中国力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。农业农村减排固碳既是碳达峰、碳中和的重要举措，也是潜力所在[1]。近些年来，为促进农作物秸秆综合利用以实现全国范围内的减排固碳，农业农村部办公厅发布的《关于做好2022年农作物秸秆综合利用工作的通知》中明确，推进农作物秸秆的综合利用是提升耕地质量、改善农业农村生态环境、加快农业绿色低碳发展的重要举措[2]。为实现碳达峰、碳中和，农业领域迫切需要采取相应措施，其中农作物秸秆综合利用成为减排固碳、推动现代农业发展和确保能源安全的重要举措之一。为了有效推进这一措施，必须合理规划农作物秸秆的综合利用，深入了解其资源量现状、利用现状以及碳减排潜力[3]。

2014年，中国农业温室气体排放总量约为8.3×108t CO2e，约占全国温室气体排放量的7%。到了2020年，秸秆综合利用实现的温室气体净减排贡献为7.0×107t CO2e。相比之下，露天焚烧和自然腐解导致的温室气体排放量为5.6×107t CO2e，而秸秆“五料化”利用的温室气体减排量达到1.26×108t CO2e。在“五料化”利用中，肥料化、饲料化及燃料化的减排效果最显著，分别为7.9×107t CO2e和3.8×107亿t CO2e。[4]

云南省作为中国西南地区农业大省，根据相关部门统计报告数据显示，2020年云南省全省秸秆产生量为1.94×107t，可收集量1.70×107t，利用量为1.53×107t，综合利用率达89.97%，但仍有1.7×106t秸秆未被有效利用，其中秸秆露天焚烧是我国农业碳排放的主要来源之一[5]。秸秆作为主要的农业废弃物[6]，因其富含热能和碳、氮、磷、钾、微量元素等营养成分，可以对其进行肥料化、饲料化、燃料化、基料化、原料化利用[7]，可有效提升农业农村减排固碳能力。本文以云南省为例，基于《云南统计年鉴》《中国农村统计年鉴》以及有关部门统计报表，在分析2020年云南省秸秆资源量及利用量的基础上，利用相关公式对云南省农业碳排放量及碳排放强度进行测算，同时通过估算并分析秸秆“五化”利用方式对云南省的减排固碳贡献，以此支持全省各地更加科学利用秸秆，并为农业减排固碳提供理论依据和技术支撑，同时为云南省降低农业碳排放以及实现“双碳”目标提供有价值的数据和政策参考依据。

1、材料与方法

1.1数据来源

农作物秸秆产生量、可收集量及综合利用量均来源于《云南省“十四五”农作物秸秆综合利用实施方案》，关于农业碳排放量及碳排放强度测算中的相关指标数据均来源于《中国农村统计年鉴》以及《云南省统计年鉴》，其中柴油使用量、翻耕面积、农业灌溉面积等数据来源于《中国农村统计年鉴》，化肥折纯施用量、农药使用量、农膜使用量和农业总产值等数据来自《云南省统计年鉴》。研究中翻耕面积以农作物播种面积为基准。农业灌溉面积以有效灌溉面积为基准。

1.2云南省农业碳排放量及碳排放强度估算

国内大部分学者将农业生产中的主要碳源界定为化肥、农药、农膜、柴油、农作物播种面积和农业灌溉面积，碳排放系数如表1所示，通过六项指标数据和碳排放系数表，计算出云南省农业碳排放总量P，计算公式如式（1）所示。

式中：P为农业碳排放总量，t;pi为各类碳源的碳排放量，t;Ti为各类碳源的投入量，t;Pi为各碳源的碳排放系数；G为农业碳排放强度，t/hm2;S为农作物播种面积，hm2。

1.3农作物秸秆综合利用碳减排量估算

农作物秸秆综合利用包括肥料化、饲料化、燃料化、基料化、原料化等五料化利用[10]，以及露天焚烧等未被有效利用的秸秆，具体利用方式及温室气体排放因子如表2所示。秸秆综合利用碳减排量是指农作物秸秆进行五料化利用时所减少的温室气体排放量[11]，主要包括CO2、CH4、N2O3类。计算公式如下：

