國土空間規劃中資源整合利用助力碳中和

胡關云 潘江濤 李仕忠 周鑫

摘 要：從“大數據與國土空間規劃的銜接應用、土地資源與森林資源的整合利用、現代農業與傳統農業的合理規劃”三個方面，結合糧食安全、防災減災、經濟發展進行分析，提出生態與生活、生產協調發展的思路，實現雙碳目標，統籌好發展和安全。

關鍵詞：碳中和；整合利用；循環發展；糧食安全

中圖分類號：X38文獻標志碼：A文章編號：1673-9655（2024）01-00-07

0 引言

中國向國際社會莊嚴承諾力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。碳中和絕不是輕松就能實現的，需要結合中國實際，走出符合國情的低碳發展之路。中國作為一個農業大國，實現碳中和離不開農業的助力。經統計，聯合國糧農組織（FAO）最新研究報告顯示，世界糧食體系占全球人為溫室氣體排放量的1/3以上，糧食生產階段是目前整個糧食體系碳排放的主要貢獻環節，占排放總量的39%[1]。對于中國來說，2010年

農業活動溫室氣體排放量在8.28億t左右，占總排放量的7.9%[2]。趙敏娟等[3]做過統計，中國農業溫室氣體排放，甲烷（45%～55%）、氧化亞氮（30% ～40％）、二氧化碳（10%～15%）。由此可知，“雙碳”目標的實現離不開農業的深度參與，國家對于綠色農業發展的系列規劃、意見等也將農業低碳發展的必要性和重要性提到了新的高度[4]。為實現農業綠色低碳發展，有學者也從農業減碳方面進行分析研究，雙碳領域也已初步形成相對完整合理的研究體系。本文經可獲得的數據，結合中國農林業發展趨勢和規律，提出生態系統、經濟系統、社會系統協調發展助力碳中和的建議，為碳中和發揮理論先行和引領作用。

1 農林業碳排放基本現狀

1.1 森林火災碳排放情況

森林寄托著人類降低大氣CO2含量和減緩全球變暖趨勢的希望[5]，但森林火災的發生增加了大氣中CO2的含量。通過中國近10年來的火災情況分析（表1），火災次數、火場總面積逐漸減少，但受害森林面積呈波動態勢，見圖1（作圖時部分變量進行等比例縮放，但所表達的趨勢符合實際）。姜東濤[6]對黑龍江森工林區進行過計算，平均每1 hm2林分年吸收CO2量為3.11 t，釋放O2量2.29 t；胡海清等[7]對大興安嶺林區森林火災進行過統計，1965—2010年總過火林地面積約為3.52×106 hm2，涉及多種林型，46年間因火災森林碳排放量為2.93×107 t，可計算得知1 hm2森林燃燒CO2排放量為8.31 t。假設把以上數據作為中國森林火災CO2排放的平均值，利用表1數據進行計算，那中國近10年因森林火災增加CO2的年平均量在12.94～18.02 萬t之間（最低值以1 hm2森林燃燒CO2排放量8.31 t進行計算，最高值以1 hm2森林燃燒CO2排放量8.31 t+每hm2林分年吸收CO2量3.11 t計算）。據報道，2019年澳洲大火燃燒4個多月，排放CO2約4億t，燒出了116個國家的CO2排放量。通過以上數據可知森林火災已影響全球安全。在實現碳中和的道路上，需盡可能減少森林火災。森林火災分人為放火、跑火和天然火源。舒立福等[8]對1990年到1992年歐洲國家森林火因進行統計，歐洲天然火源只占到總火源的5％左右。由此可知，森林防火主要還是要以預防人為放火為主。

