農(nóng)業(yè)碳排放時序測算及其影響因素分析
——以湖北省公安縣為例

侯林春，彭月（中國地質(zhì)大學（武漢）公共管理學院，武漢430074）

農(nóng)業(yè)碳排放時序測算及其影響因素分析
——以湖北省公安縣為例

侯林春，彭月
（中國地質(zhì)大學（武漢）公共管理學院，武漢430074）

“農(nóng)業(yè)碳排放”最早在20世紀早期就已提出，近年隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動導(dǎo)致的碳排放量有增無減，農(nóng)業(yè)碳排放問題受到社會各界高度關(guān)注。從縣域視角出發(fā)，以湖北省江漢平原荊州市公安縣為例，基于農(nóng)業(yè)投入與生產(chǎn)過程中的6個主要方面的碳源，測算了近年公安縣農(nóng)業(yè)碳排放量，運用Kaya恒等式變形公式對農(nóng)業(yè)碳排放影響因素進行分解分析。結(jié)果表明：公安縣近年農(nóng)業(yè)碳排放總量呈現(xiàn)增長趨勢，農(nóng)業(yè)碳排放總量及農(nóng)業(yè)碳排放強度年均增長率分別為2.08％，1.59％。經(jīng)濟因素是影響碳排放的主要因素，效率因素，結(jié)構(gòu)因素和勞動力因素均表現(xiàn)為抑制碳排放的增長。

農(nóng)業(yè)碳排放；Kaya恒等式；因素分解

近年，隨著溫室效應(yīng)等氣候環(huán)境問題的凸顯，溫室氣體的排放問題越來越受到國內(nèi)外學者的關(guān)注。中國是發(fā)展中的農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動在中國具有廣泛性，普遍性，農(nóng)業(yè)活動是碳排放的主要來源之一。農(nóng)業(yè)碳排放系指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植業(yè)生產(chǎn)過程中由化肥、農(nóng)藥、能源消費以及土地翻耕等直接間接導(dǎo)致的溫室氣體排放［1］。農(nóng)業(yè)活動直接依賴于化石能源的投入，由此引發(fā)溫室氣體的排放，2000年《中華人民共和國和氣候變化初始國家信息通報》報道中顯示農(nóng)業(yè)溫室氣體排放總量約占全國溫室氣體排放總量的17％，2009年中國政府向全世界表明，到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量在2005年的基礎(chǔ)上降低40％-45％，未來中國的減排壓力是巨大的。

研究碳排放問題尋求減排策略意義重大，國內(nèi)外學者對碳排放問題的研究主要集中在以下幾個方面：碳排放測算研究，田云等在對中國農(nóng)業(yè)碳排放進行測算的基礎(chǔ)上，分析了省域碳排放差異以及變動趨勢。碳排放影響因素研究，目前廣泛運用于碳排放影響因素分解研究的主要模型有LMDI，Kaya恒等式。李波等對中國1993-2008年農(nóng)業(yè)碳排放量進行測算，并運用Kaya恒等式變形公式對影響農(nóng)業(yè)碳排放的因素進行分解分析。在前兩方面研究基礎(chǔ)上，有學者進一步探討未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的減排機制與政策，也有學者針對不同地區(qū)的現(xiàn)狀，實證檢驗不同減排政策的實施效果［2］。

農(nóng)業(yè)碳排放涉及不同層次，回顧前人研究成果，多集中于國家和?。ㄊ校┯?qū)用娴暮暧^分析，對于縣域?qū)用娴奶寂欧艜r序測算研究相對較少。因此研究從縣域視角出發(fā)，以湖北省江漢平原荊州市公安縣為例，測算其近5年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放量，運用Kaya恒等式變形式對碳排放量影響因素進行分析，以期尋求農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動碳排放的減排路徑，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)低碳排放目標的實現(xiàn)提供決策參考。

