温室气体排放问题精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇温室气体排放问题，期待它们能激发您的灵感。

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关键词：火电企业；温室气气排放；减少

中图分类号：X16 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2012）35-0012-03

一、我国火电企业温室气体排放现状

我国经济正处于一个蓬勃发展的状态中，同时，随着经济的增长，各种环境问题也应运而生，并显得日益严重。其中，降低温室气体的排放成为当今国际社会面临的重要问题之一。有关数据显示，在我国有近80%的二氧化碳排放来自煤炭的燃烧，而50%左右的煤炭是用于火力发电，在火电企业中绝大部分是利用燃烧煤炭来进行发电的。因此，怎样减少火力发电企业的温室气体排放，以实现“十二五”计划期间单位国内生产总值能耗比2010年下降16%的目标，成为当前我国节能减排的重点之一。由于火电企业燃煤量的比例之大，因此减少温室气体排放成为我国火电企业实现竞争力提升的重要举措。

图1中的数据是利用火电企业供电耗煤量，根据马宗海（2002）提供的计算温室气体排系数的方法：

其中，根据经验，发电运行量占比大约为78%。

根据上述公式算的火电企业排放系数如图1。从趋势图1可以看出，我国火电企业温室气体排放系数在逐渐减少，即生产单位千瓦时所排放的温室气体数量在不断的减少的通道中，但离“十二五”的目标还有一定的距离。

关于怎样减少火电企业的温室气体排放的问题，国内一些学者已经做了一些研究。刘丽娟等（2012）通过建立火电企业的节能减排系统动力学模型，对火电企业节能减排进行分析，并用实际例子模拟调控不同参数对体统的影响，为政府实施节能减排政策提供了参考。冯明等（2010）以节能减排信息化应用的共性需求为出发点，提出了一种新的节能减排信息化框架，并对关键技术进行的进一步的展望。这些研究给我国火电企业减少温室气体排放提供了一定的参考。也有学者提出要通过调整产业结构，提高水电、风电及核电在电力产业中的应用，以降低火力发电的比重，从而减少煤炭消耗，降低温室气体的排放。虽然其他来源的电能具有很大的发展潜力，而且发展的速度很快，但是由图2可以发现，在近10年中，我国火电企业发电量的比重并没有减少，始终保持在总发电量的80%以上，火电发电的重要地位并没有动摇。因此，在调整电力产业结构的同时，开发水电、风电等从长期而言具有战略意义，但就目前在火电企业发电量仍占主导地位的情况下，直接减少火电企业自身的温室气体排放量，依旧是当前需要面临的重要挑战，也是解决当前温室效应的最有效途径之一。

二、火电企业信息化减排构架

企业信息化建设从20世纪80年代开始，此时主要用于数据的基本处理和分类等。20世纪90年代至20世纪末，是计算机用于企业管理的探索阶段，企业管理的信息化概念逐渐被提出，针对发电企业的管理信息系统只是刚刚涉及，并没有被完整的提出。从上世纪末开始，大量的发电企业纷纷建设各自的管理信息系统，从而大量的节约了搜集数据的成本，劳动生产率也有了很大提高，降低了运行工人的劳动强度。

图1所显示的单位千瓦时所排放的温室气体数量在不断减少这一趋势，一方面原因是由于燃烧技术、热电转化技术以及电传导技术的提高。但技术的发展终究会遇到一定的瓶颈，此时优化整个生产、管理和营销流程成为重中之重。信息化的出现使的火电企业优化了内部资源配置、提高了完成信息加工处理和能力，从而直接或者间接地减少了温室气体的排放。

图3给出了火电企业信息化对温室气体排放的构架图。火电企业的信息化包括两个部分：一是建立生产控制信息化系统。该系统包括设备管理系统、运行管理系统、任务管理系统、生产技术管理和安全监察管理系统。通过该系统，火电企业的运行和管理人员可以监测到大量发电机组实时数据，掌握系统运行动态，自动的对各种动态指标进行统计，同时也为之后提出进一步优化方案提供数据支持，为提示各种定期工作，记录各种日志的检查提供方便；对设备进行技术监督，及时掌握各类设备的技术状况，为预防性检修提供科学依据；在完成主要的功能之余，也可以辅助管理人员对安全工作进行指导、统计和考核。更重要的是，在生产过程中建立可控制生产流程的系统，可以在既定的技术水平下，从非技术角度促使工艺优化、降低能耗。这种优化往往比直接改进技术要更有效果。如在企业制定的生产指标和生产计划中，通过作业计划、作业标准、工艺指标等自动控制系统，在通过对原始数据的汇总、分析，促进火电企业在发电过程中的中提优化和全面控制，提高生产效率，降低生产成本。同时该系统可以对与电厂的设备维护和维修工作紧密相关的主要业务过程进行管理，从而提高设备的可靠性及可利用率。总之，该系统优化了在发电过程中的工艺流程，提高劳动生产率，降低物料损耗，最终有实现直接减少温室气体的排放的目的。二是建立生产计划、目标和资金管理系统。该系统从企业管理的整体角度出发，着力于生产计划、目标和资金的管理，强调事前计划和事中控制。火电企业借助该信息系统，可以平衡在有限资源、煤炭价格变化和社会需求等多方压力下的生产计划，达到一个企业的优产目标。同时在优产和减少温室气体排放的过程中，可以更加合理的使用有限的资金，使其发挥更大的作用。通过信息化手段，合理地对企业的各种资源进行配置，最终可以间接达到减少生产过程中温室气体的排放量。

