新疆棉花種植對(duì)低碳發(fā)展阻力分析*

喻曉玲，陳銘軍，郭志慧

(1.塔里木大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，新疆阿拉爾市 843300;2.正大集團(tuán)岳陽(yáng)有限公司，湖南岳陽(yáng) 414000)

經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)碳排放量也在相應(yīng)的迅速增加，碳排放量的迅速增加導(dǎo)致全球變暖問(wèn)題目前已成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展過(guò)程中共同面臨的一個(gè)重大問(wèn)題。基于此，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者紛紛展開(kāi)了多視角研究，研究點(diǎn)主要集中在氣候變化問(wèn)題、CO2排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系、降低碳排放的政策工具等方面。Nordhaus［1］)從經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度出發(fā)，根據(jù)溫室氣體排放對(duì)氣候變化影響的科學(xué)知識(shí)，預(yù)測(cè)出CO2排放成倍增加時(shí)美國(guó)各行業(yè)總收入將會(huì)損失50.3億美元;Grossman和Krueger［2］提出產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演進(jìn)使得環(huán)境庫(kù)茲涅茲曲線(xiàn)呈倒U型;Panayoutou［3］以發(fā)達(dá)和發(fā)展中國(guó)家為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)二氧化硫引起的環(huán)境退化進(jìn)行實(shí)證分析發(fā)現(xiàn)在低收入水平和高收入水平國(guó)家，政策和制度對(duì)環(huán)境所起的作用分別為減少環(huán)境退化和加速環(huán)境改進(jìn);王錚［4］以能源消費(fèi)量為依據(jù)，將碳排放因素進(jìn)行分解，核算了1995～2006年各省的碳排放量，并提出了針對(duì)各省具體情況的可行性建議;張建［5］，運(yùn)用CGE模型分析了碳稅和碳排放交易對(duì)我國(guó)各行業(yè)的綜合影響，發(fā)現(xiàn)合理的碳交易機(jī)制可以在一定程度上緩解間接碳稅對(duì)中國(guó)能源行業(yè)的影響，并且溯往原則作為碳排放權(quán)配額分配方式更符合中國(guó)的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀。值得關(guān)注的是劉占成［6］在中國(guó)區(qū)域碳排放研究中著重指出西部地區(qū)作為我國(guó)下一輪經(jīng)濟(jì)發(fā)展最重要的增長(zhǎng)點(diǎn)，目前其人均碳排放量和碳排放強(qiáng)度均高于相同發(fā)展階段的其他地區(qū)，如不盡快轉(zhuǎn)變其發(fā)展模式，將會(huì)使未來(lái)的節(jié)能減排形勢(shì)異常嚴(yán)峻，中國(guó)的低碳經(jīng)濟(jì)之路仍舊任重而道遠(yuǎn)周莉［7］探討了新疆能源消耗、碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)以傳統(tǒng)能源為主的新疆經(jīng)濟(jì)的單位GDP碳排放量和人均碳排放量都高于全國(guó)平均水平，并且新疆碳排放與能源消耗和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間均存在正的協(xié)整關(guān)系，這意味著新疆面臨著節(jié)能減排的艱巨任務(wù)［2］。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣候變化的耦合關(guān)系十分明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)溫室氣體排放的貢獻(xiàn)比例約為1/15～1/5［3］，是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳釋放的最大潛在因素。該文以新疆這一農(nóng)業(yè)大區(qū)為研究對(duì)象，以低碳發(fā)展阻力為切入點(diǎn)，以耕作面積較高的棉花為典型，通過(guò)綜合計(jì)算對(duì)比近10年棉花種植過(guò)程中的不同來(lái)源的碳吸收量和不同途徑的碳排放量變化來(lái)討論新疆棉花種植的整體低碳阻力大小及各碳源對(duì)棉花種植低碳阻力的大小。這對(duì)于制定有效的政策措施和實(shí)施具有針對(duì)性的技術(shù)改進(jìn)措施，促進(jìn)新疆盡快實(shí)現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。該文所說(shuō)的低碳阻力指的是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展低碳排量要求下，碳吸收量與碳排放量的差距與種植面積的比值，若比值越大表明低碳阻力越小，若比值越小表明低碳阻力越大。其具體公式為:

其中，Q表示低碳阻力，Cd表示碳吸收量，Et表示碳排放量，Am表示種植面積。

1 新疆棉花種植概況

1.1 新疆棉花種植的天然優(yōu)勢(shì)