1　研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

公安縣位于湖北省中南部邊緣，長江荊江南岸，北緯29°37′-30°19′，東經(jīng)111°48′-111°25′，地形地貌較為平坦，屬平原湖濱區(qū)，河多湖多、倚堤為固是該縣最顯著的地理特征。2015年末全縣戶籍人口101.16萬人，其中非農(nóng)業(yè)人口21.45萬人。全縣總面積有225790.00hm2，常用耕地有80333.33hm2（旱田有33666.66hm2，水田有46666.67hm2），臨時耕地24133.33hm2。公安縣土地的適宜性較廣，具有良好種植條件，農(nóng)作物主要的分布是西南的紅土丘崗和南部黃土平崗地帶，湖積平原和沿河的沖積平原上，因此公安縣農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)厚實，是全國重要的糧食，棉花，油菜，水產(chǎn)品生產(chǎn)基地，糧食播種面積常年穩(wěn)定在100560.00hm2左右（早稻播種面積19646.67hm2，中稻播種面積30446.66hm2，晚稻播種面積21006.67hm2），棉花播種面積25660.00hm2左右，油菜播種面積39766.66hm2左右，蔬菜面積18666.67hm2，淡水養(yǎng)殖面積達到18000.00hm2，另外有特色經(jīng)濟作物葡萄種植面積5333.33hm2，柑橘4133.33hm2，瓜果2666.67hm2。2015年，全縣實現(xiàn)農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值103.24億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為28.3：43.0：28.7，經(jīng)濟總體保持平穩(wěn)健康發(fā)展，目前公安縣農(nóng)業(yè)發(fā)展直接依賴于自然資源以及化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等的投入，因此農(nóng)業(yè)活動導(dǎo)致的碳排放逐年增長，并影響著生態(tài)環(huán)境。農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是人類可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，要實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展，未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勢必要走低碳可持續(xù)發(fā)展的道路。（公安縣農(nóng)業(yè)種植面積數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1）。

表1　公安縣農(nóng)業(yè)種植面積數(shù)據(jù)統(tǒng)計

1.2研究方法

1.2.1農(nóng)業(yè)碳排放測算方法及數(shù)據(jù)來源

碳排放是關(guān)于大氣中溫室氣體排放的一個簡稱或總稱。目前大氣圈中最主要的溫室氣體是二氧化碳，因此用碳（Carbon）一詞作為代表。雖然并不是很準確，但是作為讓民眾最快了解的方法就是將“碳排放”簡易地理解為“二氧化碳排放”［3］。按照國際通用算法，農(nóng)業(yè)碳排放主要來源于六個方面:第一方面是化肥生產(chǎn)和使用過程中所導(dǎo)致的農(nóng)業(yè)直接或間接的碳排放；第二方面是農(nóng)藥生產(chǎn)和使用過程中所導(dǎo)致的碳排放；第三方面是農(nóng)膜生產(chǎn)和使用過程中所引起的碳排放；第四方面是由于農(nóng)業(yè)機械運用而直接或間接消耗化石燃料（主要是農(nóng)用機用柴油）所產(chǎn)生的碳排放；第五方面是農(nóng)業(yè)翻耕破環(huán)了土壤有機碳庫，大量有機碳流失到空氣中所形成的碳排放；最后是灌溉過程中電能利用間接耗費化石燃料所形成的碳釋放［4］。

碳排放測算公式：E=ΣEi=ΣTi·δi（1）

表達式（1）中E為農(nóng)業(yè)的碳排放總量，Ei為各種碳源的碳排放量，Ti為各碳排放源的量，δi為各碳排放源的碳排放系數(shù)。根據(jù)有關(guān)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，分別歸納出農(nóng)業(yè)碳排放系數(shù)如表1。

表2　農(nóng)業(yè)碳排放碳源、系數(shù)及參考來源

根據(jù)碳排放公式：E=ΣEi=ΣTi·δi，結(jié)合農(nóng)業(yè)碳排放碳源、系數(shù)（表2），可以得出公安縣碳排放的具體計算公式如下：

=化肥（t）×1000×0.8956kg·kg-1+農(nóng)藥（t）×1000× 4.9341kg·kg-1+農(nóng)膜（kg）×5.18kg·kg-1+農(nóng)用柴油（t）×1000×0.5927kg·kg-1+灌溉（hm2）×20.476kg·hm-2+翻耕（hm2）×3.126kg·hm-2。

研究區(qū)化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油數(shù)據(jù)的來源于以中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒［11］、湖北農(nóng)村統(tǒng)計年鑒［12］和當?shù)剞r(nóng)業(yè)部門（公安縣農(nóng)業(yè)局）以及實地調(diào)查。

