甘肅省農(nóng)業(yè)碳足跡動(dòng)態(tài)變化研究

岳立　趙婷

一、引言

碳足跡的概念緣起于“生態(tài)足跡”，主要是指在人類生產(chǎn)和消費(fèi)活動(dòng)中所排放的與氣候變化相關(guān)的氣體總量。相對(duì)于其他碳排放研究的區(qū)別，碳足跡是從生命周期的角度出發(fā)，破除所謂“有囪才有污染”的觀念，分析產(chǎn)品生命周期與活動(dòng)直接和間接相關(guān)的碳排放過(guò)程。農(nóng)業(yè)碳足跡可以系統(tǒng)研究在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中由于人為因素引起的直接及間接碳排放，是構(gòu)建低碳農(nóng)業(yè)的理論基礎(chǔ)，對(duì)實(shí)現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)具有重要的實(shí)踐意義。國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者從眾多方面對(duì)碳足跡進(jìn)行了研究，目前我國(guó)基于能源消費(fèi)的碳足跡研究較多，但對(duì)于農(nóng)業(yè)碳足跡的研究仍處于起步階段。姚延婷、陳萬(wàn)明通過(guò)分析影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的因素及這些因素對(duì)溫室氣體排放的貢獻(xiàn)程度，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)業(yè)用柴油量、化肥施用量是農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的主要原因，并結(jié)合農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)特征，提出了基于農(nóng)業(yè)溫室氣體減排和增加農(nóng)業(yè)碳匯的低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展模式；Kun Cheng等基于中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)1993—2007年農(nóng)業(yè)碳足跡進(jìn)行的研究，計(jì)算得出中國(guó)農(nóng)業(yè)土地利用碳足跡為0.78+0.04t CE ha—1 yr—1，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)碳足跡為0.11+0.01t CE ha—1 yr—1，而化肥使用所引起的碳足跡占總量的60%；史磊剛等基于河北吳橋縣農(nóng)戶生產(chǎn)調(diào)查數(shù)據(jù)，利用農(nóng)業(yè)碳足跡理論及研究方法，評(píng)價(jià)了華北平原冬小麥——夏玉米兩種熟種植模式的碳足跡，發(fā)現(xiàn)氮肥的施用量和電能消耗量均與碳足跡有正相關(guān)性，種植規(guī)模與碳成本有負(fù)相關(guān)性，因此構(gòu)建節(jié)肥、節(jié)水及規(guī)模化的低碳種植模式是實(shí)現(xiàn)華北平原農(nóng)業(yè)節(jié)能減排的重要途徑。

甘肅是我國(guó)農(nóng)業(yè)最早開發(fā)的地區(qū)之一。全省地貌類型復(fù)雜，干旱缺雨，日照充足，晝夜溫差大，農(nóng)作物資源豐富。目前，甘肅省農(nóng)業(yè)正在適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)要求，實(shí)現(xiàn)向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變，開發(fā)前景十分廣闊。本文將對(duì)甘肅省農(nóng)業(yè)碳足跡1993—2010年的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行研究。

二、數(shù)據(jù)選取及計(jì)算模型

（一）碳足跡計(jì)算

本文的計(jì)算方法采用Kun Cheng等使用的碳足跡計(jì)算公式”碳成本=農(nóng)業(yè)投入×排放因子”；其中，農(nóng)業(yè)投入包括化肥（萬(wàn)噸）（包括氮肥、磷肥及鉀肥）、農(nóng)藥（噸）、灌溉（千公頃）、塑料薄膜（噸）、柴油（萬(wàn)噸），各項(xiàng)數(shù)據(jù)來(lái)自1994—2011年《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。排放因子選用Kun Cheng及史磊剛等計(jì)算碳足跡時(shí)所使用的數(shù)據(jù)，具體如表1所示。

由于涉及氮肥使用直接引起的N2O排放，在此用全球變暖潛勢(shì)換算為CO2當(dāng)量，單位為t CO2當(dāng)量，記為t CO2—eq，換算過(guò)程如公式（1）所示：