三、火电企业信息化建设自身对温室气体排放的影响

火电企业信息化建设后会对该行业的温室气体排放有着积极的作用已经显而易见，但是，在信息化平台的建设过程中也会产生能源损耗，并排放温室气体。因此，火电企业进行信息化建设，一方面增加了火电企业温室气体排放的来源，另一方面也有效地解决了传统发电工艺中资源配置不合理的缺陷，对于全球变暖而言，它是一把双刃剑。火电企业信息化建设是否具有经济性，也是值得考虑的重要问题。最新研究表明，信息行业基础设置建设及相关产品制造越占全球温室气体排放的2.5%。同时，全球电子可持续发展推进协会（GeSI）了《智慧2020：建立信息时代的低碳经济》报告。报告中指出，到2020年，全球碳脚印将达到519亿吨二氧化碳当量，其中有信息与通信技术行业本身直接产生的二氧化碳14亿吨。但是，通过其他企业的信息化建设可以使总排放量减少78亿吨，占全球二氧化碳排放的15%，这是信息与通信技术行业本身所造成的二氧化碳排放的5倍以上。从该报告的分析结果可以看出，虽然信息化建设本身会产生温室气体排放，但其企业有效地使用信息与通信技术可以大大减少其他行业温室气体的排放。火力发电是我国电力的主要来源，本身具有很大的规模效应，很多生产工艺过程和数据采集等只通过人工管理很难达到最优水平，信息化建设可以利用先进的计算机技术代替人工管理，不仅能达到减少人工成本的目的，还能是温室气体排放处于实时监控之中，其对减少温室气体排放的效果比小规模行业更好。

四、火电利用企业信息化减少温室气体过程中注意的问题

虽然信息化建设可以优化企业生产工艺与生产管理，但该系统的建立并不是一蹴而就的。国外已经有了比较先进的信息化系统，但我国对其建设还需要不断的探索，最终找到适合我国火电企业的信息化构架。在这条利用先进技术的曲折道路上，也应注意以下一些问题。

（一）领导层的高度重视

我国火电企业信息化建设要求遵循“统一领导、统一规划、统一标准”的三统一原则，同时信息化所建设的生产控制信息化系统和生产计划、目标和资金管理系统是领导决策层管理思路、管理理念一起工程师的具体实现，领导层对于减少温室气体排放的节能减排理念也会在信息化系统建设中得到充分的体现。因此，所有信息化系统从规划、调研、分析、设计开始，必须得到企业相关领导的重视和参与，领导层对于企业管理的认识和对未来发展的把握，对社会责任的理解与执行力度，决定了管理信息系统的建设水平和发挥其减少温室气体排放效能的大小。同时，信息系统的建设对整个企业的管理会带来岗位的调整、工艺流程的转变，这些都需要领导层的大力支持再能得到坚持不懈地贯彻。

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关键词：温室气体 排放 法律 措施

一、中国温室气体排放的现状

中国作为最大的发展中国家，其温室气体排放总量仅次于美国。2004年11月9日我国第一次通过官方渠道向缔约国提交了《中华人民共和国气候变化出事国家信息通报》。[1]《通报》内容显示仅在1994年中国的二氧化碳净排放量约为27亿吨。气候的迅速变化给发展中的中国带来了巨大的、难以承受的损失。截至目前，发展中国家二氧化碳排放总量的二分之一以上来自中国，全球二氧化碳排放总量的七分之一来自中国。预计到21世纪中叶，中国的能源消耗将占到全球能源总消耗的六成以上。

二、中国温室气体排放存在的若干问题

自1978年12月起中国开始实行对内改革、对外开放的政策以来，我国在技术、资金等方面已取得了一定的基础，获得了一些宝贵的经验，但纵观全局仍面临着较多问题。中国目前扔处在粗放型经济增长方式阶段，主要依靠增加资源、资金的投入来增加产品的数量，存在着排放量进一步增长的趋势。而且，中国还需要解决各种社会问题，例如医疗、教育、基础设施建设等众多困难。[2]如果单纯地限制温室气体排放，必将放缓中国经济的增长速度，所以，如何协调控制温室气体排放量和保证经济有序健康平稳发展的问题上值得我们深思。

现阶段我国温室气体排放所要面临的最严峻挑战有以下两点：第一，中国温室气体工业化累积人均排放量少、人均温室气体排放量低；第二，我国温室气体排放总量存在着快速增长的势头。

中国温室气体减排可通过尝试不同的途径得以实现，例如提高陆地生态系统的碳吸收、能源结构优化，能源利用率提高，新型能源的开发利用，改造生活垃圾填埋场地。加快开发清洁能源，太阳能，风电核电等。这方面已经取得一些成果，是最可行的。加快立法，加大监管，淘汰高耗能高排放的企业。国家可以加大对新能源产业的经济补贴，政策支持。 在社会生活中可以提倡低碳生活，提高人民的认识和获取支持。

三、应对中国温室气体排放存在问题的措施

欧盟作为一个区域性经济一体化组织，在温室气体减排方面很值得我们借鉴。在欧盟组织内出台了各种不同的政策与法规来构建温室气体排放制度，从宏观上解读这些内容，我们可以从以下俩方面来加强、加深认识与了解。第一，欧盟的立法机关出台了一系列提升能源利用效率与控制减少温室气体排放的法律法规。第二，部分是欧盟行政机关制定了一系列关于温室气体减排的政策或政策建议。

从欧盟的实例中我们能够得出几点可学之处，来完善改进我国温室气体排放的政策和立法。首先，我们不能“因噎废食”，单纯限制温室气体排放量而置社会发展于不顾。欧盟非常值得借鉴的一点就是其将温室气体削减任务目标与社会经济发展结合在了一起。追求良好的、适宜人类长远居住与生产的环境，是我们的重要目标，但却不是唯一的目标，所以温室气体减排应该是一个理性产物。欧盟温室气体减排在立法阶段就很好地兼顾了各成员国家社会经济长远发展目标与控制温室气体排放的目标[3]。同时，它既体现了保护大气环境的要求，又根据各国能源、资源、技术的现状制定了合理的减排策略。