1.2 農業碳排放

1.2.1 農業碳排放數據處理方法

農業活動中，加劇溫室氣體的主要誘發因素為化肥、農膜、農用機械、農藥等，其次為動物及人類糞便產生的CH4，其余的為如微生物引起的碳排放。根據王寶義[9]劉艷飛[10]吳賢榮[11]對農業碳排放總量核算方法，從狹義的農業活動過程中引起的6類碳排放（化肥、農藥、農膜、農機使用、農業灌溉、農業播耕）進行農業碳排放總量核算，計算過程中利用國家統計局《中國統計年鑒》中的原始數據，分別用化肥、農膜、柴油使用量、農藥、農業播種面積、農業灌溉面積進行表征[9]。6類排放源排放系數，據美國橡樹嶺國家實驗室（ORNL）得出化肥、農藥碳排放系數分別為0.8956 kgCE/kg、4.9341 kgCE/kg[9-11]，南京農業大學農業資源與生態環境研究所（IREEA）得出農膜碳排放系數為5.18 kgCE/kg [9-11]，聯合國政府間氣候變化專門委員會（ICPP）得出柴油碳排放系數為0.5927 kg CE/kg [9-11]，中國農業大學農學與生物技術學院（IABCAU）得出翻耕土地碳排放系數為312.6 kg CE/km2 [9-11]，農業灌溉碳排放系數為20.476 kg CE/hm2 [9]。對于柴油使用量因在《中國統計年鑒中》把農、林、牧、漁業合在一起，但農業作為主要消耗行業，因此可當作農業使用量進行計算，農業播種面積換算碳排放量，因各地區情況不一樣，部分地區一年種1茬農作物，部分地區種2～3茬，局部地方種植1茬農作物翻耕土地2～3次，土地翻耕碳排放量以翻耕1次進行計算，農業灌溉面積換算碳排放量也是以1年灌溉1次為主，因此，計算得出的農業碳排放量是保守值。

1.2.2 農業碳排放情況

據表2可知，2010—2019年農業碳排放量分別為8241.11萬t、8493.90萬t、8716.78萬t、8899.85萬t、9056.32萬t、9092.14萬t、9042.26萬t、8881.11萬t、8545.66萬t、8242.10萬t。

1.2.3 農業碳排放的結構特征演變趨勢

從圖2、表3可知，2010—2019年，中國農業碳排放量在2015年達到峰值，2015年以前呈增長態勢，2015—2019年逐年下降，2010—2015年增長率分別為3.07%、2.62%、2.10%、1.76%、0.40%；2015—2019年下降率分別為0.55%、1.78%、3.78%、2.55%。同時中國農業6類排放源排放碳的比例存在較大差別，化肥源碳排放量在4839.46～5393.84萬t，在同年份中占總排放量的58.72%～60.15%，其變化趨勢與農業碳排放總量趨勢較為相似，說明在農業碳排放中起主導作用；農藥源碳排放量在686.63～892.04萬t，在同年份中占總排放量的8.33%～10.53%，呈逐年下降趨勢；農膜源碳排放量在1125.61～1348.66萬t，在同年份中占總排放量的13.66%～15.13%，呈逐年增長的趨勢；柴油源碳排放量在715.23～874.23萬t，在同年份中占總排放量的8.68%～10.61 %，呈逐年增長趨勢；灌溉源碳排放量在55.51～75.88萬t，在同年份中占總排放量的0.62%～0.92%，呈波動上升趨勢；翻耕源碳排放量在459.71～521.85萬t，在同年份中占總排放量的5.70%～6.29%，呈平穩發展趨勢。

從圖2、圖3可以看出，近10年，化肥在農業生產中的碳排放一直穩居榜首，農膜為第2位，農用機械在2014年從第4位上升到第3位，同一時期農藥下降到第4位?；试刺寂欧咆暙I超過其他5類源排放總和貢獻，同時化肥、農藥、農膜三大化學制品排放貢獻達到80.00%以上， 是農業發展的主要碳源，而灌溉源和農業翻耕源排放比例相對較低。

2 問題解析

王寶義[9]利用基尼系數（GINI）結合泰爾指數（GE1）和對數離差均值（GE2）對農業碳排放效率進行分析，總結出在衡量農業碳排放效率問題上不能單看某一類指標，而要綜合衡量經濟和生態效益指標。柴油源、灌溉源碳排放的增長，從側面反映出國家對農業的扶持和農業大跨步向現代化發展，這類碳排放的增長相對而言對國家發展總體是有益的，但部分碳源高居不下對經濟和生態來說都是不利的，如森林火災和化肥造成的大量碳源。

