農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對碳效應(yīng)的影響
——以渭南市大荔縣為例

郎睿婷， 周忠學(xué)， 劉維

陜西師范大學(xué) 地理科學(xué)與旅游學(xué)院，西安 710119

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生的溫室氣體是導(dǎo)致全球氣候變暖問題加劇的重要原因之一，1990年以來，全球農(nóng)業(yè)碳排放增加了14%[1]，農(nóng)業(yè)碳減排已成為當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者及政府機(jī)構(gòu)關(guān)注的重要環(huán)境問題．據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所排放的溫室氣體已占全國碳排放總量的17%[2]．隨著農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級加快，農(nóng)業(yè)土地利用、種植結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式均發(fā)生了較大的變化．化肥、農(nóng)藥及農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用，使農(nóng)業(yè)碳排放日趨增加；作物種植結(jié)構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致的作物覆被及土地利用變化使農(nóng)業(yè)碳吸收及碳排放發(fā)生變化，影響農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)．分析種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變下的種植業(yè)碳效應(yīng)及其驅(qū)動因子，可以為優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)、構(gòu)建低碳農(nóng)業(yè)及生產(chǎn)模式、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)等提供理論借鑒．

農(nóng)業(yè)碳排放是由農(nóng)地利用、稻田CH4排放以及牲畜養(yǎng)殖產(chǎn)生的[3]．本文中的農(nóng)業(yè)碳排放主要為農(nóng)地利用活動中由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的使用、農(nóng)業(yè)灌溉及農(nóng)用機(jī)械間接涉及化石燃料消耗產(chǎn)生的碳排放[4]．對農(nóng)業(yè)碳排放的研究主要包括碳排放量測算[5-7]、農(nóng)田碳足跡[8-9]及碳排放效率[10-11]、碳排放影響因素分解[12-13]以及農(nóng)業(yè)碳排放與產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)系研究[14-15]，研究以耕地利用轉(zhuǎn)型[16]、生產(chǎn)方式[17]、農(nóng)業(yè)投入[18]及地區(qū)公平性[19]為切入點(diǎn)，進(jìn)行測算分析．目前關(guān)于農(nóng)業(yè)碳排放的研究角度較為多樣，但鮮有人基于作物種植結(jié)構(gòu)變化動態(tài)分析地區(qū)碳排放的空間差異．農(nóng)業(yè)既能產(chǎn)生碳排放，也能進(jìn)行碳吸收．諸多學(xué)者認(rèn)為，農(nóng)業(yè)碳吸收是通過農(nóng)作物光合作用將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物并釋放出氧氣的過程[20]，如謝婷等[21]利用作物呼吸過程中對碳的吸收利用系數(shù)分析了湖北省農(nóng)田系統(tǒng)主要作物碳吸收的變化；而陳曉輝[22]、Wiesmeier等[23]及蘇文等[24]學(xué)者從物質(zhì)循環(huán)的角度將肥料投入、秸稈還田及土地免耕等導(dǎo)致的土壤碳庫的增加也歸入農(nóng)業(yè)碳吸收之中，并研究了不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中碳吸收量以及單位面積碳密度分析其空間差異．以上研究豐富了農(nóng)業(yè)碳吸收的內(nèi)涵與方法．為綜合分析區(qū)域碳排放量與碳吸收量之間的關(guān)系及空間格局，學(xué)者們提出了凈碳效應(yīng)的概念，即農(nóng)業(yè)碳吸收與碳排放之間的差值[25]．國內(nèi)外學(xué)者從農(nóng)戶調(diào)查[26-27]、可持續(xù)發(fā)展[28]角度對凈碳效應(yīng)的評估、碳效應(yīng)的因素分解等方面進(jìn)行了研究．綜上，當(dāng)前對農(nóng)業(yè)碳排放、碳吸收及其碳效應(yīng)的研究中，鮮有學(xué)者從農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型角度對小尺度綜合碳效應(yīng)空間格局進(jìn)行研究，尤其是從種植結(jié)構(gòu)動態(tài)變化的視角研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳效應(yīng)及其空間特征，更缺乏柵格尺度的精細(xì)化空間分析與表達(dá)．

