中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (21): 4290-4307.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.21.010
收稿日期:
2023-12-04
接受日期:
2024-01-04
出版日期:
2024-11-01
发布日期:
2024-11-10
联系方式:
牛坤玉,E-mail:niukunyu@caas.cn
基金资助:
NIU KunYu1(), GE RuoHao1, CHEN MeiAn2, JIN ShuQin3, LIU Jing1
Received:
2023-12-04
Accepted:
2024-01-04
Published:
2024-11-01
Online:
2024-11-10
摘要:
【目的】从全产业链的视角,开展农食系统温室气体排放特征、结构和趋势分析,助力我国低碳战略的有效推进。【方法】基于联合国粮农组织最新的统计数据,利用统计分析法、比较分析法以及情景分析法,分析1990—2020年中国与美国、西欧、印度、巴西等主要经济体以及全球水平的农食系统温室气体排放的趋势特征和结构特征,并分情景(基准情形,温控目标2 ℃情形,温控目标1.5 ℃情形)、分环节对中国2050年农食系统温室气体排放量做出预测,在此基础上提出减排的重点领域和实现路径。【结果】中国是上述主要经济体中人均农食系统温室气体排放唯一增长显著的经济体,但人均排放水平远低于发达经济体。预计未来随着工业化进程的完成、能源行业低碳化的推进以及农业生产环节减排难度的增加,中国农食系统温室气体排放在全社会总排放中的占比将呈先下降后上升的趋势。其中,食品消费环节是中国农食系统温室气体排放增长最快的环节,农业生产环节的排放比重虽然在下降,但仍然是农食系统温室气体排放占比最大的环节。不同于其他主要经济体肠道发酵排放占比明显偏高的特征,中国的农业生产温室气体排放呈现肠道发酵、水稻种植、化肥施用以及能源利用“四分天下”的局面。【结论】未来减排的着力点应放在制定综合性农食系统碳中和战略、能源结构的低碳化、促进食物消费结构转变以及推进市场化减排等方面。
牛坤玉, 葛若昊, 陈美安, 金书秦, 刘静. 双碳目标下中国农食系统温室气体排放结构、发展趋势及国际比较[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4290-4307.
NIU KunYu, GE RuoHao, CHEN MeiAn, JIN ShuQin, LIU Jing. Structural Characteristics, Development Trends, and International Comparison of Greenhouse Gas Emissions in China’s Agri-Food System Under the Dual-Carbon Objectives[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(21): 4290-4307.
表1
农食系统温室气体排放的核算范围、时间跨度以及核算气体类型"
农业活动类型 Type of agricultural activities | CH4 | N2O | CO2 | 氟化气体 F-gases | |
---|---|---|---|---|---|
农业生产环节温室气体排放 Greenhouse gas emissions from agricultural production | 农作物秸秆残留物焚烧 Burning - crop residues | √ | √ | ||
农作物秸秆残留 Crop residues | √ | ||||
肠道发酵 Enteric fermentation | √ | ||||
施入农田的粪便 Manure applied to field | √ | ||||
排放到牧场的粪便 Manure left on pasture | √ | ||||
粪便管理 Manure management | √ | √ | |||
水稻种植 Rice cultivation | √ | ||||
草原火灾 Savanna fires | √ | √ | |||
合成化肥的施用 Application of synthetic fertilizers | √ | ||||
有机土壤排水 Drained organic soils | √ | √ | |||
农场内能源使用 On-farm energy use | √ | √ | √ | ||
土地利用变化有关的排放 Land-use change-related emissions | 林地转化为其他用途的土地 Net forest conversion | √ | |||
潮湿的热带森林火灾 Fires in humid tropical forests | √ | ||||
有机土壤火灾 Fires in organic soils | √ | √ | |||
供应链前端排放 Emissions at the front end of the supply chain | 化肥生产 Fertilizers manufacturing | √ | √ | √ | |
农药生产 Pesticide production | √ | √ | √ | ||
食品生产后的排放 Post-production emissions | 家庭食品消费 Household food consumption | √ | √ | √ | |
食品包装 Food packaging | √ | √ | √ | ||
食品生产和加工 Food production and processing | √ | √ | √ | ||
食品运输 Food transport | √ | √ | √ | ||
食品零售 Food retail | √ | √ | √ | √ | |
食品废弃物处理 Food waste disposal | √ | √ | √ |
表2
农食系统各环节分情景预测思路"
农业活动类型 Type of agricultural activities | 预测方法以及依据 Scenario setting and assumptions for emissions projections | |||
---|---|---|---|---|