中國化肥施用遠高于世界平均水平（120 kg/hm2），中國2010—2019年化肥施用強度平均352.90 kg/hm2（表4），已超過發達國家限定的225 kg/hm2的施肥上限，約是世界平均水平的2.9倍，是美國的2.6倍與歐盟的2.5倍[12-14]，每年化肥施用引起的環境治理成本達118億元[15]。例如，其造成土壤板結，以前翻耕耕深10～13.33 cm農田只需12馬力的拖拉機，現在需30馬力以上的大中型拖拉機[16]，馬力的提高必增加燃料的使用，增強碳排放，同時化肥使用從促進糧食增收到與化肥使用量呈負相關關系[16]?；适褂貌划?，農田對化肥的需求量會越來越大，形成惡性循環致使地力下降；作物容易倒伏，致使作物減產；使一部分元素富集在作物上，人食用后危害人體健康等危害，增加作物病蟲害。

2010—2019年中國食品進口情況如表5，大豆進口一直穩居榜首，年平均在7382.8萬t，需求總體呈增長趨勢；其次是谷物及谷物粉的需求，從2010—2015年進口數量逐年增長，2015—2019年總體呈下降趨勢，年平均進口量1778.3萬t（圖4）；第三位是食物植物油，年平均進口量703.7萬t；第四位是小麥，年平均進口量321.6萬t；稻谷及大米的年平均進口量248.1萬t。

從以上分析得知，農業中碳排放、糧食安全與化肥使用有脫不開的關系，如何找到平衡點，使農業低碳高效發展，必須攻克化肥施用后的系列后遺癥狀，而解決化肥使用后的后遺癥就是修復土壤，而土壤板結、部分元素富集腐殖質是最好的改良劑。有機質可降低或緩解重金屬污染、對有機污染物固定、疏松土壤。而森林盛產腐殖質，其有機質含量高，肥效高，因此，需要向森林要資源。另外，我國一些地區因沒有合理規劃、數據不聯通、信息堵塞造成農作物種植銷路難找或產能過剩，農業工作者對這些農作物（主要為蔬菜類）進行銷毀，在分解、發酵、腐爛、變質的過程中不僅釋放出溫室氣體，同時在種植過程中的農機、化肥、農膜及農藥使用也增加了碳排放，耕種期間占用耕地也造成耕地的浪費。因此，糧食安全與低碳農業也要結合大數據做好農業種植的規劃。

3 對策及依據

3.1 大數據與國土空間規劃銜接應用，提高土地利用率，助力碳中和作物種植缺少合理的規劃，不僅造成農用資源浪費、土地資源浪費，還會增加碳排放量。如何改別現狀，需要大數據與國土空間規劃的銜接應用。

3.1.1 因地制宜種植，減少資源浪費，增加糧食產量

跨入大數據時代，可以更加準確、快速獲取信息，但如何應用大數據平臺助力碳中和，使耕地發揮最優效能，需要多部門聯合、多專業人才配合，結合土地質量、氣象、水文條件摸清各地區適宜種植作物底數。如地球化學及農業專業技術人員對各地耕地所富含元素進行全面摸底，弄清耕地富含元素及有機質情況；氣象及相關科研人員對各地區氣候變化情況給出時間相對較長、數據稍微準確的預測數據；農業與生態技術人員綜合考氣候，水利狀況，耕地元素因子及前茬與后茬作物之間的利害關系，研究選取各區域各時段適合種植的農作物，使農作物增產。減少因作物選取不合適，使化肥、農膜等資源浪費的同時造成溫室氣體產生，糧食收成卻不理想、占用耕地的情況。

3.1.2 利用大數據，合理規劃用地，降低運輸成本

在土地利用規劃中，運用大數據分析各地區對糧食及蔬菜的需求。結合各區域適合種植的農作物進行合理的農作物種植規劃，使農作物種植與對口供應供求平衡，種植與供應兩地之間應采取就近原則，就近原則是建立在供需平衡的條件下，如新疆為產棉花大省，而東北地區大量需要棉花等原材料，可以不受地域限制，而假設一些蔬菜在全國范圍內均可種植，在同一縣或鎮以內，需求量少于種植量，則應該嚴控。上述限制應是針對容易變質、腐爛不易保存的，但一些可以長期保存也事關國家安全的農作物，如大米、大豆一類可以超一定量種植。在滿足國家糧食安全及一些戰備藥材種植的基礎上，余出的耕地才可另作他用。這樣樹立全國一盤棋的規劃不僅使土地高效利用，避免因農作物不合理的種植造成農產品滯銷，農民遭受損失，還可消除因沒有合理的規劃造成南轅北轍，減少運輸成本，從而減少有機化石燃料（汽油、柴油）的燃燒，減少碳排放量和資源浪費。社會快速發展的今天，地球上的資源是有限的，樹立節約集約意識并落到實處是發展趨勢，是可持續發展需要。