大荔縣是關(guān)中平原典型的農(nóng)業(yè)大縣，境內(nèi)地形平坦，土壤肥沃，適合農(nóng)作物種植．近年來在城市化及農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的推動下，該縣種植結(jié)構(gòu)已由傳統(tǒng)的商品棉糧種植轉(zhuǎn)向水果、蔬菜等多元經(jīng)濟(jì)作物種植，農(nóng)業(yè)投入、生產(chǎn)方式等均發(fā)生了較大轉(zhuǎn)變，以大荔縣為例探究種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變對碳效應(yīng)的影響具有一定的典型性．本文基于像元尺度探究這一背景下農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)及其空間格局的變化，可為同類區(qū)域農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)業(yè)布局、發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)及制定農(nóng)業(yè)碳稅政策提供借鑒．

1 研究區(qū)概況

大荔縣隸屬陜西省渭南市，總面積1 800 km2，轄15個(gè)鎮(zhèn)、2個(gè)街道，總?cè)丝谶_(dá)75萬人，農(nóng)業(yè)人口占62%．大荔縣地處關(guān)中平原東部偏北拗陷區(qū)，屬渭河斷陷地塹構(gòu)造，主要由中部的渭洛河沖積平原、南部的洛南沙苑、東部的黃河灘地和北部的黃土臺塬構(gòu)成，海拔330～500 m，地勢平坦．該地屬暖溫帶半濕潤半干旱季風(fēng)性氣候，年均溫13.4 ℃，年降水量514 mm，降雨較少，但因地處黃、渭、洛三河交匯地帶，地下水位淺、灌溉水源豐富；土壤以壚土和沙土為主，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件較為優(yōu)越．本區(qū)地處關(guān)中平原城市群中心地帶，有韋羅高速、108國道、沿黃旅游環(huán)線等交通干線穿過，交通便利，區(qū)位優(yōu)越，城市化與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化驅(qū)動了本區(qū)由傳統(tǒng)種植農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)的快速轉(zhuǎn)變．

審圖號：GS(2019)1822號圖1 研究區(qū)地理位置

大荔縣主要用地類型有耕地、果園、建筑用地、草地、林地、園地和沙地，分別占用地總面積的40%、31%、2%、10%、7%、0.4%和0.6%．可用耕地與果園面積達(dá)108 598 hm2，主要種植作物有小麥、玉米、蘋果、冬棗、葡萄等．大荔縣北部臺塬區(qū)氣候相對干旱，晝夜溫差大，利于作物糖分積累；中部洛灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉條件便利(有效灌溉面積達(dá)80%)，地形平坦、土壤肥沃；南部沙苑區(qū)土壤以沙土為主，農(nóng)業(yè)耕種過程中漏水漏肥、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱；東部黃河灘區(qū)地形平坦，緊鄰黃河，灌溉水源充足．20世紀(jì)90年代，大荔縣北部以種植蘋果、梨杏等果樹為主；中東部以種植糧食、棉花為主；南部主要種植黃花菜、花生、西瓜等作物，是全國糧棉油基地縣．2018年大荔縣已形成以冬棗、葡萄等多種經(jīng)濟(jì)作物為主的種植結(jié)構(gòu)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式上設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，2018年大荔縣設(shè)施農(nóng)業(yè)面積達(dá)到29 800 hm2，占農(nóng)用地總面積的40%．農(nóng)業(yè)用地、種植結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)方式的變化對大荔縣農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)產(chǎn)生了很大影響．

