安徽農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)關(guān)系初析

孫亞敏

（安徽省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，安徽 合肥 230061）

0 引言

世界氣象組織發(fā)布的公報(bào)顯示，從19世紀(jì)末到20世紀(jì)末100年間全球年平均氣溫上升0.7℃，溫室氣體引起的氣候變化已成為21世紀(jì)全人類共同面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)（Inter-government Panel on Climate Change，簡稱IPCC）第2次評(píng)估報(bào)告，全球溫室氣體的排放中，最大排放量來自能源利用，占24%；其次是砍伐森林轉(zhuǎn)化為土地，占18%；農(nóng)業(yè)、工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)同為第三，各占14%[1]。學(xué)術(shù)界早在20世紀(jì)80年代就開始對(duì)碳排放進(jìn)行研究，但直到21世紀(jì)初才真正提出農(nóng)業(yè)碳排放概念并將其作為主體進(jìn)行研究，研究重點(diǎn)主要集中在農(nóng)業(yè)碳排放測算、時(shí)空變化、影響因素及農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系等領(lǐng)域。趙先超等利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)湖南省15年來種植業(yè)的碳排放量進(jìn)行了測算，運(yùn)用LMDI模型分析農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素[2]。張毅瑜測算1990—2013年福建省種植業(yè)碳排放量并分析其特征[3]。徐興英等采用IPCC指南推薦的排放系數(shù)法估算了江蘇省2000—2009年畜禽溫室氣體排放量[4]。張博文等基于化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油、翻耕5個(gè)碳源數(shù)據(jù)，測算了安徽省2006—2015年種植業(yè)碳排放變化情況[5]。田云等梳理了長江經(jīng)濟(jì)帶1993—2017年農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)增加值的特征，通過構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型與Tapio脫鉤模型分析農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)間存在的耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關(guān)系[6]。從已有的文獻(xiàn)研究來看，農(nóng)業(yè)碳排放測算多以單一的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為研究切入點(diǎn)，大多只單獨(dú)測算種植業(yè)碳排放或養(yǎng)殖業(yè)溫室氣體排放量，從全省層面對(duì)農(nóng)業(yè)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)碳排放總量及其與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的研究不多。

安徽是重要的糧食與畜產(chǎn)品生產(chǎn)基地，種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)均較為發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)碳排放量較大。本文基于相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)共10類碳源的基礎(chǔ)上，測算了全省1999—2019年間農(nóng)業(yè)碳排放總量、碳排放強(qiáng)度及其變化情況。同時(shí)運(yùn)用Tapio脫鉤模型對(duì)全省農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系進(jìn)行了研究并提出建議，以期為安徽省低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 IPCC碳排放系數(shù)法

農(nóng)業(yè)碳排放主要包括種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)帶來的碳排放，種植業(yè)碳排放源主要來自化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油、農(nóng)田灌溉、土地翻耕6個(gè)方面[7-8]；養(yǎng)殖業(yè)碳排放源主要來自反芻動(dòng)物腸道發(fā)酵產(chǎn)生的甲烷（CH4）、糞便產(chǎn)生的CH4及氧化亞氮（N2O），兩種氣體排放量雖然較少，但增溫潛勢(shì)效應(yīng)明顯[9]。

（1）種植業(yè)碳排放量

采用IPCC公布的碳排放系數(shù)法測算，公式如下：

式中：E種植—種植業(yè)碳排放總量，萬t/a；Ei—各類種植業(yè)碳源排放量，包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油、農(nóng)田灌溉和土地翻耕等，萬t/a；Ti—各類種植業(yè)碳源數(shù)量，kg或hm2；εi—各類種植業(yè)碳源的碳排放系數(shù)（表1），kg/kg或kg/hm2，主要參照以往學(xué)者研究估算結(jié)果確定。其中，化肥、農(nóng)藥碳排放系數(shù)由美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室研究得出[10-11]，農(nóng)膜、柴油、農(nóng)田灌溉和土地翻耕碳排放系數(shù)分別由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、IPCC、West和中國農(nóng)業(yè)大學(xué)等機(jī)構(gòu)及研究人員研究得出，目前在我國農(nóng)業(yè)碳排放研究中應(yīng)用較多[12-13]。李琦等[14]研究安徽省縣域農(nóng)業(yè)碳排放空間分布及其影響因素、初巧智等[7]研究黑龍江省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與碳排放關(guān)系時(shí)采用的也是表1中所列的碳排放系數(shù)。

表1 種植業(yè)碳源碳排放系數(shù)

（2）養(yǎng)殖業(yè)碳排放量

采用IPCC公布的排放系數(shù)測算養(yǎng)殖業(yè)溫室氣體CH4及N2O的排放量（表2）。按1t CH4=6.82 t CO2、 1t N2O= 81.27t CO2的碳折算系數(shù)[15-16]，將CH4和N2O排放量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)碳排放量統(tǒng)一測算，見公式（2）。

