暢想農(nóng)業(yè)碳中和-一場(chǎng)新的綠色革命-綠色創(chuàng)新發(fā)展中心

2022年7月暢想農(nóng)業(yè)碳中和——一場(chǎng)新的綠色革命北京綠色金融與可持續(xù)發(fā)展研究院高瓴產(chǎn)業(yè)與創(chuàng)新研究院綠色創(chuàng)新發(fā)展中心2 4 7 7 7 81.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是全球第二大溫室氣體排放源 9 3 4推動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型既是保障糧食安別其中的挑戰(zhàn)和機(jī)遇，重點(diǎn)關(guān)注農(nóng)業(yè)碳中和行動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)與機(jī)遇兼具，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放或仍保持增長(zhǎng)，但農(nóng)業(yè)科技的推進(jìn)有望實(shí)現(xiàn)對(duì)海外發(fā)達(dá)國(guó)家的彎道超車(chē)應(yīng)對(duì)氣候變化和生物多樣性破壞帶來(lái)的挑戰(zhàn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)亟需更加深刻和系統(tǒng)性的變革，并提供創(chuàng)新的綜合性碳中和解決方案5農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型將從節(jié)約資源、提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、豐富食物供給來(lái)源、發(fā)展農(nóng)業(yè)碳匯和減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放五個(gè)維度發(fā)力：對(duì)營(yíng)養(yǎng)健康和多元化食物消費(fèi)的需求。推動(dòng)可持續(xù)水產(chǎn)養(yǎng)殖和替代蛋白技術(shù)發(fā)展，減少其對(duì)6碳信用市場(chǎng)未來(lái)有望發(fā)揮重要作用，助推多樣化的農(nóng)業(yè)減排技術(shù)實(shí)踐建議投資者關(guān)注農(nóng)業(yè)領(lǐng)域顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，或?yàn)橄乱淮G色革命投資機(jī)遇7一、農(nóng)業(yè)與氣候和環(huán)境的相互影響1.1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣候變化組織（FoodandAgricultureOrganizationofUn81.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生物多樣性生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)政府間科學(xué)政策平臺(tái)（Intergovernmentalscience-policyPlatformon圖1農(nóng)業(yè)帶來(lái)的生態(tài)影響（占用生態(tài)資源比重） 3Ourworldindata.https:9和昆蟲(chóng)的天敵正在快速消失。被世界自然保護(hù)聯(lián)盟（InternationalUnionforConservationof1.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是全球第二大溫室氣體排放源圖2全球分部門(mén)溫室氣體排放（2017）廢棄物處理,3.2%其他燃料,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程,廢棄物處理,3.2%2.9%5.7%電力/熱力電力/熱力用能,30.4%5.6%建筑業(yè)用能,5.6%農(nóng)業(yè),農(nóng)業(yè),11.8%12.4%交通用能,16.2%土地利用變化和林16.2%業(yè),6.4%圖3全球農(nóng)業(yè)溫室氣體分類(lèi)（2017）二氧化碳（CO2）16%51%氧化亞氮（N2O）33%/greenhous52021年10月，我國(guó)成功舉辦聯(lián)合國(guó)《生物多樣2030年使生物多樣性走上恢復(fù)之路。習(xí)近平總書(shū)記也/ghg-emissions?end_year=2017&s2014這意味著等量的排放量將帶來(lái)相當(dāng)于二2.1全球視角圖4農(nóng)業(yè)溫室氣體來(lái)源示意圖圖5農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體排放分解（2015）2.1.1畜牧養(yǎng)殖圖62017年全球不同畜牧產(chǎn)品每年的溫室氣體排放量（百萬(wàn)噸CO2e）2.1.2作物種植2.1.3土地利用耕地的77%卻只貢獻(xiàn)了18%的卡路里和圖7全球土地利用分布農(nóng)業(yè)發(fā)展導(dǎo)致大量土壤碳儲(chǔ)量枯竭(UN,2019)。