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用的數(shù)據(jù)包括遙感數(shù)據(jù)、土地利用(農(nóng)業(yè)類型)數(shù)據(jù)和社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)．遙感數(shù)據(jù)采用Landsat TM(1998年)和Landsat OLI(2018年)影像，均下載自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(http：// earth explorer．usgs．gov/)．土地利用(農(nóng)業(yè)類型)數(shù)據(jù)是在ArcGIS 10.2平臺對遙感影像進(jìn)行人工解譯的基礎(chǔ)上，結(jié)合農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)圖(來自大荔縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局)和野外實(shí)地考察進(jìn)行繪制，得到農(nóng)業(yè)類型(景觀)圖．社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)均來源于《大荔縣統(tǒng)計(jì)年鑒》(1998年、2018年) 《大荔年鑒2019年》 《渭南統(tǒng)計(jì)年鑒2019》 《大荔縣志》(1990-2005)以及野外調(diào)研數(shù)據(jù)，其中化肥使用量取折純量，有效灌溉面積取水澆地與水田面積之和．

2.2 研究方法

2.2.1 農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)測算

農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)是指農(nóng)業(yè)碳排放與碳吸收的差值，若差值大于零則為凈碳排放效應(yīng)，反之則為凈碳吸收效應(yīng)．測算方法為：

N=E-S

(1)

式中：N是指凈碳效應(yīng)(凈碳吸收或排放量)；E為碳排放量；S為碳吸收量．

2.2.2 農(nóng)業(yè)碳排放測算

本文依據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要碳源使用量和碳源含碳系數(shù)[29-30]測算．碳源主要有化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、灌溉和農(nóng)用柴油5類．在碳排放測算中，主要碳源使用量通過實(shí)地調(diào)查獲?。疁y算公式如下[29]．

(2)

式中：EI是指在不同作物的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的碳排放量；ei是指各作物在生產(chǎn)中的碳源使用量；i是指碳源類型(5種碳源)；εi是指各碳源排放系數(shù)．

2.2.3 農(nóng)業(yè)碳吸收測算

種植業(yè)的碳吸收主要是農(nóng)作物生長過程中對碳的吸收，即作物在光合作用下形成的凈初級生產(chǎn)量[31]．可通過經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量計(jì)算出作物生物量，進(jìn)而測算出作物的含碳量，即為作物在生長期內(nèi)的碳吸收量．

(3)

式中：C表示大荔縣種植業(yè)碳吸收總量，t/a(a表示年)；Ci表示第i類農(nóng)作物碳吸收量，t/a；βi表示農(nóng)作物的碳吸收率，即通過光合作用合成單位有機(jī)質(zhì)所吸收的碳量；Xi表示農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品含水率，%；Yi表示農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，即作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品收獲量，t/a；δi表示農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)系數(shù)；Yi表示農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，即作物產(chǎn)量；n表示農(nóng)作物種類數(shù)(本文選取小麥、玉米、棉花、花生、蔬菜和水果進(jìn)行計(jì)算)．由于果樹牢固量變化不大，故本文不予以考慮，只測算果實(shí)的碳吸收量．各農(nóng)作物含碳率、含水率和經(jīng)濟(jì)系數(shù)參考相關(guān)文獻(xiàn)[29，32]獲得．

2.2.4 地理探測器

地理探測器(GeoDetector)是一種評價(jià)樣本空間分異性的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，通過探測自變量的空間分異性來揭示影響因變量的驅(qū)動力[34-37]．其測算公式如下：

(4)

3 結(jié)果與分析

3.1 大荔縣種植結(jié)構(gòu)變化

本文運(yùn)用ArcGIS空間疊置分析得到大荔縣作物種植面積轉(zhuǎn)移矩陣(表1)，探究農(nóng)業(yè)用地及作物種植類型的轉(zhuǎn)變．1998-2018年大荔縣農(nóng)業(yè)用地總面積增加了25 634 hm2，主要以果園面積的增加為主．耕地面積總體上呈現(xiàn)出糧食、花生、棉花種植用地面積減少，果園、蔬菜種植用地面積增加的變化特征．其中，糧食種植用地減少最多，平均每年有0.02%的糧食用地面積向其他作物種植用地面積轉(zhuǎn)變，其中向果園面積轉(zhuǎn)變最多，占轉(zhuǎn)移面積的63%；棉花種植用地面積減少了7 025.63 hm2，花生種植用地面積僅減少了5 959.31 hm2．瓜類種植用地面積與果園面積增加最多，增加了32 152.94 hm2，所占比重由1998年的11%上升到2018年的48%；其次是蔬菜，用地面積增加了6 854.36 hm2，蔬菜種植面積比重由1998年的3%上升到2018年的12%．

