李景明:農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域碳排放如何核算?
在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的過程中,農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的碳排放到底是什么樣的狀況?它有哪些核算方法?近日,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站首任首席專家、中國沼氣學(xué)會(huì)秘書長、全國沼氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)秘書長李景明進(jìn)行了《農(nóng)業(yè)農(nóng)村“雙碳”及減排固碳實(shí)現(xiàn)途徑與技術(shù)路線》主題分享,主要包括如下幾個(gè)方面:碳達(dá)峰碳中和概念、農(nóng)業(yè)農(nóng)村排放核算、農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域減排固碳途徑、農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳途徑、農(nóng)業(yè)農(nóng)村減排固碳重點(diǎn)及幾點(diǎn)思考及建議等內(nèi)容,指出“雙碳”目標(biāo)下農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域減排固碳工作的重要性及他對(duì)碳達(dá)峰碳中和工作的思考,并指出“雙碳”目標(biāo)下,除了二氧化碳,我們也應(yīng)該關(guān)注甲烷問題。
李景明秘書長指出,國際上總體對(duì)農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的核算方法分成了三大方法學(xué),包括采用IPCC推薦的排放因子、采用IPCC推薦公式和本國特有參數(shù)核算排放因子、采用模型計(jì)算排放因子,主要介紹了農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域碳排放源與吸收匯,我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村如何應(yīng)對(duì)氣候變化、主要的溫室氣體排放源與溫室氣體吸收匯等內(nèi)容,并再此基礎(chǔ)上針對(duì)不同的排放源和吸收匯逐一介紹了農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域碳排放的主要核算方法。
一、農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的碳排放源來自多方面
農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域碳排放主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中產(chǎn)生的甲烷和氧化亞氮等溫室氣體排放,以及農(nóng)機(jī)具運(yùn)行和農(nóng)村生活所消耗化石能源形成的直接二氧化碳排放。但由于各種原因,目前農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的溫室氣體排放暫不包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中所使用的化肥、農(nóng)藥、飼料等外部投入品生產(chǎn),以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所使用的電力等導(dǎo)致的間接碳排放。
根據(jù)《2006 IPCC國家溫室氣體清單指南》,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的溫室氣體排放源主要包括10個(gè)方面,但中國政府提交給IPCC秘書處的國家溫室氣體清單報(bào)告中卻只包括稻田甲烷排放、農(nóng)田施肥氧化亞氮排放、動(dòng)物腸道甲烷排放、動(dòng)物糞便管理甲烷和氧化亞氮排放、秸稈田間燃燒甲烷和氧化亞氮排放等五個(gè)方面(圖中左側(cè)黃色部分),而熱帶稀疏草原燃燒甲烷和氧化亞氮排放、有機(jī)土壤開墾氧化亞氮排放、土壤有機(jī)質(zhì)分解氧化亞氮排放、石灰施用二氧化碳排放、尿素施用二氧化碳排放(即圖中右側(cè)綠色部分),由于目前排放源很小,加上很多數(shù)據(jù)難以獲得,排放因子還沒有辦法進(jìn)行計(jì)算,因此到目前為止,中國政府提交給IPCC的溫室氣體清單里不包括這五個(gè)方面內(nèi)容。