1.2.2碳排放影響因素及分解模型

在研究農(nóng)業(yè)碳排放影響因素中，國際上建立了一系列模型方法，最常見并廣泛被學術(shù)界認可的是LMDI模型和Kaya恒等式。本文對公安縣農(nóng)業(yè)碳排放影響因素分解分析基于Kaya恒等式［13］以及國內(nèi)學者李波等人構(gòu)建的Kaya變形公式，具體如下：

C、AGRI、AGR、P分別表示農(nóng)業(yè)碳排放總量、種植業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值、農(nóng)業(yè)勞動力規(guī)模，農(nóng)業(yè)勞動力人口規(guī)模，并定義：為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率因素為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)因素為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平因素。計算過程參考文獻［14］。

2　結(jié)果及分析

2.1碳排放量測算結(jié)果及分析

根據(jù)已經(jīng)給出的碳排放測算公式（1），運用已經(jīng)采集的農(nóng)業(yè)投入數(shù)據(jù)測算公安縣2010-2015年的農(nóng)業(yè)碳排放量（見表3）。

表32010　-2015年公安縣農(nóng)業(yè)碳排放情況（單位：kg）

根據(jù)碳排放量測算結(jié)果表3看，公安縣2010-2015年間農(nóng)業(yè)碳排放量總體呈現(xiàn)逐年增加的趨勢，從2010年的270573135.66kg增長到2015年的299820779.00kg，平均年增長率為2.07％，但圖1表明研究年間碳排放增長速度每年緩慢下降，從2011的2.17％下降到2015年的1.99％。圖2顯示農(nóng)業(yè)主要六大碳源對農(nóng)業(yè)碳排放量的貢獻，其中化肥為主要的碳源，占總量的85.03％，年均增速為2.08％，第二大碳源為農(nóng)藥，占總量的11.34％，其他碳源所占比率較小，農(nóng)膜為0.57％，柴油為2.42％，翻耕為0.09％，農(nóng)業(yè)灌溉為0.56％。各碳源農(nóng)業(yè)的碳排放均以平緩的速度增加，其中農(nóng)業(yè)灌溉和翻耕的農(nóng)業(yè)碳排放量年均增速最小，分別為0.65％，0.51％。由此看出，公安縣的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)主要還是依賴化肥，農(nóng)藥等的投入，農(nóng)業(yè)技術(shù)的投入相對匱乏，在未來較長的時期內(nèi)還不能改善這種消耗型農(nóng)業(yè)增長模式，未來需通過加大農(nóng)業(yè)科技技術(shù)的投入力度，逐步向低消耗高效率的綠色低碳農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型。

從碳排放強度（圖3）看，2010年到2015年間總體呈現(xiàn)波動上升，2010-2013處于一直上升狀態(tài)，2014出現(xiàn)下降，年增速為-1.62％，2015年又重新回升，年增速為4.31％，需說明2014年出現(xiàn)波動的原因是農(nóng)業(yè)翻耕面積出現(xiàn)較大幅度增加，而翻耕作為六大碳源之一對農(nóng)業(yè)碳排放的影響最小，僅占總量的0.09％，翻耕面積增加導(dǎo)致其他碳源投入所引起的碳排放增加小于翻耕面積的增加，在這種情況下碳排放強度則表現(xiàn)為下降，2015年翻耕面積在2014年的基礎(chǔ)上出現(xiàn)回落，碳排放強度重新上升。因此隨著碳排放強度的增減趨勢，碳排放年增速表現(xiàn)出與其相同的增減趨勢。

2.2碳排放影響因素分解結(jié)果及分析

結(jié)合上述碳排放量的測算結(jié)果，根據(jù)碳排放影響因素分解模型公式（2），借助數(shù)據(jù)分析工具spss22.0， excel2007表格，計算公安縣2011-2015年農(nóng)業(yè)碳排放因素分解結(jié)果（見表4）。

圖1　公安縣農(nóng)業(yè)碳排放量及環(huán)比增速（2010-2015）

圖2　公安縣農(nóng)業(yè)碳排放量（2010-2015）

圖3　公安縣農(nóng)業(yè)碳排放強度及年均環(huán)比增速（2010-2015）

根據(jù)表4可以看出，經(jīng)濟發(fā)展水平是影響公安縣農(nóng)業(yè)碳排放的主要因素，其他三項影響因素影響水平持平，2011年-2015年，經(jīng)濟因素主導(dǎo)下，碳排放影響值累計達72367934.06，結(jié)構(gòu)因素，勞動力因素，效率因素影響值分別為44194065.5，39549669.85，38475895.07。