式中：E为秸秆利用过程中的温室气体减排量，t CO2e;F为每种秸秆利用技术的利用量，t;Ei为每种秸秆利用技术的排放因子，t CO2e/t;Cb为秸秆露天焚烧量，t;Gb为秸秆露天焚烧排放因子，t CO2e/t。

2、结果与分析

2.1农作物秸秆资源量及利用量

2.1.1秸秆产生情况

如表3所示，2020年云南省主要农作物秸秆产生量和可收集量分别为1.94×107t和1.70×107t，其中可收集量占产生量的87.40%；玉米秸秆是云南省的主要农作物秸秆，其可收集量占全省的53.07%，其次为水稻秸秆、甘蔗秸秆，占比分别为17.32%、7.46%，花生秸秆最少，仅占可收集量的0.58%。由此可见，虽然各类农作物在云南省均有种植，但无论是秸秆产生量还是可收集量都存在较大差异，农作物秸秆品种主要以玉米为主，水稻、甘蔗等其他秸秆品种为辅，因此云南省秸秆资源构成中，玉米秸秆所占比例最大，水稻秸秆次之，花生秸秆最少。

表1 各类碳源、碳排放系数及参考来源

表2 秸秆综合利用方式及GHG排放因子

表3 2020年云南省农作物秸秆产量及利用率情况表

2.1.2秸秆利用情况

2020年云南省全省秸秆综合利用率高达89.97%，各类农作物秸秆综合利用率均在69%以上，其中玉米、水稻秸秆综合利用率在90%以上，但从玉米秸秆产生量及可收集量来看，都远远超出了其他各类秸秆，因为玉米秸秆在做“五化”处理时工艺简单、工序方便[5]，但仍存在8.6%的玉米秸秆没有得到有效利用。除玉米、水稻秸秆外，其他秸秆种类综合利用率都处于全省综合利用率之下，这说明云南省秸秆综合利用水平丞需提高。

云南省自2015年至2020年，农作物秸秆综合利用率从69.19%上升到89.97%，在短短几年的时间里秸秆“五化”利用水平得到了显著提高。其中，利用量最多的是秸秆肥料化，发展最快的是秸秆饲料化。2020年云南省秸秆综合利用量1.53×107t。其中：肥料化利用量7.38×106t，占秸秆综合利用总量的48.26%；饲料化利用量6.58×106t，占比43.02%；燃料化利用量7.07×105t，占比4.62%；基料化利用量1.7×105t，占比1.12%；原料化利用量4.6×105t，占比2.98%。由图1云南省2019-2020年农作物秸秆“五化”利用对比图可知，利用方式同比2019年，除饲料化利用量有略微上升，其他四种利用方式利用量均在降低，此外，云南省秸秆多数以肥料、饲料化利用方式为主，占比共达91.46%，利用量远远超出燃料化、基料化、原料化三种利用方式，由此可见，云南省秸秆“五化”利用水平层次不齐，仍有很大的上升空间。

2.2各州（市）农作物秸秆产生与利用情况

根据表4数据可以看出，云南省秸秆产生量超过200万t的地区包括曲靖市和红河州。其中，作为云南省农业大市，曲靖市的秸秆产生量可以占到全省总量的14.7%，比排名第二的红河州多产出40万t秸秆；秸秆产生量在100～200万t的有7个州市，秸秆产生量在100万t以下的有7个州市，其中怒江州和迪庆州受经济、地形及气候影响，2020年秸秆产生量仅有11.36、13.54万t。通过对比不难发现，秸秆产生量较多的区域多分布在云南省中部及南部地区，而西北地区秸秆产生量较低。