（1）

式中，CFN表示由氮肥的使用而直接引起的C2O排放當(dāng)量，F(xiàn)N為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中氮肥的使用量，δN為氮肥的N2O排放因子，298為100年水平下凈全球變暖潛勢(shì)（Global Warming Potential，GWP）。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中總碳足跡即為各投入要素的碳成本之和，如公式（2）所示：

CFT=CFF+CFN+CFP+CFIR+CFPF+CFD（2）

其中，CFF為化肥的使用所產(chǎn)生的碳成本，CFN為氮肥的使用而直接引起的碳成本，CFP為農(nóng)藥使用引起的碳成本，CFIR為土地灌溉所引起的碳成本，CFPF為塑料薄膜使用引起的碳成本，CFD為農(nóng)用機(jī)械使用柴油引起的碳成本。

（二）碳效率和碳強(qiáng)度計(jì)算

碳效率（carbon efficiency）的計(jì)算如公式（3）所示：

CEF=Yt / CFt （3）

其中，CEF為碳效率，表示單位碳足跡所產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。Yt為農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，數(shù)據(jù)取自1994—2011年《甘肅統(tǒng)計(jì)年鑒》。為了具有可比性，根據(jù)年鑒中歷年農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)價(jià)格指數(shù)為可比價(jià)格計(jì)算。

碳強(qiáng)度（carbon intensity）計(jì)算如公式（4）所示：

CI=CFt / Yt（4）

式中，CI為碳強(qiáng)度（以單位產(chǎn)值或單位耕地面積計(jì)），Yt為歷年農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值或耕地面積。

三、甘肅省農(nóng)業(yè)碳足跡動(dòng)態(tài)變化分析

（一）各農(nóng)業(yè)投入碳足跡動(dòng)態(tài)變化

本文首先計(jì)算出各農(nóng)業(yè)投入碳成本，如圖1所示。1993—2010年各農(nóng)業(yè)投入碳成本平均增長(zhǎng)比例分別為CFF3.01%、CFN2.98%、CFP12.52%、CFIR2.09%、CFPF9.07%、CFD5.28%，總碳足跡增長(zhǎng)4.21%。其中，以農(nóng)藥的使用引起的碳成本增長(zhǎng)最快，其次為塑料薄膜的使用引起的碳成本。CFF、CFN與CFD呈較平穩(wěn)的緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)，CFP在2007年、CFIR于2008年呈現(xiàn)較大幅度的增長(zhǎng)，CFPF在所研究的整個(gè)時(shí)期均呈現(xiàn)出較快的增長(zhǎng)。

由圖2土地灌溉碳成本占比總碳足跡的百分比最高，但其從1993—2010年所占比例不斷下降，從1993年的48.19%下降到2010年的33.97%；其次為化肥使用碳成本占比，其在1993—2007年一致處于較平穩(wěn)狀態(tài)，介于30%—34%之間，從2008年開始出現(xiàn)較大幅度的下降，從30.32%下降至27.68%，且在2008—2010這三年持續(xù)下降；第三為農(nóng)用塑料薄膜使用碳成本占比，其在1996年出現(xiàn)一次較大程度增長(zhǎng)之后，1997—2002年占比呈現(xiàn)較緩慢的增長(zhǎng)，從2003—2009年較平穩(wěn)，介于18%—21%之間；農(nóng)藥使用碳成本占比一直在10%上下波動(dòng)；農(nóng)用機(jī)械柴油使用碳成本在整個(gè)研究時(shí)期內(nèi)呈現(xiàn)較緩慢的增長(zhǎng)，在2007年出現(xiàn)較大程度的增長(zhǎng)。

（二）甘肅省農(nóng)業(yè)碳足跡動(dòng)態(tài)變化

由計(jì)算出的甘肅省歷年各農(nóng)業(yè)投入的碳成本加總得到甘肅省歷年農(nóng)業(yè)碳足跡及其歷年增長(zhǎng)率，如圖3所示。甘肅省農(nóng)業(yè)碳足跡1993年為271.0526億噸，2010年為1424.2495 億噸，平均增長(zhǎng)率10%。而其增長(zhǎng)程度大致可以分為三個(gè)階段：1993—1997年，碳足跡增長(zhǎng)率出現(xiàn)不斷的下降，在1997年出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)，1999年也為負(fù)增長(zhǎng)；1999—2003年，碳足跡增長(zhǎng)處于持續(xù)增長(zhǎng)階段；2004—2010碳足跡增長(zhǎng)率出現(xiàn)較平穩(wěn)的波動(dòng)。