其次，我们不能“一条腿走路”，应该“双管齐下”，甚至“多管齐下”。所谓多管齐下，是指我们需要借助不同主体，采取不同路径来达成限制排放量这一重要目标。政府应该发挥其宏观的调节、管制功能，作为市场主体的企业应该发挥其能动性与充分的自主性积极参与，同时加大对技术的投入，开发新科技，并将其应用到实际生产过程中，综合作用，互助互补。欧盟在立法中授予了各个成员国增强对温室气体调控管制能力并设定了具体可量化的排放限度。此外，欧盟充分发挥市场调节的杠杆作用来促进减排的实现。他们积极开发能源利用率高的产品，例如欧洲的汽车业自愿与欧盟签订了限制尾气排放的协议。

第三，我们不能脱离实际，政策与法律的制定应该充分地发扬民主，保证程序的合法。中国的民主化有待进一步提高，我们应该更加关注立法制定的公开性、民主性，充分地听取广大人民群众的声音和意见，调动各个群体的参与热情，设定听证会、辩论会等形式，为言路的畅通提供制度保障。只有这样，最终确定实施的目标才有可行性，才不会与实践相脱节。不积跬步无以至千里，只有一个脚步一个脚步地向着民主化迈进，我们才可能在将来的某一天去收获一个拥有广泛共识基础的政策[4]。

中国作为一个负责的大国，在新时代的竞争洪流中，不仅要保持强劲的发展势头，而且也要肩负起属于大国的重要使命和任务，根据共同但有区别的责任原则，我们必须扛起应付的责任。同时，捍卫国家利益也是我们时刻应该牢记的，在国际社会中合作愈加频繁的今天，我们也应该适时“发声”，向世界传达我们的合理诉求，争取更多的国家利益。

参考文献：

[1]于宏源.联合国气候变化框架公约与中国气候变化政策协调的发展[J]世界经济与政治，2005（10）.

[2]张妙仙，林道海.国际碳排放权交易及其对我国的启示[J].行政与法，2010，（11）.

[3]韩良.国际温室气体减排立法比较研究[J]比较法研究，2010，（4）.

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1引言

政府间气候变化专门委员会（IPCC）第5次评估报告，以新气候观测、时间序列更长的气候数据集和更多的古气候信息，证明在最近的三个十年中，每个十年均已平均暖于自1850年以来之前的任何一个十年，地表到对流层普遍变暖，平流层变冷，全球气候系统变暖是毋庸置疑的。并进一步证明20世纪中叶以来全球气候变暖95%的可能是人类活动造成的。2006年以后，我国超过美国成为世界第一排放大国，2012年中国排放总量超过欧盟与美国的总和，在国际气候谈判形势越来越不利、压力越来越大的情况下，2008年北京、上海、天津成立交易所开始探索国内碳排放权交易市场。企业碳排放信息报告是碳排放权交易的公平、公正、有效开展的基础。

虽然，欧盟碳排放权交易给我国提供很好的借鉴经验，包括企业碳排放报告方法，但是，适合我国国情的行业企业碳排放信息报告指南还有待于加快研究完善。《我国主要行业温室气体检测与核算技术研究》课题旨在研究编制行业企业碳排放信息报告指南，并通过相关行业企业试用加以修改完善，最终，以国家标准形式实施。云南省承担了钢铁行业的碳排放信息指南试用、评估。

2 温室气体核算指南与标准

目前，现行的温室气体清单指南和排放核算标准根据不同对象分为国家、区域、企业、项目、产品和服务等多种层级[1]。

国家级层面以政府间气候变化专门委员会帮助缔约方编制的《2006年IPCC国家温室气体清单指南》[2]为代表，涉及能源，工业过程和产品使用，农业、林业和其它土地利用、废弃物五个领域温室气体排放的活动水平、排放因子、全球变暖潜势选择和核算方法。

根据《2006年IPCC国家温室气体清单指南》，我国了《省级温室气体清单指南（试行）》，属于区域级层面的温室气体指南，包括能源活动、工业过程、农业、土地利用变化和林业、废弃物处理等五个领域的温室气体清单。在国家的指导下，各省市已完成了2005年和2010年省级温室气体清单。

针对企业法人或视同法人的组织边界，即行业企业级层面的温室气体核算指南，国际标准主要是温室气体核算体系（GHG Protoco1）、ISO14064-1[3]，涉及边界内的排放源广，例如包括灭火器等。国内除七个试点了各自不同行业企业的温室气体核算指南，包括电力、热力、制造、建筑、航空、服务等行业。国家发展改革委已两批行业企业温室气体核算指南，共计14个工业行业企业核算方法。

项目级层面的温室气体核算指南或标准运用于碳减排项目，主要包括ISO14064-2、PAS：2050、清洁发展机制方法学等。

3 钢铁行业企业温室气体核算标准分析

ISO14064-1行业企业温室气体核算指南是一种通用型的行业企业温室气体核算指南，不再细分钢铁、电力等行业。国内七个碳排放权交易试点仅北京、深圳未涉及钢铁行业企业温室气体排放核算指南。国家发展改革委了《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》。《我国主要行业温室气体检测与核算技术研究》主要针对电力、钢铁、水泥、化工、石油等行业进行了温室气体核算指南编制并进行了试用。

3.1 ISO14064指南

温室气体核算体系（GHG Protoco1）提供不同层面的温室气体核算标准和计算工具，包括企业组织层面的《企业标准》、项目层面的《温室气体核算体系：项目核算方法》，以及2011年出版的《温室气体核算体系：产品核算与报告标准》和《温室气体核算体系：企业价值链核算标准》。2006年，国际标准化组织（International Organization for Standardization）根据《企业标准》的相关要求，制定了组织层面温室气体核算标准（ISO14064-1），ISO14064-1标准与《企业标准》相兼容。ISO14064-1是一种通用行业的温室气体核算方法，不再细分钢铁、水泥、电力等，也不再分工序。核算边界指组织拥有的一个或多个设施上的一个或多个GHG源或汇。核算的温室气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）和六氟化硫（SF6）六种温室气体。核算排放边界包括从财务和运行控制的角度确定组织运行边界内的直接温室气体排放，消耗的外部电力、热力或蒸汽的生产而造成间接温室气体排放，以及因组织的活动引起的而被其他组织拥有或控制的温室气体源所产生的温室气体排放，但不包括能源间接温室气体排放。

