对农业源甲烷减排工作的一点思考

2021年11月10日，中国和美国在联合国气候变化格拉斯哥大会期间发布了《中美关于在21世纪20年代强化气候行动的格拉斯哥联合宣言》。双方计划在21世纪20年代减少温室气体排放相关法规框架与环境标准、清洁能源转型的社会效益最大化、推动终端用户行业脱碳和电气化的鼓励性政策、循环经济相关关键领域（如绿色设计和可再生资源利用）、部署和应用技术（如碳捕集、利用、封存和直接空气捕集）5个方面开展合作，并特别指出甲烷排放对于升温的显著影响，认为加大行动控制和减少甲烷排放是21世纪20年代的必要事项。为此，双方将视情在2022年11月《联合国气候变化框架公约》第27次缔约方会议前在国家和次国家层面制定强化甲烷排放控制的额外措施，共同召开会议、聚焦强化甲烷测量和减排具体事宜（包括通过标准，减少来自化石能源和废弃物行业的甲烷排放，以及通过激励措施和项目减少农业甲烷排放）。美方已经宣布美国甲烷减排行动计划，中方也将制定一份全面、有力度的甲烷国家行动计划，争取在21世纪20年代取得控制和减少甲烷排放的显著效果。

中美两国在气候变化方面的合作，对实现《巴黎协定》将全球平均气温升幅控制在2℃之内（努力限制在1.5℃之内）的目标至关重要。甲烷是一种暖化潜力较高的温室气体，种植业和畜牧业也是甲烷的排放源。如何减少农业源的甲烷排放，已有不少了研究论文和科普文章作了详细的介绍。本文从气候变化的不确定性、巴黎协定的原则、甲烷减排的难点及效益三方面对农业源甲烷减排提出一点看法，抛砖引玉，促进农业源甲烷减排问题的讨论和研究。

气候变化是一个古老的科学问题，工业革命以来人类活动对气候变化的贡献逐渐被科学界接受，去年诺贝尔物理学奖的一半奖金授予了Syukuro Manabe和Klaus Hasselmann以表彰他们在地球气候模型及全球变暖预测方面做出的贡献，便是证明。但气候变化及其预测还有一定的不确定性，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）根据《巴黎协定》的控温目标，提出了到本世纪中叶实现碳中和的要求。这是根据模型和一些自然过程的计算结果，它可能准确无误地给出了全球温室气体的减排要求，也可能低估或高估了温室气体的减排要求。对此，中国科技界需要保留一点质疑的精神，同时提高为优化IPCC预测做出贡献的能力。

《巴黎协定》是以科学数据和模型为基础、结合政治需求和经济格局而形成的国际规则。它有一个目标（全球平均气温升幅控制在2℃之内，努力限制在1.5℃之内）和三个原则（以不威胁粮食生产的方式减少温室气体排放，资金流动要帮助温室气体减排和气候适应型发展，按照国情体现平等、承担共同但有区别的责任），它非但没有要求每个国家不惜代价减少温室气体排放，反而是鼓励从全球出发，以最经济有效的手段减少温室气体的排放。后者包括发达国家为发展中国家提供技术和经济援助以实现能源结构转型，以及通过技术的更新换代在生产和生活中实现节能减排。

《巴黎协定》继承了《京都协议书》对温室气体的定义，但数量最大的温室气体-大气中的水蒸汽并不包含在《巴黎协定》中。水蒸汽在大气层的时空变化很大，如果包含在《巴黎协定》中，就很难确定排放的边界，使得《巴黎协定》无法实施。但水蒸汽和气候的相互作用不会因为《巴黎协定》没有包含而归零，人类活动修建水库、开采地下水、跨流域的地表水调动对气候变化的影响有待继续研究。

IPCC评估报告对于温室气体的全球暖化潜力（global warming potential) 的估算是一个有争议的问题。温室气体在大气中的寿命是不同的，甲烷为12年左右，氧化亚氮约为110年，二氧化碳变异较大，为300–1000年。不同温室气体转化为二氧化碳当量后的百年全球暖化潜力（GWP100，CO₂ = 1，CH₄ = 28，N₂O = 265）是量化减排的基础，它有一个未陈述、也不完全合理的假设：人类只关心100年内的地球。但人类100年后将继续生存，现在排放的甲烷100年后早就不存在了，而二氧化碳和氧化亚氮100年后仍会产生温室效应。百年全球暖化潜力还有潜在的误导效应：将所有温室气体都转换成二氧化碳来统计排放量，抹平了历史排放和当今排放对气候影响的差别。