新疆位于73°40'～96°23'E，34°25'～49°10'N，總面積約1.664 8 億 hm2，約占國(guó)土總面積的 1/6，其中農(nóng)用地面積占新疆總面積的38%，一直以來(lái)是我國(guó)的農(nóng)業(yè)大區(qū)。

新疆優(yōu)越的自然條件為棉花的大面積種植提供了保障，使其成為我國(guó)的三大棉區(qū)之一。該文以2012年新疆統(tǒng)計(jì)年鑒和中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒的數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行具體分析:首先，從氣候條件來(lái)看，新疆干旱少雨，年平均降水量在170mm左右，免除了棉花生長(zhǎng)過(guò)程中的澇災(zāi)危險(xiǎn)［4］。日照充足，年平均日照時(shí)數(shù)達(dá)2 790～3 100個(gè)小時(shí)，晝夜溫差大，熱量大，有利于皮棉產(chǎn)量的增加和品質(zhì)的提高。

其次，從土地資源來(lái)看，新疆適合棉花種植的土地面積廣闊，農(nóng)用地面積在全國(guó)排名第三，棉花種植面積在全國(guó)排名第一，約占新疆耕地面積的33%。此外，新疆未開(kāi)發(fā)利用的土地面積達(dá)60%左右，其中有很大一部分土地適合棉花的種植，這就為新疆棉花播種面積的進(jìn)一步擴(kuò)大提供了充足的后備土地資源。

再次，從水資源來(lái)看，2011年新疆水資源總量在全國(guó)排名第八，地表水資源總量在全國(guó)排名第八，地下水資源總量在全國(guó)排名第四，豐富的水資源為新疆棉田的灌溉提供了充足的水源。此外，天山積雪融化的冰川水也是新疆棉田灌溉的一個(gè)重要水源。

1.2 新疆棉花種植情況

新疆作為全國(guó)三大產(chǎn)棉區(qū)之一，不管是在棉花種植面積還是棉花產(chǎn)量上占全國(guó)的比重都很大。這里以2000～2011年的相關(guān)數(shù)據(jù)為依據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，結(jié)果如圖1和圖2所示:

圖1 2000～2011年新疆與全國(guó)棉花種植面積對(duì)比

如圖1所示，2011年新疆棉花種植面積較2000年增加了50%，期間出現(xiàn)了兩次下降現(xiàn)象，即2002年較2001年略有下降，2009年較2008年略有下降，最大值出現(xiàn)在2008年。2011年新疆棉花種植面積占全國(guó)的比重較2000年增加了27%，期間此比值出現(xiàn)了下降與上升交替變化的現(xiàn)象，最大值出現(xiàn)在2011年。另外，2000～2011年新疆棉花種植面積和占全國(guó)的比重狀況基本上呈同向變化的正相關(guān)關(guān)系。

如圖2所示:2011年新疆棉花產(chǎn)量較2000年增加了93%，期間出現(xiàn)了一次下降現(xiàn)象，即2009和2010年自2008年后逐漸下降，最大值出現(xiàn)在2008年。2011年新疆棉花產(chǎn)量占全國(guó)的比重比2000年增加了25%，期間此比值出現(xiàn)了下降與上升交替變化的現(xiàn)象，最大值出現(xiàn)在2011年。另外，2000～2011年新疆棉花產(chǎn)量和占全國(guó)的比重狀況基本上呈同向變化的正相關(guān)關(guān)系。

圖2 2000～2011年新疆與全國(guó)棉花產(chǎn)量對(duì)比

1.3 新疆棉花種植成本收益情況

新疆棉花生產(chǎn)遍及全疆14個(gè)地州市、160個(gè)縣 (市)、團(tuán)場(chǎng)，約有50%的農(nóng)戶(hù) (其中70%以上為少數(shù)民族)從事棉花生產(chǎn)，棉花收入占農(nóng)戶(hù)家庭現(xiàn)金收入的比重高達(dá)57%，棉花產(chǎn)值占全疆種植業(yè)總產(chǎn)值的65%。由于部分年份數(shù)據(jù)不全，文章選取2004～2011年的數(shù)據(jù)來(lái)分析新疆棉花種植的成本和收益狀況，具體情況如圖3所示:

