新疆農業源溫室氣體時空特征與影響因素分析

張李康, 王志強

（新疆農業大學管理學院, 烏魯木齊 830000）

由大氣中溫室氣體濃度增加所引起的全球變暖成為當前學者研究的焦點, 全球變暖產生的問題已經嚴重威脅到人類的生存和生活環境, 為應對全球變暖問題, 世界氣象組織和聯合國環境規劃署聯合建立了政府間氣候變化聯合委員會（IPCC）[1］, IPCC第四次評估報告指出地球上各種生態系統正在被氣候逐漸變暖所影響[2］。受氣候變暖影響, 中國年平均地面氣溫已明顯增暖, 中央經濟工作會議將 “做好碳達峰、碳中和工作” 作為2021年的重點任務之一[3］。

農業是國民經濟的基礎, 所排放的溫室氣體僅次于工業部門, 農業生產過程中排放的非CO2溫室氣體（即CH4、N2O）占人為排放溫室氣體總量的14%, 其中, 農業排放了84%的N2O 和47%的CH4, 而農業釋放的CO2不到全球人為釋放量的1%[4］, 由此可見, 農業已成為溫室氣體重要的來源, 而相比于CO2, CH4和N2O 具有增溫潛勢大和減排成本低等特點。對于中國作為農業大國的國情, 農業生產活動中所排放溫室氣體不容忽視, 分析農業溫室氣體是制定減排對策的重要切入點。

新疆地處中國西北邊陲, 干旱半干旱區的氣候使生態環境極為脆弱, 而粗放型的發展模式加劇了溫室氣體排放, 進而導致了生態環境的惡化和失衡。作為畜牧業大省, 同時也是棉花等大宗農產品重要產地, 農業在新疆經濟中的地位尤為凸顯。準確估算農業源溫室氣體活動水平數據, 在此基礎上把握農業源溫室氣體排放規律, 有助于制定合理的減排政策, 以此實現新疆經濟低碳可持續、高質量的發展。

國內外學者針對農業源溫室氣體展開了一系列的研究, 在農業源溫室氣體測算方面, 沈亞強等[5］參照《省級溫室氣體清單編制指南》推薦的核算方法, 從排放源的角度系統性分析了嘉興市2010—2016年農業源溫室氣體的結構特征, 排放源占排放總量比例由高到低依次為種植業、化肥氮、稻田甲烷和養殖業；Bell 等[6］在IPCC 清單的基礎上, 考慮了土地利用變化和農用地排放, 測算了蘇格蘭1990—2010 年碳排放量；張耀民等[7］采用IPCC 清單法核算了1987—1990 年中國農業生產活動中甲烷排放量, 甲烷排放核算包括稻田、家畜飼養和農業殘留物；張金鑫等[8］用化肥、農藥、農用薄膜、農用柴油、農業播種面積、農業灌溉面積等6 類碳源測算了湖北省1993—2017 年的農業碳排放量；那偉等[9］根據《省級溫室氣體清單編制指南》編制了吉林省2000—2014 年農業溫室氣體清單, 結果表明, 吉林省溫室氣體排放量由1 927.94 萬t CO2-eq 增長到2 445.25 萬t CO2-eq, 經歷了快速上升、快速下降和緩慢上升3 個階段, 其中, 農用地是溫室氣體最主要排放源, 依據吉林省農業溫室氣體排放量和氣體結構, 從農業生產角度提出了減排對策。

在關于農業源溫室氣體實證研究方面, 國內外學者從不同視角出發, 運用脫鉤模型、Kaya 模型、EKC 假說分析了農業源溫室氣體排放和社會經濟發展的協同關系, Vinuya 等[10］計算了1990—2004 年美國每個州的溫室氣體排放量, 使用LMDI 將碳排放影響因素分解為單位礦石燃料效應、能源結構效應、經濟效應和人口效應, 他指出能源結構的優化能夠充分控制碳排放；田云等[11］利用耦合協調模型與Tapio 脫鉤模型探討了長江經濟帶農業碳排放與農業經濟增長相互關系及演化特征, 結果表明, 農業經濟與農業碳排放之間以弱脫鉤、強脫鉤為主, 說明多數情況下農業碳排放的增長速度要小于農業經濟, 可見長江經濟帶節能減排工作取得了一定的成效。

