中国农业大学资环学院张福锁院士团队庄明浩副教授课题组在农业机械减污降碳领域取得研究进展

近日，中国农业大学资源与环境学院、国家农业绿色发展研究院张福锁院士团队庄明浩副教授联合清华大学鲁玺教授、中国农业科学院农业资源与农业区划所王立刚研究员和重庆大学杨易教授在《自然》（Nature）子刊《自然-食物》（Nature Food ）发表研究论文《农业机械可能会占2050年中国总碳排放和空气污染物排放的20%，并妨碍实现碳中和目标》（Agricultural machinery could contribute 20% of total carbon and air pollutant emissions by 2050 and compromise carbon neutrality targets in China）。

协同推进移动源减污降碳是实现我国碳达峰碳中和目标与空气质量达标的关键。农业机械作为重要的非道路移动源，在保障粮食安全和提升农业生产效率方面发挥了至关重要的作用。然而，农业机械在使用过程中伴随着化石燃料的燃烧，燃烧过程中产生了大量的二氧化碳（CO₂）和大气污染物，如大气颗粒物（PM2.5）、氮氧化物（NOx）和总碳氢有机气体（THC）。农业机械是重要的二氧化碳和大气污染物排放源，且被目前忽略的排放源。因此，亟需开展农业机械CO₂和大气污染物排放的量化研究，这对于制定有效的减排策略至关重要。

本研究基于改进的农业机械CO₂和大气污染物核算方法，结合多源数据库，系统构建了1985年-2020年我国农业机械CO₂和大气污染物排放清单。结果发现，1985年至2020年间，农业机械产生的CO₂和大气污染物排放量分别增加了近7倍和4-7倍。2020年农业机械的CO₂、PM2.5 NOx和THC排放达到1.6亿吨，9.1万吨，97.2万和17.2万吨。其中，CO₂排放量占全国碳排放的1.5%左右，这一数字超过了荷兰、菲律宾和尼日利亚等国的年度CO2排放量。此外，PM2.5 和NOx排放量占全国相应总排放量的1.3%和6.0%。

研究基于对数平均除数指数（LMDI）方法分析影响1985-2020年农业机械CO₂和大气污染物排放量的驱动因素。结果显示，农业机械化水平的持续提高是造成排放量快速增长的主要原因。从1985年19.43%跃升至2020年的71.25%，相对应的农业机械的保有量和能源消耗显著增加。尤其注意的是，2010年至2020年间，农业机械排放强度的下降有效遏制了排放的增长。这一成效主要得益于小型机械逐步被效率更高和排放强度更低的大型机械所取代，以及中国日益严格的农业机械空气污染物排放标准，这些标准加强了排放控制技术，淘汰了不符合标准的农业机械。

1985-2020年农业机械的CO₂、PM2.5 NOx和THC以及驱动力因素

研究发现，如果按照目前的农业机械发展趋势，预计到2050年，农业机械CO₂、PM2.5 和NOx排放量将达到2.1亿吨， 5.5万吨和90.3万吨。这些排放量占中国在实现“双碳”目标情景下对应的全国CO₂、PM2.5 和NOx排放量的20%、4%和17%左右。这一结果进一步强调了农业机械在减污降碳中的作用。研究进一步分析了三种不同政策情景下可再生能源使用对农业机械减污降碳的潜力，包括既定政策情景（STEPS）、已宣布的承诺情景（APS）和净零排放情景（NZE）。结果显示，在NZE情景下，农业机械CO₂和大气污染物排放量将减少超过70%。可再生能源在未来农业机械减污降碳中具有重要的作用。

2021-2050年中国农业机械CO₂、PM2.5 、NOx和THC排放预测及减排潜力分析

本研究系统分析了我国农业机械CO₂和大气污染物排放的时空分布格局及其减污降碳协同潜力，为我国农业机械绿色低碳转型和高质量发展提供科学支撑，也为全球农业机械绿色低碳发展提供借鉴意义。

中国农业大学资源与环境学院庄明浩副教授为论文第一作者和通讯作者，博士研究生王旭为论文共同第一作者。清华大学环境学院鲁玺教授、中国农业科学院农业资源与农业区划所王立刚研究员和重庆大学环境与生态学院杨易教授为论文共同通讯作者。硕士研究生吴一斐参与了该研究。该研究获得国家自然科学基金、重点研发计划项目、中国农业大学2115人才计划等资助。