3.2 国家发展委试行钢铁指南

根据“十二五”规划《纲要》提出的“建立完善温室气体统计核算制度，逐步建立碳排放交易市场”和《“十二五”控制温室气排放工作方案》（国发〔2011〕41号）提出的“加快构建国家、地方、企业三级温室气体排放核算工作体系，实行重点企业直接报送温室气体排放和能源消费数据制度”的要求，为保证实现2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%的目标，国家发展改革委组织编制了《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》[4]。

核算边界包括净消耗的化石燃料燃烧产生的CO2排放，如钢铁生产企业内固定源排放（如焦炉、烧结机、高炉、工业锅炉等固定燃烧设备），以及用于生产的移动源排放（如运输用车辆及厂内搬运设备等）；钢铁生产企业在烧结、炼铁、炼钢等工序中由于其他外购含碳原料（如电极、生铁、铁合金、直接还原铁等）和熔剂的分解和氧化产生的CO2排放；企业净购入电力和净购入热力（如蒸汽）隐含产生的CO2排放。该部分排放实际发生在电力、热力生产企业；铁生产过程中有少部分碳固化在企业生产的生铁、粗钢等外销产品中，还有一小部分碳固化在以副产煤气为原料生产的甲醇等固碳产品中，应予以扣除。

根据《中国钢铁生产企业温室气体排放报告》可知，企业温室气体排放边界作为一个整体，仅分化石燃料燃料直接排放、工业过程直接排放、电力热力间接排放及固碳量，而不再从工序过程分为炼焦、烧结-炼铁-炼钢、轧钢等分别计算。

同时，《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》也仅提供了基于计算的核算方法，没有提供基于测量的核算方法。

3.3 本课题钢铁指南

排放主体原则上为独立法人，与能源统计报表制度中规定的统计边界基本一致。排放主体的核算范围包括预期生产经营活动相关的直接排放和间接排放。其中，直接排放是指化石燃料燃烧和工业生产过程产生的温室气体排放；间接排放是指因使用外购的电力、热力等所导致的温室气体排放。生活能耗导致的排放原则上不计入核算范围内。钢铁行业具体核算范围包括：

（1）固定燃烧设备（如焦炉、烧结机、高炉和工业锅炉等固定燃烧设备）及厂界内用于生产的移动运输等生产辅助设备使用化石燃料燃烧产生的直接排放；

（2）生产过程中石灰石和白云石等含碳熔剂分解产生的直接排放；

（3）使用外购电力、热力导致的间接排放；

（4）余热回收发电上网、副产煤气制外销其他产品所蕴含的CO2排放量应被扣除。

根据《钢铁企业温室气体排放监测、核算与报告指南》，同时提供了基于计算的核算方法和基于测量的核算方法。基于计算的核算方法，首先分炼焦、烧结至炼钢、钢材深加工三个环节。炼焦环节分化石燃料燃烧直接排放、电力热力间接排放及外购焦炭间接排放；烧结至炼钢环节分化石燃料燃烧排放、工业过程排放（包括石灰石、白云石使用过程排放，电极消耗产生的排放，炼钢降碳过程含碳量变化产生的排放）、电力热力间接排放及其他外购材料间接排放；钢材深加工环节分副产煤气燃烧排放、电力热力间接排放。

分三个环节分别核算温室气体排放是与《中国钢铁生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》核算方法的最大区别。其优势是能够清晰的识别出钢铁企业的流程长短，届时实施全国统一碳排放权交易市场时，以保证分配给流程长短不同钢铁企业的配额公平、公正。

4 钢铁行业企业温室气体试用

经与钢铁企业多次交流培训，一家钢铁企业积极参与温室气体报告试用。

4.1 工艺流程

经调研，该钢铁企业属于短流程工艺，仅有烧结-炼铁-炼钢过程，无炼焦和轧钢过程。

温室气体直接排放源包括：一是与生产相关的固定燃烧设备类型、数量：2台烧结机、3座高炉；厂区内运输车辆类型、数量：铲车4台、汽车4台、火车3台；使用的化石燃料类型：无烟煤、洗精烟、柴油、全焦、二次能源（高炼煤气、转炉煤气）。二是生产过程中使用白云石、石灰石。三是焦炭外购。温室气体间接排放源包括：部门电力外购。

4.2 活动水平

因该钢铁企业还不具备时时测量温室气体排放量的能力，采用基于计算的方法核算该企业的温室气体排放量。温室气体排放源活动水平采用层级一数据，其计算方法是根据年度购买量或销售量以及库存的变化来确定实际消耗或产出的数据。购买量或销售量采用采购单或销售单等结算凭证上的数据，库存变化数据采用计量工具读数或其他符合要求的方法来确定。计算公式如下：

消耗量=购买量+（期初存储量-期末储存量）-其他用量

产出量=销售量+（期末库存量-期初库存量+其他用量

该钢铁企业按照指南要求，提供了化石燃料（无烟煤、洗精烟、柴油、全焦、二次能源（高炼煤气、转炉煤气）、碳酸盐（白云石、石灰石）、净购电力及自发电年活动水平数据。

从该钢铁企业提供的活动水平数据来看，除高炼煤气和转炉煤气混合自发电使用比例没有测量外，其它数据均能与该企业自身能源、原材料等统计相吻合，企业基本能够提供相关温室气体排放源活动数据。

4.3 数据分析

2013年，该钢铁企业燃烧直接排放包括燃结-炼铁-炼钢和高炉煤气发电等化石燃料燃烧排放，各占总排放量的30.3%和58.9%，共计89.2%，该短流程钢铁企业温室气体排放主要来自化石燃料；工业工程排放包括石灰（包括白云石）及电极消费直接排放，各占总排放量的2.9%和3.7%；间接排放仅电力，占总排放量的4.2%。在炼钢工程中，有1.1万吨被固定在钢锭中。