在農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域,農(nóng)村生活以及農(nóng)機(jī)漁機(jī)生產(chǎn)過程中所消耗的大量化石能源所產(chǎn)生的直接二氧化碳排放,并不算在農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域,而是由能源領(lǐng)域進(jìn)行統(tǒng)一匯總來計(jì)算的。同時(shí),對(duì)于農(nóng)村建筑過程當(dāng)中所形成的碳排放,則是由住建部門進(jìn)行匯總的。因此,我們現(xiàn)在更多關(guān)注的是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的二氧化碳、甲烷和氧化亞氮等溫室氣體的排放。
二、我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的溫室氣體排放不容忽視
1994年、2005年、2010年、2012年、2014年,中國政府先后向《聯(lián)合國氣候變化框架公約》秘書處提交了5次溫室氣體排放清單。從排放清單可以看出,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域總的排放量相對(duì)穩(wěn)定,基本是在8億噸上下浮動(dòng)。但是相對(duì)于全國的排放比例,全國的排放數(shù)逐年增高,且幅度較大。在農(nóng)業(yè)相對(duì)比較平穩(wěn)的狀況下,整個(gè)農(nóng)業(yè)活動(dòng)的碳排放所占的比例逐漸降低。在整個(gè)排放過程當(dāng)中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)里的甲烷和氧化亞氮排放占比仍然較大,分別占全國甲烷和氧化亞氮排放的41%和59%。
關(guān)于傳統(tǒng)化石燃料使用過程中的純二氧化碳的排放大概是這樣的:2015年農(nóng)機(jī)漁機(jī)等生產(chǎn)用能消耗了約8680多萬噸的標(biāo)煤,農(nóng)業(yè)生活用能消耗將近2.5億噸標(biāo)煤,折合溫室氣體是8.75億噸二氧化碳當(dāng)量。把農(nóng)村生活產(chǎn)生的二氧化碳排放與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的溫室氣體排放相疊加,農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域的整個(gè)碳排放總量約為17億噸二氧化碳當(dāng)量,占全國總量的15%左右。也就是說,現(xiàn)在全國總的每年溫室氣體排放大概在120億噸二氧化碳當(dāng)量上下。
三、農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域既有碳源也有碳匯
在農(nóng)村農(nóng)業(yè)領(lǐng)域,既有二氧化碳、甲烷、氧化亞氮的排放,他們可以稱之為碳排放源,但也有大量的碳匯基礎(chǔ)。所以統(tǒng)籌調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式和結(jié)構(gòu),一方面可以減少碳排放源的數(shù)量,另一方面也可以大幅度增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的碳匯,逐步實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村內(nèi)部的碳中和,為全國的碳中和做出更大的貢獻(xiàn)。
1、溫室氣體排放源
甲烷
在溫室氣體排放源中,甲烷的排放源包含了稻田的甲烷排放與家畜腸道甲烷排放。反芻動(dòng)物甲烷排放與畜禽糞便在堆放過程中形成厭氧環(huán)境產(chǎn)生的甲烷排放量都是比較大的。
氧化亞氮
農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生的氧化亞氮排放主要來自農(nóng)田施肥和糞便堆放。由于氮素多以銨態(tài)氮形態(tài)存在肥料和糞便中,在施肥或堆肥過程中,銨態(tài)氮與微量氧氣通過硝化作用產(chǎn)生硝態(tài)氮,硝態(tài)氮通過擴(kuò)散進(jìn)入周圍厭氧區(qū)域發(fā)生反硝化作用,釋放氧化亞氮。它對(duì)溫室氣體的貢獻(xiàn)率相較于二氧化碳,是265倍,所以氧化亞氮的排放溫室氣體效應(yīng)還是相當(dāng)?shù)拇蟆?/p>
二氧化碳
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,各類機(jī)械設(shè)備、種植養(yǎng)殖用能設(shè)施以及農(nóng)村生活中的炊事、取暖、洗浴、照明等,都需要花費(fèi)大量的化石能源。這些化石能源所排放的二氧化碳基本上是純的二氧化碳?;茉炊际怯商?xì)浠衔锝M成的,燃燒時(shí)會(huì)釋放二氧化碳,使大氣環(huán)境中二氧化碳濃度增加。
2、溫室氣體吸收匯
農(nóng)田碳匯