从气候谈判的角度看，区分二氧化碳的排放与甲烷的排放是很重要的。二战结束时排放的二氧化碳和今天刚排放的二氧化碳对气候的影响是一样的，所以统计每个国家的二氧化碳累计排放量对鉴定排放责任、承担减排义务是直接相关的。众所周知，累计排放量美国第一、欧盟第二，中国第三。仅以现在的二氧化碳排放量分配减排责任，对后发展国家不公；以人均累计排放量分配减排责任，逻辑上是合理的，但巴黎协定是以国家名义签订的，个人没有直接责任，所以在国际谈判桌上很难被采纳。由于甲烷的寿命很短，12年以前排放的甲烷对气候的影响很小，累计排放量的意义不大，在分配减排责任时可以排除。

从农业减排的角度看，水稻田的甲烷和氧化亚氮减排通常是一对矛盾，互为消长；反刍动物（牛羊鹿等）虽排放甲烷，但它们用的是不适合种植业的边际土地，生产的肉和奶替代了种植业生产的谷物，间接减少了农耕地的温室气体排放。如果中国水稻田的面积不再增加、水稻田的甲烷排放保持稳定，那么稻田甲烷的排放并不会进一步造成气候变暖，因为甲烷是短命气体，12年前释放的甲烷到今年就消失了，现在释放的甲烷只是替换了12年前的释放的甲烷，并不会增加大气层甲烷的含量。水稻田的甲烷排放既有人为原因，也是一个自然过程。如果水田闲置、不种稻，也会产生一定量的甲烷，就像没有人工干预的湿地会排放甲烷一样。总不能为了消除湿地的甲烷排放，把湿地都变成旱地吧。同理，如果种植业的化肥用量不再增加、氮肥利用率不断提高，农田氧化亚氮的排放也难以增加。而对养殖业来说，粪尿产生甲烷和氧化亚氮的问题可随着提高有机肥还田比例以减少化肥用量的方式得到缓解。农业源温室气体排放（不包括农业机械和农村人口生活用能产生的二氧化碳排放）只占国家总排放的8%左右，农业源温室气体减排在计量方法、技术成熟度、可推广性都有较大的不确定性、对国家碳中和的贡献可能不是特别巨大。今后温室气体减排的研究工作不但要继续完善技术，更要注重评估温室气体减排技术的经济可行性和比较效益。

针对农业源温室气体减排技术研发的国际经验也值得参考。早在2003年，新西兰倾全国科技之力成立了畜牧业温室气体研究联盟（The Pastoral Greenhouse Gas Research Consortium, PGgRc)，旨在为新西兰乃至世界畜牧业温室气体的减排提供科技支撑。在长期稳定的国家专项支持下，联盟持续地开展了包括牧草品种培育和改良、牧场温室气体减排管理（如硝化抑制剂、肥料品种及施用技术）、减少牛羊产生甲烷的疫苗和饲料添加剂的研发、畜粪尿温室气体减排技术研发、土壤碳管理等多方面的研发工作，但突破性、可推广的科技进展十分有限。这一方面反映了调控温室气体产生的生物学过程的复杂性，也说明了农业经济效益不高、难以承受生产方式的巨大变化带来成本大幅度上升的特点。

气候变化、巴黎协定、碳中和是21世纪全球共同关心的话题，事关国际政治、贸易、科技及文化的合作和交流，不参与其中，就难以构建人类命运共同体。但各国的发展阶段不同、产业结构有别、人口基数和走势不一样，实现碳中和的途径和重点努力的方向也会不同。但无论是全球还是中国，经济有效地实现碳中和是共同的途径选择。在农业生产和生态环境保护的过程中提升山水田林湖草的碳汇能力，加强国际合作、参与碳中和规则标准的制定是国家应对气候变化不可或缺的工作，也是土壤和环境学科服务国家利益的重要支点。研究中国现阶段稻田等农业源甲烷排放是否会进一步造成全球气候变暖，以此为基础完善IPCC的评估报告，对比稻田甲烷减排和其他碳中和技术的成本效益，与新西兰等甲烷排放比率较大的国家形成联盟，将有助于国家的气候谈判和温室气体减排方案的优化。

（袁国栋，广东省环境健康与资源利用重点实验室主任、肇庆学院特聘教授，手机和微信13172088847，邮箱 yuanguodong@zqu.edu.cn）