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只有在公正公平的前提下，国际社会努力减少温室气体排放，有效应对气候变化的共同行动才具有成功的可能性――此前，在伦敦举行的英国外交部威尔顿庄园第923次会议上，中国(海南)改革发展研究院副院长殷仲仪，对提高能源效率和开发利用可再生能源的现行国际机制和制度安排，提出了批评。

他认为，建立于2004年的“可再生能源和能源效率合作伙伴关系计划”作为国际机制，仅关注工业领域的能源效率，过于商业化，忽视了广大发展中国家为减少农村生活能源消费、温室气体排放做出的巨大努力，这是该国际机制不够公正的具体表现――没有把一切有利于提高能源效率、减少温室气体排放的努力，全部覆盖在“可再生能源和能源效率合作伙伴关系计划”的支持范围。

殷仲仪指出，在讨论减排目标时，不能忘记历史排放，工业革命以来，发达国家一直是温室气体的主要排放者，而发展中国家的历史排放很少；更不能对发达国家直到今天仍然是温室气体主要来源的客观事实视而不见；中长期减排目标应该是“人均目标”而不是“国家总量目标”。

他警告说，如果仅仅把提高能源效率和“促进可再生能源开发利用作为唯一目标，忽视促进发展中国家的发展这个重要目标，将很难让发展中国家积极主动地参与国际社会减少温室气体排放、共同应对气候变换的国际行动。

根据UNDP今年年初的《人类发展报告2007―2008》，中国作为最大的发展中国家，虽然能源效率比较低，但人均温室气体排放只有美国的18％，日本的39％。德国和英国的39.3％，印度的人均温室气体排放更低。

因此，国际社会不能忽视中国等发展中国家为此付出的巨大努力。殷仲仪介绍说，中国以减少温室气体排放为国标积极开发可再生能源已经取得显著成就。根据不完全统计，2006年中国可再生能源开发利用总量接近2亿吨标准煤，约为当年全国一次能源消费总量的7.5％。

中国正在形成加快可再生能源开发的政治社会氛围。中国各级政府已经逐步认识到，开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社会、实现可持续发展的重要途径；充足、安全、清洁的能源供应是经济发展和社会进步的基本保障：从根本上解决能源问题，除大力提高能源效率外，加快开发利用可再生能源是重要的战略选择；同时，快速发展的可再生能源行业属于高新技术和新兴产业领域，已成为中国新的经济增长点。

1990年至2005年间，只有4个发达国家温室气体排放量呈下降趋势，分别是法国、德国、英国和瑞典，而很多发达国家的温室气体排放量有增无减，一路攀高：美国温室气体排放量上升16.3％，澳大利亚上升幅度高达25.6％，加拿大上升幅度为25％。而人口众多的中国，自1990年以来，温室气体排放量上升25.3％。如按人口比例计算，中国温室气体排放量仍然远远低于西方发达国家。

殷仲仪认为，中国等发展中国家的温室气体历史排放低、人均排放少，最近几年的温室气体排放增加，在很大程度上是承接了发达国家的一些制造业，一些耗能比较大的产业转移到中国，使中国承担了许多世界制造任务。中国有三分之一的温室气体排放，都是在生产出口产品的过程中产生的，中国每年为全世界制造大量消耗能源的产品，根据商务部的数据，中国为世界制造了258％的钢铁、48％的水泥、24％的服装、25％的家用电器。

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关键词 农田；温室气体；净排放；影响因素

中图分类号 X22 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2011)08-0087-08 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.08.014

进入工业革命以来，大气中CO2浓度在不断升高，全世界大多数科学家已一致认为，不断增长的CO2浓度正导致全球温度上升，并可能带来持续的负面影响［1］。地表和大气之间的反馈对气候变化起着至关重要的作用，而农业生产过程不仅改变了地表环境，而且改变了大气、土壤和生物之间的物质循环、能量流动和信息交换的强度，因此带来了一系列环境问题，如土地沙化退化、水土流失、温室气体排放增强等。近十多年来，温室气体排放增加引起的全球气候变暖成为人们普遍关注的焦点，而农业则是CO2、CH4和N2O这三种温室气体的主要排放源之一［2］。据估计，农业温室气体占全球总温室气体排放的13.5%，与交通（13.1%）所导致温室气体排放相当［3］。因此，农田温室气体排放相关研究已成为目前国际研究热点之一。

1 农田温室气体净排放的涵义

农田是温室气体的排放源，但同时也具有固碳作用，研究农田温室气体排放的重点之一就是从“净排放”的角度综合考虑其“固”与“排”的平衡。如图1所示，在农田生态系统中，作物通过光合作用吸收大气中的CO2，而根和秸秆还田后分解转化成较稳定的有机碳（SOC），将CO2固定在土壤中。因此，SOC是农田生态系统的唯一的碳库。SOC的形成和土壤呼吸是一个同时进行的过程，采用黑箱的理论方法可得出，农田土壤固碳和土壤呼吸的共同作用最终体现为SOC变化量（dSOC）。农田土壤能排放CO2、N2O和CH4，其中CO2排放来自秸秆分解及土壤呼吸，已包含于dSOC中，故不再重复计算［4］，而CH4则是由有机碳通过一系列反应后转化而成，从土壤释放到大气中后其增温效应比CO2强，则须加以考虑。农田生产物资（柴油、化肥、农药等）的使用所造成的温室气体（主要为CO2、N2O和CH4）排放亦需加以考虑。

综上所述，农田温室气体净排放计算组成因素为dSOC、农田土壤N2O和CH4的排放、农田生产物资的使用所造成的温室气体（主要为CO2、N2O和CH4）排放，影响以上组成因素的农业措施主要有耕作方式、施肥、水分管理、作物品种、轮作及间套作等。当土壤固定的碳（CO2-eq）大于农田土壤N2O和CH4、农田生产物资的使用所造成的