圖3 2004～2011年新疆棉花種植成本收益情況

如圖3所示，2004～2011年新疆棉花種植總成本、生產(chǎn)成本和土地成本都是呈直線(xiàn)上升的狀態(tài)，但是總成本和生產(chǎn)成本變化以2008年為界明顯的分為兩個(gè)階段。2008年之前新疆棉花種植的總成本和生產(chǎn)成本呈快速上升態(tài)勢(shì)，年增幅較大;2008年之后新疆棉花種植的總成本和生產(chǎn)成本呈緩慢上升態(tài)勢(shì)，年增幅不太明顯。2004～2011年新疆棉花種植的土地成本除2011年略有下降外，其他年份年呈直線(xiàn)上升狀態(tài)，但是整條直線(xiàn)比較平緩，年增長(zhǎng)幅度不大。

2004～2011年新疆棉花種植凈利潤(rùn)變化極不穩(wěn)定，整體上表現(xiàn)為下降與上升交替變化，8年間出現(xiàn)了兩個(gè)低谷和兩個(gè)高峰。2005年較2004年新疆棉花種植利潤(rùn)急速下降，2005～2007年新疆棉花種植利潤(rùn)突然急速上升，2008年受金融危機(jī)的影響，新疆棉花種植利潤(rùn)較2007年急速下降，2008年之后利潤(rùn)開(kāi)始急速上升，到2009年后轉(zhuǎn)為緩慢上升。

無(wú)論從棉花種植的成本來(lái)看還是從棉花種植的收益來(lái)看，2009～2011年這3年間棉花種植已經(jīng)出現(xiàn)了飽和現(xiàn)象，今后要想實(shí)現(xiàn)大的利潤(rùn)突破比較困難，然而種植的成本也不會(huì)再有大幅度的增加，所以短時(shí)間內(nèi)鑒于較穩(wěn)定的成本和較高的收益情況，新疆還會(huì)適度加大棉花的種植面積。

1.4 新疆棉花種植對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

新疆棉花的大規(guī)模種植在為棉農(nóng)帶來(lái)豐厚經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)也給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響。這主要表現(xiàn)為新疆荒漠化進(jìn)程的加快，土壤肥力的下降、生物多樣性的減少和氣溫的升高［5］。

首先，棉花的大面積種植需要大量的灌溉用水。2011年新疆第一產(chǎn)業(yè)有效灌溉用水量為495.95億m3，其中棉花灌溉用水量占39.7%。新疆大顆粒沙質(zhì)土壤的特性使得土壤的保水能力特別差，加上新疆氣候干燥、熱量大，使得水分蒸發(fā)量比較大，導(dǎo)致新疆棉田的灌溉實(shí)際用水量高于其他地區(qū)，河流上游的農(nóng)業(yè)灌溉用水量的加大直接導(dǎo)致下游的水資源減少，許多生態(tài)林因缺水而旱死，喪失了防風(fēng)固沙的功能，河流下游沙塵天氣次數(shù)增多，新疆的土層較薄，在沙塵天氣的吹動(dòng)下，較薄的土壤隨風(fēng)飄動(dòng)，沙塵的不斷積累最終會(huì)導(dǎo)致沙漠面積的增加。

其次，棉花的大面積種植需要使用大量的農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥。2011年新疆化肥施用總量為183.79萬(wàn)t，棉田化肥施用量占38.4%。農(nóng)膜處理不凈會(huì)阻礙農(nóng)田水分的深層次滲透，增加土壤鹽堿化的概率，農(nóng)膜殘留物覆蓋于地表也會(huì)影響土壤的透氣性，不利于土壤正常呼吸，土壤中的微生物活動(dòng)環(huán)境也遭到破壞，從而降低了土壤的肥力。大量農(nóng)藥化肥撒在地表，會(huì)被土壤吸收后導(dǎo)致嚴(yán)重的土壤污染，病菌增多，蟲(chóng)災(zāi)泛濫，棉花大面積死亡，最終形成“病土”，土壤肥力恢復(fù)困難。

再次，棉花的大面積種植剝奪了其他作物的生存機(jī)會(huì)。在每一年耕地面積有限的情況下，棉花種植面積的增加勢(shì)必使得其他農(nóng)作物種植面積減少。導(dǎo)致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)單一，許多微生物和動(dòng)物因不適合在棉地生存繁殖而大量死亡，而這些微生物和動(dòng)物的天敵也會(huì)因缺乏食物而死亡，這樣就使得本地生物多樣性減少。同時(shí)，棉花在傳花授粉過(guò)程中改變了當(dāng)?shù)孛藁跋嚓P(guān)植物的基因，造成棉花和其他植物的物種減少。