图1 云南省2019-2020年农作物秸秆“五化”利用对比图

由表4可知，云南省各州（市）中，秸秆综合利用率超过90%的有7个州市，分别为玉溪市、普洱市、保山市、昆明市、楚雄州、迪庆州、曲靖市，其中曲靖市在秸秆产生量排在第一位的同时，综合利用率也高达94.41%，而迪庆州农作物秸秆产生量虽仅有13.54万t，但其综合利用率却是全省最高，足足有95.88%，这与当地的自然环境和社会经济及政府发布的《迪庆州加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系行动计划》等政策是密不可分的。云南省有9个州市的秸秆综合利用率低于80%，分别是德宏州、怒江州、大理州、西双版纳州、临沧市、昭通市、文山州、丽江市和红河州。其中，怒江州秸秆综合利用率仅有85.49%，为全省最低。这一情况可能与当地的交通、经济、气候和地形条件有一定关系。

2.3农业碳排放量及强度分析

基于图2可知，2020年云南省全省农业碳排放量达286.37×104t，其中化肥176.12×104t（占比61.5%）、农药22.13×104t(7.7%）、柴油18.02×104t(6.3%）、农膜62.97×104t(22%）、翻耕面积2.19×104t (0.8%）、灌溉面积4.95×104t(1.7%）。由此可见，各类碳源中化肥施用量碳排放量占比最高，翻耕面积碳排放量占比最低，全省应出台相关政策控制各地化肥施用量，包括氮肥、磷肥、钾肥以及复合肥的施用量。根据《云南省统计年鉴》中数据显示，2020年云南省的氮肥施用量在全省化肥施用总量中占比高达48%，成为近年来云南省最主要的碳排放源之一[13]，而其碳排放系数也远远高于其他化肥种类系数的总和，这可能是因为氮作为主要元素在农作物增产过程中是极其重要的。为进一步降低云南省农业碳排放量，控制氮肥施用量是重中之重。

表4 2020年云南省各州（市）秸秆产生与利用情况表

图2 云南省2020年各类碳源农业碳排放量及碳排放强度

2020年云南省农业碳排放强度达0.41t/hm2，其中化肥0.25t/hm2（占比62.0%）、农药0.03t/hm2(7.5%）、柴油0.02t/hm2(6.0%）、农膜0.09t/hm2(21.5%）、翻耕面积0.003t/hm2(1.0%）、灌溉面积0.01t/hm2(2.0%）。由此可见云南省农业碳排放强度与农业碳排放量基本呈正相关，随着2017年云南省政府印发了《云南省“十三五”控制温室气体排放工作方案》，近年来云南省农业碳排放总量逐年降低，同时随着农作物播种面积的逐年增加，未来云南省农业碳排放强度也将进一步下降，为实现“双碳”目标打下坚实的基础。

2.4秸秆综合利用减排固碳贡献

根据数据显示，2020年云南省秸秆产生量为1.94×107t，可收集量为1.70×107t，利用量为1.53×107t，秸秆综合利用率达到89.97%。其中，肥料化、饲料化、燃料化、基料化、原料化的利用量分别占秸秆可收集资源量的比例为48.26%、43.02%、4.62%、1.12%和2.98%。根据相关数据，2015年全国秸秆露天焚烧量约为8.11×107t，占全国秸秆可收集资源量的9.0%[4]。到2019年，全国秸秆焚烧点数同比2015年下降42%，根据这一比例，可以推算出2020年全国秸秆露天焚烧量约为4.7×107t，约占可收集资源量的6.5%，由此推算出云南省2020年秸秆露天焚烧量约为1.1×106t。

根据数据显示，2020年云南省秸秆综合利用温室气体减排量约为1.13×106t CO2e。其中，秸秆综合利用的温室气体减排量为2.01×106t CO2e，而秸秆露天焚烧导致的温室气体排放量约为8.8×105t CO2e。根据图3所示，从秸秆“五化”利用结构分析，秸秆肥料化、饲料化、燃料化、基料化、原料化的温室气体减排量分别为1.11×106、3.95×105、3.53×105、8.59×104、6.83×104t CO2e，占比分别为55.08%、19.64%、17.60%、4.28%、3.40%。值得注意的是，肥料化、饲料化以及燃料化的减排量最高，占碳减排总量的92.33%，对云南省温室气体减排固碳做出了极大的贡献。

