中國北方農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放特征與實證

劉榮霞 張鵬鵬 夏建新 汲榮榮

(1．中國21世紀議程管理中心，北京100038;2．中央民族大學生命與環(huán)境學院，北京100081)

中國北方農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放特征與實證

劉榮霞1張鵬鵬2夏建新2汲榮榮2

(1．中國21世紀議程管理中心，北京100038;2．中央民族大學生命與環(huán)境學院，北京100081)

以中國北方農(nóng)牧區(qū)的內蒙古通遼地區(qū)為例，結合實地問卷調查，研究農(nóng)牧民家庭生存性碳排放特征。研究提出了農(nóng)牧民家庭生存碳排放評估指標體系，其中能源產(chǎn)品和非能源產(chǎn)品成為農(nóng)牧民家庭生存性碳排放的兩大來源。計算了農(nóng)牧民人均能源消費碳排放量及食物消費碳排放量。研究結果表明:在能源方面，農(nóng)牧民家庭生存性碳排放構成呈能源消費主導型，2008年，該區(qū)人均生存性碳排放總量為1 040．36 kg，其中礦物燃料、用電消費碳排放分別占總生存性碳排放的45．53%和30%;受傳統(tǒng)生活方式影響，家庭用能結構粗放，以礦物化石能及一次生物質能為主，電能使用比例相對較低。在食物方面，農(nóng)牧民家庭食物消費結構漸趨低碳化，2008年和2009年人均食物消費總碳排放量分別為78．42 kg和76．67 kg，以糧食消費占主導，占總消費量的60%;2009年與2008年比較，含碳量較高的糧食和食用油消費分別降低4%和3．8%。該區(qū)農(nóng)牧民人均食物消費碳排放量只是美國的39．2%，英國的49．6%，日本的72%，屬基本生存線碳排放。

生存性碳排放;農(nóng)牧區(qū);通遼;特征

家庭是社會構成的基本單元，評估家庭消費碳排放可以反映不同地區(qū)在不同經(jīng)濟發(fā)展水平下溫室氣體排放的根本特征，可為比較發(fā)達國家和發(fā)展中國家間家庭消費的結構性差異提供依據(jù)。中國作為世界上最具影響力的發(fā)展中國家，雖然，碳排放總量位居世界第一，但在排放特征上與發(fā)達國家存在明顯差異。在單個家庭層面上，中國大多數(shù)家庭以生存性碳排放為主，尤其是中國廣大農(nóng)村地區(qū)，文化消遣、奢侈品等非生活必須的碳排放量較低。本文以中國北方農(nóng)牧區(qū)的內蒙古通遼地區(qū)為例，結合實地問卷調查，研究了農(nóng)牧民家庭生存性碳排放特征。

1 生存性碳排放的提出及相關研究

從18世紀后半葉的工業(yè)革命開始，世界人口增長幅度明顯加大。人口的持續(xù)增長對能源供應和社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了巨大影響。由于人口增長和人類社會發(fā)展的需求，人類活動的強度和范圍不斷加強，導致大氣溫室氣體濃度大幅度上升。20世紀70年代末期，科學家們開始把氣候變化看作一個潛在的嚴重問題。為了抑制人為溫室氣體的排放，防止氣候異常變化，聯(lián)合國在1992年地球首腦會議上，通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》，旨在對“人為溫室氣體”排放做出全球性限制［1］。人為溫室氣體的排放研究成為當前碳排放研究最為核心的內容之一。家庭人為溫室氣體排放作為該研究內容的重要組成部分以及國際國內人際公平碳排放權的首要評估指標，受到國內外諸多學者的重視。

格羅寧哥大學的Paterswolde在1999年7月舉行的第二屆國際可持續(xù)家庭消費研討會上，做了“家庭生成代謝從觀念到實踐”的報告，成為了家庭可持續(xù)發(fā)展消費研究的開端［1］。此后，國外學者紛紛開始著手于這種更小尺度上、基于家庭的溫室氣體排放評估，家庭能源消耗與CO2排放的相關研究不斷興起。Vringer等對荷蘭居民的能源消費進行了分析，隨后對歐盟11個成員國的家庭直接和間接能源需求進行了研究［2］。Pachauri S和Spreng D將印度家庭的能源消耗分為三個時間段(1983－1984年，1989－1990年，1993－1994年)進行了分析研究，給出了導致能源消費增加的主要因素［3］;Lenzen利用投入產(chǎn)出模型評估了澳大利亞消費者行為對能源消費和溫室氣體排放量的影響;Ben和Dowlatabadi利用消費方式分析方法，研究了美國能源使用及其相關CO2排放之間的關系;Weber和Matthews等就美國家庭消費及其碳足跡進行了量化，指出家庭碳排放的差異主要源自家庭收入和支出的差異;Biesiot和Moorman對荷蘭的家庭能源消費及其CO2排放進行了分析，指出荷蘭當時的家庭消費模式與可持續(xù)發(fā)展目標背道而馳［4］。