最后，規(guī)模面積棉花在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)呼出大量的二氧化碳。秸稈的焚燒會(huì)增加二氧化碳的排放，土壤對(duì)農(nóng)膜、農(nóng)藥、化肥的吸收過(guò)程中會(huì)釋放大量的二氧化碳，農(nóng)用機(jī)械的使用和灌溉過(guò)程中電能及石化燃料的消耗都會(huì)增加二氧化碳等排放量，不同碳源碳排放量的增加都會(huì)致使大氣溫度升高，地區(qū)氣候變暖，天氣變化異常，不利于農(nóng)作物的生長(zhǎng)和人類(lèi)的工業(yè)活動(dòng)。

2 新疆棉花種植過(guò)程中碳吸收和碳排放估算

2.1 新疆棉花種植過(guò)程中的碳吸收量估算

大部分學(xué)者認(rèn)為棉花種植過(guò)程中對(duì)碳的吸收量主要來(lái)源于兩個(gè)方面:一個(gè)是棉花在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中光合作用吸收的碳量，這是棉花種植過(guò)程中碳吸收的主要方面。而光合作用過(guò)程吸收的碳也包含了棉花凋落物和秸稈中的碳，實(shí)際上這除去了棉花光合作用呼吸過(guò)程中釋放的碳。二是人為投入的碳，如向棉田施用的有機(jī)肥等，由于數(shù)量少且數(shù)據(jù)難以統(tǒng)計(jì)，因而不予考慮。

土壤作為碳庫(kù)影響著整個(gè)系統(tǒng)的碳收支平衡，但由于2010年以前土壤方面的相關(guān)數(shù)據(jù)處于空白，使用2011年1年的土壤數(shù)據(jù)又沒(méi)有太大的實(shí)際意義，考慮到短期內(nèi)土壤有機(jī)碳變化不大，故該文忽略了土壤條件變化對(duì)棉花種植過(guò)程中的碳收支的影響。

棉花生態(tài)系統(tǒng)碳吸收量估算方法參考李克讓的方法［6］，具體估算如下:

己知棉花經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為Yw，棉花的生物產(chǎn)量為Dw，棉花經(jīng)濟(jì)系數(shù)為Hi，三者關(guān)系為:

棉花生長(zhǎng)過(guò)程中碳吸收量用Cd來(lái)表示，具體的計(jì)算公式為:

式 (2)中，Cf為棉花合成1g有機(jī)物所吸收的碳。棉花作為經(jīng)濟(jì)作物它的 Hi和 Cf分別為0.1、0.45［4］。計(jì)算結(jié)果如圖 4 所示。

如圖4所示，新疆棉花種植過(guò)程每年的總碳吸收量從2000年的655.2萬(wàn)t上升到了2011年的1 303.97萬(wàn)t，上升了近一倍，2008年總碳吸收量達(dá)到頂峰。主要原因是:2000～2011年新疆棉花種植面積增加了近50%，2008年新疆棉花種植面積達(dá)到最大值。這期間的總碳吸收量分為四個(gè)階段:2000到2007年，總碳吸收量呈上升狀態(tài)，其中2005～2007年的上升態(tài)勢(shì)比較迅猛;2007到2008年總碳吸收量保持不變;2008到2010年總碳吸收量呈下降態(tài)勢(shì)，其中2008～2009年的下降速度較猛烈;2010年到2011年總碳吸收量迅速上升。

圖4 2000～2011年新疆棉花種植過(guò)程中總碳吸收量和單位公頃碳吸收量

2011年新疆棉花單位公頃碳吸收量較2000年大約增加了16%，但是整體變化狀況波動(dòng)不明顯，這一現(xiàn)象與現(xiàn)有農(nóng)業(yè)技術(shù)水平有限有關(guān)。期間出現(xiàn)了4次下滑現(xiàn)象，其中2000～2001年和2009～2010年的下滑較明顯，2002～2003年和2006～2007年的下滑不明顯，其他年份均呈緩慢的上升狀態(tài)。此外，最大值出現(xiàn)在2009年。

該文在只考慮新疆棉花生物產(chǎn)量的前提下，參照李克讓的棉花碳吸收量計(jì)算方法，由棉花生物產(chǎn)量乘以棉花經(jīng)濟(jì)系數(shù)得到棉花經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，最終通過(guò)棉花經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與碳吸收量的關(guān)系轉(zhuǎn)換得出整體上棉花總碳吸收量和單位公頃碳吸收量均呈上升趨勢(shì)，但是前者上升趨勢(shì)顯著，而后者上升趨勢(shì)不明顯。