農(nóng)場(chǎng)和牧/news/join-the-41000-initiative-soils-for-food-securi“千分之四”的構(gòu)想是因?yàn)槿?米深土壤儲(chǔ)存的有機(jī)碳達(dá)2.4萬(wàn)億噸，而2014年全球化石能源的溫農(nóng)業(yè)機(jī)械柴油消耗農(nóng)業(yè)機(jī)械柴油消耗2.2.1中國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放分布圖8中國(guó)分氣體溫室氣體排放（2014）圖9中國(guó)農(nóng)業(yè)活動(dòng)的溫室氣體排放來(lái)源農(nóng)藥生產(chǎn)過(guò)程排放農(nóng)膜生產(chǎn)過(guò)程排放農(nóng)藥生產(chǎn)過(guò)程排放4%2%5%化肥生產(chǎn)過(guò)程排放8%動(dòng)物糞污管理12%農(nóng)業(yè)用水耗電12%農(nóng)業(yè)土壤24%動(dòng)物腸道發(fā)酵17%水稻種植16%），8中國(guó)目前尚沒(méi)有建立農(nóng)業(yè)碳排放統(tǒng)計(jì)體系，官方報(bào)告中農(nóng)業(yè)活動(dòng)的碳排放圖10全球各國(guó)非二氧化碳農(nóng)業(yè)活動(dòng)溫室氣體結(jié)構(gòu)對(duì)比（2018）圖11每公頃耕地化肥消費(fèi)量（千克/公頃） 2018年3月26日，https://www.weforum.圖12我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體排放趨勢(shì)N2ON2O864201990199219941996199820002002產(chǎn)生活至關(guān)重要，蛋白質(zhì)供應(yīng)量也因此成為衡量全球營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)貧富差距的重要指標(biāo)。根據(jù)圖13中、美、歐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體排放占比5050圖14中、美、歐人均動(dòng)物蛋白攝入量02.2.2我國(guó)農(nóng)業(yè)碳中和的機(jī)遇圖15各國(guó)人均耕地面積對(duì)比圖16各國(guó)人均水資源（立方米/人）0圖17中美玉米單產(chǎn)對(duì)比圖18生豬養(yǎng)殖效率對(duì)比（2019）（千克/畝）中國(guó)玉米單產(chǎn)美國(guó)玉米單產(chǎn)8007006005004003002001000194919591969197919891999200920195000表1助力農(nóng)業(yè)碳中和的關(guān)鍵行動(dòng)和技術(shù)總結(jié)類(lèi)別方案節(jié)約資源提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率/govpublic/zcggs/202109/t2021092豐富食品來(lái)源üüüüü農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室氣體減排üüüü發(fā)展農(nóng)業(yè)碳匯üüüü3.1節(jié)約資源3.1.1垂直農(nóng)業(yè)a.主要原理圖19垂直農(nóng)業(yè)示意圖b.助力維度保障食品安全及供應(yīng)穩(wěn)定性：垂直農(nóng)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)在受控、受保護(hù)的環(huán)境中種植無(wú)農(nóng)藥農(nóng)c.發(fā)展現(xiàn)狀專(zhuān)欄1以色列的節(jié)水農(nóng)業(yè)段從海水中取得淡水的過(guò)程。該技術(shù)能夠不受時(shí)空條件的限制增加淡水供應(yīng)量。以色列的海水淡化已3.1.2減少食物損耗a.主要原理圖20食品產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的食物浪費(fèi)和碳足跡占比%40353025201510 0碳足跡食物浪費(fèi)36323223.52114.51510.517.5農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收獲后處理和儲(chǔ)存加工分銷(xiāo)渠道消費(fèi)世界自然基金會(huì)(WorldWildlifeFund,WWF)認(rèn)為，食物損耗主要是由于技術(shù)裝備水平限b.助力維度通過(guò)農(nóng)產(chǎn)品的保鮮和冷鏈物流的技術(shù)創(chuàng)新以及相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的完善來(lái)推動(dòng)食物的損耗Apeel研發(fā)出植物基類(lèi)產(chǎn)品替代傳統(tǒng)的殼聚糖涂膜，保證了果蔬的關(guān)鍵，溫度每升高6℃,食品中細(xì)菌生長(zhǎng)速度就會(huì)翻一倍。尤其是易腐食品如果蔬、肉禽b.