基准情形 Baseline | 温控目标为2 ℃情形 2 ℃ climate target scenario | 温控目标为1.5 ℃情形 1.5 ℃ climate target scenario | ||
农业温室气体排放 Agricultural greenhouse gas emissions | 水稻种植 Rice cultivation | 1.5×108 t | 调整灌溉方式,推广滴灌技术、干湿交替灌溉[ Promoting drip irrigation technology and implementing alternate wetting and drying irrigation[ | 进一步考虑灌溉调整、水稻直播旱种的推广[ Considering additional irrigation adjustments and promoting dry direct-seeding of rice[ |
氮肥施用 Nitrogen fertilizer application | 1.7×108 t [ | 加大力度推广测土配方施肥和保护性耕作[ Intensifying efforts to promote soil testing and formula fertilization as well as conservation tillage[ | 在继续推广测土配方施肥和保护性耕作基础上,推广缓释肥和氮肥增效剂[ Further promoting slow-release fertilizers and nitrogen fertilizer enhancers[ | |
肠道发酵 Enteric fermentation | 3.1×108 t [ | 推广动物育种,在饲料中添加茶皂素、益生菌等添加剂[ Promoting animal breeding and incorporating additives such as tea saponins and probiotics into feed[ | 考虑膳食结构调整[ Considering dietary changes[ | |
畜禽粪污 管理 Livestock manure management | 1.6×108 t [ | 加大力度推广畜禽粪污产沼[ | 在畜禽粪污产沼和规模化养殖基础上,考虑膳食结构调整以及优化畜禽粪污管理,减排潜力1.2×108 t Further considering dietary structure adjustments, and optimizing the management of livestock and poultry manure, there is a potential emission reduction of 1.2×108 t | |
农场能源 On-farm energy use | 1.5×108 t | 大力发展光伏农业,发展绿色能源,推广农机电气化设备,农业部门电气化率达到30%[ It is anticipated that the electrification rate in the agricultural sector will reach 30%[ | 农业电气化率达到40%[ With 40 per cent electrification of agriculture[ | |
化肥农药生产环节 Fertilizer and pesticide production | 2.4×108 t | 预计到2050年工业行业电气化率将达到58.5%,二氧化碳将比基准情形下降48.9% Electrification of the industrial sector is projected to reach 58.5% by 2050, with a CO2 reduction of 48.9% compared to the baseline scenario | 预计到2050年,工业行业电气化率将达到69.2%,二氧化碳将比基准情形下降72.8% Electrification of the industrial sector is projected to reach 69.2% by 2050, with a 72.8% reduction in carbon dioxide compared to the baseline scenario | |
食品生产加工环节 Food production and processing | 7.3×108 t | |||
食品消费环节 Food consumption | 4.5×108 t | 减少固体燃料的使用,促进炊事电气化[ Cut solid fuel use, promote cooking electrification[ | 煤炭在能源结构中的比重将进一步下降,相应的二氧化碳温室气体排放量将比基准情形下降84.0% The share of coal in the energy mix would be further reduced and the corresponding GHG emissions of CO2 would be reduced by 84.0% compared to the baseline scenario |
[1] |
doi: 10.1038/s43016-021-00225-9 pmid: 37117443 |
[2] |
田云, 张俊飚, 李波. 中国农业碳排放研究: 测算、时空比较及脱钩效应. 资源科学, 2012, 34(11): 2097-2105.
|
|
|
[3] |
金书秦, 林煜, 牛坤玉. 以低碳带动农业绿色转型:中国农业碳排放特征及其减排路径. 改革, 2021(5): 29-37.
|
|
|
[4] |
邓荣荣, 肖湘涛, 刘凡璠. 公平和效率双重视角下中国粮食主产区农业碳排放研究. 调研世界, 2023(6): 14-25.
|
|
|
[5] |
吉雪强, 刘慧敏, 张跃松. 中国农地流转对农业碳排放强度的影响及作用机制研究. 中国土地科学, 2023, 37(2): 51-61.
|
|
|
[6] |
赵敏娟, 石锐, 姚柳杨. 中国农业碳中和目标分析与实现路径. 农业经济问题, 2022, 43(9): 24-34.
|
|
|
[7] |
孟庆雷, 殷宇翔, 王煜昊. 我国农业碳排放的时空演化、脱钩效应及绩效评估. 中国农业科学, 2023, 56(20): 4049-4066. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.010.