《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》[12］（以下簡稱《指南》）是國家發改委參考IPCC 推薦的方法編制, 因其具有普適性和權威性, 本研究采用《指南》作為清單編制方法, 估算新疆2009—2019 年農業源溫室氣體排放量；基于動態數據剖析新疆農業源溫室氣體時空變化規律；運用脫鉤模型分析新疆農業源溫室氣體脫鉤特征, 預測新疆農業源溫室氣體2030、2050 年排放情況；采用Kaya 模型和LMDI分解探究新疆農業源溫室氣體驅動因素, 以期為新疆農業源溫室氣體減排提供信息數據基礎。

1 研究方法

1.1 農業源溫室氣體排放核算方法

根據《指南》, 本研究將新疆農業源溫室氣體核算分為4 個部分, 分別為稻田甲烷排放、農用地氧化亞氮排放、動物腸道發酵排放、動物糞便管理甲烷和氧化亞氮排放[12］, 核算完成后, 為便于分析, 分別將CH4和N2O 根據轉化系數轉化為當量CO2（CH4和N2O 轉化為二氧化碳, 系數分別為21 和310）, 計算公式如下：

式中,E為農業源溫室氣體排放總量（萬t CO2-eq）；ECH4和EN2O分別為甲烷排放總量和氧化亞氮排放總量；αi為CH4和N2O 轉化當量CO2的轉化系數；EFi和βi分別為第i種排放源的活動水平數據以及排放因子。其中, 關于排放源的界定, 新疆由于其特殊的氣候條件, 水稻種植類型以單季稻為主；核算農用地N2O 時, 主要考慮水稻、小麥、玉米、豆類、油菜、棉花、薯類、甜菜、蔬菜等9 類主要農作物；根據數據的可獲得性和新疆實際情況, 動物腸道發酵和糞便管理選取牛、羊、馬、驢、騾、駱駝、豬作為核算對象。秸稈還田率, 動物飼養方式比例參考《2015 年新疆維吾爾自治區農業領域溫室氣體清單報告》以及新疆各地市州2018 農業領域溫室氣體清單, 排放因子皆選取《指南》中推薦的排放因子進行核算。

1.2 農業源溫室氣體強度核算方法

農業碳排放強度是衡量區域層面橫向對比新疆各地市州農業源溫室氣體排放空間格局差異的重要指標, 農業源溫室氣體排放強度（C）計算公式如下：

式中,C為當年農業源溫室氣體排放強度（萬t CO2-eq/萬元）；E和G分別為當年農業源溫室氣體排放量和農牧業產值。

本研究借鑒相關文獻, 采用均值離差法對新疆各地市州2019 年農業源溫室氣體排放強度進行分區, 以2009 年新疆14 個地市州農業源溫室氣體排放強度數據均值、標準差為基準, 分為低排放區（＜0.53萬t CO2-eq/萬元）；較低排放區（0.53 萬～0.54 萬t CO2-eq/萬元）；中排放區（0.54 萬～1.07 萬t CO2-eq/萬元）；較高排放區（1.07 萬～1.61 萬t CO2-eq/萬元）；高排放區（＞1.61 萬t CO2-eq/萬元）4 個區域。

1.3 Tapio 脫鉤模型

脫鉤理論由OCED 提出, 常用于衡量經濟發展與環境質量的關系, 后被廣泛應用于各個領域[13］。Tapio 脫鉤模型是目前研究碳排放和經濟脫鉤關系的主流研究方法, 相比于OCED 脫鉤模型, Tapio 具有客觀性、準確性等優勢, 并且克服了OCED 脫鉤模型基期選擇上的困難[14］。本研究參考前人的研究方法, 選用Tapio 脫鉤模型動態分析新疆農業源溫室氣體排放量與農業經濟增長的脫鉤關系, 公式如下：