在我國，這種基于家庭小尺度的生存性消費溫室氣體排放研究還相對較少。目前開展的家庭消費相關的溫室氣體排放還主要集中在宏觀數(shù)據(jù)的分析上，即通過對宏觀數(shù)據(jù)的整理和計算來分析研究城鄉(xiāng)家庭消費之間的異同，而缺少微觀尺度上對不同地域居民生活水平、家庭規(guī)模、消費行為差異等因素的影響分析。對居民的生活水平尤其是發(fā)展中國家更需要開展相關研究，因為對發(fā)展中國家的人口來說，所享受的工業(yè)化成果和服務極少，為滿足家庭生存所需的排放量很低，生存排放的評估有可能反映出發(fā)達國家和發(fā)展中國家溫室氣體排放的根本特征。

家庭消費產(chǎn)生的CO2排放指在一定的社會經(jīng)濟技術條件下，個人家庭為了滿足自身基本生存及發(fā)展而產(chǎn)生的碳排放。家庭生存消費產(chǎn)生的CO2可以分為直接排放和間接排放兩種，直接排放主要指家庭能源產(chǎn)品的消費，如煤炭、石油、天然氣以及電力等;間接排放涉及到除能源產(chǎn)品之外的其他家庭消費品，如食物、耐用消費品以及休閑娛樂、醫(yī)療衛(wèi)生和教育等間接產(chǎn)生的碳排放。生存性碳排放是家庭消費碳排放的一部分，是指家庭人口基本生存所需的那部分消費所產(chǎn)生的碳排放，不包括為滿足個人發(fā)展而消費產(chǎn)生的碳排放，例如家庭娛樂消費。生存碳排放與社會經(jīng)濟水平有著密切聯(lián)系，并受到家庭規(guī)模、收入水平、消費結構以及氣候條件等因素的影響。

2 研究區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源

2．1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于內蒙古自治區(qū)通遼市。通遼地處內蒙古自治區(qū)東部，北緯 42°15'－45°41'、東經(jīng) 119°15'－ 123°43'之間，總面積59 535 km2，南北長約418 km，東西寬約370 km。通遼氣候屬溫帶大陸性氣候，春季干旱多風;夏季短促溫熱，降水集中;秋季涼爽;冬季干冷。通遼市土質肥沃、水草豐美，森林面積125萬 hm2，覆蓋率達23．7%，林木總蓄積量1 745萬 m3，草原總面積342萬 hm2，其中可利用面積312萬 hm2，牲畜存欄頭數(shù)達到 712．5萬頭(只)，其中西門塔爾牛、科爾沁牛、中國美利奴細毛羊、科爾沁細毛羊、科爾沁馬等畜種享譽國內外。通遼既是國家重要商品糧基地，也是國家重要的畜牧業(yè)生產(chǎn)基地［5］。

2．2 數(shù)據(jù)來源

計算通遼農(nóng)牧區(qū)居民生存性碳排放的基礎數(shù)據(jù)來源分為兩部分:區(qū)統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)、案例研究區(qū)問卷調查數(shù)據(jù)。引用《內蒙古統(tǒng)計年鑒2010》［6］中2008年、2009年農(nóng)牧區(qū)居民用電量及食品消費數(shù)據(jù)計算電能消費碳排放及食品消費碳排放。農(nóng)牧區(qū)居民礦石燃料及生物質燃料的消費數(shù)據(jù)通過通遼農(nóng)牧區(qū)問卷調查獲取。問卷調查的核心是掌握研究區(qū)域廣大農(nóng)牧民生活用能現(xiàn)狀。調查采用典型調查的方式，以農(nóng)戶為基本單元，調查方法包括問卷調查和深層訪談法。調查時間為2006年7月至8月。調查范圍選取了通遼市附近的伊利沁村、科爾沁左翼中旗的代古力鎮(zhèn)和珠日河牧場，扎魯特旗的烏力吉木仁蘇木以及奈曼旗部分農(nóng)戶。在問卷調查中，共計隨機調查農(nóng)牧民65戶，采取了抽樣的方式，在不同調研地區(qū)隨機對不同經(jīng)濟水平的農(nóng)牧戶進行調查，收集了65份調查問卷，有效問卷65份，對70多個農(nóng)牧民進行了深入訪談。調查內容包括家庭成員的構成情況，家庭用能現(xiàn)狀，生計方式，家庭經(jīng)濟水平等。調查中對各種能源消費情況均以實物消耗量進行統(tǒng)計，在數(shù)據(jù)處理中依據(jù)相關標準，將實物消耗量折算為標準煤當量(coal equivalent)，用以計算各項能源消費碳排放［5］。