2.2 新疆棉花種植過(guò)程中的碳排放量估算

根據(jù)West To全碳分析原理［7］，由于棉花種植過(guò)程中施用的化肥、農(nóng)藥及農(nóng)膜，在其生產(chǎn)過(guò)程要消耗燃料并釋放大量的碳，而這些碳都將歸屬于棉花種植過(guò)程中碳排放的主要方面，且這些數(shù)據(jù)比較好找，所以該文用化肥碳排放、農(nóng)藥碳排放、農(nóng)膜碳排放、棉花農(nóng)用機(jī)械使用及操作碳排放和棉田灌溉碳排放的總和來(lái)表示棉花種植過(guò)程中的碳排放總量，如圖5所示。

圖5 棉花種植過(guò)程中碳排放來(lái)源

依據(jù)上文對(duì)碳排放來(lái)源的論述，設(shè)化肥使用帶來(lái)的碳排放量為Ef、農(nóng)藥使用帶來(lái)的碳排放量為Ey、農(nóng)膜使用帶來(lái)的碳排放量為En、棉花農(nóng)用械使用及操作帶來(lái)碳排放量為Em和棉田灌溉帶來(lái)的碳排放量為Ei，則棉花生態(tài)系統(tǒng)總的碳排放為:

式 (3)中具體參數(shù)及計(jì)算過(guò)程見(jiàn)下文。

2.2.1 農(nóng)膜、農(nóng)藥、化肥生產(chǎn)帶來(lái)的碳排放

根據(jù)石河子2011棉花成本收益調(diào)查和新疆科技信息服務(wù)網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示［8］，1990年棉花每667m2施化肥8.83kg，2003年棉花每667m2施化肥17.43kg，2010年棉花每667m2施化肥26.9kg，2011年棉花每667m2施化肥31.86kg。而化肥每667m2使用量的增加，導(dǎo)致棉花種植過(guò)程需要投入更多的能源。這也意味著，隨著棉花種植對(duì)化學(xué)肥料和能源的依賴(lài)，由此帶來(lái)的碳排放量也將會(huì)更多。

從新疆棉花種植對(duì)化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜使用量逐年增加的趨勢(shì)表明，生產(chǎn)化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜所需要消耗能源也在增加，而這些能源消耗主要在生產(chǎn)、運(yùn)輸和施用中所消耗的化石燃料和電，電最終來(lái)源于化石燃料。由于化石燃料的燃燒要釋放碳。故采用如下公式:

式 (4)、(5)、(6)中，Ef、Ey、En分別為棉田化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜生產(chǎn)帶來(lái)的碳排放，A、Ay、An為系數(shù)，這里使用美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室得出的化肥碳排放平均值0.038，農(nóng)藥碳排放系數(shù)4.9341，農(nóng)膜碳排放系數(shù)4.75。實(shí)際上在棉花種植過(guò)程中影響碳排放量因素還涉及化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜的種類(lèi)及使用后的處理等，又由于該文只做簡(jiǎn)單估算，故不考慮主要因素以外其他因素的影響。

根據(jù)《新中國(guó)農(nóng)業(yè)60年》統(tǒng)計(jì)資料中棉花種植過(guò)程中農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥使用量結(jié)合上述3個(gè)公式可以估算出新疆2000～2011年來(lái)棉花種植過(guò)程中的農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥使用帶來(lái)的碳排放量。

圖6 2000～2011年新疆棉花種植過(guò)程中農(nóng)膜碳排放量

圖7 2000～2011年新疆棉花種植過(guò)程中農(nóng)藥碳排放量

圖8 2000～2011年新疆棉花種植過(guò)程中化肥碳排放量

如圖6所示，除了2002年新疆棉花種植過(guò)程中農(nóng)膜碳排放量較2001年略微下降外，其他年份都呈增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，截止2011年農(nóng)膜碳排放量增加了1.3倍。

如圖7所示，2011年新疆棉花種植過(guò)程中農(nóng)藥碳排放量較2000年增加了65%，具體變化狀況分為6個(gè)階段:2001～2000年處于上升狀態(tài);2001～2003年處于逐漸下滑狀態(tài);2003～2007年處于快速上升狀態(tài);2008年與2007年保持一樣的水平，這兩年達(dá)到最大值;2009年較2008年來(lái)講處于急速下滑狀態(tài);2009～2011年回轉(zhuǎn)為快速上升狀態(tài)。

