21世紀(jì)初期湖北省農(nóng)地利用碳排放估算研究

吳樂知 吳云波

摘要

基于化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油、灌溉、翻耕六個(gè)主要農(nóng)地利用碳源，從時(shí)間、空間兩個(gè)維度對湖北省農(nóng)地碳排放量進(jìn)行估算。結(jié)果表明，在時(shí)間尺度上，歷年農(nóng)地碳排放總量呈逐漸緩慢上升趨勢，歷年單位面積農(nóng)地投入品使用量始終保持穩(wěn)定；在空間尺度上，農(nóng)地碳排放空間差異明顯，湖北省各地、州、市農(nóng)地利用碳排放總量、碳排放強(qiáng)度存在較明顯差異，其中，襄陽、黃岡、荊州分別位列碳排放總量前3位，鄂州、隨州、襄陽分別位列碳排放強(qiáng)度前3位。

關(guān)鍵詞 農(nóng)地利用；碳排放；時(shí)空特征；湖北省

中圖分類號 S181.3；X32022 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）27-09501-02

Research on the Estimation of Carbon Emission during Agricultural Land Use in Hubei Province in the Early Period of Twentyfirst Century

WU Lezhi， WU Yunbo

（College of Urban and Environment Sciences， Hubei Normal University， Huangshi， Hubei 435002）

Abstract Based on agricultural statistical data， this paper estimated the carbon emission from six kinds of main carbon sources like chemical fertilizer， pesticide， farming film， agricultural diesel， irrigation and cultivate during agricultural landusing in Hubei Province from the spatialtemporal aspect. The results show that， during the period 2000-2010， the agricultural carbon emission load in Hubei Province presents gradual upward trend. From spatialchanging aspect， the carbon emission amount and emission intensity have obvious difference， in which， Xiangyang， Huanggang， Jingzhou are the places which stands at the first three ones of the highemissionamount， besides these， Ezhou， Suizhou， Xiangyang are the first three ones of the highemissionintensity.

Key words Agricultural land use； Carbon emission； Spatialtemporal characteristics； Hubei Province

農(nóng)業(yè)作為我國三大產(chǎn)業(yè)之一的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，在碳排放和碳循環(huán)中起著重要的作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是溫室氣體的一個(gè)重要的排放源，同時(shí)，土壤圈是碳素的重要存儲庫和轉(zhuǎn)化器。古老的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)基本上維持了農(nóng)業(yè)碳源、碳匯的平衡，但生產(chǎn)技術(shù)的落后，使得糧食的產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上人口的持續(xù)增加，故而這種傳統(tǒng)的耕作技術(shù)越來越不適用。隨著工業(yè)革命的爆發(fā)，近百年來，以農(nóng)藥、化肥為代表的現(xiàn)代石化農(nóng)業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展，它在為人類帶來足夠多的糧食產(chǎn)量的同時(shí)，卻也給人類帶來了無窮的禍端。一方面，隨著農(nóng)業(yè)集約程度的提高，電氣化、化學(xué)化的發(fā)展，由此極大地耗費(fèi)了石油等不可再生資源，打破了農(nóng)業(yè)本身的碳平衡，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放日益嚴(yán)重，直接威脅著全球的氣候變化；另一方面，大量農(nóng)藥、化肥殘留物污染了農(nóng)村的土壤、水源、空氣和農(nóng)產(chǎn)品，使得環(huán)境問題日益突出，造成了環(huán)境污染與資源退化的雙重惡果。研究表明，我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活都表現(xiàn)出典型的高碳特征，據(jù)估算，僅1950～2005年全國農(nóng)地利用變化的累積碳排放便為10.6 pgC，占全部人為源碳排放量的30%，也占到了同期全球農(nóng)地利用變化碳排放量的12%^[1-2]。另外，政府間氣候變化專業(yè)委員會(huì)（IPCC）的第四次評估報(bào)告也顯示，農(nóng)業(yè)已成為溫室氣體的第二大重要來源，其排放量介于電熱生產(chǎn)與尾氣之間^[3]。在全球變化和低碳經(jīng)濟(jì)的背景下，農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展勢在必行，而要真正發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，首先要弄清農(nóng)業(yè)過程中的碳排放量，因此開展區(qū)域農(nóng)地利用碳排放估算研究具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義，為制定區(qū)域低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略提供相關(guān)的科學(xué)依據(jù)。該研究以湖北省為例，估算了農(nóng)業(yè)過程中的碳排放量，為區(qū)域低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展提供研究基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

