1.引言
碳排放导致的全球气候变暖问题严峻，现已成为人类社会实现可持续发展的重大挑战，一方面工业化与城镇化的飞速发展带来化石能源碳排放的增加，另一方面农业生产的单位面积投入不断增加，畜牧业的动物本身及其排泄物、饲料作物，肥料生产等，也促进农业碳排放的增长。张陶新[1]、李岩[2]、吴昊玥[3]、张文秀[4]、苏鸿婷[5]、田成诗[6]，陈雨[7]、金玲[8]等对农业碳排放量的测度和趋势变化展开研究，侧重通过农业碳排放计算公式，建立测算研究模型，在分析农业碳排放特征中，研究农业碳排放量随时间变化趋势等方面取得一定成果。Kandahar Mansoor Ahmed[9]、Liu Xiaowei[10]、Rehman Abdul[11]、Zhang Xiaodan[12]等主要从与农业相关的影响因素评价指标入手展开研究。通过建立回归分析相关关系模型，基于数据处理的基础上进行相关性检验，在影响农业碳排放量的指标及其正负关系研究中取得一定成果。综上所述，在省市方面农业碳排放影响因素相关关系与农业碳排放量测算研究效果显著，但针对区级范围农业碳排放测量和碳中和实现路径探究相结合的研究案例较少。本文研究静海区基于农地利用、农田土壤、作物种植和畜牧养殖四大类角度分析农业碳排放量变化情况，探究合理的农业碳排放测度方法，因地制宜的针对静海区提出可持续性发展的科学性、创新性碳中和优化实现路径。
2.研究方法与数据来源
本文的碳排放估算根据天津市静海区种植业、畜牧业为研究边界, 参照国际农业碳排放评价惯例[1]，重点研究静海区农地利用、农田土壤、作物种植、畜牧养殖，农业碳排放量，碳排放测算公式为：
式中C表示农业碳排放总量，Cit为第i类农业碳排放源第t年所产生的碳排放量，Tit表示第i类碳排放源t年实际的使用量、播种面积、灌溉面积和畜牧存栏数，ai为各类碳源的碳排放系数。
碳排放数据来源于《天津市2001统计年鉴》和《静海区2020统计年鉴》。公式涉及到的相关系数分别来自《我国作物生产碳排放特征及助力碳中和的减排固碳途径》[13]、《典型农区乡镇的农业碳排放测算及达峰研究:以湖南省东安县为例》[14]、政府间气候变化专门委员会（IPCC）2006的评估报告以及国内外学者碳排放的测度。利用遥感技术计算出各类用地面积。
3.研究结果分析
3.1静海区土地利用碳排放各年总体变化分析
通过地理空间数据landsat8静海区2001-2020年五年遥感影像图，利用ArcGIS进行土地分类，测算各地类面积占静海区土地总面积百分比，其中耕地占比最大约为63.51％。
2001年到2020年静海区耕地面积逐年减少，减少了10068hm²，经济发展过程中城市化、非农化进程吸收了大量土地，以及退耕还林原因静海区耕地面积减少，但仍是静海区面积最多的地类。因此选取静海区进行农地碳排放量测算研究，如图1所示。
图1 2001年至2020年静海区各地类碳排放量对比图
3.2 农地利用、农田土壤、畜牧养殖、作物种植碳排放量及强度变化分析
静海区六类农地利用方式中，主要碳排放源是农业灌溉和农业翻耕。农业灌溉碳排放量2001-2020年变化呈先上升后下降，农业翻耕碳排放量呈波动下降，农业翻耕产生的碳排放量整体大于农业灌溉的碳排放量，为主要农地利用排放源。五年碳排放总量整体呈现先上升后下降趋势，2001年较2005年碳排放量大幅度上升，增加了877.5987t，增幅为2.34%，主要原因是现代化耕作的普及，人工翻耕、传统灌溉更替为机械化大规模集中生产，农地灌溉面积和播种面积的增大导致碳排放量增大。2005年以后静海区碳排放强度整体稳定波动至2020年呈下降趋势，说明静海区已开始进入农地利用减碳模式，但碳排放量仍旧不低，急需进一步采取更有效减排措施，加快农地利用碳减排速度，如图2所示。
图2 2001年至2020年静海区农地利用碳排放变化图