从单位秸秆减排贡献来看，秸秆燃料化利用技术在各种利用技术中表现突出，2020年云南省秸秆燃料化利用量仅有7.07×105t，但其碳减排量与利用量为6.58×106t的饲料化碳减排量基本持平，减排固碳潜力巨大。主要因为它能够直接替代化石能源。因此，成型燃料、直燃发电、燃料乙醇、沼气工程、热解气化等燃料化利用技术对温室气体减排具有明显优势。[4]但云南省秸秆燃料化利用仅有7.07×105t，仅占全省秸秆综合利用量的4.62%，改善全省燃料化利用现状并提升秸秆燃料化利用量是未来云南省实现“双碳”目标的重要方向。

图3 云南省2020年秸秆“五化”利用方式温室气体减排量

3、结论

3.1结论

本研究采用定量与定性相结合的方法，对2020年云南省全省的农业碳排放量及碳排放强度进行测算，分析其测算结果，并在前人研究基础上对云南省农作物秸秆综合利用方式进行碳减排贡献估算及分析，得出结论如下：

(1)云南省农作物秸秆种类虽然多达十几种，但实际产生量及可收集资源量存在参差不齐的情况，仅玉米一种秸秆就占到全省秸秆产生量及可收集量的一半以上，因此玉米是云南省全省各地最主要的农作物秸秆品种；云南省农作物秸秆“五化”利用方式水平不高，肥料化和饲料化共占比91.46%，远远超出燃料化、原料化、基料化之和，同时各类秸秆品种“五化”利用水平也丞待提高；云南省各州（市）农作物秸秆产生量存在中部及南部地区多，而西北地区秸秆产生量较低的情况，同时由于全省各地交通、经济、气候及地形条件存在差距，云南省秸秆综合利用率在90%以上的有7个州市，80%以下的州市有9个。

(2)2020年云南省农业碳排放量达286.37×104t，其中化肥施用的排放量最高，达到176.12×104t的同时在全省农业碳排放量中占比61.5%，而各类化肥种类中当属氮肥属最重要的碳排放源之一；从云南省农业碳排放强度测算结果来看，其与农业碳排放量基本呈正相关，同时由于农业碳排放量的逐年下降以及全省农作物播种面积的逐年上升，结合各项数据，通过分析得出未来云南省农业碳排放强度将呈不断下降的趋势。

(3)秸秆综合利用为温室气体净减排做出重要贡献，其总量达到1.13×106t CO2e。其中，秸秆综合利用所带来的温室气体减排量为2.01×106t CO2e，秸秆露天焚烧所导致的温室气体排放量为8.8×105t CO2e。肥料化、饲料化与燃料化利用方式的减排量最高，减排量分别为1.11×106、3.95×105、3.53×105CO2e。其中燃料化减排潜力最大，未来应作为全省重点进行发展。

3.2建议

(1)在“双碳”背景下加快秸秆综合利用，深入贯彻《云南省“十四五”农作物秸秆综合利用实施方案》核心内容的同时，结合各地交通、经济、气候及地形条件实际情况，确定云南省秸秆综合利用的重点方向和领域，通过建立和完善促进秸秆综合利用的激励约束机制，以此切实解决秸秆综合利用水平不高、秸秆资源分布不均等问题。

(2)科学使用各类碳源，尤其是控制化肥施用量中的氮肥施用量，相关部门应出台相关条例，逐渐在全省用碳排放量更少的复合肥，以此在未来降低全省农业碳排放量及碳排放强度。

云南省农作物秸秆资源丰富，具有巨大的收集潜力。全省应出台相关政策，采取相应措施，以此促进农作物秸秆的高效利用，包括提升肥料和能源化利用水平，并增加对具有较大减排潜力的利用技术的投资支持力度。同时，严令禁止秸秆焚烧行为的发生，为实现“双碳”目标提供指导和支持。

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基金资助:国家自然科学基金项目(12064050); 云南省重点研发计划项目(202203AC100004); 云南省“高层次人才引进计划”(YNQRQNRC-2020-004);

文章来源:盛毓琛,梁玉,何俊杰.云南省农作物秸秆综合利用对碳减排的贡献及影响研究[J].价值工程,2024,43(27):1-5.