圖4表明，經(jīng)濟因素導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放的增加，雖然整體有下降的趨勢，但依然是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放增加的最主要的因素，隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展環(huán)境質(zhì)量進一步惡化，這個矛盾將長期存在。農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)因素是有效抑制農(nóng)業(yè)碳排放的主要因素，效率因素以及勞動力因素也都對農(nóng)業(yè)碳排放有抑制作用，其抑制碳排放效果大小依次為：結(jié)構(gòu)因素＞勞動力因素＞效率因素，三者在研究年內(nèi)均呈現(xiàn)波動的平緩狀態(tài)，說明未來通過提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，改善農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和加快農(nóng)業(yè)勞動力的非農(nóng)化是實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增收減排最有效方法。

表42011　-2015年公安縣農(nóng)業(yè)碳排放因素分解結(jié)果

圖4　公安縣農(nóng)業(yè)碳排放影響因素分解結(jié)果（2011-2015）

3　結(jié)論與啟示

在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式下，大量使用化肥，農(nóng)藥等必然會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放量的增加，從而破壞環(huán)境，而農(nóng)業(yè)的發(fā)展直接依賴于自然環(huán)境資源，因此環(huán)境的破壞會阻礙農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的進一步發(fā)展。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)境質(zhì)量是一個矛盾不可分割的整體，解決兩者之間的矛盾是實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展這一最終目標的關(guān)鍵點。

本文研究公安縣近階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的碳排放問題，精準性的對區(qū)域低碳化農(nóng)業(yè)發(fā)展提供借鑒建議。降低農(nóng)業(yè)碳排放要從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)著手，針對公安縣實際情況，具體分析影響農(nóng)業(yè)碳排放各因素，從根源減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的碳排放，減小農(nóng)業(yè)發(fā)展對生態(tài)環(huán)境的破壞。

3.1針對于公安縣近年來碳排放總量一直處于上升的現(xiàn)狀，首先必須培養(yǎng)農(nóng)民低碳意識，推廣宣傳低碳農(nóng)業(yè)知識技術(shù)，從觀念上改善傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式對未來發(fā)展健康可持續(xù)農(nóng)業(yè)的影響，這是發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的必要前提。

3.2目前化肥和農(nóng)藥的大量投入是導(dǎo)致公安縣近年來農(nóng)業(yè)碳排放增加的主要原因，且各類碳源碳排放量均有所上升，因此在未來農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中要科學地使用化肥、農(nóng)藥等工業(yè)肥料，開發(fā)化肥農(nóng)藥的新型替代品，如：沼氣池渣，人畜糞便等有機肥，并加大農(nóng)業(yè)科技技術(shù)的投入力度，改變傳統(tǒng)高消耗低產(chǎn)能的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，提高資源的重復(fù)利用率，減少農(nóng)業(yè)碳排放。

3.3農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展因素是導(dǎo)致公安縣農(nóng)業(yè)碳排放的主要原因，社會的發(fā)展，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的增長必然導(dǎo)致碳排放量的增加，因此在保證農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的前提下，盡可能減少農(nóng)業(yè)單位產(chǎn)值的農(nóng)業(yè)碳排放量。公安縣農(nóng)業(yè)發(fā)展交通狀況有待加強，水利灌溉系統(tǒng)不完善等，據(jù)此應(yīng)加強基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，修修整農(nóng)業(yè)交通道路，完善灌溉系統(tǒng)等，節(jié)約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，發(fā)展低碳高效農(nóng)業(yè)。

3.4效率因素，結(jié)構(gòu)因素，勞動力因素都在一定程度上抑制了農(nóng)業(yè)碳排放的增加，其中農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)因素是抑制農(nóng)業(yè)碳排放的主要因素，因此農(nóng)業(yè)種植進行翻耕輪換耕作，優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)落實到戶，在可規(guī)模生產(chǎn)區(qū)域進行規(guī)?；N植，提高勞動生產(chǎn)效率，提高資源利用效率，避免多次農(nóng)業(yè)碳排放。解放剩余勞動力，讓其進行非農(nóng)化轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)多渠道農(nóng)村經(jīng)濟來源，綜合提高資源利用率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)減排，促進農(nóng)業(yè)健康快速發(fā)展。

［1］李波，張俊飚，李海鵬.中國農(nóng)業(yè)碳排放時空特征及影響因素分解［J］.中國人口·資源與環(huán)境，2011，21（8）：80-86.