式中,e為脫鉤彈性；En和Gn為n年農業源溫室氣體排放量和農業總產值；En-1和Gn-1為n-1 年農業源溫室氣體排放量和農業總產值；ΔE和ΔG為農業源溫室氣體排放變化量和農業總產值變化量。參考文獻[15］的研究成果, 以脫鉤彈性數值大小為依據劃分脫鉤狀態, 具體分為8 個類別, 如表1 所示。

表1 Tapio 脫鉤彈性模型類別

1.4 Kaya 模型和LMDI分解法

Kaya 模型最早由日本學者Kaya[16］提出, 是通過數學模型將影響碳排放的社會經濟因素分解為結構因素、經濟因素、勞動力因素的恒等式, 是目前探究碳排放影響因素較為主流的方法, 公式如下：

式中,E是溫室氣體排放總量；H是能源消費總量；G代表國內生產總值；CI、EI、G和P分別表示結構因素、效率因素、結構規模因素和人口因素[17］。

對數平均迪氏分解法（LMDI）可以在Kaya 恒等式的基礎上分析各因素影響農業源溫室氣體的作用機制。LMDI 分解法是由學者Ang[18］首先提出, 與其他方法相比, 該方法克服了殘差處理不當等問題, 公式如下：

式中,E表示農業源溫室氣體排放總量（萬t CO2-eq）；A代表種植業產值和畜牧業產值（億元）；G代表農林牧漁總產值（億元）；EI、AI、GI和P分別代表農業生產效率因素、農業結構因素、農業經濟水平因素、農業人口規模因素。

LMDI的 “加和分解” 可以將各因素聯系起來, 較為清晰地將影響因素以求和的數學公式表現出來, 公式如下：

式中, ΔE表示目標年與基期年農業源溫室氣體排放變化量；Et和En分別表示目標期和基期農業源溫室氣體排放量；ΔEI表示目標年與基期年因農業生產效率引起的農業源溫室氣體變化量；ΔAI表示目標年與基期年因農業產業結構因素引起的溫室氣體變化量；ΔGI表示目標年與基期年因農業經濟水平因素引起的溫室氣體變化量：ΔP表示因農業人口規模引起的溫室氣體變化量, 各變量具體公式如下：

1.5 新疆農業源溫室氣體排放預測方法

利用Tapio 脫鉤模型衡量新疆農業源溫室氣體與農業經濟發展的脫鉤彈性和依賴程度, 借鑒相關研究成果[19, 20］, 選取2015—2019 年新疆經濟增速與脫鉤彈性的最大值、平均值、最小值, 設置不同情景, 以2019 年為基準年, 預測新疆2030、2050 年農業源溫室氣體排放情況, 公式如下：

式中,t為脫鉤彈性；VE和VG分別為新疆農業源溫室氣體預期排放增速和農業經濟預期增速；En和E2019分別為n預測年農業源溫室氣體預期排放量和2019 年農業源溫室氣體排放量；m代表預測年與基期年年份間隔數。

1.6 情景設置

中國明確提出節能減排遠景目標, 即力爭2030年實現碳達峰, 2050 年實現碳中和, 該目標離不開各省市以及各行業的共同努力, 準確地核算以及預測各省市各行業的溫室氣體排放量對于節能減排政策的彈性制定具有重要意義。本研究通過選取2015—2019 年農牧業總產值增速及脫鉤彈性以確定農牧業經濟預期增速和脫鉤彈性, 并設置3 種代表性較強的組合進行情景分析, 即高情景：農牧業產值增速最大值, 脫鉤彈性最大值；中情景：農牧業產值增速平均值, 脫鉤彈性平均值；低情景：農牧業產值最小值, 脫鉤彈性最小值。以2019 年為基準年, 基于省級尺度預測2030 年和2050 年農業源溫室氣體排放總量。