静海区2001-2020年农田土壤碳排放量总体呈持续增长趋势，2020年相较于其他研究年份增长最明显，N2O排放量为54440000t，占总农田土壤碳排放量25%，是2001年的1.5倍。其原因是由于温室效应引起的气温持续深高，增温变化促进土壤温度升高，增加土壤微生物活性，土壤有机质分解提高，土壤中碳元素转化利用，导致土壤二氧化碳释放量增大，从而呈现波动上升趋势变化。
2001年静海区作物种植碳排放量为156.0931t，2005年为250.6726t，相比2001年增加了94.5795t；2010年为250.1376t，相较于2005年下降0.5351t；2015年为220.2321t，相比2010年下降了29.9055t；2020年为93.4633t，相比于2015年下降了126.7688t，下降率为0.5％。五年碳排放总量为970.5987t，各年碳排放量对比分析可以看出静海区作物种植碳排放总量五年总体呈波动变化的情况、先上升后下降的变化趋势。碳排放量下降原因主要是近年静海区稻田播种面积的减少，如图3所示。
图3 静海区作物种植碳排放图
静海区畜牧业总体变化趋势主要分为三个阶段，2001-2005快速上升阶段、2005-2015年均匀下降阶段、2015-2020年缓慢回升阶段。五年碳排放总量为440.5171t，各年碳排放量对比分析可以看出静海区畜牧养殖碳排放总量总体波动变化，呈先上升后下降再上升趋势，其中2005年碳排放量达到最大值，如图4所示。
图4 静海区畜牧养殖2001至2020年碳排放变化趋势
图4折线图线性走势和表1结合分析可知，快速上升阶段碳排放的大幅度增长受市场粮食需求变动和农业政策导向的影响，降低牧业税、屠宰税等相关税收充分调动农牧民生产积极性，促进畜牧业发展，导致碳排放大大增加。均匀下降阶段由2004年开始粮食供给缺口大，价格回升耗粮型畜牧饲养量减少（动物），并且国家实施以草定畜及休牧期等制度，促使大牲畜饲养量减少，畜牧业萎缩以至于碳排放量减少。缓慢回升阶段粮食稳步增长，此阶段为盘活畜牧业发展生机，畜牧业饲养户增多，促进了静海区畜牧养殖业的快速发展，随之碳排放增大。
动物粪便管理产生甲烷的排放为畜牧养殖的主要碳排放源，如表1所示。占畜牧养殖总碳排放量的61％。其中家禽为畜牧业碳排放主要来源，释放甲烷120517t。由于科技的快速发展，我国畜牧养殖业方式加快转变，静海区养殖在传统养殖基础上存活率、数量和质量都有所提升。由于我国散养户数量众多，养殖规模难以确定，且随市场价格波动、饲料价格变化、疫情等不稳定因素的影响，散养户大多数并无力承担碳减排任务，使得静海区碳排放量2015-2020年呈缓慢上升趋势。
4.对策
通过对天津市静海区四大方面的碳排放量测算以及各年全区碳排放强度分析得出，静海区减碳模式需进一步升级科学技术机械化生产，采取更有效减排措施，加快农地利用碳减排速度。提高土壤有机碳含量，发展环境友好型农业生产方式，增强农业的可持续发展能力。推广秸秆还田固碳减排，提升耕地质量，促进温室气体净排放。
对于减少畜牧养殖的碳排放可以通过体内减排，体外减量的方法。体内减排采用低碳配方的环保饲料，提高畜牧对饲料的消化利用效率, 减少排泄物碳排放。体外减排推广养殖技术，实行低碳养殖，推广低碳养殖技术，引进先进生产设备，减少养殖过程中的碳排放量。也可加大宣传生物发酵技术，将畜牧的粪便处理成为有机肥料，培育绿色养殖理念。
对于作物种植的碳排放，可以采取合理的施肥管理措施，调节施肥的时期、条件方式；加强水稻品种管理，水稻的碳排放量与品种紧密相关，引用碳排放量少的水稻品种进行耕种；在未惊扰的土地前提下进行翻耕，减少对土地的深度和次数，降低甲烷气体的氧化；采用不同的作物轮作或水旱田轮作方式。依据相关碳中和政策，研究建立标准化专项协调机制，加强技术协调和标准实施，建立碳中和协调推进机制，落实低碳化农业发展，探寻符合天津市静海区的绿色农业发展道路。
参考文献
[1] 陈胜涛,张开华,张岳武.农业碳排放绩效的测量与脱钩效应[J].统计与决策,2021,37(22):85-88.