［2］向平安，周燕，黃璜，等.氮肥面源污染控制的綠稅激勵措施探討：以洞庭湖為例［J］.中國農(nóng)業(yè)科學，2007，40（2）：330-337.

［3］王一帆.成都市機動車碳排放量計算探析［D］.西南交通大學，2011.

［4］李波，張俊飚，李海鵬.中國農(nóng)業(yè)碳排放時空特征及影響因素分解［J］.中國人口資源與環(huán)境，2011，21（8）：80-86.

［5］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＆amp; Environment，2002，91（1）:217-232.

［6］智靜，高吉喜.中國城鄉(xiāng)居民食品消費碳排放對比分析［J］.地理科學進展，2009（3）：429-434.

［7］Zhi Jing，Gao Jixi.Comparative Analysis on Carbon Emissions of Food Consumption ofUrban and Rural Residents in China［J］. Progress in Geography，2009，28（3）:429-434.

［8］伍芬琳，李琳，張海林，等.保護性耕作對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)凈碳釋放量的影響［J］.生態(tài)學雜志，2008，26（12）：2035-2039.

［9］WuFenlin，Li Lin，Zhang Hailin，et al.Net Carbon Emissions of Farmland Ecosystem Influenced by Conservation Tillage［J］.Journal of Ecology，2007，26（12）:2035-2039.

［10］Dubey A，Lal R.Carbon footprint and sustainability of agricultural production systems in Punjab，India，and Ohio，USA［J］. Journal of Crop Improvement，2009，23（4）:332-350.

［11］中國統(tǒng)計局.中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒［Z］.北京：中國統(tǒng)計出版社，2010-2015.

［12］湖北省統(tǒng)計局.湖北省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒［Z］.北京：中國統(tǒng)計出版社，2010-2015.

［13］Kaya Y.Impact of Carbon Dioxide Emission on GNP Growth: Interpretation of Proposed Scenarios［R］.Paris:Presentation to the Energy and Industry Subgroup，Response Strategies Working Group，IPCC，1989.

［14］李波，張俊飚，李海鵬.中國農(nóng)業(yè)碳排放時空特征及影響因素分解［J］.中國人口·資源與環(huán)境，2011，21（8）：84.

（2016-03-06收稿M編輯）

Timing Calculation of Agriculture Carbon Emission and Analysis of Impacts Factors——Taking Gong'an County，Hubei Province as an Example

HOU Lin-chun et al
（Faculty of Public Management，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

“Agricultural carbon emissions”was proposed in the early 20th century，recent years，with the development of agriculture，carbon emissions resulting from agricultural activities has increased，the society pay close attention to agricultural carbon emissions.Takes Gong'an County，Jianghan Plain，Jingzhou city，Hubei province as an example on scale of county. Based on agricultural inputs and six main major carbon source in the production process，calculate the agricultural carbon emissions of Gong'an County，decompose the impacts factors of carbon emission by Kaya identity deformation formula.The results showed that:Recent years total agricultural emissions of Gong'an County has increased，the average growth rate of agriculture carbon emission is 2.08％and the average rate of agriculture carbon intensity is 1.59％.Economic factors are the main factors that influence carbon emissions，efficiency factors，structural factors and labor factors were shown to inhibit the growth of carbon emissions.

Agriculture Carbon Emission；Kaya Identity；Decomposition

X2

A

1003-7853（2016）02-0074-04

教育部人文社科青年基金項目（12YJC790058）；中國地質(zhì)大學（武漢）湖北省生態(tài)文明研究中心2015年度開放基金資助（SWSZK2015Y04）；中國地質(zhì)大學（武漢）國土資源法律評價工程實驗室開放基金資助（CUGFP-1402）

侯林春（1972-），男，河南周口市人，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟評價和農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展。