表1 1998-2018年大荔縣作物種植面積轉(zhuǎn)移矩陣 /hm2

3.2 大荔縣種植業(yè)碳效應(yīng)變化

隨著種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大荔縣碳排放、碳吸收總量及各作物的碳效應(yīng)發(fā)生了較大的變化(表2)．1998-2018年大荔縣碳排放量由9.82×104t變?yōu)?2.87×104t，增長了1.33倍．其中水果種植碳排放量由占總碳排放量的25%上升到51%，成為大荔縣種植業(yè)碳排放主要作物．碳排放增長速度加快與種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及作物種植品種變化使農(nóng)用物資投入量增加有直接關(guān)系．果樹單位面積農(nóng)藥使用量0.2 t/hm2，是糧食作物的6倍．1998-2018年，大荔縣作物種植結(jié)構(gòu)由糧食、棉花種植轉(zhuǎn)為果樹、蔬菜種植，種植結(jié)構(gòu)的變化(包括內(nèi)部品種的變化)使農(nóng)藥化肥使用量增長．碳吸收量由1998年的34.81×104t增長到2018年的41.39×104t，增長了18.9%．在不同作物的碳吸收測算中糧食作物占比最大．2018年除棉花和花生碳吸收量降低外，其余作物碳吸收量均較1998年有所上升，其中水果的碳吸收量上升最快，是1998年的3.3倍，主要受作物單產(chǎn)提高(溫室大棚等農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的使用)影響．通過計(jì)算農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)即農(nóng)業(yè)碳吸收與農(nóng)業(yè)碳排放之差，發(fā)現(xiàn)大荔縣種植業(yè)碳吸收總量大于碳排放總量，呈凈碳吸收效應(yīng)，表明總體上大荔縣種植結(jié)構(gòu)具有低碳特征．但現(xiàn)存的種植結(jié)構(gòu)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放量不斷增大，凈碳吸收量減少了26%．大荔縣種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的“高投入、高產(chǎn)出”的生產(chǎn)方式是碳排放增速高于碳吸收的主要原因，這一趨勢不利于今后低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展．

表2 不同作物種植的碳效應(yīng)對比 /104t

3.2.1 碳排放空間分析

圖2從空間上反映出大荔縣1998年與2018年不同作物種植單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放量的變化特征．總體上看，1998年與2018年的單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放量空間差異較大，均呈現(xiàn)出北高南低的分布特征．南北種植結(jié)構(gòu)不同(北果南雜)導(dǎo)致單位面積碳排放出現(xiàn)差異．年際對比發(fā)現(xiàn)，1998年至2018年單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放量由0～0.55 t/hm2增長到0.56～8.59 t/hm2．2018年單位面積碳排放量總體較1998年高，空間差異較大，高值區(qū)(3.48～8.59 t/hm2)分布于大荔縣北部的兩宜鎮(zhèn)、雙泉鎮(zhèn)、范家鎮(zhèn)、安仁鎮(zhèn)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)以種植高品質(zhì)水果(如冬棗、黃金蟠桃)為主，單位面積農(nóng)資投入多，其中單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)膜使用量達(dá)到0.75 t/hm2．單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放量的低值區(qū)(0～0.11 t/hm2)主要位于大荔縣南部沙苑區(qū)，該區(qū)以小面積的花生種植為主，單位面積農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜使用量分別為0.02 t/hm2、0.75 t/hm2、0.06 t/hm2，種植面積較1998年有所減少，灌溉面積少，故單位面積碳排放量少．總體上看，大荔縣單位面積碳排放量主要受農(nóng)資投入量影響，不同作物中，水果種植的單位面積碳排放值最高．