3 北方農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放計算

3．1 生存性碳排放指標構成

生存性碳排放研究主要以家庭為基本單元，對戶內為滿足其生活基本需求的各項消費進行碳排放計算。國內外學者在研究家庭生存性碳排放時，劃分為直接排放和間接排放兩類。直接排放指的是家庭能源產(chǎn)品的消費，如煤、石油、燃氣、電等;間接排放主要涉及除能源產(chǎn)品消費外的其他家庭必須消費品，如食物、耐用消費品等。圖1列出農(nóng)牧民生存性碳排放指標體系，其中能源產(chǎn)品和非能源產(chǎn)品成為農(nóng)牧民家庭生存性碳排放的兩大來源。家庭能源消費產(chǎn)品包括礦物燃料、生物質燃料和電;家庭非能源消費產(chǎn)品包括食品和耐用消費品。本研究中，由于缺乏通遼農(nóng)牧區(qū)耐用消費品能耗數(shù)據(jù);而部分耐用消費品以耗電為主，家庭總用電量也反映了部分耐用消費品的能耗情況。因此，農(nóng)牧民家庭耐用消費品碳排放部分不做計算。

3．2 家庭消費能源產(chǎn)品碳排放計算

按農(nóng)牧民家庭能源消費種類劃分為礦物燃料(煤、石油、天然氣)、生物質燃料(薪柴、秸稈、家畜糞便)和電能三類進行計算。農(nóng)牧民家庭礦物燃料計算采用ORNL(Oak Ridge National Laboratory)提出的方法對化石燃料燃燒釋放CO2量進行計算(見公式1)，其中Ef為燃煤的碳排放量，Cf是燃煤的量，Of是燃煤的有效氧化率，Pf為每噸標準煤的含碳率，S為在獲得相同熱能情況下，石油、燃油釋放CO2是煤釋放CO2的倍數(shù)［7］:

圖1 農(nóng)牧民生存性碳排放指標構成Fig．1 The index form of agriculture herdsman survivability carbon emissions

生物質燃料燃燒排放的CO2。首先計算生物質燃料燃燒的CH4排放量，計算公式如下:

其中，Eb為生物質燃燒CH4排放量，Cb為生物質消費量，Rb為生物質含碳率，Ob為氧化率，Mb為某種生物質甲烷產(chǎn)生率，然后乘以16/12換算為甲烷排放量。第二，計算生物質燃料燃燒碳排放量。在得到某種生物質燃燒的甲烷排放量后，再利用全球溫室效應潛能(GWP)可以將排放到大氣中的CH4排放量轉化成CO2當量。其中，GWP是指單位質量某種氣體排放在給定時期內，對全球變暖的影響與CO2的相對比值［8］。家庭用電碳排放核算采用替代法計算，即節(jié)約1度電等于減排0．997 kgCO2［9］。

根據(jù)公式(1)、(2)，計算2008年通遼農(nóng)牧區(qū)家庭礦物燃料及生物質燃料碳排放，結果列入表1和表2。該地區(qū)農(nóng)牧民家庭人均燃煤、燃氣碳排放量分別為464．03 kg、9．6 kg，人均礦物燃料消費碳排放量為473．63 kg;表2中，農(nóng)牧區(qū)家庭生物燃料消費主要包括薪柴、秸稈和家畜糞便，燃燒后的 CO2排放量分別為12．39 kg/人、89．71 kg/人和74．03 kg/人，農(nóng)牧民人均生物質燃料消費CO2排放總量為176．13 kg。在用電碳排放方面，采用內蒙古農(nóng)牧區(qū)用電量電消費量數(shù)據(jù)替代計算。2008年，全蒙農(nóng)牧區(qū)用電量為2008年365 014億kW/h，當年農(nóng)牧區(qū)人口數(shù)為1 165．74萬人，根據(jù)節(jié)能產(chǎn)業(yè)網(wǎng)給出的數(shù)據(jù)，按1 kW/h電排放0．997 kgCO2計算，農(nóng)牧民人均用電排放 CO2為312．18 kg。2008年，通遼農(nóng)牧民人均能源消費碳排放量總計961．94 kg，其中，礦物燃料消費碳排放比例最高，占總能源消費碳排放的49．24%。