發(fā)展現(xiàn)狀12Apeel公司官網(wǎng)，/science13Hazel公司官網(wǎng)，https://www.hazel圖21我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家冷鏈運(yùn)輸率比較圖22我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品易腐率對(duì)比163.2提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率3.2.1生物育種a.主要原理14中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部，/fxpg/202202/t2022022515中國(guó)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全網(wǎng)，水果冷藏使用防腐保鮮劑/kpzc/sczd/202203/t202203/xxgk/jd/wsdwhfz/202106/t20210611_1283/news/details.h圖23作物育種技術(shù)的演變b.助力維度c.發(fā)展現(xiàn)狀3.2.2智慧農(nóng)業(yè)a.主要原理b.助力維度遠(yuǎn)程衛(wèi)星數(shù)據(jù)和傳感器等技術(shù)：更加準(zhǔn)確地用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的環(huán)境監(jiān)測(cè)和管理。比如，圖24智慧農(nóng)業(yè)能夠有效降低成本圖25生產(chǎn)效率提升能大幅減少單位農(nóng)產(chǎn)品碳排放c.發(fā)展現(xiàn)狀圖26各國(guó)65歲以上人口占比圖27我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)者年齡分布變化3.3豐富食品來(lái)源3.3.1水產(chǎn)養(yǎng)殖a.主要原理b.助力維度提供更高效的蛋白來(lái)源：從飼料效率來(lái)看，水產(chǎn)養(yǎng)殖的飼料效率是陸生動(dòng)物養(yǎng)殖的2-7/technology/raise/technology_2011031圖28全球水產(chǎn)養(yǎng)殖的潛力（百萬(wàn)噸可食用重量）c.發(fā)展現(xiàn)狀圖29全球水產(chǎn)養(yǎng)殖量分布（2015年）3.3.2替代蛋白a.主要原理全球絕大多數(shù)的動(dòng)物食品產(chǎn)自集約化的畜牧生產(chǎn)系統(tǒng)，根據(jù)世界資源研究所（Worldb.助力維度圖30替代蛋白的環(huán)境效應(yīng)評(píng)估（減少幅度）土地利用溫室氣體排放c.發(fā)展現(xiàn)狀表2素食主義者人數(shù)變化素食者占比人數(shù)增速專(zhuān)欄2膳食結(jié)構(gòu)調(diào)整助力碳中和圖31中國(guó)居民營(yíng)養(yǎng)素供能比變化100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%蛋白質(zhì)脂肪碳水化合物52.552.561.167.23326.421.212.511.514.41997200720193.4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)溫室氣體減排3.4.1減少化石能源使用a.主要原理b.助力維度c.發(fā)展現(xiàn)狀農(nóng)產(chǎn)品方面，地膜作為重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，我國(guó)的使用量和覆蓋面積均為世界第一。3.4.2甲烷減排a.主要原理19中國(guó)能源報(bào)，氫能應(yīng)用再添新場(chǎng)景：“柴改氫”加速農(nóng)機(jī)電動(dòng)化轉(zhuǎn)型.2020-12-23./news/shob.助力維度選育優(yōu)良品種、提高生產(chǎn)效率：畜牧業(yè)和水稻種植產(chǎn)生的甲烷減排都可以通過(guò)育種提高表3減緩甲烷排放的飼料添加劑總結(jié)添加劑潛力置信度潛在風(fēng)險(xiǎn)3-Nitrooxyproponal5Asparagopsis（一種藻類(lèi)）1硝酸鹽高4精油低2數(shù)據(jù)來(lái)源：TheCGIARResearchProgramonClimateChange,改善日糧及飼養(yǎng)管理模式：畜禽腸道發(fā)酵產(chǎn)生甲烷的量因畜禽采食量、飼料的種類(lèi)及飼一些濃縮劑取代粗飼料，也能夠通過(guò)加快發(fā)酵速度從而減緩甲烷的排放（亞洲開(kāi)發(fā)銀行，合理的灌溉模式：由于甲烷產(chǎn)生于嚴(yán)格的厭氧環(huán)境，相比于稻田持續(xù)處于淹水狀態(tài)，采取中期烤田和間歇灌溉能夠改善稻田土壤通氣性，增加氧氣含量，減少甲烷的產(chǎn)生和排放優(yōu)化秸稈還田措施：采用高效秸稈腐解菌、補(bǔ)充氮肥、秋冬季秸稈翻耕等措施加快秸稈調(diào)整土壤微生物群落結(jié)構(gòu)：稻田甲烷產(chǎn)生和氧化過(guò)程還取決于微生物的結(jié)構(gòu)和活性，因c.發(fā)展現(xiàn)狀3.4.3氧化亞氮減排a.主要原理/xinwen/2021-11/11/conteb.助力維度提高氮素利用率：通過(guò)優(yōu)化農(nóng)田管理措施，比如配合施用有機(jī)肥、添加生物質(zhì)炭，使用微生物抑制劑21：現(xiàn)有研究表明，土壤中微生物發(fā)生的硝化作用是影響作物生長(zhǎng)和c.