2 數據來源

本研究所涉及水稻種植面積、農用物資消耗、主要農作物種植面積、牲畜存欄量、種植業和與畜牧業產值、農林牧漁總產值、鄉村人口等相關數據皆來自2009—2020 年《新疆統計年鑒》《中國統計年鑒》。其中, 復合肥含氮比例、秸稈還田率、飼養方式比例參考《2015 年新疆維吾爾自治區農業領域溫室氣體清單報告（農業）》。考慮到價格影響因素, 將相關產值折算可比價進行分析, 以2009 年為價格基期。

3 結果與分析

3.1 新疆農業源溫室氣體時序特征分析

從圖1 可知, 2009—2019 年新疆農業源溫室氣體由2009 年的2 111 萬t CO2-eq 上升至2019 年的2 644 萬t CO2-eq, 增長了25.25%, 年均增長率為2.28%。新疆農業源溫室氣體排放量變化趨勢呈波動上升和平穩上升2 個階段：2009—2014 年為波動上升階段, 農業源溫室氣體由2009 年的2 111萬t CO2-eq 上升至2014 年的2 441 萬t CO2-eq, 增長了15.63%, 年均增長率為2.95%, 波動上升階段的主要特征是農業源溫室氣體排放量增長速度較大。其中, 從新疆2009—2014 年農業源溫室氣體排放結構來看, 稻田甲烷排放、農用地氧化亞氮排放、動物腸道甲烷排放和動物糞便管理甲烷和氧化亞氮排放（養殖業排放）年均增長率分別為1.42%、4.97%、1.59%、2.46%, 與其他排放源年均增長率相比, 農用地氧化亞氮排放最高, 其次是養殖業排放。該階段農業源溫室氣體排放量大幅增長主要歸因于新疆特色林果業、棉花等經濟作物結構的調整, 規模擴張導致了種植面積的增加, 而對于當時農業科技水平較低的新疆來說, 加大農業生產要素化肥、農藥的投入來提高產量, 成為農戶較好的選擇, 值得注意的是, 2014 年是波動上升和平穩上升2 個階段的分界點, 2014 年環比增速波動的幅度非常大, 主要是因為2014 年出臺的一系列農業補貼政策, 反映出了當時新疆高投入高產出的生產現狀, 同時牲畜養殖數量的不斷增加也成為了農業源溫室氣體增長的一個主要貢獻點。2014—2019 年為平穩上升階段, 農業源溫室氣體從2014 年的2 441 萬t CO2-eq 上升至2019年的2 644 萬t CO2-eq, 增長了8.32%, 年均增長率為1.61%, 從農業源溫室氣體排放結構來看, 稻田甲烷排放、農用地氧化亞氮排放、動物腸道甲烷排放和動物糞便管理甲烷和氧化亞氮排放年均增長率分別為-5.18%、0.89%、2.2%、-0.67%, 相比于波動上升階段, 平穩上升階段農業源溫室氣體排放量的增長明顯放緩, 該階段以山羊、綿羊為代表的畜牧業成為農業源溫室氣體新的增長點, 而種植業所引起的溫室氣體排放年均增長率相比于波動上升階段有了大幅下降。一方面, 新疆是畜牧業生產大省, 國家一號文件中一系列的 “支農惠農” 政策極大地激發了新疆農戶牲畜飼養的熱情, 因此, 飼養牲畜所產生的溫室氣體逐年增加, 另一方面, 國家鄉村振興戰略和一號文件推進了新疆農業現代化的步伐, 生產效率的提高使種植面積和生產要素的投入得到了有效地控制, 出現了種植業所產生的溫室氣體排放增長放緩現象。綜上所述, 新疆農業源溫室氣體總體呈上升趨勢, 但環比增長速度趨勢明顯下降, 表明新疆近年在節能減排方面取得了一定的成果, 但面對日益增長的農業源溫室氣體排放量, 仍然需要繼續探尋低碳農業發展的有效路徑。