表1 2008年通遼地區(qū)農(nóng)牧民家庭人均礦物燃料消費碳排放Tab．1 The carbon emissions of agriculture herdsman family per capita consumption of fossil fuel

表2 2008年通遼農(nóng)牧區(qū)家庭人均生物質燃料消費碳排放Tab．2 The per capita household carbon emissions of Rural parish biomass fuel consumption in Tongliao

3．3 家庭食物消費碳排放計算

食物消費是家庭消費的重要組成部分，食物中的碳通過家庭代謝以CO2等溫室氣體或其它含碳化合物的形式排放到環(huán)境中，對碳排放產(chǎn)生著重要的影響。2008年 Weber、Matthews對美國的整體食物系統(tǒng)的做了經(jīng)濟投入產(chǎn)出的生命周期評估，研究表明美國平均每年每人通過食物間接排放的CO2量大約占美國每年每人CO2總排放的15%［11］。

家庭食物消費碳排放計算公式如下:

式中，Wc為所有食物的總C量;wci為食物i的C量;Wi為食物的消費量;ri為食物i的碳折算系數(shù);n為消費食物的種數(shù);cpi，cfi，cci分別為食物 i中蛋白質、脂肪和碳水化合物的含量;pi，fi，ci分別為食物i中蛋白質、脂肪和碳水化合物的含C量，可根據(jù)不同食物蛋白質、脂肪和碳水化合物的化學組成折算而得。

通遼農(nóng)牧區(qū)家庭食物消費組成包括:糧食、蔬菜、食用油、豬牛羊肉、家禽、蛋類、水產(chǎn)品、糖、酒9項。根據(jù)公式3、4、5計算各項食物消費碳排放，結果見表3。2008年、2009年通遼農(nóng)牧民家庭人均食物消費碳排放量分別為78．42 kg，76．67 kg，其中，糧食消費碳排放是家庭食物消費碳排放的重要組成，其排放比重占到了80%。

4 通遼農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放特征

4．1 農(nóng)牧民家庭生存性碳排放構成呈能源消費主導型

從農(nóng)牧民人均生存性碳排放構成看(如圖2所示)，家庭能源消費碳排放占主導地位。2008年，通遼農(nóng)牧區(qū)人均生存性碳排放總量為1 040．36 kg，其中能源消費碳排放占到了總排放的92．46%，礦物燃料、用電消費碳排放分別占總生存性碳排放的45．53%和30%。

4．2 農(nóng)牧民家庭用能結構粗放

與東部發(fā)達城市居民相比，通遼地區(qū)農(nóng)牧民家庭用能結構粗放，以礦物化石能及一次生物質能為主，電能使用比例相對較低。表4中，北京、廣州兩地居民生活用能中電消費碳排放比例分別占83%和91%，而通遼農(nóng)牧民用電碳排放比例僅占總能源消費的32%，該指標比北京、廣州分別低51%和59%。

4．3 傳統(tǒng)生活方式成為影響農(nóng)牧民家庭用能結構的主要驅動力

通遼農(nóng)牧區(qū)，居民的生計方式以放牧為主，多飼養(yǎng)家畜家禽，家畜糞便是牧民生活用能的主要來源之一，其消費量占能源總消費量的21．5%。在農(nóng)區(qū)和農(nóng)牧交錯區(qū)，人民的生計方式以農(nóng)作為主，玉米稈、向日葵桿等農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物多，秸稈消耗比重大，占總用能量的34．4%。此外，在實地調查中了解到，通遼地區(qū)的農(nóng)牧民多喜歡通過“砍樹”、“刨疙瘩(刨樹根)”、“打草”、“摟柴”等辦法獲取薪柴燃料直接燃燒家用。傳統(tǒng)生活方式的影響使通遼地區(qū)農(nóng)牧民能源消費構成以一次生物質能為主。

表3 2008年、2009年通遼農(nóng)牧區(qū)人均食物消費碳排放Tab．3 The per capita carbon emissions of rural parish food consumption in Tongliao

圖2 通遼農(nóng)牧民家庭用能碳排放構成Fig．2 The carbon emission form of agriculture herdsman family in Tongliao

表4 2007年北京市、廣州市居民生活人均用能碳排放Tab．4 The per capita energy consumption carbon emissions of life in Beijing and Guangzhou