如圖8所示，2011年新疆棉花種植過(guò)程中化肥碳排放量較2000年增加了1.6倍，具體變化狀況分為5個(gè)階段:2001年較2000年處于上升狀態(tài);2002年較2001年處于下滑狀態(tài);2002到2008年處于逐漸上升的狀態(tài)，其中2007～2008年的上升速度最明顯;2009年較2008年處于急速下滑的狀態(tài);2009～2011年轉(zhuǎn)為快速上升狀態(tài)。

2.2.2 棉花農(nóng)用機(jī)械使用及操作帶來(lái)的碳排放

根據(jù)新疆實(shí)際情況，在棉花種植過(guò)程中，棉花農(nóng)用機(jī)械使用過(guò)程以化石燃料為動(dòng)力，使用時(shí)間跟棉花種植面積成正比。用公式表示如下:

公式 (7)中，Em為棉花農(nóng)用機(jī)械使用帶來(lái)的碳排放量，Am為新疆棉花種植面積，Wm為新疆棉花農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力 (萬(wàn)kW)，這里參照West To的轉(zhuǎn)換系數(shù)，其中B=16.47kgCha-1，C=0.18kgCkw-1。

根據(jù)2001～2011年的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》中棉花農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力和棉花種植面積的數(shù)據(jù)及新疆維吾爾自治區(qū)2011年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)公布的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合上述公式估算出新疆2000～2011年來(lái)棉花種植過(guò)程中的農(nóng)用機(jī)械的使用及操作帶來(lái)的碳排放量。

圖9 2000～2011年新疆棉花種植過(guò)程中農(nóng)用機(jī)械碳排放量

如圖9所示，2011年新疆棉花種植過(guò)程中農(nóng)用機(jī)械碳排放量較2000年增加了76.5%，具體變化情況分為5個(gè)階段:2001年較2000年處于上升狀態(tài);2002年較2001年處于下滑狀態(tài);2002～2007年處于上升狀態(tài)，其中2002～2006年上升緩慢，2007年較2006年處于急速上升狀態(tài);2007～2009年處于下滑狀態(tài);2009～2011年處于上升狀態(tài)。2007年出現(xiàn)最大值。

2.2.3 棉花灌溉過(guò)程帶來(lái)的碳排放

因?yàn)楣喔冗^(guò)程消耗的有些是電能，有些是化石燃料。所以灌溉過(guò)程帶來(lái)的碳排放量可用下式表示:

式 (8)中，Ei為灌溉過(guò)程碳的排放量，Ai為棉花種植灌溉面積，D為轉(zhuǎn)換系數(shù)，這里參照West To的轉(zhuǎn)換系數(shù)，D=266.48kgCha-1，根據(jù)2001～2011年的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》中棉花有效灌溉面積的數(shù)據(jù)及新疆維吾爾自治區(qū)2011年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)公布的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合上述公式估算出新疆2000～2011年來(lái)棉花灌溉過(guò)程中的碳排放量。

如圖10所示，2011年新疆棉花灌溉過(guò)程中的碳排放量較2000年增加了36%，期間的具體變化情況分為5個(gè)階段:2001年較2000年處于上升狀態(tài);2002年較2001年處于下滑狀態(tài);2002～2007年處于上升狀態(tài)，其中2005～2007年上升速度較快;2007～2009年處于急速下滑狀態(tài);2009～2011年處于上升狀態(tài)，其中2011年上升速度比較猛烈。2007年出現(xiàn)了最大值。

圖10 2000～2011年新疆棉花灌溉過(guò)程的碳排放量

2.2.4 棉花種植總碳釋放估算

通過(guò)對(duì)前面各個(gè)途徑碳排放量的估算，可以得出新疆棉花種植總碳排放量。

圖11 2000～2011年新疆棉花種植過(guò)程總碳排放量

如圖11所示，2011年新疆棉花種植過(guò)程的總碳排放量較2000年增加了78.4%，期間上升與下降狀態(tài)交替變化;2001年較2000年處于上升狀態(tài);2002年較2001年處于下滑狀態(tài);2002～2008年處于逐漸上升狀態(tài);2009年較2008年處于略微下滑狀態(tài);2009～2011年轉(zhuǎn)為逐年上升狀態(tài)。2011年出現(xiàn)了最大值。此外，對(duì)比圖6～圖11可以發(fā)現(xiàn)，棉花總碳排放量與各個(gè)途徑碳排放量的變化趨勢(shì)線(xiàn)基本一致，而且與化肥的碳排放量趨勢(shì)線(xiàn)的相似程度最高。

