中國棉花生產碳排放核算與碳達峰預測

　　摘 要

　　為預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 年棉花生產碳排放進行核算，基于STIRPAT 模型進行模擬，結合Kaya 恒等式確定模型變量為技術效率、生產規模、進口數量、農業經濟和城鎮化率，通過嶺回歸確定系數將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 類進行變量設定和預測。

　　結果表明：2004—2018 年中國棉花生產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，肥料生產與施用、灌溉用電、農膜是生產過程中的主要碳排放構成因素。用于模擬中國棉花生產碳排放的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)，生產規模、城鎮化率和技術效率是主要宏觀影響因素。結果顯示2019—2035 年HERS、MERS、BS 下中國棉花生產碳達峰時間分別是2021、2025、2031 年，峰值分別為24.89 萬、26.12 萬、27.25 萬t。

　　研究表明，在未來棉花生產向著集約化和規模化方向發展的同時，提高生產效率以及加快低碳種植技術和土壤固碳技術的研發與推廣是推動棉花低碳生產的主要突破點。

　　結 論：

　　(1)2004—2018 年中國棉花生產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)。棉花生產的碳排放量與種植面積具有極顯著的正相關性。中國棉花主產區中，新疆的碳排放量最大，2018 年占比達到86.8%，并有持續增加的趨勢，其他各省份均為減少趨勢。

　　(2)棉花生產過程中灌溉用電、肥料和農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。肥料投入導致碳排放量最大的是農田N2O 排放，其次是復混肥生產。

　　(3)基于STIRPAT 模型的棉花生產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。模型標準化系數表明，生產規模是對碳排放影響最大的宏觀因素，之后分別是城鎮化率和技術效率。

　　(4)本研究認為中國棉花生產體系碳達峰情況較為樂觀。從2019—2035 年中國棉花生產碳排放趨勢來看，高減排度情景下，棉花生產體系可于2021 年實現碳達峰，中等減排度情景下則在2025 年能實現碳排放達峰，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，并可能導致碳排放峰值增加2.36 萬t。

　　建 議：

　　(1)中國棉花生產應在向著集約化和規模化方向發展的同時實現低碳生產。隨著農業現代化的高速推進，國內棉花生產向著高質量發展，棉花的種植規模逐漸下降，一定程度上有利于碳排放的減少。近年來，農業農村部已提出逐漸穩定棉花種植面積的目標，且我國棉花產區逐漸向新疆轉移。我國棉花生產需正確遵循相關政策的部署和引導，注重生產過程中生產效率的提升、資源浪費的減少，在達到生產目標的同時實現低碳發展。

　　(2)棉花生產體系需重視低碳種植技術和土壤固碳技術的研發和推廣，力爭2030 年前在全國范圍內實現棉花低碳生產的全面普及。棉花低碳生產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用塑料薄膜、采取可減少農田溫室氣體排放的耕作與種植技術，以及發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險和國際不確定風險加劇的情形下，伴隨國家宏觀調控政策的制定和實施，棉花生產碳排放仍有較大變數。棉花生產體系需在既定減排路徑上加快低碳發展模式的探索，充分落實創新驅動發展戰略，推動棉花生產體系轉型，通過技術創新發揮減排效應。國家也宜加大對棉花低碳生產管理技術的政策鼓勵和資金支持，為早日實現“雙碳”目標注入源源不斷的動力。

　　來源：《農業環境科學學報》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. 棉花生物學國家重點實驗室鄭州科研中心/鄭州大學農學院;2. 中國農業科學院棉花研究所/棉花生物學國家重點實驗室