表2 不同養(yǎng)殖種類CH4及N2O排放系數(shù)

測算公式如下：

式中：E養(yǎng)殖—養(yǎng)殖業(yè)碳排放總量，萬t/a；ECH4—養(yǎng)殖業(yè)CH4排放總量，萬t/a；EN2O—養(yǎng)殖業(yè)N2O排放總量，萬t/a；Ni—第i種畜（禽）養(yǎng)殖數(shù)量，頭（或只）；X1、X2、X3—分別為第i種畜（禽）腸道發(fā)酵CH4排放系數(shù)、糞便處理CH4排放系數(shù)和N2O排放系數(shù)，kg/（頭·a）或kg/（只·a）。

（3）碳排放強(qiáng)度

種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度依據(jù)碳排放量及其總產(chǎn)值核算。公式如下：

式中：I種植、I養(yǎng)殖—分別為種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度，kg/萬元；G種植、G養(yǎng)殖—分別為種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)總產(chǎn)值，萬元/年。

1.1.3 Tapio脫鉤模型

脫鉤模型最早在20世紀(jì)60年代提出，常用于闡述經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源能源消耗的關(guān)系。Tapio模型針對(duì)碳排放量，采用彈性系數(shù)定義碳脫鉤指數(shù)，為一定時(shí)期內(nèi)基數(shù)與當(dāng)前碳排放變化率與GDP變化率之比[17]，見公式（5），根據(jù)彈性系數(shù)劃分各種脫鉤狀態(tài)（表3）。Tapio模型表達(dá)式如下：

表3 Tapio模型脫鉤狀態(tài)

式中：e—脫鉤彈性系數(shù)，C—農(nóng)業(yè)碳排放量總量，萬t；ΔC—農(nóng)業(yè)碳排放量差值，萬t；AP—種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)總產(chǎn)值之和，萬元；ΔAP—種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)值之和的差值，萬元。

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)主要來源于《安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》（2000—2020年）。其中：灌溉面積取農(nóng)業(yè)有效灌溉面積，翻耕面積取當(dāng)年農(nóng)作物總播種面積，種植業(yè)產(chǎn)值取農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值中的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)值取農(nóng)林牧漁業(yè)中的牧業(yè)產(chǎn)值中的“牲畜飼養(yǎng)產(chǎn)值”和“家禽飼養(yǎng)產(chǎn)值”之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 種植業(yè)碳排放量及排放強(qiáng)度變化特征

1999—2019年全省種植業(yè)碳排放總量、碳排放強(qiáng)度及環(huán)比變化速度測算結(jié)果見表4。從中可以看出：①全省種植業(yè)碳排放總量從1999年的406.38萬t增加至2019年的533.27萬t，增長率為31.22%，年平均增速約1.56%。其中1999—2015年種植業(yè)碳排放量逐年增加，2015—2019年逐年下降。②全省種植業(yè)碳排放強(qiáng)度從1999年的574.96 kg/萬元降

表4 安徽省種植業(yè)碳排放量及排放強(qiáng)度變化情況

至2019年的225.45 kg/萬元，降幅達(dá)60.79%，年均降幅約3.04%。從2006年起種植業(yè)碳排放強(qiáng)度均呈逐年下降趨勢(shì)。③從種植業(yè)碳排放構(gòu)成要素來看，化肥、灌溉、農(nóng)膜碳排放量占比較大。2019年三者碳排放累計(jì)占種植業(yè)碳排放量的83.1%，為種植業(yè)碳排放的主要來源。其中，化肥碳排放量占比最大，每年均占種植業(yè)碳排放量的50%以上。從2014年起化肥碳排放量有下降趨勢(shì)，與全省化肥用量下降趨勢(shì)基本保持一致。