之则为碳源。

2 农田温室气体净排放的主要影响因素

农业生产过程中采用的农业措施（如耕作、施肥、灌溉等）影响着SOC含量、农田土壤温室气体排放及物资投入量，从而影响了农田温室气体净排放结果。因此，了解其主要的影响因素具有一定的现实指导意义，具体如下。

黄坚雄等：农田温室气体净排放研究进展

中国人口•资源与环境 2011年 第8期2.1 耕作方式

2.1.1 耕作方式对农田土壤有机碳含量的影响

目前，国内外学者基本一致认为，与传统翻耕相比，以少免耕和秸秆还田为主要特征的保护性耕作能主要提高0-10 cm土层SOC含量［5-10］，而对深层SOC含量影响不大［11-12］。据估计，全世界平均每公顷耕地每年释放C素为75.34 t［13］，而保护性耕作则相对减少了对土壤的扰动，是减少碳损失的途径之一。在美国，Kisselle等和Johnson等的研究表明，与传统耕作相比，以少免耕和秸秆还田为主要特征的保护性耕作提高了土壤碳含量［5-6］，美国能源部门的CSiTE（Carbon Sequestration in Terrestrial Ecosystems）研究协会收集了76个的农业土壤碳固定的长期定位试验的数据进行分析，结果表明从传统耕作转变免耕，0-30 cm的土壤平均每年固定337±108 kg/hm2［14］碳。在加拿大，Vanden等分析对比了西部35个少耕试验，结果表明平均每年土壤碳固定的增长量为320±150 kg/hm2 ［8］碳。国内的许多研究亦表明保护性耕作能提高SOC含量，如罗珠珠等和蔡立群等的试验表明，免耕和秸秆覆盖处理可显著增加SOC含量［9-10］。但也有部分的研究的结果表明免耕和秸秆还田没有显著增加土壤碳含量［15］，可能的原因是SOC变化受气候变化的影响或测定年限较短造成的［12］。总体而言，与传统耕作相比，通过少免耕和秸秆还田等措施能提高SOC含量是受到广泛认同的结论。

2.1.2 耕作方式对农田土壤温室气体排放的影响

（1）耕作方式对农田CH4排放的影响。农田CH4在厌氧条件下产生，而在有氧条件下，土壤中的甲烷氧化菌可氧化CH4并将其当作唯一的碳源和能源。甲烷氧化菌在团粒结构较好的壤土中可保护自己免受干扰［16］，有利于其氧化CH4，而耕作方式对土壤团粒结构有一定的影响［17］。许多研究结果表明，与传统耕作相比，保护性耕作减少CH4的排放。如David等在玉米农田的长期耕作试验的研究结果表明免耕是CH4的汇，而深松和翻耕则为CH4的源［18］。Verlan等和Liebig等的研究亦得出类似的结果［19］。在国内，隋延婷研究表明玉米农田常规耕作处理的CH4排放通量大于免耕处理的CH4的排放通量，由于在常规耕制度下土壤受到耕作扰动，促进了分解作用，导致土壤有机质含量下降，而免耕制度下减少了对土壤的扰动，从而增加了土壤有机质的平均滞留时间，降低了CH4排放量［20］。但亦有部分研究结果表明保护性耕作增加了CH4的排放，如Rex等的研究表明在玉米大豆轮作体系中免耕比深松和翻耕排放更多的CH4［21］。总体而言，少免耕措施能基本减少CH4排放。

（2）耕作方式对农田N2O排放的影响。土壤中N2O的产生主要是在微生物的参与下，通过硝化和反硝化作用完成。目前，耕作方式对农田N2O排放的影响没有较一致的结果。郭李萍研究表明，与传统耕作相比，免耕措施和秸秆还田处理的小麦农田的N2O排放量比传统耕作低，保护性耕作减少了土壤N2O的排放［22］，李琳在研究不同耕作措施对玉米农田土壤N2O排放量影响的结果中表明，不同耕作方式土壤N2O排放量大小为翻耕>免耕>旋耕［23］。国外的一些研究结果亦与以上研究结果一致，如Malhi等的研究表明传统耕作处理的N2O排放高于免耕［24］。David等在玉米农田的耕作试验结果表明N2O年排放量最大为翻耕，其次为深松，最小免耕［18］。但也有部分研究结果与上述结果不同，如Bruce等的研究表明免耕会增加N2O的排放［25］。钱美宇在小麦农田的研究表明传统耕作方式农田土壤N2O排放量较高，单纯的免耕措施会降低N2O通量，而秸杆覆盖和立地留茬处理会相对增加免耕处理的农田土壤N2O通量［26］。总体而言，少免耕措施比传统耕作更能减少农田土壤N2O的排放的研究尚存在一定的争议，可能是土壤、气候等因素导致存在差异。

2.1.3 耕作方式对物资投入的影响

农业是能源使用的主要部分，Osman等指出，能源消耗指数和农业生产力有极显著的正相关性［27］。耕作方式改变意味着化石燃料的使用亦发生改变。农业生产过程中，耕地和收获两个环节耗能最大，实践表明，采用“免耕法”或“减少耕作法”每年每公顷能节省23 kg燃料碳。日本在北海道研究认为，在少耕情况下，每公顷可节省47.51 kg油耗，相当于125.4 kgCO2的量，总的CO2释放量相比传统耕作减少15%-29%［28］。实施保护性耕作将秸秆还田，能保土保水［29-30］，从而减少了养分和水分投入所造成的温室气体排放。所以，培育土壤碳库是节约能源、减少污染、培肥土壤一举多得的措施［31］。晋齐鸣等的研究指出，保护性耕作田的致病菌数量较常规农田有较大幅度提高，并随耕作年限的延长而增加［32］。Nakamoto等的研究表明旋耕增加了冬季杂草的生物量，翻耕减少了冬季和夏季杂草多样性［33］。类似的，Sakine的研究表明深松处理杂草密度最高，其次为旋耕，最小为翻耕［34］。因此，因保护性耕作导致土壤病害和草害的加重很可能会导致农药的使用量增加。总而言之，采取保护性耕作在一定程度上可减少柴油、肥料等的投入，但却可能增加农药等的投入，其对减少农田温室气体排放的贡献需综合两者的效应。