4．4 農(nóng)牧民家庭食物消費結構漸趨低碳化

2008年和2009年農(nóng)牧民家庭人均食物消費總碳排放量分別78．42 kg和76．67 kg(見表3)。從結構上看，糧食消費占主導，占總消費量的60%，蔬菜消費占24．1%，而食油、肉類、水產(chǎn)品、蛋、糖的消費量僅分別占 1．3%，7．7%，0．6%，1．8%，0．3%。糧食是我國居民最主要的食物消費品種，而糧食本身的含C量較高，糧食消費量的變化成為影響居民食物消費碳排放的主要因素。從2008年到2009年，通遼地區(qū)農(nóng)牧民糧食消費量降低了4%;同期，高含C的食用油的消費量也降低了3．8%;此外，受傳統(tǒng)飲食習慣影響，農(nóng)牧民對新鮮蔬菜的需求較高，在各項食物中蔬菜含碳量低。因此，農(nóng)牧民家庭食物消費結構呈低碳化的發(fā)展趨勢。

4．5 農(nóng)牧民家庭食物消費碳排放總量低，屬基本生存線排放

圖3 2008年不同國家(地區(qū))家庭人均食物消費碳排放對比Fig．3 Comparison between different countries(regions)on C emissions per person from household food in 2008

圖3中，將通遼農(nóng)牧民家庭人均食物消費碳排放總量與中國、美國、英國、日本等國家居民人均食物消費碳排放量進行對比。結果表明，農(nóng)牧民家庭食物消費碳排放總量最低，為美國的39．2%，英國的49．6%，日本的72%，比印度的人均食物消費碳排放量低近5個百分點。總體上看，通遼農(nóng)牧民家庭食物消費水平處于溫飽狀態(tài)，其消費的碳排放為滿足生存的基線排放水平。

5 結束語

綜上所述，我國北方農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放主要排放特征為:在能源方面，農(nóng)牧民家庭生存性碳排放構成呈能源消費主導型，家庭用能結構較粗放，且受傳統(tǒng)生活方式影響;在食物方面，農(nóng)牧民家庭食物消費結構漸低碳化，食物消費碳排放總量低，屬基本生存線排放。與國內部分發(fā)達城市人均生存性碳排放量相比處于較低水平。對北方農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放的研究，明確北方農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放特征，有助于進一步優(yōu)化農(nóng)牧區(qū)能源利用類型和食品消費結構，進一步減少農(nóng)牧區(qū)生存性碳排放總量，為城市低碳排放的研究提供了理論依據(jù)和實例探究。

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Characteristics of Survival Carbon Emission of Households in China’s Northern Agro-pastoral Area

LIU Rong-xia1ZHANG Peng-peng2XIA Jian-xin2JI Rong-rong2
(1．The Administrative Center for China’s Agenda 21，Beijing 100038，China;2．Life and Environment Science College of Minzu University of China，Beijing 100081，China)

Taking the Northern agro-pastoral area in Tongliao，Inner Mongolia，combining the local questionnaire，the paper studied the characteristics of survival carbon emission of households in China’s northern agro-pastoral area．The paper presented the assessment indicator system of survival emission of agro-pastoral households，among which the resource products and non-resource products become the main sources of survival carbon emission of agro-pastoral households．The paper calculated the per capita resource consumption carbon emission amount and food consumption emission amount．The research result showed that the survival carbon emission of households in China’s northern agro-pastoral area was the resource consumption type dominated by resource consumption．In 2008，the average per capita amount of survival carbon emission was 1 040．36 kg，among which the carbon emissions of mineral fuel and electricity consumption accounted for 45．53%and 30%，respectively．Affected by traditional life mode，the family energy use structure was extensive，mainly mineral fossil energy and primary biomass energy，and electricity accounted for a small proportion．The food consumption structure of agro-pastoral households was in the trend of low carbon．In 2008 and 2009，the carbon emission of per capita food consumption is 78．42 kg and 76．67 kg．Food consumption was in the lead，accounting for 60%of the total consumption．Compared with the consumption in 2008，the consumption of grains and cooking oil with high carbon decreased 4%and 3．8%in 2009，respectively．The average per capita amount of survival carbon emission in this region was the basic life line carbon emission，39．2%of the U．S．，49．6%of the UK，and 72%of Japan．

survival carbon emission;agro-pastoral region;Tongliao;characteristics

X24:P467

A

1002－2104(2012)04－0029－06

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．04．006

2011－12－20

劉榮霞，博士生，副研究員，主要研究方向為可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略與對策。

“十一五”國家科技支撐計劃重點項目“生態(tài)補償關鍵技術開發(fā)與示范應用”課題(編號:2006BAC18B04)。

(編輯:李 琪)