審圖號：GS(2019)1822號圖2 大荔縣單位面積碳排放量分布

3.2.2 碳吸收量空間分析

大荔縣作物種植過程中單位農(nóng)業(yè)用地面積碳吸收量空間差異如圖3所示．整體上看，1998-2018年單位面積碳吸收量處于0～0.81 t/hm2之間，且呈現(xiàn)增長趨勢．在空間上，1998年單位農(nóng)業(yè)用地面積碳吸收量空間差異較?。?018年空間差異較大且呈現(xiàn)出中間低、四周高的空間特征．2018年除中部洛灌區(qū)外，其他區(qū)域的單位面積碳吸收量均較1998年增加．南部趙渡鎮(zhèn)、蘇村鎮(zhèn)、韋林鎮(zhèn)、官池鎮(zhèn)屬單位農(nóng)業(yè)用地碳吸收高值區(qū)(0.66～0.81 t/hm2)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)以種植大田作物(如糧食、花生、黃花菜等)為主，種植面積大且集約化程度高，單位農(nóng)業(yè)用地碳吸收量較高．北部雙泉鎮(zhèn)、兩宜鎮(zhèn)及段家鎮(zhèn)屬單位農(nóng)業(yè)用地面積碳吸收量中低值區(qū)(0.09～0.29 t/hm2)，主要種植果樹，隨著果園面積擴(kuò)大、大棚覆蓋技術(shù)的逐漸成熟以及農(nóng)藥、化肥等農(nóng)用物資使用量增加，水果產(chǎn)量得到提升，其中北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)的冬棗每公頃產(chǎn)量可達(dá)22.5～30 t，單位農(nóng)業(yè)用地碳吸收量較1998年明顯增加，但水果含水率高，含碳率低，固碳能力相較于糧食作物低，所以單位面積碳吸收量略少于南部糧食作物．綜上所述，種植業(yè)碳吸收能力主要取決于作物單位面積經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，從不同作物單位面積碳吸收量來看，糧食作物的固碳能力最強(qiáng)．

審圖號：GS(2019)1822號圖3 大荔縣單位面積碳吸收量分布

3.2.3 凈碳吸收量空間分析

大荔縣單位農(nóng)業(yè)用地面積凈碳效應(yīng)空間變化如圖4，整體上看，1998-2018年單位農(nóng)業(yè)用地面積凈碳吸收量處于-8.27～0.37 t/hm2之間，差值較大，表明各鄉(xiāng)鎮(zhèn)單位農(nóng)業(yè)用地碳排放量與單位農(nóng)業(yè)用地碳吸收量空間分布差異大．1998年南部下寨鎮(zhèn)、官池鎮(zhèn)、蘇村鎮(zhèn)、羌白鎮(zhèn)及中部洛灌區(qū)的城關(guān)鎮(zhèn)、埝橋鎮(zhèn)、許莊鎮(zhèn)、安仁鎮(zhèn)均屬凈碳吸收量高值區(qū)(0～0.37 t/hm2)，這些鄉(xiāng)鎮(zhèn)以種植糧食和花生為主，化肥、農(nóng)藥使用量為750 kg/hm2和3 kg/hm2，單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放量少，但單位面積產(chǎn)量高，單位面積碳吸收量遠(yuǎn)大于碳排放量，故呈現(xiàn)凈碳吸收效應(yīng)．2018年凈碳吸收量最高值(0.37 t/hm2)分布于趙渡鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)耕地面積14 975.59 hm2，主要以種植大田作物(如小麥、玉米、花生)為主，種類較為豐富，種植糧食作物的單位面積碳吸收量為0.81 t/hm2、碳排放量為0.44 t/hm2，單位面積碳吸收量大于碳排放量，呈現(xiàn)凈碳吸收效應(yīng)．綜上所述，目前大荔縣種植業(yè)碳排放增長速率高于碳吸收，種植作物中僅糧食及花生呈凈碳吸收效應(yīng)，其余水果、蔬菜、棉花均呈現(xiàn)凈碳排放效應(yīng)．

審圖號：GS(2019)1822號圖4 大荔縣單位面積凈碳吸收量分布

X1：單位農(nóng)業(yè)用地面積化肥使用量；X2：單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)藥使用量；X3：單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)膜使用量；X5：農(nóng)業(yè)用地灌溉面積；X6：作物單產(chǎn)；X7：作物占比．圖5 影響因子q值