|
|
|
[8] |
尹忞昊, 田云, 卢奕亨. 中国农业碳排放区域差异及其空间分异机理. 改革, 2023(10): 130-145.
|
|
|
[9] |
|
[10] |
胡川, 韦院英, 胡威. 农业政策、技术创新与农业碳排放的关系研究. 农业经济问题, 2018, 39(9): 66-75.
|
|
|
[11] |
杨钧. 农业技术进步对农业碳排放的影响: 中国省级数据的检验. 软科学, 2013, 27(10): 116-120.
|
|
|
[12] |
金欣鹏, 柏兆海, 马林. 中国食物系统温室气体排放与吸收研究进展. 中国生态农业学报(中英文), 2023, 31(2): 177-193.
|
|
|
[13] |
AGFEP. 2021 China and Global Food Policy Report: Transforming the agri-food system to help achieve China’s 2060 carbon neutrality goal. Academy of Global Food Economics and Policy (AGEFP). China Agricultural University, 2021.
|
[14] |
陈美安, 胡敏, 杨鹂, 马中, 朱彤昕. 农食系统与碳中和:中国农业与食物相关温室气体减排路径分析报告. 北京: 绿色创新发展研究院 (iGDP), 2023.
|
|
|
[15] |
朱文博, 李国景, 陈永福, 颜珅. 收入增长、饮食结构转变与食物系统碳排放: 来自中国6省住户调查数据的证据. 中国农业资源与区划, 2023, 44(7): 66-81.
|
|
|
[16] |
FAOSTAT. Climate Change: Agrifood systems emissions. 2023-10-30.
|
[17] |
|
[18] |
清华大学气候变化与可持续发展研究院. 《中国长期低碳发展战略与转型路径研究》综合报告. 中国人口·资源与环境, 2020, 30(11): 1-25.
|
Institute for Climate Change and Sustainable Development, Tsinghua University. Comprehensive report on China’s long-term low-carbon development strategy and transformation path. China Population, Resources and Environment, 2020, 30(11): 1-25. (in Chinese)
|
|
[19] |
米松华, 黄祖辉, 朱奇彪, 黄河啸, 李宝值. 稻田温室气体减排成本收益分析. 浙江农业学报, 2016, 28(4): 707-716.
|
|
|
[20] |
李劼, 徐晋涛. 我国农业低碳技术的减排潜力分析. 农业经济问题, 2022, 43(3): 117-135.
|
|
|
[21] |
doi: 10.1038/s41598-017-09742-9 pmid: 28839240 |
[22] |
|
[23] |
邹晓霞, 李玉娥, 高清竹, 万运帆, 石生伟. 中国农业领域温室气体主要减排措施研究分析. 生态环境学报, 2011, 20(S2): 1348-1358.
|
|
|
[24] |
|
[25] |
中国营养学会. 中国居民膳食指南(2022). 北京: 人民卫生出版社, 2022.
|
Chinese Nutrition Society. Dietary Guidelines for Chinese Residents. Beijing: People’s Medical Publishing House, 2022. (in Chinese)
|
|
[26] |
娜仁花, 董红敏, 陈永杏, 周忠凯. 日粮精粗比对瘤胃发酵特性的影响. 中国畜牧杂志, 2011, 47(9): 49-54.
|
|
|
[27] |
孙福昱, 南雪梅, 唐志文, 蒋林树, 熊本海. 饲粮营养调控减少反刍动物甲烷排放研究进展. 家畜生态学报, 2018, 39(9): 7-11.
|
|
|
[28] |
|
[29] |
|
[30] |
|
[31] |
|
[32] |
金书秦, 牛坤玉, 韩冬梅. 农业绿色发展路径及其“十四五” 取向. 改革, 2020(2): 30-39.
|
|
|
[33] |
|
[34] |
王晓, 齐晔. 食物全生命周期温室气体排放特征分析. 中国人口·资源与环境, 2013, 23(7): 70-76.
|
|
|
[35] |
AGFEP. 2021 China and Global Food Policy Report: Rethinking Agrifood Systems for the Post-COVID World. Academy of Global Food Economics and Policy (AGEFP). China Agricultural University, 2021.
|
[36] |
樊胜根, 高海秀, 冯晓龙, 王晶晶. 农食系统转型与乡村振兴. 华南农业大学学报(社会科学版), 2022, 21(1): 1-8.