3.2 土地資源與森林資源的整合利用，提升土地地力，助力碳中和

為達到生態互補機制，減少森林火災發生率，使農業發展與森林資源高度融合發展，要汲取老一輩農業工作者在農業生產中利用森林資源的優秀做法。國家溫室氣體結果清單表明，森林面積的增加，森林固碳能力得到增強。因此，在雙碳目標下，保護好森林是我們的初心。在保護森林的同時，可以探索森林與耕地的雙重提升，助力碳中和。

3.2.1 森林中的腐殖質利用與防災減災相結合

近10年森林火災發生率逐年下降，但做到完全杜絕，理論上是難以實現的。而森林火災隱患除了人為失誤引起還有自燃。其中森林中腐殖質的陰燃對于森林防火是個難點，當地下火陰燃轉變成明火，引發地表火甚至樹冠火，對森林造成二次損傷，同時還嚴重威脅撲救人員的人身安全[17-19]。如何把劣勢轉為優勢。森林腐殖質的陰燃在森林火災中具有隱蔽性，在森林邊緣人為活動區又是火災誘發因素，但在農業生產中腐殖質曾作為重要的肥料，在土壤養分供應以及土壤結構構建方面可以發揮重要作用[20-21]。為減少火災發生率、減少化肥使用，提升地力，如何高效利用森林中的腐殖質用于改良土地地力，間接為森林防火貢獻一份力量需要我們去探索，弄清森林腐殖質的開發對耕地的益處、對防火的貢獻值和開發釋放的CO2之間的得失。

3.2.2 利用好森林空間，發揮好森林“糧庫”功能

森林作為“糧庫”，森林中野生水果、松子、菌子等豐富多樣的森林食物，可以擴寬食物生產和供給渠道，利用好森林的“糧庫”功能，可以騰出一部耕地種植國家目前對外依存度較高的大豆、油類等農作物，對以前因生態觀淡薄，以焚林而狩的方式挖掘森林中的草藥，造成部分植被接近滅絕，是否可以補種相關的植被修復森林的多樣性。

3.2.3 森林木材開發與防火相結合，減少社會非必要資源的浪費

森林作為碳源碳匯，作為木材的源地，在采伐樹木中如何保障需要，如何設計采伐方案，采伐后如何形成防火隔離帶，或在未采伐的情況下設計隔離帶，為森林火災發生時減少滅火成本。森林火災多發生在干旱時候，當發生火災時，不僅排放大量CO2，還耗費大量人力物力財力，更是在干旱時造成與人爭水、與地爭水的局面，因此，在森林開發時如何在采伐樹木的同時使其形成合理的隔離帶，使森林火災發生時損失最低。

3.2.4 低碳發展要把資源循環利用、緩解社會矛盾進行綜合考慮

秸稈或樹枝直接燃燒會排出CO2、CH4、SO2等氣體，也會造成地表中的微生物被燒死、腐殖質和有基質被礦化，但草木灰有作為肥料的潛質[22]，

其中含有多種微量元素，可以殺菌防蟲、改良土壤，但直接還田又會產生CH4、H2S、N2O等有毒有害氣體危害作物根系。雖然目前一些專家經過大量實驗解決了秸稈拋灑均勻和突破種植方法，但對耕地條件有要求，對一些地方難以實現，而農民為減少成本，只能采取偷燒的方式進行。如何實現利益最大化，同時緩解社會矛盾，是否可以回收秸稈，把秸稈和砍伐木材殘留的枝葉等植物用于制作生物質燃料進行發電，這樣排除的氣體利于捕獲和封存，燃燒后的草木灰制作成肥料修復因施用化肥破壞的耕地。

3.3 扶持保護部分傳統農業，保護農田生態系統，助力碳中和

3.3.1 兼顧保護一部分傳統農業

（1）可以一地多用。隨著科技的發展，農業工作者也享受科技帶來的便利，除草用除草劑，但除草劑的使用會殺死一些豆類作物，而豆類作物與玉米是互利的關系，為了便利，不在種植豆類作物，使農田利用率降低。而豆類作為我國主要進口作物，近10年來從5000萬t逐年上升到近9000萬t，大豆進口逐年上升，除了日益增長的需求，另一方面可能與玉米地不在套種豆類作物，種植量減少而使進口量逐年增大有關。因此在傳統農業中的套種模式，既能提高農田利用率，發揮作物間的互利共生，增加了產量，又能減少化肥使用量。