該研究涉及的數(shù)據(jù)均來自《湖北統(tǒng)計(jì)年鑒》（各年度本）、《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》（各年度本）、《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、湖北省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫和相關(guān)期刊論文。具體來講，研究農(nóng)地利用碳排放總量時(shí)，涉及到的數(shù)據(jù)如湖北省化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油等數(shù)據(jù)也均來自湖北統(tǒng)計(jì)年鑒，并以當(dāng)年實(shí)際使用量為準(zhǔn)，翻耕數(shù)據(jù)以當(dāng)年農(nóng)作物實(shí)際播種面積為準(zhǔn)，農(nóng)業(yè)灌溉以當(dāng)年實(shí)際灌溉面積為準(zhǔn)，農(nóng)作物播種面積和灌溉面積數(shù)據(jù)也來自湖北統(tǒng)計(jì)年鑒、中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒、中國統(tǒng)計(jì)年鑒。

1.2 研究方法

農(nóng)地利用的碳排放主要是指耕地利用的碳排放，即主要指農(nóng)作物生產(chǎn)過程中由于化肥、農(nóng)藥、能源使用等經(jīng)濟(jì)行為所直接或間接導(dǎo)致的溫室氣體排放。一般而言，農(nóng)地利用的碳排放主要來源于農(nóng)業(yè)活動(dòng)中的主要環(huán)節(jié)：化肥生產(chǎn)和使用過程，農(nóng)藥生產(chǎn)和使用過程，農(nóng)膜生產(chǎn)和使用過程，農(nóng)業(yè)機(jī)械使用農(nóng)用柴油過程，農(nóng)地翻耕以及灌溉過程等六個(gè)方面所導(dǎo)致的直接和間接的碳排放?？衫锰镌频?sup>[2]研究中的公式對碳排放總量進(jìn)行估算：

E=∑Ei=∑Ti·δi

式中，E為農(nóng)地利用的碳排放總量，Ei為各種類型碳排放量，Ti為各碳排放源的量，δi為各碳排放源的碳排放系數(shù)。參考相關(guān)文獻(xiàn)[2，4-6]，歸納出化肥的碳排放系數(shù)為0.895 6 kg/kg，農(nóng)藥的碳排放系數(shù)為4.934 1 kg/kg，農(nóng)膜的碳排放系數(shù)為5.18 kg/kg，柴油的碳排放系數(shù)為0.592 7 kg/kg，農(nóng)業(yè)翻耕的碳排放系數(shù)為312.6 kg/km²，農(nóng)業(yè)灌溉的碳排放系數(shù)為266.48 kg/hm²。

2 結(jié)果與分析

2.1 湖北省農(nóng)地利用碳排放的時(shí)序特征

根據(jù)已給出的碳排放量估算公式和相關(guān)碳源的碳排放系數(shù)，測算湖北省2000～2010年農(nóng)地利用碳排放量，如圖1所示。分析結(jié)果表明，2000年的農(nóng)地碳排放量為375.36萬t，2010年為458.06萬t，年平均增長率為3.24%。

