还田作为农作物秸秆肥料化利用的主要途径。

(六)促进农业节能减排

农业能源消费涵盖种植业、畜禽养殖业和渔业的机械用能。未来我国农业机械化程度将持续提高,如果不采取节能减排措施,农业能源消费增加导致的温室气体排放增加或将推迟农业温室气体排放达峰。应采取综合措施促进农业节能减排,在提高能效方面,应加快淘汰能耗高、污染重、效率低的老旧农用机械、老旧渔船,推广使用电动农业机械;在发展可再生能源方面,应通过田间光伏、农房屋顶光伏、农村太阳能路灯、太阳能热水器等促进农业生产设施用电和农村生活用电向可再生能源转化,在畜禽粪便处理量大和高能农业废弃物较多地区发展规模化生物沼气项目和生物发电。


四、促进我国农业温室气体减排的政策措施

找准了减排路径之后,关键是要从法律约束、行政规制、利益激励、道德感召等多维度综合施策,让农业生产者、农业服务商、农产品消费者、行业主管部门和地方政府等利益相关者能够按此路径尽快采取实际行动。 

(一)加强农业温室气体核算和监测

制定科学合理的农业温室气体减排时间表和路线图,首先要做好各类农业活动温室气体排放的核算、监测、预测等基础性工作。

(二)推进农业科技创新导向从单纯提高单产向改善品质与降低排放并重转变

为顺应全社会对农产品品质和农业生态功能的新需求,应将降低温室气体排放作为农业科技创新的重要导向,在农业科研项目方向设定、绩效评价上提高绿色低碳的权重。对水稻种植、反刍动物饲养、化肥施用等重要排放源,应加强对优质、高产、高碳吸收、低碳排放新品种新技术研发的支持,在品种审定和推广上应给予低排放品种政策倾斜,优先推广促进减排的农艺技术。

(三)强化对农业生产者采用绿色低碳生产技术和生产方式的激励约束

充分利用“绿箱”政策空间,加大对农业绿色低碳生产技术和生产方式的奖补支持,包括对畜禽粪污处理、秸秆发酵等减排设施建设的奖补,对有机肥、低排放饲料、低排放品种等投入品生产、流通和使用的奖补,对低碳栽培、灌溉等生产方式的奖补。培育绿色低碳农产品商标和品牌,加强对绿色低碳农产品的公益宣传,使生产者能够通过奖补收入和生态价值增值获得更高收入,提高其应用绿色低碳生产技术和生产方式的积极性。强化农业生产环境规制,严格养殖粪污处理等排放约束标准,加大对农业废弃物无处置和超标排放处置的惩处力度,倒逼农业生产向绿色低碳方式转型。 

(四)加强低碳导向的农业社会化服务体系建设

我国大量小农户无论在科学认知层面还是经济实力层面,短期内都难以接受绿色低碳生产技术和生产方式。应拓展农业社会化服务的内容,将农作物病虫害统防统治、测土配方施肥、畜禽粪污和作物秸秆收集处理、高能效农机作业等农业减排服务纳入农业社会化服务范畴,通过更全面的服务渗透解决小农户不会用、不愿用、不能用绿色低碳农业生产技术的问题。建立健全低排放生态循环生产的服务链,通过项目建设资助、政府购买服务等方式补齐减排技术应用的断链环节,培育专业化的服务运营商以增强服务的专业性、可及性和便利性,支持建立农业废弃物资源化利用的收集转运服务体系,采取回收奖励等方式鼓励农业生产者自发运送收集。

(五)把握好保障农产品自给率与促进农业温室气体减排的平衡

应兼顾农产品供给安全和生态安全目标,在确保粮食安全目标的基础上,引导重金属污染区等不安全、过剩的稻谷产能向高碳吸收、短缺的饲料作物种植调整。综合考虑生态承载力和碳中和目标约束,合理确定牛肉、奶类等畜产品的自给率目标,在向消费峰值迈进的发展阶段可适度放松自给率要求,通过适度增加进口来保障国内市场供应和减轻畜牧业排放压力。

(六)引导合理膳食、减少食物浪费

推进营养均衡型饮食教育,倡导和养成以白肉替代红肉的健康、低碳消费理念,推广动物产品限量和合理比例搭配的健康饮食指南,加强对植物蛋白健康营养的宣传。以替代牛肉消费为重点,积极推广“人造肉”产品。杜绝食物浪费,推进食物加工、流通等升级,减少中间环节损失。


END