2.3 新疆棉花種植低碳阻力狀況

通過(guò)上面碳吸收與排放量的估算，可以得出新疆棉花種植每公頃凈碳吸收量，計(jì)算公式為:

其中，Am為新疆棉花種植面積，經(jīng)計(jì)算得出最終的結(jié)果。

在棉花種植過(guò)程中各個(gè)碳源的碳排放貢獻(xiàn)率大小排序分別為:農(nóng)膜碳排放灌溉碳排放農(nóng)藥碳排放農(nóng)用機(jī)械碳排放化肥碳排放。結(jié)合圖12和前文的分析可以看出，新疆棉花碳吸收量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于碳排放量，說(shuō)明新疆棉花具有很強(qiáng)的碳儲(chǔ)存功能。但是棉花單位公頃凈碳吸收量變化趨勢(shì)線(xiàn)整體上比較平緩，且在2009年出現(xiàn)了最大值，說(shuō)明新疆棉花凈碳吸收量基本上達(dá)到了飽和狀態(tài)。所以，隨著新疆棉花種植過(guò)程中不同途徑碳排放量的不斷增加，棉花種植面臨著越來(lái)越大的低碳阻力。

圖12 2000～2011年新疆棉花單位公頃凈碳吸收量

3 新疆棉花種植減少低碳阻力的對(duì)策

降低低碳阻力關(guān)鍵在于減少碳排放量，針對(duì)各個(gè)碳源對(duì)棉花低碳阻力的大小狀況，提出了以下3點(diǎn)可行性措施。

3.1 加強(qiáng)宣傳教育，引導(dǎo)農(nóng)戶(hù)正確使用農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥

政府要通過(guò)廣告、海報(bào)、廣播等多種途徑大力宣傳農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥的使用方法，組織農(nóng)戶(hù)參加培訓(xùn)活動(dòng)，提高農(nóng)戶(hù)對(duì)不合理使用農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥帶來(lái)的不良后果的認(rèn)識(shí)程度，鼓勵(lì)農(nóng)戶(hù)自覺(jué)正確使用農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥。農(nóng)業(yè)技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)農(nóng)戶(hù)使用農(nóng)膜、農(nóng)藥和化肥的指導(dǎo)，減少操作過(guò)程中的不規(guī)范現(xiàn)象。

(1)農(nóng)膜使用管理方法。政府要制定嚴(yán)格的農(nóng)膜殘留量標(biāo)準(zhǔn)，采取罰款的方式制裁超標(biāo)的農(nóng)戶(hù)［9］;支持新型可降解農(nóng)膜的研發(fā)和推廣，減少農(nóng)膜的殘留量和對(duì)土壤的污染;及時(shí)揭膜，縮短農(nóng)膜在棉田的停留時(shí)間，提高農(nóng)膜回收利用率;尋找農(nóng)膜替代品，從源頭上解決農(nóng)膜大量使用帶來(lái)的碳排放量與日俱增問(wèn)題。

(2)農(nóng)藥使用管理方法。完善《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》，減少農(nóng)藥銷(xiāo)售者擾亂市場(chǎng)秩序的不正當(dāng)行為和使用者的違規(guī)操作行為，提高農(nóng)藥的配置效率;政府要組建不同層級(jí)的專(zhuān)業(yè)農(nóng)藥管理隊(duì)伍，加強(qiáng)對(duì)藥品質(zhì)量的檢測(cè)，減少市場(chǎng)中不合格的農(nóng)藥;加大對(duì)低碳生物農(nóng)藥研發(fā)的資金、技術(shù)、人員支持力度，鼓勵(lì)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行科技攻關(guān)，提高低碳生物農(nóng)藥的利用率;環(huán)保部門(mén)要經(jīng)常對(duì)棉田的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)公布環(huán)境危害程度及對(duì)棉花生產(chǎn)和人體危害程度的數(shù)據(jù)，提高農(nóng)戶(hù)環(huán)保的自覺(jué)性;推廣使用功能全面、操作簡(jiǎn)便的農(nóng)藥施用機(jī)器，減少農(nóng)民施用藥量出錯(cuò)的機(jī)率;積極研究病蟲(chóng)害綜合防治技術(shù)，減少農(nóng)藥的使用量［10］。