3.3 種植業(yè)碳效應(yīng)影響因素分析

因子探測器主要用來探測某驅(qū)動因子X對變量Y空間分異的解釋力[43]，用q值來衡量．本文選取單位農(nóng)業(yè)用地面積化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜和柴油使用量、農(nóng)業(yè)用地灌溉面積、不同作物單位農(nóng)業(yè)用地面積產(chǎn)量(后簡化為作物單產(chǎn))、各鄉(xiāng)鎮(zhèn)不同作物種植面積占種植總面積的比重(后簡化為作物占比)為自變量，對7項(xiàng)影響因子進(jìn)行分析可得到各變量對碳效應(yīng)的解釋程度．測算結(jié)果中，p值小于0.05即通過顯著性檢驗(yàn)，除單位農(nóng)業(yè)用地面積柴油使用量外，其余的6項(xiàng)影響因子均對單位農(nóng)業(yè)用地面積凈碳效應(yīng)量具有不同程度的解釋力．6項(xiàng)影響因子的q值范圍為0.42～0.92(圖5)，作物單產(chǎn)、單位農(nóng)業(yè)用地面積化肥使用量、單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)藥使用量、單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)膜使用量4種因子對單位農(nóng)業(yè)用地面積凈碳效應(yīng)量變化解釋力較高，說明這4種因子的變化直接影響著單位農(nóng)業(yè)用地面積凈碳效應(yīng)的空間分布格局與量的變化．其中，單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)膜使用量是大荔縣碳效應(yīng)變化的主導(dǎo)因素，解釋力高達(dá)0.92，表明單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放的變化直接影響了單位農(nóng)業(yè)用地碳效應(yīng)量的空間格局及變化趨勢，其中單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)膜的使用量正向推動單位面積碳效應(yīng)量的變化，表明凈碳效應(yīng)變化與農(nóng)戶生產(chǎn)方式變化有著密切的聯(lián)系．作物占比雖然對單位農(nóng)業(yè)用地面積凈碳效應(yīng)變化具有一定的解釋能力，但影響相較于其他因子低．

4 討論

目前關(guān)于農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)的研究多集中于單一碳排放的測算分析及影響因素分解，忽視了作物的固碳效果，本文參考學(xué)者田云等[25]對碳效應(yīng)的定義，通過差值反映出種植業(yè)的碳排放與碳吸收之間的關(guān)系，從種植結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的角度動態(tài)探究種植業(yè)內(nèi)部碳效應(yīng)差異，具有一定的新穎性，可為低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展、農(nóng)業(yè)碳稅的制定提供依據(jù)．

本文通過地理探測器探究了影響碳效應(yīng)變化的驅(qū)動因子，發(fā)現(xiàn)單位農(nóng)業(yè)用地面積農(nóng)膜使用量是凈碳效應(yīng)空間變化的主要驅(qū)動因子，這與學(xué)者陳曉輝[22]所得結(jié)論一致．本文基于柵格這一更精細(xì)的空間尺度開展農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)空間變化研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)的空間分異主要取決于農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)即農(nóng)業(yè)類型的空間格局變化，這不僅與不同農(nóng)業(yè)類型生產(chǎn)的地域條件有關(guān)，也與不同地域的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變過程(或類型)有關(guān)，這一認(rèn)識對低碳農(nóng)業(yè)的空間規(guī)劃與布局具有一定的指導(dǎo)意義．鑒于此，提出以下建議：① 改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、減少農(nóng)資過度投入．開展測土配方施肥，鼓勵(lì)農(nóng)戶選取農(nóng)家肥、有機(jī)肥、油渣代替化肥的使用；減少農(nóng)藥、農(nóng)膜使用量，推廣使用有效的生物、物理手段進(jìn)行病蟲害防治，推廣可降解、污染小的清潔農(nóng)膜；② 控制高投入的果業(yè)生產(chǎn)、保障糧食種植面積．在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，適當(dāng)限制向經(jīng)濟(jì)效益高、但碳凈排放高的水果、蔬菜種植的轉(zhuǎn)變；適當(dāng)擴(kuò)大以凈碳吸收為主的糧食、油料作物的種植面積，通過提高對糧食作物種植的政府補(bǔ)貼，增加農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收益．