（2）保護農田生態系統。傳統農業為農業發展中不可預測的情況托底。近些年，化肥、農藥的大量使用，可能已經破壞了農田生態系統，地下部分微生物可能遭受農藥毒害，種類逐漸減少，目前對于耕地的破壞表現還不明顯，但耕地破壞到一定程度時可能修復成本較大，為防止這類問題的發生可以劃取一部分各種不同類型的耕地進行保護以應對農田危機，假如某耕地破壞嚴重，需要修復時可以從未破壞的耕地引微生物到破壞嚴重的耕地里。如西南部分地區，稻田里養殖稻花魚，魚類的排泄物為稻類作物提供養分，化肥施用幾乎為零。

（3）為糧食安全托底。有人做過統計，農業生產人數與碳排放成反比關系。其中農業機械化引起的系列反應促使大規模種植，而人工成本高于機械。而小農生產中還有一部分保留著人挖牛耕、人工除草。這樣就造成人越少的地區農業生產碳排放越高。

3.3.2 提高農業工作者水平

培養一批有思想、有遠見的農業工作者，使其在農業生產中合理使用化肥、農藥，緩解因不合理使用化肥、農藥造成氣候變暖或農田生態系統的問題。

3.3.3 研究利用好畜禽糞便農家肥

在中國農業的發展中，畜禽糞便對于改良農田有著較大的用途，但畜禽糞便發酵所釋放的甲烷也是造成溫室氣體的主要原因，有學者研究畜禽糞便病源微生物也會破壞農田生態系統，目前也開始對畜禽糞便的利用進行研究，但相對來說成本還是較大，因此加快研究農家肥的高效利用也是減少溫室氣體排放的一種路徑，農家肥的使用可緩解因使用大量化肥造成系列危害的情況。

4 對策建議

理論需要實踐去檢驗可用性，如土地利用規劃中，部分地區以前種植經濟效益高的作物轉變成經濟效益低的，可能產生社會矛盾，如何化解需要深入基層了解；森里的腐殖質挖掘，會不會造成森林生態的破壞（如林下植被中有多種多樣的中草藥），其破壞與農業生產的得失需要評估；畜禽糞便如何高效利用、農藥研究攻關使有條件耕地套種兩種或兩種以上作物及農藥對生態的破壞逐漸降低需要科技的參與。另外，在兼顧保護部分傳統農業的基礎上，要根據農業人口分布對一些農田進行整合，中國地大物博，各地區情況都有差異，部分地區農村勞動力流失，土地荒蕪，需加快整合步伐。

綠水青山就是金山銀山，在經濟發展中既不能竭澤而漁也不能緣木求魚，要在發展中找到生態與發展的互補切入點，發揮好森林水庫、錢庫、糧庫的作用，又不能毫無限制的去開發；農業發展中要結合中國國情和世界變局，找出符合中國的發展之路，在發展中探索低碳、有能確保國家糧食安全和生態和諧的發展之路。

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Resource Integration in Territorial Spatial Planning Helps Carbon Neutralization-The Perspective of Comprehensive Development of Agriculture and Forestry

HU Guan-yun， PAN Jiang-tao， LI Shi-zhong， ZHOU Xin

（Kunming General Survey of Natural Resources Center of China Geological Survey， Kunming Yunnan 650100， China）

Abstract：The ideas of coordinated development of ecology， life and production were put forward from three aspects of big data and land and space planning convergence applications， integration of land resources and forest resources， modern agriculture and traditional agriculture rational planning combining with food security， disaster prevention and mitigation， economic development analysis， which would help to achieve the dual carbon goals and harmonize the development.

Key words： carbon neutralization; integrated utilization; circular development; food security

收稿日期：2023-03-22

作者簡介：胡關云（1991- ），男，本科，助理工程師，從事自然資源領域方面的研究。

通信作者：潘江濤（1987- ），男，本科，高級工程師，從事基礎地質方面的研究。