發(fā)展現(xiàn)狀圖32每畝氮肥用量（公斤，折純用量）200420062008201020122014201620183.5農(nóng)業(yè)碳匯3.5.1農(nóng)田土壤碳匯a.主要原理農(nóng)田土壤碳匯是指作物在生長(zhǎng)過(guò)程中通過(guò)光合作用吸收大氣中的二氧化碳并將其以有b.助力維度免耕、少耕等保護(hù)性耕作技術(shù)：免耕少耕可通過(guò)穩(wěn)定土壤團(tuán)聚體22中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部，化肥農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)，我國(guó)三大糧食40%以上.2021-1-17./xw/zwdt/202101/t20223河北省自然資源廳.國(guó)外農(nóng)田土壤碳匯市場(chǎng)交/heb/gongk/gkml/kjxx/gjjl/1071664857056c.發(fā)展現(xiàn)狀3.5.2漁業(yè)碳匯a.主要原理b.助力維度土壤有機(jī)碳活體生物量土壤有機(jī)碳活體生物量圖33森林和海洋系統(tǒng)的土壤和生物量平均碳儲(chǔ)量比較針葉林熱帶雨林紅樹(shù)林潮汐鹽沼海草床00碳碳儲(chǔ)量（MgC/ha）c.發(fā)展現(xiàn)狀氧化碳減排量。為促進(jìn)我國(guó)紅樹(shù)林修復(fù)項(xiàng)目專(zhuān)欄3展望農(nóng)業(yè)碳交易市場(chǎng)排放量存在一定的技術(shù)難題，全球范圍尚沒(méi)有一套被廣泛認(rèn)可的農(nóng)業(yè)碳排放監(jiān)測(cè)、報(bào)告和核查等評(píng)估任的企業(yè)可以通過(guò)支持農(nóng)業(yè)減排固碳，部分抵消自身的排放，部分金融機(jī)構(gòu)也可以參考農(nóng)業(yè)減排固碳表4目前國(guó)內(nèi)碳信用市場(chǎng)（CCER）中農(nóng)業(yè)相關(guān)的方法學(xué)方法學(xué)編號(hào)方法學(xué)名稱CMS-083-V01CMS-017-V01CMS-066-V01CMS-107-V01CMS-082-V01CMS-063-V01CMS-026-V01CMS-066-V01CMS-009-V01針對(duì)農(nóng)業(yè)設(shè)施與活動(dòng)的提高能效和燃料轉(zhuǎn)換措施四、農(nóng)業(yè)碳中和帶來(lái)的投資機(jī)遇2）智慧農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采用一些高技術(shù)含量的工藝3）基因編輯育種：在過(guò)去的30年中，種子的創(chuàng)新為提高單產(chǎn)做出了積極的貢獻(xiàn)。預(yù)References:Bauer,J.E.,Cai,W.J.,Raymond,P.A.,Bianchi,T.S.,Hopkinson,C.S.,&Regnier,P.A.(2013).TheBodirsky,B.L.,Rolinski,S.,Biewald,A.,Weindl,I.,Popp,A.,andLotCrippa,M.,Solazzo,E.,Guizzardi,D.,Monforti-Ferrario,F.,TubielCrippa,M.,Solazzo,E.,Guizzardi,D.,Tmappingofcrop-specificemissionfactorshighlightshotspotsofnitrousoxidemitigation.NatureEscarcha,J.F.etal.(2018).LivesFAO.(2013).Foodwastagefootprint:ImpacFoodandAgricultureOrganizationofUnitedNations.(2017).ThefutureoffooGoldewijk,K.&Battjes,J.J.1997.AhundredyeardatabaseforintegratedenvironmentBilthoven,theNetherlands,NationalInstituteofPublicHealthandtheEnvironment.IPBES(2019):SummaryforpolicymakersoftheglobalassessmenecosystemservicesoftheIntergovernmentalScience-PolicyPlatformonBiodiversityandEcosystemServices.S.Díaz,J.Settele,E.S.BrondizioE.S.,H.T.Ngo,M.Guèze,J.Agard,A.Arneth,P.Balvanera,K.A.Brauman,S.H.M.Butchart,K.M.A.ChanA.Purvis,J.Razzaque,B.Reyers,R.RoyChowdhury,Y.J.Shin,I.J.Visseren-Hamakers,K.J.Willis,andC.N.Zayas(eds.).IPBESsecretariatIPCC,2019:SummaryforPolicymakers.In:ClimateChangeandLand:anIPC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