（三）碳效率及碳強(qiáng)度

根據(jù)上文所得碳足跡，甘肅省歷年農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值以及歷年耕地面積，計(jì)算得出甘肅省歷年碳強(qiáng)度以及碳效率（圖4），并得出各個(gè)指標(biāo)歷年增長(zhǎng)率，如圖5所示。以單位產(chǎn)值計(jì)的碳強(qiáng)度和以單位耕地面積計(jì)的碳足跡均出現(xiàn)較大程度的增長(zhǎng)，單位農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值碳強(qiáng)度在1993年為2噸/元，在2010年達(dá)到3.88噸/元，平均增長(zhǎng)率為3.98%；單位耕地面積碳強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度更大，其在1993年為0.78萬(wàn)噸/公頃，2010年達(dá)到4.08萬(wàn)噸/公頃，平均增長(zhǎng)率為10.22%；而碳效率在1993年為0.5元/噸，在2010年降為0.26元/噸，平均下降比率為3.78%。甘肅省碳強(qiáng)度和碳效率的變化大致可以分為三個(gè)階段：1994—1997年，碳強(qiáng)度處于不斷增長(zhǎng)狀態(tài)，但是增長(zhǎng)幅度不斷放緩，碳效率雖然不斷下降，但下降幅度也有所減弱；1997—2002年，單位產(chǎn)值碳強(qiáng)度一直處于下降狀態(tài)，而單位耕地碳強(qiáng)度增長(zhǎng)率出現(xiàn)了一定的波動(dòng)，碳效率在這幾年內(nèi)得到了一定程度的提高；2002—2010年，碳強(qiáng)度處于不斷增長(zhǎng)狀態(tài)，碳效率相應(yīng)地不斷降低，增長(zhǎng)率及下降比率則處于不斷波動(dòng)狀態(tài)。

四、結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)甘肅省農(nóng)業(yè)碳足跡的研究，可得出以下結(jié)論：一，在甘肅省農(nóng)業(yè)碳足跡中，土地灌溉、化肥使用以及農(nóng)用塑料薄膜的使用占總碳足跡的比例較高，平均占比分別為38.71%，30.69%，16.98%；而在整個(gè)研究時(shí)期內(nèi)，以農(nóng)藥使用引起的碳成本增長(zhǎng)最快，平均增長(zhǎng)率為12.52%，其次

為農(nóng)用塑料薄膜使用引起的碳成本，平均增長(zhǎng)率為9.07%。二，在整個(gè)研究時(shí)期內(nèi)，甘肅省碳強(qiáng)度出現(xiàn)不斷增長(zhǎng)，而其增長(zhǎng)特征可分為1994—1997、1997—2002、2002—2010三個(gè)時(shí)期。

甘肅省可通過(guò)以下措施降低碳足跡：第一，完善我國(guó)農(nóng)業(yè)低碳技術(shù)體系；制定促進(jìn)農(nóng)業(yè)低碳技術(shù)發(fā)展的稅收優(yōu)惠政策，對(duì)低碳技術(shù)的研究、開發(fā)、引進(jìn)、轉(zhuǎn)讓和使用予以稅收方面的優(yōu)惠；優(yōu)先開發(fā)通用性強(qiáng)、使用范圍廣、經(jīng)濟(jì)效益高的低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)。第二，加強(qiáng)對(duì)農(nóng)業(yè)人力資本的教育。一是對(duì)農(nóng)村居民進(jìn)行生態(tài)觀念教育，提高農(nóng)民的生態(tài)意識(shí)。二是對(duì)農(nóng)村勞動(dòng)力進(jìn)行低碳技術(shù)培訓(xùn)，提高農(nóng)民從事低碳生產(chǎn)的技能。第三，充分利用生物質(zhì)能。充分合理利用農(nóng)業(yè)廢棄物，開展農(nóng)作物秸稈綜合利用；推廣太陽(yáng)能和沼氣技術(shù)，改善農(nóng)民衛(wèi)生狀況和生活環(huán)境。

（作者單位：蘭州大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院）