目前種植業(yè)的碳排放源種類較多，除了本文所提及的變化之外，還包括反芻動物排放的CH4、作物種植排放的CH4、糞肥排放的CH4和N2O、土壤翻耕過程中產(chǎn)生的碳排放以及秸稈還田所產(chǎn)生的碳排放等多個(gè)方面．本文僅從種植業(yè)結(jié)構(gòu)、土地利用變化、生產(chǎn)方式變化的視角，依據(jù)農(nóng)資投入對種植業(yè)碳排放量進(jìn)行了測算，具有一定的局限性，但從當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)來看，動物反芻、糞肥排放以及土壤翻耕產(chǎn)生的碳排放相對較少，不會影響研究結(jié)論；此外在碳吸收測算中，雖兼顧了較多的主要農(nóng)作物，但由于果樹自身在生長過程中具有一定的固碳功能，在本研究中未予以測算，主要是考慮到當(dāng)?shù)毓麡涠嘁园贩N為主，加上定期修剪，每年木材蓄積量不大，固碳作用有限．

5 結(jié)論

1) 大荔縣種植業(yè)主要由以棉糧種植為主的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)向以瓜果種植為主的現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)，是關(guān)中平原農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)及產(chǎn)業(yè)升級的典型代表．大荔縣農(nóng)資投入量及作物產(chǎn)量增加導(dǎo)致碳排放與碳吸收量增加．1998-2018年，種植結(jié)構(gòu)的變化使種植業(yè)碳排放與碳吸收總量呈增長趨勢．不同作物中，水果是碳排放最主要的碳源，這與果園面積增加、農(nóng)用物資投入增加有關(guān)；糧食作物碳吸收能力強(qiáng)，受機(jī)械化投入增加，糧食產(chǎn)量提高影響．

2) 大荔縣目前的種植結(jié)構(gòu)導(dǎo)致農(nóng)資投入增多、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量提高，呈現(xiàn)出“高投入、高產(chǎn)出”的生產(chǎn)方式，使得碳排放增長速率高于碳吸收，不利于今后低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展．

3) 農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)的空間分異主要取決于農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變過程及農(nóng)業(yè)類型(如糧食、水果等)生產(chǎn)的地域條件的空間分異．大荔縣水果種植集中分布于北部，單位農(nóng)業(yè)用地碳排放高；南部沙苑區(qū)以種植花生、黃花菜等作物為主，農(nóng)資投入小，屬單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放量變化低值區(qū)；糧食作物集中分布于南部，單位農(nóng)業(yè)用地碳吸收最高．農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)的空間分異與不同地域的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變過程(如向水果、蔬菜的轉(zhuǎn)變)有關(guān)，也與不同農(nóng)業(yè)類型布局的地域適宜性(農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件)有關(guān)．

4) 單位農(nóng)業(yè)用地面積碳排放、碳吸收、凈碳效應(yīng)空間分布主要受農(nóng)用物資投入及作物單產(chǎn)的影響，單位農(nóng)業(yè)用地農(nóng)膜使用量是單位農(nóng)業(yè)用地面積碳效應(yīng)空間變化的主導(dǎo)因素．除單位農(nóng)業(yè)用地柴油使用量之外，其余影響因子均對單位面積碳效應(yīng)具有一定的解釋力，其影響程度大小依次為單位農(nóng)業(yè)用地農(nóng)膜使用量、單位農(nóng)業(yè)用地作物產(chǎn)量、單位農(nóng)業(yè)用地農(nóng)藥使用量、單位農(nóng)業(yè)用地化肥使用量、灌溉面積、作物占比．通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶農(nóng)業(yè)生產(chǎn)積極性也是影響農(nóng)業(yè)碳效應(yīng)變化的間接因素．