中國棉花生產(chǎn)碳排放核算與碳達峰預(yù)測

　　摘 要

　　為預(yù)測碳達峰時間和峰值，綜合分析減排潛力，本研究使用生命周期評價法對2004—2018 年棉花生產(chǎn)碳排放進行核算，基于STIRPAT 模型進行模擬，結(jié)合Kaya 恒等式確定模型變量為技術(shù)效率、生產(chǎn)規(guī)模、進口數(shù)量、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和城鎮(zhèn)化率，通過嶺回歸確定系數(shù)將2019—2035 年碳排放情景分為高減排度情景(HERS)、中等減排度情景(MERS)、基準情景(BS)3 類進行變量設(shè)定和預(yù)測。

　　結(jié)果表明：2004—2018 年中國棉花生產(chǎn)碳排放及其增長率呈緩慢上升趨勢，2018 年碳排放達到最高值(24.34 萬t)，新疆的碳排放值最大(2018 年占比86.8%)并呈明顯增加的趨勢，肥料生產(chǎn)與施用、灌溉用電、農(nóng)膜是生產(chǎn)過程中的主要碳排放構(gòu)成因素。用于模擬中國棉花生產(chǎn)碳排放的STIRPAT 模型性能良好(R2=0.866，adjusted R2=0.792，P=0.001)，自變量均對因變量有顯著影響(P<0.01)，生產(chǎn)規(guī)模、城鎮(zhèn)化率和技術(shù)效率是主要宏觀影響因素。結(jié)果顯示2019—2035 年HERS、MERS、BS 下中國棉花生產(chǎn)碳達峰時間分別是2021、2025、2031 年，峰值分別為24.89 萬、26.12 萬、27.25 萬t。

　　研究表明，在未來棉花生產(chǎn)向著集約化和規(guī)?；较虬l(fā)展的同時，提高生產(chǎn)效率以及加快低碳種植技術(shù)和土壤固碳技術(shù)的研發(fā)與推廣是推動棉花低碳生產(chǎn)的主要突破點。

　　結(jié) 論：

　　(1)2004—2018 年中國棉花生產(chǎn)生命周期碳排放量及其增長率呈緩慢上升趨勢，2018 年碳排放達到15 年來的最高值(24.34 萬t)。棉花生產(chǎn)的碳排放量與種植面積具有極顯著的正相關(guān)性。中國棉花主產(chǎn)區(qū)中，新疆的碳排放量最大，2018 年占比達到86.8%，并有持續(xù)增加的趨勢，其他各省份均為減少趨勢。

　　(2)棉花生產(chǎn)過程中灌溉用電、肥料和農(nóng)膜造成的碳排放是最主要的。灌溉用電和柴油造成的碳排放隨年份有顯著的線性增加趨勢，肥料和人工的碳排放則呈顯著下降的趨勢。肥料投入導(dǎo)致碳排放量最大的是農(nóng)田N2O 排放，其次是復(fù)混肥生產(chǎn)。

　　(3)基于STIRPAT 模型的棉花生產(chǎn)碳排放模型模擬性能良好(R2=0.866，adjusted R2=0.792，P=0.001)，各自變量對因變量的影響均達到顯著水平。模型標準化系數(shù)表明，生產(chǎn)規(guī)模是對碳排放影響最大的宏觀因素，之后分別是城鎮(zhèn)化率和技術(shù)效率。

　　(4)本研究認為中國棉花生產(chǎn)體系碳達峰情況較為樂觀。從2019—2035 年中國棉花生產(chǎn)碳排放趨勢來看，高減排度情景下，棉花生產(chǎn)體系可于2021 年實現(xiàn)碳達峰，中等減排度情景下則在2025 年能實現(xiàn)碳排放達峰，基準情景相較于高減排度情景將延遲10 年至2031 年才能碳達峰，并可能導(dǎo)致碳排放峰值增加2.36 萬t。

　　建 議：

　　(1)中國棉花生產(chǎn)應(yīng)在向著集約化和規(guī)?；较虬l(fā)展的同時實現(xiàn)低碳生產(chǎn)。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的高速推進，國內(nèi)棉花生產(chǎn)向著高質(zhì)量發(fā)展，棉花的種植規(guī)模逐漸下降，一定程度上有利于碳排放的減少。近年來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部已提出逐漸穩(wěn)定棉花種植面積的目標，且我國棉花產(chǎn)區(qū)逐漸向新疆轉(zhuǎn)移。我國棉花生產(chǎn)需正確遵循相關(guān)政策的部署和引導(dǎo)，注重生產(chǎn)過程中生產(chǎn)效率的提升、資源浪費的減少，在達到生產(chǎn)目標的同時實現(xiàn)低碳發(fā)展。

　　(2)棉花生產(chǎn)體系需重視低碳種植技術(shù)和土壤固碳技術(shù)的研發(fā)和推廣，力爭2030 年前在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)棉花低碳生產(chǎn)的全面普及。棉花低碳生產(chǎn)還需加快推進的主要議題和方向為精準灌溉、精準施肥、提高水分利用率、提高肥料利用效率、使用可降解與可回收的農(nóng)用塑料薄膜、采取可減少農(nóng)田溫室氣體排放的耕作與種植技術(shù)，以及發(fā)掘作物與土壤的固碳潛力等。

　　(3)在當前全球新冠肺炎疫情沖擊風(fēng)險和國際不確定風(fēng)險加劇的情形下，伴隨國家宏觀調(diào)控政策的制定和實施，棉花生產(chǎn)碳排放仍有較大變數(shù)。棉花生產(chǎn)體系需在既定減排路徑上加快低碳發(fā)展模式的探索，充分落實創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，推動棉花生產(chǎn)體系轉(zhuǎn)型，通過技術(shù)創(chuàng)新發(fā)揮減排效應(yīng)。國家也宜加大對棉花低碳生產(chǎn)管理技術(shù)的政策鼓勵和資金支持，為早日實現(xiàn)“雙碳”目標注入源源不斷的動力。

　　來源：《農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報》2023 年 03 期

　　作者：吳灃槭1，黃偉斌1，陳家樂2，韓迎春2，馮璐1,2，王國平2，李小飛2，李亞兵1,2*，王占彪1,2*

　　單位：1. 棉花生物學(xué)國家重點實驗室鄭州科研中心/鄭州大學(xué)農(nóng)學(xué)院;2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國家重點實驗室