圖1 2009—2019 年新疆農業源溫室氣體排放量和環比增速

圖2 為2009—2019 年新疆農業源溫室氣體排放強度的變化趨勢, 由2009 年的1.71 萬t CO2-eq/萬元下降至2019 年的1.20 萬t CO2-eq/萬元, 減少了29.82%, 年均增長率為-3.17%, 農業產值的持續上升是其強度逐年下降的主要驅動力。

圖2 2009—2019 年新疆農業源溫室氣體排放強度變化趨勢

3.2 新疆農業源溫室氣體空間差異分析

從圖3 可知, 伊犁哈薩克自治州農業源溫室氣體排放量最高, 為396.63 萬t CO2-eq, 是排放量最低的克拉瑪依市的58 倍。以天山為界的南疆、北疆作為對比對象, 北疆自古氣候和經濟發展條件優于南疆, 農業源溫室氣體排放量為1 139.34 萬t CO2-eq, 南疆氣候干燥, 自然環境較為惡劣, 農業源溫室氣體排放量為1 005.90 萬t CO2-eq, 為北疆的88.29%。以農業源溫室氣體排放量作為指標, 可以直觀地展示新疆各地市州農業源溫室氣體排放量水平, 但新疆各地市州由于其農業生產規模和農業經濟水平不同, 以農業源溫室氣體排放強度為指標能更客觀地衡量新疆農業源溫室氣體排放的空間差異（圖4）。按照農業源溫室氣體排放強度高低, 采用均值離差法將新疆14 個地市州分為3 類：第一類是低排放區, 即排放強度＜0.53 萬t CO2-eq/萬元, 新疆各地市州僅吐魯番市符合標準, 排放強度為0.45萬t CO2-eq/萬元；第二類是較低排放區, 即排放強度在0.53 萬～0.54 萬t CO2-eq/萬元, 新疆無符合該排放區標準的地區, 所屬低排放區和較低排放區的地市州農業經濟效率較優, 其農業生產模式相較于其他城市所排放的溫室氣體量較少；第三類是中排放區, 即排放強度在0.54 萬～1.07 萬t CO2-eq/萬元, 該區排放囊括了大部分地市州, 中排放區一定程度上代表了新疆農業源溫室氣體排放的平均水平, 在14 個地市州中, 符合中排放區標準的有阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州、博爾塔拉蒙古自治州、昌吉回族自治州、和田地區、喀什地區、克拉瑪依市、塔城地區, 從分布情況來看, 南疆、北疆皆有分布；第四類為較高排放區, 即排放強度在1.07 萬～1.61 萬t CO2-eq/萬元, 屬于較高排放區的分別為哈密市、烏魯木齊市和伊犁哈薩克自治州, 排放強度分別為1.10 萬、1.21 萬、1.37萬t CO2-eq/萬元, 空間集聚特征明顯, 主要分布于新疆中部地區；第五類為高排放區, 即排放強度大于＞1.61 萬t CO2-eq/萬元, 該區代表了新疆農業源溫室氣體排放強度的最高水平, 阿勒泰地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州同屬于高排放區, 但二者農業源溫室氣體排放量卻差異巨大, 較高排放區和高排放區的農業源溫室氣體排放強度高于新疆整體平均排放強度, 相對來講兩區減排形勢嚴峻。伊犁哈薩克自治州農業源溫室氣體排放量在新疆各地市州中屬于最高水平, 但克孜勒蘇柯爾克孜自治州農業源溫室氣體排放量僅占伊犁哈薩克自治州農業源溫室氣體排放量的22%, 可見克孜勒蘇柯爾克孜自治州農業生產模式較為粗獷。