在碳匯方面,農(nóng)田土壤作為根茬、秸稈、畜牧糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物的消納地,可以把一些有機(jī)碳儲(chǔ)存在土壤當(dāng)中發(fā)揮碳匯的功能。當(dāng)然,如果耕地過度開墾使用,又會(huì)使土壤中大量的有機(jī)碳礦化分解為二氧化碳又排放到大氣當(dāng)中,反而容易出現(xiàn)碳失衡的狀態(tài)。因此,對(duì)于過度的開墾或者說頻繁的深耕,我們應(yīng)該盡可能避免。
漁業(yè)碳匯
漁業(yè)碳匯主要說的是我們?cè)谏a(chǎn)一些貝類產(chǎn)品的時(shí)候,可以吸收水體和空氣中的二氧化碳,形成顆粒的有機(jī)碳,變成碳酸鈣的貝殼。在生產(chǎn)貝殼過程當(dāng)中,可以將之從水體中撈走,再讓水體生產(chǎn)新的貝類,吸收更多水體和空氣中的二氧化碳。在這一過程中,我們也稱之為可移出的一種碳匯。
編輯:王媛媛
四、農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域碳排放核算方法較為復(fù)雜
在整個(gè)農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域,碳排放的核算方法比較復(fù)雜,既有一些現(xiàn)成的公式和排放因子可以直接應(yīng)用,也有一些是需要通過常年累計(jì)的監(jiān)測(cè),總結(jié)出其共性和規(guī)律,通過數(shù)學(xué)模型的方式來實(shí)現(xiàn)。此外,根據(jù)不同的地域,不同的氣候,不同的作物生長季,其碳排放情況也是不一樣的。
目前,聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)通過的方法包括1996年、2000年、2006年、2013年版《IPCC國家溫室氣體清單指南》。我國提交的2014年第二次更新報(bào)告中農(nóng)業(yè)溫室氣體清單,主要以2000年、2006年版《指南》進(jìn)行核算。該《指南》提供了3個(gè)層級(jí)的排放核算方法,方法選擇主要根據(jù)排放源的重要性和數(shù)據(jù)的可獲得性確定,方法層級(jí)越高,越符合實(shí)際情況。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域碳排放的核算方法也采用了國際上通用的三大方法學(xué)。
方法1:采用IPCC推薦的排放因子;
該方法主要用于排放量占比較小的非關(guān)鍵排放源(同一類型排放量按照降序排列,其總和不足總排放量5%的排放源)。比如秸稈田間焚燒會(huì)產(chǎn)生少量的甲烷和氧化亞氮,采用該方法核算。如果締約方對(duì)本國關(guān)鍵排放源沒有核算排放因子,也可采用該方法。
方法2:采用IPCC推薦公式和本國特有參數(shù)核算排放因子。
《公約》要求各締約方對(duì)本國排放量占比較大的關(guān)鍵排放源(同一類別排放量按照降序排列,其總和達(dá)到總排放量95%的排放源),進(jìn)行排放因子測(cè)算,以便更符合本國實(shí)際情況,也能有效檢驗(yàn)本國的減排貢獻(xiàn)。該方法比方法1復(fù)雜,但較為科學(xué)、精準(zhǔn)。我國農(nóng)用地氧化亞氮排放、動(dòng)物腸道甲烷排放、糞便管理甲烷和氧化亞氮排放等,基本采用該方法核算。
方法3:采用模型計(jì)算排放因子。
該方法主要用于時(shí)空差異較大或精準(zhǔn)度要求較高的關(guān)鍵排放源,需要輸入高分辨率的數(shù)據(jù)。該方法可以核算較小尺度的溫室氣體排放。我國稻田甲烷排放和農(nóng)田土壤碳匯,受氣候條件、土壤類型、農(nóng)藝措施等影響較大,采用該方法核算。
結(jié)合中國的實(shí)際情況,我國曾發(fā)布了國家和省級(jí)的排放因子。目前在計(jì)算碳排放時(shí),主要以方法2的方式進(jìn)行計(jì)算。另外,對(duì)于一些比較特殊,時(shí)空差異較大,且要求精準(zhǔn)度較高的關(guān)鍵性排放源,就需要用一些特定模型和數(shù)據(jù)庫的方式來計(jì)算。方法3要求長期穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)手段和統(tǒng)計(jì)的方法,相對(duì)來講也更加科學(xué)和復(fù)雜。
具體的核算方法相對(duì)復(fù)雜,這里只簡單給大家做個(gè)介紹。
稻田甲烷排放
稻田甲烷的排放按照方法3,采用中國稻田甲烷模型(CH4MOD)進(jìn)行核算。該模型由中國科學(xué)院大氣物理研究所開發(fā),是IPCC推薦用來計(jì)算稻田甲烷排放方法之一。要求對(duì)于不同地區(qū)的氣候、土壤和栽培的早稻、晚稻等,要進(jìn)行不同的模型數(shù)據(jù)分析,可以計(jì)算出不同類型、不同地區(qū)稻田甲烷的排放因子。根據(jù)該模型核算,2014年我國稻田甲烷排放量為1.87億噸二氧化碳當(dāng)量,占整個(gè)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的22.6%?,F(xiàn)在,據(jù)說我們正準(zhǔn)備向IPCC提交第5次國家排放清單,過程當(dāng)中有可能會(huì)有新的一些變化。