其中，2001～2003年，農(nóng)地碳排放總量緩慢上升，增幅為51.52萬t；而2004年，農(nóng)地碳排放總量下降，在2003年基準(zhǔn)上減少17.08萬t；2005～2008年，碳排放總量逐年增加，到2008年達(dá)到430.48萬t；2009～2010年，碳排放總量繼續(xù)增加。具體到六大碳源排放量而言，從2000年到2010年均呈現(xiàn)不同程度的增加趨勢，如表1所示，尤其是化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的使用導(dǎo)致的碳排放量增加尤為明顯?；适┯脤?dǎo)致的碳排放量年均

262.997萬t，占年均碳排放總量的67.42%；農(nóng)

藥使用導(dǎo)致的碳排放量年均60.03萬t，占年均碳排放總量的15.39%；而灌溉和翻耕導(dǎo)致的碳排放量占年均碳排放總量的比例分別只有1.12%和0.59%。

3 結(jié)論與討論

在農(nóng)地利用的六大碳排放源中，化肥的貢獻(xiàn)首當(dāng)其沖，21世紀(jì)前10年中，湖北省單位農(nóng)地面積化肥施用量一直呈上升趨勢，如圖2所示，這和我國當(dāng)前農(nóng)村農(nóng)民追求糧食產(chǎn)量的現(xiàn)狀是一致的，化肥的大量使用直接導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)的高碳化。而其他碳排放源如農(nóng)藥、農(nóng)膜等單位面積使用量較為穩(wěn)定，分別控制在0.01、0.02 t/hm²以下，這與近些年來一直推崇綠色農(nóng)業(yè)，追求糧食安全觀念有關(guān)。從播種面積的變化來看，從2000年的758.4萬hm²到2010年的755.63萬hm²，前半段實(shí)際播種面積減少，后半段呈現(xiàn)增加趨勢，整體呈現(xiàn)減少趨勢，而碳排放總量呈現(xiàn)增加趨勢，即單位實(shí)際播種面積上的碳排放量逐年增加，仍表現(xiàn)出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的高碳化形勢。

就區(qū)域差異而言，農(nóng)地利用碳排放總量主要集中在襄

陽、黃岡、荊州等農(nóng)業(yè)面積較大區(qū)域，而碳排放強(qiáng)度最高為鄂州，這與其單位面積投入的化肥施用量最高有關(guān)，其他較高區(qū)域如襄陽的碳排放高強(qiáng)度與其農(nóng)用柴油使用量有關(guān)；而恩施和十堰等地由于地處山區(qū)的農(nóng)地較多，農(nóng)業(yè)耕作和管理相對不足，其農(nóng)業(yè)投入特別是化肥等相對較少，因此體現(xiàn)為碳排放強(qiáng)度較低。

總體上，湖北省仍舊沒有走出現(xiàn)代化石農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油等化工產(chǎn)品在單位土地面積上的使用量雖有一定程度的減少，但減少趨勢不明顯，且這些化工產(chǎn)品的使用總量仍呈現(xiàn)出逐步上升的趨勢。雖然發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)已被提倡，但實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)操作過程中，卻仍舊存在片面追求產(chǎn)量按著化石農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)方式進(jìn)行生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]

黃賢金等.低碳排放：土地利用調(diào)控新課題[EB/OL].www.mlr.gov.cn/x wdt/jrx w/200912/t20091225.

[2] 田云，李波，張俊飚.我國農(nóng)地利用碳排放的階段特征及因素分解研究[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2011，11（1）：59-63.

[3] IPCC.Summary for Policymakers of the Synthesis Report of the IPCC Fourth Assessment Report[M].Cambridge：Cambridge University Press，2007.

[4] WEST T O，MARLAND G A.Synthesis of carbon sequestration，carbon emissions，and net carbon flux in agriculture： Comparing tillage practices in the United States[J].Agriculture，Ecosystems and Environment，2002，91（1/3）：217-232.

[5] 伍芬琳，李琳，張海林，等.保護(hù)性耕作對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)凈碳釋放量的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2007（12）：2035-2039.

[6] 段華平，張悅，趙建波，等.中國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡分析[J].水土保持學(xué)報(bào)，2011，25（5）：203-208.