圖3 2019 年新疆農業源溫室氣體排放量

圖4 2019 年新疆農業源溫室氣體排放強度分區

總體來看, 新疆農業源溫室氣體區域排放差異明顯, 結合各地市州農業源溫室氣體排放總量, 排放總量前四的分別是伊犁哈薩克自治州、喀什地區、阿克蘇地區和阿勒泰地區, 其中, 伊犁哈薩克自治州和阿勒泰地區屬于較高排放區和高排放區, 無論是排放總量和排放強度都位于新疆頭部, 減排壓力最大；而哈密地區雖然排放總量并不高, 但屬于較高排放區, 反映了該地區農業生產效率低下的現狀, 減排壓力同樣不容小覷；僅吐魯番市符合農業生產效率較優的低排放區, 大部分地區排放強度高于或在平均線附近, 凸顯了新疆總體減排形勢的嚴峻。

3.3 農業源溫室氣體排放脫鉤分析

根據公式（3）計算得到新疆農業源溫室氣體脫鉤彈性系數和脫鉤狀態, 新疆農業源溫室氣體排放量和農牧業產值呈持續上升趨勢, 而與之相對應的有強脫鉤、弱脫鉤、擴張連接3 種脫鉤狀態, 從表2 直觀來看, 2009—2019 年新疆農業源溫室氣體脫鉤狀態以弱脫鉤為主。以2013—2014 年擴張連接狀態為界, 可以分為2 個階段。

表2 2009—2019 年新疆農業源溫室氣體脫鉤狀態

第一階段是2009—2014 年, 該階段呈現強脫鉤—弱脫鉤—擴張連接的波動變化趨勢, 2009—2010年農業源溫室氣體排放量降幅0.013, 農牧業產值呈正增長, 脫鉤系數為負, 從而形成強脫鉤狀態, 該階段是比較理想的農業生產模式；2010—2013 農業源溫室氣體排放量和農牧業總產值同時呈正增長, 但農業源溫室氣體增速小于農牧業產值增速, 形成弱脫鉤狀態；2013—2014 年農業源溫室氣體排放量增速接近農牧業產值增速, 彈性系數明顯增大, 脫鉤狀態為擴張連接, 原因是支農惠農政策的支持, 反映了當年農業要素高投入的生產現狀。

第二階段是2014—2019 年, 該階段的特征是弱脫鉤狀態相對穩定, 2014—2015 年農業源溫室氣體增速相較于上一年增速明顯下降, 彈性系數減小, 脫鉤狀態返回弱脫鉤；2015—2019 年農業源溫室氣體排放量增速明顯放緩, 農牧業產值增速穩定, 脫鉤狀態為弱脫鉤, 但彈性系數有下降的趨勢, 反映了新疆節能減排政策起到了一定的效果。

總體來看, 新疆2009—2019 年農業源溫室氣體與農牧業經濟發展的脫鉤狀態以弱脫鉤為主, 支農惠農的政策支持與節能減排的戰略雙重驅動反映了脫鉤狀態的波動和彈性系數的下降, 但要達到理想的脫鉤狀態還有一定的距離。

3.4 農業源溫室氣體影響因素分析

表3 是基于LMDI 模型對2009—2019 年新疆農業源溫室氣體影響因素的分析, 總體來看, 農業生產效率和農業結構為負值, 表明其對農業源溫室氣體排放有抑制作用；農業經濟水平和農業人口規模為正值, 表明其對農業源溫室氣體排放具有推動作用。結果表明, 新疆農業源溫室氣體影響因素綜合效應于2014 年達到峰值, 為149.78 萬t CO2-eq, 而后呈波動下降, 與之前分析的農業源溫室氣體排放量變化趨勢基本一致。

表3 2009—2019 年新疆農業源溫室氣體影響因素分析（單位：萬t CO2-eq）

農業生產效率是減少農業源溫室氣體排放的最重要因素, 2009—2019 年由于農業生產效率因素而減少的溫室氣體排放量達828.81 萬t CO2-eq, 主要歸因于棉花密植栽培技術、農膜覆蓋技術等農業現代科學技術的迅速發展和科學養殖體系的完善, 同等要素的投入使農牧業產值逐年增長, 農業生產效率大幅度提高；農業結構也是抑制農業源溫室氣體排放的重要因素, 2011—2014 年農業結構因素為正值, 2014 年后逐漸減小, 開始轉為抑制作用, 并且下降趨勢明顯, 2009—2019 年因農業結構減少的農業源溫室氣體排放量達24.14 萬t CO2-eq, 由此表明, 農業結構的調整和優化對農業源溫室氣體減排具有很大的潛力。