2.2 施肥

2.2.1 施肥对农田土壤有机碳含量的影响

在农田施肥管理措施中，秸秆和无机肥配施、秸秆还田、施有机肥、有机肥和无机肥的施用均能提高SOC的含量［35-36］，其中，有机肥和无机肥配施的固碳潜力较大［37］。Loretta等在麦玉轮作体系中长期施用有机肥和无机肥的试验结果表明，从1972至2000年，单施无机氮肥处理的SOC均变化不明显，而有机粪肥和秸秆分别配施无机氮肥均能显著提高SOC含量［38］。Cai等在黄淮海地区开展14年定位的试验结果表明，施用NPK肥和有机肥均能提高0-20 cm土层土壤的有机碳含量。有机肥处理的SOC含量最高，为12.2 t/hm2碳，NPK处理的作物产量最高，但SOC含量却较低，为3.7 t/hm2碳，对照为1.4 t/hm2碳。因此，有机肥和无机化肥配施既能保证产量，又能提高SOC含量［37］。Purakayastha等的研究亦得出相同结论［39］。总而言之，施肥（特别是配施）能提高SOC含量的研究结果较一致。

2.2.2 施肥对农田土壤温室气体排放的影响

农田是N2O和CH4重要的排放源之一，其中农田N2O排放来自土壤硝化与反硝化作用，而施用氮肥可为其提供氮源。N2O的排放量与氮肥施用量成线性关系，随着无机氮施用的增加，N2O的产生越多［40］。项虹艳等的研究表明施氮处理对紫色土壤夏玉米N2O排放量显著高于不施氮肥处理［41］。Laura等的试验也得出了相同的结果，且有机物代替化肥能减少N2O的排放［42］。孟磊等在旱地玉米农田的研究及秦晓波等在水稻田的研究表明施有机肥处理下N2O的排放通量比施无机肥处理小［43-44］，但在水稻田中施有机肥促进了CH4的排放［45］。石英尧等的研究表明随着氮肥用量的增加，稻田CH4排放量增加［46］。此外，施肥种类对温室气体排放亦有一定的影响［47］。总体而言，施肥对土壤N2O和CH4排放有影响，N2O排放主要受无机氮肥影响较大，且在一定程度上随氮肥用量的增大而增大，而CH4主要受有机物料的影响较大，可能是有机物料为CH4的产生提供了充足的碳源。

2.3 水分管理

农田土壤N2O在厌氧和好氧环境下均能产生，而CH4则是在厌氧环境下产生。水分对土壤农田透气性具有重要的调节作用，是影响农田土壤N2O和CH4排放的重要因素之一。旱地土壤含水量与土壤中的硝化作用和反硝化作用具有重要的相关性，N2O排放通量与土壤含水量显著正相关，直接影响着土壤N2O的排放［48］。Ponce等的试验指出，在一定程度上随着土壤含水量的增加，N2O的产生越多，提高含水量促进N2O的产生［49］，Laura等亦得出相似的研究结果［42］。Liebig等、Metay等和郭李萍在其研究当中均指出CH4在旱地土壤表现为一个弱的碳汇［19,22］，其对农田温室气体排放的贡献较小。因此，在旱田的水分管理中要提倡合理灌溉。

水稻田是一个重要的N2O和CH4的排放源，并且排放通量的时空差异明显［50］。稻田淹水下由于处于极端还原条件，淹水期间很少有N2O的排放［22］，但稻田淹水制造了厌氧环境，有利于CH4的产生［51］，且管理措施对其有重要影响，假如水稻生长季至少搁田一次，全球每年可减少4.1×109t的CH4排放，但搁田增加了N2O的排放［52］。Towprayoon等的研究亦得出了类似的结论［53］，因此，稻田水分对减少N2O和CH4排放有相反作用，需综合进行平衡管理。

2.4 作物品种、轮作及间套作

品种对农业减排亦有重要作用。如水稻品种能影响CH4排放，由于根氧化力和泌氧能力强的水稻品种能使根际氧化还原电位上升，抑制甲烷的产生，同时又使甲烷氧化菌活动增强，促进甲烷的氧化，则产生的甲烷就减少，排放量亦会减少［54］。抗虫棉的推广亦能减少农药使用，减少了农药制造的能耗；培育抗旱作物能减少对水分的需求量，使之更能适应在逆境中生长，增加了生态系统的生物量，作物还田量增加，有利于SOC的积累。品种的改良与引进能增加生物多样性，改善了作物生态环境，可减少物资的投入［55］。因此，品种选育是减少农田温室气体排放的途径之一。

轮作、间套作在一定程度上能减少农田温室气体排放。Andreas等指出，轮作比耕作更有减排潜力，其对20年的长期定位的试验结果分析表明，玉米-玉米-苜蓿-苜蓿轮作体系土壤固碳量较大，每年固碳量为289 kg/hm2碳，而玉米-玉米-大豆-大豆轮作体系表现为碳源。与玉米连作对比，将豆科植物整合到以玉米为主的种植系统能带来多种效益，如提高产量、减少投入、固碳并减少温室气体的排放。玉米和大豆、小麦和红三叶草轮作能减少相当于1 300 kg/hm2CO2的温室气体。苜蓿与玉米轮作每年能减少至少2 000 kg/hm2CO2。豆科植物具有固氮作用，比减少氮肥使用、减少化肥生产和土壤碳固定减少温室气体排放更有显著贡献［8］。West and Post总结了美国67个长期定位试验，表明轮作使土壤平均每年增加200±120 kg/hm2碳［56］。Nzabi等的研究表明，豆科植物秸秆还田能提高SOC，但由豆科种类决定［57］。Rao等研究表明，间作使SOC减少［58］。Maren等研究表明，玉米与大豆间作系统N2O排放量显著比玉米单作少但比大豆单作多，且间作系统是比较大的CH4汇［59］。陈书涛等研究表明不同的轮作方式对N2O排放总量影响不同［60］。总体而言，作物类型对温室气体排放具有较大的差异性，部分轮作模式和间作模式对提高农田SOC含量，减少农田温室气体排放具有一定的贡献。

