Sep 2024, Volume 11 Issue 3
· 第五篇 ·
▎论文ID
Cite this article :
Jianing TIAN, Chuanhui GU, Yanchao BAI. Greenhouse gas emissions during the COVID-19 pandemic from agriculture in China. Front. Agr. Sci. Eng., 2024, 11(3): 409‒427 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2024558
﹀
﹀
﹀
为了研究新冠疫情对中国农业碳排放的影响，本研究系统地核算了2019至2021年间中国农业活动所产生的温室气体排放，包括作物和畜牧业生产以及农业物资和能源投入。研究发现，中国农业的净温室气体排放量 (NGHGE) 在这三年内呈现增长趋势。其中，CH4排放在总排放中占比最高，超过65%，并且年度增长明显，主要由家畜肠道发酵和水稻种植引起。N2O排放约占总排放的22%，主要来源于氮肥施用和粪便管理，其排放量在研究期间有所下降。CO2排放约占18%，柴油使用和农业电力消耗是其主要来源，占了超过60%的份额。土壤碳固存对温室气体排放有约6.1%的抵消作用。家畜肠道发酵和水稻种植的 CH4排放合计占总温室气体排放量的50%以上。疫情期间畜牧业的变动是导致净温室气体排放变化的主要原因。
﹀
﹀
﹀
﹀
﹀
﹀
全球变暖趋势加剧，IPCC数据显示农业活动产生的温室气体排放占人类活动总排放的23%至30%。预计到2070年，农业源的CH4和N2O排放量将分别比2010年增加47%和50%。中国作为农业大国，其作物种植和畜牧业种类繁多，加之农业投入品和能源使用近年来显著增加，导致区域间温室气体排放差异显著。因此，掌握中国农业温室气体排放的总量、结构和区域特点对于制定有效的减排政策至关重要。
现有研究多集中于农业碳排放，对碳固存研究较少，且少有研究将两者结合。此外，研究多局限于作物生产，对畜牧业生产关注不足。因此，全面评估农业碳足迹显得尤为迫切。
联合国报告指出，新冠疫情期间主要温室气体浓度持续上升，但关于该时期中国农业碳排放变化的报告尚缺。本研究旨在填补这一空白，依据2011年《省级温室气体清单指南》，核算2019至2021年中国各地区农业系统的净温室气体排放，分析疫情期间的变化趋势，并探讨土壤碳固存的潜力，为制定低碳农业政策提供科学依据。
1. 2019–2021年中国农业NGHGE的特征 (图1)：2019年，中国农业的NGHGE为7.29×108吨，而2020年和2021年分别为7.30×108和7.40×108吨。2020年年度增长率为0.14%，2021年为1.34%，显示出逐渐上升的趋势。
2. 农业系统内GHG排放的结构：在这三年中，CH4排放在中国农业NGHGE中所占比例最大，分别为65.7%，66.3%和66.8%，呈现持续增长。N2O排放的比例在2019年为22.1%，2020年略增至22.2%，2021年降至21.7%，呈现波动趋势。CO2排放比例最小，2019年为18.4%，2020年降至17.5%，2021年略增至17.7%。土壤碳储存的变化导致的温室效应潜力变化范围在–6.11%至–6.22%之间。显然，CO2、N2O和CH4排放的联合影响是中国农业NGHGE波动的主要原因。
3. 不同GHG排放源的结构特征 (图2)：从2019年到2021年，农业碳源对GHG排放的贡献从高到低依次为：肠道发酵 > 水稻生产 > 化肥使用 > 粪便管理的N2O排放 > 粪便管理的CH4排放 > 柴油使用 > 农业电力使用 > 塑料覆盖 > 农药使用 ≈ 农田间接排放 > 秸秆还田 > 粪便还田。其中，肠道发酵和水稻生产的CH4排放最高，年均分别占28.2%和22.8%，两者合计贡献在三年期间超过50%。秸秆还田和粪便还田的贡献最低，年均分别为1.5%和0.5%。
4. 2019–2021年中国农业不同GHG排放的结构特征 (图3)：CH4排放从2019年的4.79×108吨增加到2020年的4.85×108吨，并在2021年达到4.95×108吨。年增长率分别为1.1%和2.1%，表明增长速度有所放缓。在排放源方面，肠道发酵和水稻生产的CH4排放显著。2019年，这些源分别占CH4排放的50.4%和39.1%。三年中，肠道发酵的CH4排放比例保持在48%以上。水稻生产的CH4排放比例呈现下降趋势，2020年和2021年分别为38.8%和37.8%，与前一年相比分别下降了0.6%和2.5%。
5. 粪便管理中CH4排放的变化 (图4)：粪便管理的CH4排放从2019年的5.05×107吨增加到2020年的6.38×107吨，增长了26.3%。2021年，粪便管理的CH4排放进一步增加到6.92×107吨，年增长率为8.6%。其中，猪粪管理的CH4排放最大，三年内从75.3%增加到81.0%。然而，非牛粪管理的CH4排放比例从2019年的12.1%下降到2021年的10.9%，显示出三年的下降趋势。
6. N2O和CO2排放的空间特征 (图5)：中国农业的NGHGE存在显著的区域差异，导致不同地区的NGHGE具有不同的区域特征。黑龙江、湖南、广东和四川是农业NGHGE最高的地区。高排放区域主要集中在东北、中部、南部和西南地区的重要农业区。相反，西部和中部欠发达的农业地区净排放相对较低。
图5 2020年中国温室气体排放总量前四大省份农业各类排放源占比。(a) 黑龙江，(b) 广东，(c) 湖南，(d) 四川。
· 结 论 ·
﹀
﹀
﹀
编辑 | 唐静月 李云舟
审稿 | 许建香
或点击文末左下方“阅读原文”