農業經濟水平是推動農業源溫室氣體排放的最主要因素, 且大部分年份農業經濟水平的推動作用大于農業生產效率和農業結構的抑制作用, 近10 年因農業經濟水平所增加的溫室氣體排放量達1 004.11 萬t CO2-eq, 其主要歸因于新疆作為 “一帶一路” 的核心地帶以及中國重要的畜牧業生產基地, 且農業在新疆經濟中占據重要的地位, 農業生產的發展與農民增收息息相關, 可以預見未來農業經濟水平在推動農業源溫室氣體排放的過程中仍占主導地位；農業人口規模是推動農業源溫室氣體排放的另一重要因素, 2009—2019 因農業人口規模增加的溫室氣體排放量達382.46 萬t CO2-eq。

3.5 新疆農業源溫室氣體排放預測與分析

從表4 可知, 在高情景下, 預測新疆2030、2050年農業源溫室氣體排放量為3 650.60 萬、6 561.33萬t CO2-eq, 與2019 年相比, 分別增長了38.05%、148.13%；在中情景下, 2030、2050 年農業源溫室氣體 排 放 量 為3 147.92 萬、4 321.84 萬t CO2-eq, 與2019 年相比, 分別增長了19.04%、63.44%；在低情景下, 2030、2050 年農業源溫室氣體排放量為2 691.54萬、2 779.50 萬t CO2-eq, 與2019 年相比, 分別增長了1.78%和5.11%。結果表明, 無論是高中低哪種情景下, 新疆2030 年和2050 年農業源溫室氣體仍呈上升趨勢, 且沒有達峰跡象, 這意味著新疆在農業領域減排壓力巨大, 應根據實際情況合理制定減排政策。

表4 2030 年和2050 年新疆農業源溫室氣體預測值

4 小結與建議

本研究基于2009—2019 年新疆面板數據, 選取《省級溫室氣體編制指南》推薦的方法估算了2009—2019 年新疆農業源溫室氣體排放量, 基于此分析了新疆農業源溫室氣體排放的時序特征和空間差異, 采用Tapio 脫鉤模型分析農業源溫室氣體與農業經濟發展之間的脫鉤關系, 進一步利用LMDI 模型探討了新疆農業源溫室氣體的影響因素, 最后以中國碳達峰、碳中和整體目標為邏輯, 運用情景預測法估計了不同情景下2030 年和2050 年新疆農業源溫室氣體排放情況。

1）根據《省級溫室氣體指南》標準測算2009—2019 新疆農業源溫室氣體排放量, 排放量總體呈上升趨勢, 由2009 年的2 111 萬t CO2-eq 上升至2019年的2 644 萬t CO2-eq, 增長了25.25%；增長分為2009—2014 年的波動上升階段和2014—2019 年的平穩上升階段, 主導波動上升階段的最主要排放源是農用地氧化亞氮排放, 平穩上升階段的最主要貢獻點是畜牧業迅速發展, 相比于波動上升階段, 平穩上升階段農業源溫室氣體排放量增長速度明顯放緩, 表明近年來新疆節能減排取得了一定成果, 但面對農業源溫室氣體總體逐年上升的趨勢, 仍需探尋低碳農業發展的有效路徑。