3 讨 论

3.1 国内外关于农田温室气体净排放研究的差异

人们在关注到固碳减排的重要性的同时，也意识到了农业生态系统具有巨大的固碳潜力。固碳指大气中的CO2转移到长期存在的碳库的过程［4,61］，农田生态系统中的碳库则是土壤有机碳库。据估计，到2030年全球农业技术减排潜力大约为5.5×109-6.0×109 t CO-ep2，其中大约89%可通过土壤固碳实现［3］。然而，系统范围的界定对土壤固碳潜力计算的结果存在较大的影响。目前，国内和国外在此方面的研究取向存在着一定的差异。

国外学者关于农田温室气体排放计算的相关研究大多考虑了农业措施（如物资投入）造成的隐藏的温室气体排放［61-63］，并得出了一些比较有价值的结论，如Ismail等根据肯塔基州20年的玉米氮肥长期定位试验计算结果表明，施用氮肥显著地促进了土壤碳固定，然而来自氮肥使用所排放的CO2抵消了土壤固定的碳的27%-65%。类似的，瑞士的Paustian等也指出41%土壤固定的碳被氮肥生产使用所抵消。Gregorich等则指出增长的有机碳被生产使用的氮肥抵消了62%［63］。

相较之下，国内对农田温室气体排放的研究主要集中在农田土壤的碳源碳汇范围，多数没有考虑物资投入所造成的排放。国内从“净排放”进行的相关研究较少，类似问题从近期开始得到重视，如逯非等就提出了净减排潜力(Net Mitigation Potential，NMP)［64］，如伍芬琳等估算了华北平原小麦-玉米两熟地区保护性耕作的净碳排放［65］，但没有考虑农田土壤N2O和CH4的排放。韩宾等从耕作方式转变的角度研究了麦玉两熟区的固碳潜力［66］，亦没有考虑农田土壤N2O和CH4的排放。

综上所述，国内外关于农田温室气体排放的研究差异主要在于对温室气体排放计算范围的界定，考虑隐藏的碳排放更能体现农田温室气体的真实排放。农田温室气体净排放能真实地反应出一系列农业措施的综合效应是碳源还是碳汇，具有重要的指导意义，需加以重视。

3.2 研究展望

鉴于国内农田温室气体排放研究的重要性及不足，在未来关于农田温室气体排放计算的研究当中，需注重以下两点：一是加强各种农业措施对农田温室气体排放影响的研究。农业生态系统是一种复杂的系统，由于气候、土壤等的差异，同一研究问题得出的结论存在一定的差异，加强研究不同的农业措施对温室气体排放的影响及机制，在各个环节中调控农田温室气体排放具有重要的意义。主要包括以下内容：①综合考虑农业措施对深层SOC含量的影响条件下，研究农田土壤是否为一个碳汇。以往对其的研究主要集中在土壤表层，如保护性耕作能提高表层SOC含量，但亦得出保护性耕作对深层SOC含量影响不大［11-12］，仅极少研究报道保护性耕作能提高深层SOC含量［67］；②加强耕作措施和施肥对SOC增长潜力的研究［68］，如由于气候及土壤环境有差异，如同一物质的玉米秸秆在中国东北地区的腐殖化系数为0.26-0.48，而在江南地区则是0.19-0.22［69］，从而对SOC的累计影响较大。中国农业的区域性特点明显，了解不同区域的SOC增长潜力在该领域研究具有重要意义；③加强轮作和间套作对SOC含量及温室气体排放的影响。在国内，轮作和间套作对温室气体排放的研究较少，如陈书涛等的研究表明玉米-小麦轮作农田的N2O年度排放量比水稻-小麦轮作高［60］。Oelbermann等研究表明间作能提高SOC含量［70］；④研究减少物质投入的农业措施，且主要为减少氮肥的投入。保护性耕作对减少化石能源有重要作用，但农业投入造成温室排放和农田土壤N2O排放的主要因素为氮肥生产及投入；⑤水稻田水分管理。连续淹水条件下水稻田排放的温室气体主要为CH4，而搁田可减少CH4排放，但却增加了排放N2O排放增加。因此，需要在水稻田提出适宜的水分管理制度。二是加强国内农田温室气体净排放的计算研究。国内近年来对农田温室气体的排放的计算目前，国内对净排放的研究存在不足，主要关注在SOC及农田土壤温室气体排放两方面。近年国外学者对国内学者发表文章的回应就体现了国内在该方面研究的不足［71-72］。值得一提的是，农田投入所造成的温室气体排放清单对净排放研究具有重要影响，如生产等量的纯N、P2O5和K2O，如发达国家的生产造成的温室气体排放分别约是我国的31.1%、40.5%和45.3%［14，73］。因此，排放清单研究有待进一步的加强和跟踪研究。

总之，加强该领域的研究，能在温室气体减排的角度上得出最佳的减排措施及途径，能为提出更合理的建议和制定更准确的决策提供一定的参考依据。

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Research Progress of Net Emission of Farmland Greenhouse Gases

HUANG Jianxiong CHEN Yuanquan SUI Peng GAO Wangsheng

WANG Binbin WU Xuemei XIONG Jie SHI Xuepeng SUN Ziguang

（Circular Agriculture Research Center of China Agricultural University, Beijing 100193,China）