農(nóng)用地氧化亞氮排放
農(nóng)用地氧化亞氮排放按照方法2核算。我們國家采用的是國家和生殖級(jí)的排放因子來進(jìn)行,利用IPCC提供的計(jì)算公式來進(jìn)行計(jì)算。按照這個(gè)方法,2014年我國的農(nóng)用地氧化亞氮排放量2.88億噸二氧化碳當(dāng)量,占農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的34.7%。大家可以看到,農(nóng)用地由于肥料的施用以及土地本身的排放,它的排放量要比稻田甲烷高。我們知道,稻田甲烷是22%多,現(xiàn)在氧化亞氮是34.7%。
動(dòng)物腸道甲烷排放
比較大的排放源是動(dòng)物腸道,也就是我們說的反芻動(dòng)物甲烷的排放。動(dòng)物腸道甲烷排放量由不同類型動(dòng)物年末存欄量乘以相應(yīng)腸道甲烷排放因子獲得。動(dòng)物腸道甲烷排放計(jì)算中,牛、羊、豬等關(guān)鍵排放源采用方法2核算,馬、驢、騾等非關(guān)鍵排放源采用方法1核算。全世界基本上采用的方法都是統(tǒng)一的,也就是用IPCC所推薦的排放因子。2014年我國動(dòng)物腸道甲烷排放清單核算了肉牛、奶牛、山羊和綿羊等12種動(dòng)物甲烷排放,排放甲烷量達(dá)到了2.07億噸二氧化碳當(dāng)量,占農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的24.9%,比稻田甲烷多,但比土壤的氧化亞氮要少一些。
糞便管理甲烷和氧化亞氮排放
在糞便管理過程中,甲烷和氧化亞氮的排放核算方法實(shí)際上跟反芻動(dòng)物的相類似,由不同氣候區(qū)域、不同類型動(dòng)物年末存欄量乘以相應(yīng)糞便管理方式的排放因子獲得,都采用的是方法2和方法1進(jìn)行核算。據(jù)核算,2014年我國動(dòng)物糞便管理甲烷排放量為6625萬噸二氧化碳當(dāng)量,氧化亞氮排放量為7223萬噸二氧化碳當(dāng)量,占全國農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的8.7%。
秸稈田間焚燒溫室氣體排放
秸稈田間焚燒時(shí),由于燃燒不充分會(huì)產(chǎn)生少量的甲烷和氧化亞氮。考慮到我國禁止秸稈露天焚燒,其溫室氣體排放量很小,采用方法1核算。秸稈田間焚燒甲烷和氧化亞氮排放量由秸稈焚
燒量乘以《指南》推薦的排放因子進(jìn)行核算。
據(jù)核算,2014年我們國家向IPCC提供的排放清單里,全國秸稈田間焚燒甲烷和氧化亞氮排放量為0.09億噸二氧化碳當(dāng)量,占全國農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量的1.1%。
相信在國家對(duì)秸稈田間禁燒的高壓政策下,未來我國秸稈田間焚燒的排放量應(yīng)該是趨于零的。
農(nóng)田土壤碳匯
農(nóng)田土壤的碳匯采用的是方法3,根據(jù)自己所構(gòu)建的Agro-C模型進(jìn)行計(jì)算。該模型是由中科院大氣物理研究所開發(fā)出來的,通過模擬秸稈、根系和有機(jī)肥等進(jìn)入土壤以及通過分解作用離開土壤的過程,計(jì)算農(nóng)田土壤碳庫的變化。據(jù)核算,2014年我國農(nóng)田土壤碳匯量為0.47億噸二氧化碳當(dāng)量。
農(nóng)機(jī)漁機(jī)作業(yè)和可再生能源替代
除了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中的甲烷、氧化亞氮排放,還有很多的純二氧化碳排放。因?yàn)闆]有納入到農(nóng)業(yè)活動(dòng)當(dāng)中進(jìn)行核算,所以我們采用能源替代的方式來進(jìn)行的計(jì)算,把它作為一種減排措施進(jìn)行計(jì)算。所以像農(nóng)機(jī)漁機(jī)耗油的機(jī)械排放或者說替代,是由國家發(fā)改委能源所采取方法1進(jìn)行的核算。在這種核算下,我們國家農(nóng)機(jī)漁機(jī)等能源消耗,二氧化碳排放量是1.38億噸,這是納入到了國家能源部門進(jìn)行的核算。
在農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域還有大量的可再生能源的資源,包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物資源。雖然他們不屬于排放清單的核算范圍,但它是減排的一種措施,具有可替代化石能源的功能,因此是以核算減排量的方式進(jìn)行計(jì)算的。據(jù)專家估計(jì),2015年我們國家的生物質(zhì)成型燃料、沼氣、生物天然氣、秸稈熱解氣等再生能源替代化石燃料的減排量大概約為0.52億噸二氧化碳當(dāng)量。雖然現(xiàn)在總量不太高,但我堅(jiān)信其潛力還是很大的。
編輯:王媛媛
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