[2] 文福拴 ,鲁刚,黄杰.面向碳达峰、碳中和的综合能源系统[J].全球能源互联网,2022,5(02):116-117.
[3] 尹岩,郗凤明,邴龙飞,王娇月,李杰颖,杜立宇,刘丽.我国设施农业碳排放核算及碳减排路径[J].应用生态学报,2021,32(11):3856-3864.
[4] 吴昊玥,黄瀚蛟,何宇,陈文宽.中国农业碳排放效率测度、空间溢出与影响因素[J].中国生态农业学报(中英文),2021,29(10):1762-1773.
[5] 甄敬怡. 碳达峰碳中和目标为高质量发展持续赋能[N]. 中国经济导报,2022-03-12(003).
[6] 庄贵阳,窦晓铭,魏鸣昕.碳达峰碳中和的学理阐释与路径分析[J].兰州大学学报(社会科学版),2022,50(01):57-68.
[7] 向俊杰.碳达峰碳中和中节能管理要素分析[J].上海节能,2021(12):1323-1327.
[8] 王一鸣.中国碳达峰碳中和目标下的绿色低碳转型：战略与路径[J].全球化,2021(06):5-18+133.
[9] Koondhar Mansoor Ahmed,Tan Zhixiong,Alam Gazi Mahabubul,Khan Zaid Ashiq,Wang Linwei,Kong Rong. Bioenergy consumption, carbon emissions, and agricultural bioeconomic growth: A systematic approach to carbon neutrality in China.[J]. Journal of environmental management,2021,296.
[10] Liu Xiaowei,Wahab Salman,Hussain Mumtaz,Sun Yi,Kirikkaleli Dervis. China carbon neutrality target: Revisiting FDI-trade-innovation nexus with carbon emissions[J]. Journal of Environmental Management,2021,294.
[11] Rehman Abdul,Ma Hengyun,Ahmad Munir,Ozturk Ilhan,Chishti Muhammad Zubair. How do climatic change, cereal crops and livestock production interact with carbon emissions? Updated evidence from China.[J]. Environmental science and pollution research international,2021,28(24).
[12] Zhang Xiaodan,Zhang Wenbo,Wang Zhijuan,Zheng Nana,Yuan Feifei,Li Biao,Li Xuelan,Deng Ling,Lin Min,Chen Xin,Zhang Meijia. Enhanced glycolysis in granulosa cells promotes the activation of primordial follicles through mTOR signaling[J]. Cell Death & Disease,2022,13(1).
[13] 严圣吉,邓艾兴,尚子吟,唐志伟,陈长青,张俊,张卫建.我国作物生产碳排放特征及助力碳中和的减排固碳途径[J].作物学报,2022,48(04):930-941.
[14] 张陶新,李岩.典型农区乡镇的农业碳排放测算及达峰研究：以湖南省东安县为例[J].邵阳学院学报(自然科学版),2022,19(01):89-96.