(3)化肥使用管理辦法。舉行有機(jī)肥的使用效果和使用方法專(zhuān)題講座，提高農(nóng)民對(duì)有機(jī)肥效果和使用方法的認(rèn)知程度，在農(nóng)民中推廣有機(jī)肥的使用力度，減少化肥使用量;加強(qiáng)計(jì)算機(jī)施肥技術(shù)的研發(fā)和轉(zhuǎn)化力度，提高精準(zhǔn)施肥水平;加強(qiáng)各種農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)組織對(duì)農(nóng)民使用化肥的時(shí)間、用量和用后處理方面的指導(dǎo)，減少化肥使用不當(dāng)造成碳排放量高于正常水平的惡果［11］。

3.2 改造農(nóng)用機(jī)械，改進(jìn)節(jié)能技術(shù)

加大農(nóng)機(jī)部件的改裝力度，安裝節(jié)能部件;完善節(jié)能農(nóng)機(jī)購(gòu)買(mǎi)、使用補(bǔ)貼政策，引導(dǎo)經(jīng)銷(xiāo)商經(jīng)營(yíng)綠色節(jié)能農(nóng)機(jī)，鼓勵(lì)農(nóng)民使用綠色節(jié)能農(nóng)機(jī);加大農(nóng)機(jī)技術(shù)研發(fā)資金投入和人才投入力度，完善農(nóng)機(jī)功能，推廣復(fù)試作業(yè)機(jī)械，減少農(nóng)機(jī)的作業(yè)環(huán)節(jié);建設(shè)政府支持、企業(yè)參與、經(jīng)銷(xiāo)商合作、農(nóng)機(jī)技術(shù)服務(wù)組織推廣的一體化新型農(nóng)機(jī)技術(shù)服務(wù)體系，加強(qiáng)農(nóng)民在農(nóng)機(jī)使用中的指導(dǎo)，減少違規(guī)操作造成不必要的高碳排;完善農(nóng)機(jī)具維修保養(yǎng)服務(wù)組織，延長(zhǎng)農(nóng)機(jī)使用時(shí)間，提高農(nóng)機(jī)的利用率，減少農(nóng)機(jī)的重復(fù)購(gòu)買(mǎi)現(xiàn)象;調(diào)整農(nóng)機(jī)裝備結(jié)構(gòu)，合理配置大中小型農(nóng)機(jī)具使用的比例，解決好農(nóng)機(jī)動(dòng)力與配套機(jī)具的配置問(wèn)題，降低能源的浪費(fèi);及時(shí)更新報(bào)廢的農(nóng)機(jī)，給予報(bào)廢農(nóng)機(jī)農(nóng)戶(hù)適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)補(bǔ)貼，減少農(nóng)戶(hù)的經(jīng)濟(jì)損失，提高農(nóng)戶(hù)報(bào)廢農(nóng)機(jī)的自覺(jué)性;加強(qiáng)對(duì)農(nóng)機(jī)使用人員的技術(shù)培訓(xùn)，規(guī)范其作業(yè)行為，提高農(nóng)機(jī)減排能力［12］。

3.3 加快節(jié)水灌溉建設(shè)

節(jié)水灌溉具有重要的節(jié)能功效，因此要加快節(jié)水灌溉建設(shè)的步伐，減少不合理灌溉所造成的高耗能和高碳排現(xiàn)象［13］。

完善配額的節(jié)水灌溉法律法規(guī)，增強(qiáng)節(jié)約農(nóng)業(yè)用水的法律約束力。以市場(chǎng)為導(dǎo)向，制定合理的用水總量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)超量用水現(xiàn)象進(jìn)行不同程度的懲罰;健全節(jié)水灌溉激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)節(jié)約用水的農(nóng)民，提高農(nóng)民節(jié)約用水的主動(dòng)性;加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的投入力度，以政府投資為主，鼓勵(lì)農(nóng)民和社會(huì)投資，建設(shè)長(zhǎng)久耐用的節(jié)水灌溉基礎(chǔ)設(shè)施;增強(qiáng)節(jié)水灌溉技術(shù)的研發(fā)和推廣力度，如針對(duì)土壤的特性選擇合理的灌溉方式和灌溉時(shí)間，減少大水漫灌現(xiàn)象，推廣間歇灌溉、深水灌溉和滴灌模式;創(chuàng)新農(nóng)業(yè)節(jié)水管理方式，以保護(hù)農(nóng)民利益為前提，協(xié)調(diào)好政府、灌溉管理單位和農(nóng)民三者之間的關(guān)系。

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