|
|
|
[37] |
|
[38] |
刘金良, 王长波, 杨子彦, 庞明月, 王思雨. 基于混合生命周期评价模型的我国食物系统水资源消耗及二氧化碳排放核算. 中国环境管理, 2022, 14(6): 88-99.
|
|
|
[39] |
|
[40] |
周胜, 张鲜鲜, 王从, 孙会峰, 张继宁. 水分和秸秆管理减排稻田温室气体研究与展望. 农业环境科学学报, 2020, 39(4): 852-862.
|
|
|
[41] |
贺晔平, 廖朴. 碳保险、低碳财税政策与农业碳减排——基于碳排放权交易下的演化博弈分析. 软科学, 2023, 38(5): 107-117.
|
|
|
[42] |
牛坤玉, 申宇哲, 刘静, 宋蕊. 反食物损失和浪费: 日本经验与镜鉴. 自然资源学报, 2022, 37(10): 2601-2616.
doi: 10.31497/zrzyxb.20221010 |
|
[1] | 高尚洁, 刘杏认, 李迎春, 柳晓婉. 施用生物炭和秸秆还田对农田温室气体排放及增温潜势的影响[J]. 中国农业科学, 2024, 57(5): 935-949. |
[2] | 宋博影, 郭艳杰, 王文赞, 吕泽楠, 赵宇晴, 柳鹭, 张丽娟. 生物炭和双氰胺对设施蔬菜土壤温室气体排放的影响[J]. 中国农业科学, 2023, 56(10): 1935-1948. |
[3] | 李晓立,何堂庆,张晨曦,田明慧,吴梅,李潮海,杨青华,张学林. 等氮量条件下有机肥替代化肥对玉米农田温室气体排放的影响[J]. 中国农业科学, 2022, 55(5): 948-961. |
[4] | 贾冠清, 刁现民. 中国谷子种业创新现状与未来展望[J]. 中国农业科学, 2022, 55(4): 653-665. |
[5] | 陈春羽,陈松岭,韩艳玉,任立军,邹洪涛,张玉龙. 仿生改性水基共聚物包膜氮肥的制备及其性能研究[J]. 中国农业科学, 2022, 55(20): 3970-3982. |
[6] | 陈绪昊,高强,陈新平,张务帅. 东北三省玉米生产资源投入和环境效应的时空特征[J]. 中国农业科学, 2022, 55(16): 3170-3184. |
[7] | 毛安然,赵护兵,杨慧敏,王涛,陈秀文,梁文娟. 不同覆盖时期和覆盖方式对旱地冬小麦经济和环境效应的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(3): 608-618. |
[8] | 陈鹏飞,马啸. 作物种植行自动检测研究现状与趋势[J]. 中国农业科学, 2021, 54(13): 2737-2745. |
[9] | 丁怡博,徐家屯,李亮,蔡焕杰,孙亚楠. 基于SPEI和MI分析陕西省干旱特征及趋势变化[J]. 中国农业科学, 2019, 52(23): 4296-4308. |
[10] | 刘勇,李凡,李月月,张松柏,高希武,谢艳,燕飞,张安盛,戴良英,程兆榜,丁铭,牛颜冰,王升吉,车海彦,江彤,史晓斌,何自福,吴云锋,张德咏,青玲,严婉荣,杨学辉,汤亚飞,郑红英,唐前君,章松柏,章东方,蔡丽,陶小荣. 侵染我国主要蔬菜作物的病毒种类、分布与发生趋势[J]. 中国农业科学, 2019, 52(2): 239-261. |
[11] | 胡志全,朱殿霄,辛岭,侯丽薇,王东阳. 基于产业要素年代差距分析的农业现代化水平国际比较研究[J]. 中国农业科学, 2018, 51(7): 1412-1420. |
[12] | 金书秦,邢晓旭. 农业面源污染的趋势研判、政策评述和对策建议[J]. 中国农业科学, 2018, 51(3): 593-600. |
[13] | 王从,李舒清,刘树伟,邹建文. 大气CO2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N2O排放的影响[J]. 中国农业科学, 2018, 51(13): 2535-2550. |
[14] | 明博, 谢瑞芝, 侯鹏, 李璐璐, 王克如, 李少昆. 2005—2016年中国玉米种植密度变化分析[J]. 中国农业科学, 2017, 50(11): 1960-1972. |
[15] | 李柏延,任志远. 银川盆地净初级生产力估算和趋势分析[J]. 中国农业科学, 2016, 49(7): 1303-1314. |
|