2）從空間格局來看, 新疆14 個地市州農業源溫室氣體排放差異明顯, 伊犁哈薩克自治州排放量最高, 為396.63 萬t CO2-eq, 為排放量最低的克拉瑪依市的58 倍, 采用均值離差法對新疆各地市州進行分區, 屬于低排放區的只有吐魯番市；中排放區包括阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州、博爾塔拉蒙古自治州、昌吉回族自治州、和田地區、喀什地區、克拉瑪依市、塔城地區；較高排放區和高排放區包括哈密市、烏魯木齊市、阿勒泰地區和伊犁哈薩克自治州, 其中, 伊犁哈薩克自治州和阿勒泰地區屬于 “雙高” 地區；新疆大部分地區排放強度處于高于或在平均線附近, 總體減排形勢嚴峻。

3）2009—2019 年新疆農業源溫室氣體與經濟發展呈現3 種類型, 分別為強脫鉤、擴張連接和弱脫鉤, 大部分年份以弱脫鉤為主, 以2013—2014 年擴張連接為界, 脫鉤狀態歷經波動變化和相對平穩2個發展階段, 支農惠農的政策支持與節能減排的戰略雙重驅動反映了脫鉤狀態的波動和彈性系數的下降, 但要達到理想的脫鉤狀態還有一定的距離。

4）抑制新疆農業源溫室氣體排放的最主要因素是農業生產效率, 其次是農業結構；推動農業源溫室氣體的最主要因素農業經濟水平, 其次是農業人口規模；以2009—2019 為時間尺度, 農業經濟水平大于農業生產效率和農業結構的總和, 也就意味著農業經濟水平所推動的農業源溫室氣體排放量大于農業生產效率和農業結構所抑制的農業源溫室氣體排放量, 這也解釋了新疆農業源溫室氣體排放量逐年增加的原因；綜上, 未來新疆在節能減排政策制定上的側重點應充分發揮農業生產效率和農業結構2 個因素的抑制作用, 以及合理規劃農業經濟水平和農業人口規模2 個因素的推動作用。

5）通過情景預測法估算了新疆2030 年和2050年農業源溫室氣體排放情況, 結果表明, 無論在高、中、低任何一個情景下, 2030 年和2050 年新疆農業源溫室氣體排放量沒有達峰跡象, 仍有持續上升的趨勢。

綜上, 新疆作為農業大省, 農業在整體國民經濟中的地位極為凸顯, 分析結果表明, 面對日益增長的農業源溫室氣體排放, 新疆減排壓力巨大, 雖然近年來節能減排和低碳農業發展取得一定成效, 但要達到中國節能減排的整體目標還有一定的距離, 仍需以問題導向制定合理減排政策。進一步研究發現, 農業生產效率、農業結構、農業經濟水平、農業人口規模因素的橫向疊加, 形成了新疆農業源溫室氣體綜合效應的縱向差異, 基于此, 可以作為探討新疆農業源溫室氣體可靠的決策依據。因此, 結合研究結論和實際情況, 本研究認為緩解農業源溫室氣體排放應從以下幾個方面著手。制定合理的農用地利用規劃, 發展土地集約經營模式以提高耕地質量和利用效率, 以減少生產要素提高產值為導向, 加大農業基礎設施的投入, 提升農業科技水平, 同時注意兼顧新疆脆弱的自然環境；引導種植業生產結構調整, 合理規劃小麥、馬鈴薯等低排放作物以及棉花、玉米等高排放作物的耕種面積；建立科學養殖體系, 總結經驗, 大力推廣先進養殖技術以提高生產效率, 著力探索兼顧發展和效率的創新生產模式；優化畜牧業產業結構, 適當進口豬牛羊等排放量大的牲畜種類以代替本地養殖, 適當調整高排放牲畜種類養殖規模, 結合當地特點優化動物糞便管理方式；結合地市州實際情況細化減排方案, 排放強度高的地區應借鑒排放強度較低地區的經驗, 探尋適合當地情況的低碳農業發展路徑, 排放強度低的地區應鞏固當前減排成果, 創新推廣當地綠色農業發展模式；出臺相關政策和法律依據, 兼顧經濟發展和環境保護的平衡, 引入碳排放強度、脫鉤等相關指標量化減排預期目標, 明確減排責任, 切實落實減排任務。