2.2 養(yǎng)殖業(yè)碳排放量及排放強(qiáng)度變化特征

選取肉豬、牛、雞、活禽類4類碳源進(jìn)行養(yǎng)殖業(yè)碳排放測算。按畜禽養(yǎng)殖量及表2排放系數(shù)測算出1999—2019年全省養(yǎng)殖業(yè)溫室氣體排放量，再依據(jù)公式（2）和（4）折算出養(yǎng)殖業(yè)標(biāo)準(zhǔn)碳排放量、碳排放強(qiáng)度及環(huán)比變化速度，見表5。依據(jù)公式（2）和表2排放系數(shù)測算出不同養(yǎng)殖種類碳排放量分布情況，見圖1。從中可以看出：①全省畜禽養(yǎng)殖業(yè)碳排放總量從1999年的414.27萬t下降至2019年的297.90萬t，降幅達(dá)28.1%，年均降幅約1.4%；尤以2006—2007年養(yǎng)殖業(yè)碳排放量降幅最大，達(dá)27.8%。這可能與2006年大范圍爆發(fā)的生豬“藍(lán)耳病”導(dǎo)致生豬出欄數(shù)量大幅下降有關(guān)[18]。養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度從1999年的1578.63 kg/萬元下降至2019年的378.04 kg/萬元，降幅達(dá)76.05%，年均降幅約3.80%。養(yǎng)殖業(yè)碳排放量和碳排放強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)。②從養(yǎng)殖業(yè)碳排放構(gòu)成要素來看，糞便處理產(chǎn)生的溫室氣體占比較大，2019年養(yǎng)殖業(yè)糞便處理產(chǎn)生的CH4和N2O占養(yǎng)殖業(yè)碳排放總量的79.0%，遠(yuǎn)高于腸道發(fā)酵產(chǎn)生的CH4等效碳排放量。③從養(yǎng)殖種類來看，肉豬養(yǎng)殖碳排放量占比較大，從2006年起一直占養(yǎng)殖業(yè)碳排放量的50%以上，2014達(dá)到最高值，約占67.3%，隨后有所下降，至2019年排放量176.93萬t，占比達(dá)59.4%。家禽養(yǎng)殖碳排放量也較高，2019年達(dá)48.28萬t，占當(dāng)年養(yǎng)殖業(yè)碳排放總量的16.2%。

圖1 不同養(yǎng)殖種類碳排放量

表5 安徽省養(yǎng)殖業(yè)溫室氣體排放量及碳排放強(qiáng)度變化情況

2.3 農(nóng)業(yè)碳排放及其與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系

將種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的碳排放量相加，得到1999—2019年全省農(nóng)業(yè)碳排放總量，見圖2。從中可以看出，全省農(nóng)業(yè)碳排放總量由1999年的820.65萬t增長至2019年的831.17萬t，農(nóng)業(yè)碳排放總量變化不大。但中間經(jīng)歷過持續(xù)上升（1999—2003年）、穩(wěn)步下降（2003—2007年）、穩(wěn)定上升（2007—2014年）、緩慢下降（2014—2019年）的過程。種植業(yè)碳排放量占比呈上升趨勢(shì)，養(yǎng)殖業(yè)碳排放量占比呈下降趨勢(shì)。2019年，全省種植業(yè)碳排放量533.27萬t，占比高達(dá)64.2%，是養(yǎng)殖業(yè)碳排放量的1.8倍，這可能與種植業(yè)持續(xù)發(fā)展有關(guān)。

圖2 安徽省農(nóng)業(yè)碳排放總量

全省1999—2019年種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度見圖3。從中可以看出，養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)碳排放強(qiáng)度均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)（2003年達(dá)到峰值），且養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度始終高于種植業(yè)碳排放強(qiáng)度。

圖3 種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度

采用Tapio脫鉤模型計(jì)算出1999—2019年安徽省農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展關(guān)系（表6）。從中可以看出，全省農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展經(jīng)歷以下幾個(gè)階段：

表6 安徽省農(nóng)業(yè)碳排放脫鉤彈性指數(shù)及類型

（1）波動(dòng)階段（1999—2003年）：本階段出現(xiàn)強(qiáng)負(fù)脫鉤、弱負(fù)脫鉤、弱脫鉤3種脫鉤狀態(tài)，整體脫鉤情況較差，以負(fù)脫鉤狀態(tài)為主?？赡苡捎谶@一階段全省養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展較快（尤其是牛養(yǎng)殖量較多），因此養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度遠(yuǎn)高于種植業(yè)碳排放強(qiáng)度；同時(shí)非農(nóng)就業(yè)工資水平較高，農(nóng)民外出打工，部分農(nóng)田閑置，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長放緩，從而造成碳排放增長速度整體快于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長速度。

（2）強(qiáng)脫鉤階段（2003—2007年）：整體態(tài)勢(shì)良好，實(shí)現(xiàn)連續(xù)4年強(qiáng)脫鉤，碳排放總量持續(xù)減少且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值增加?？赡苁怯捎趪一蒉r(nóng)政策和農(nóng)業(yè)科技推廣服務(wù)提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)積極性，化肥、農(nóng)藥投入模式及農(nóng)業(yè)機(jī)械使用方式的改進(jìn)也大幅降低了種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的碳排放強(qiáng)度，種植業(yè)碳排放量逐年增長，養(yǎng)殖業(yè)碳排放量逐年下降；農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步增長，農(nóng)業(yè)碳排放量逐年下降。

（3）弱脫鉤階段（2007—2014年）：整體態(tài)勢(shì)較好，農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)同時(shí)出現(xiàn)增長，且碳排放增長速度慢于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長速度。種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)穩(wěn)步增長，農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步的效果持續(xù)體現(xiàn)，雖不可避免地帶來碳排放量的增加，但其增速低于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的速度。

（4）強(qiáng)脫鉤階段（2014—2019年）：整體態(tài)勢(shì)良好，實(shí)現(xiàn)連續(xù)5年強(qiáng)脫鉤。這可能與一系列高效低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)的實(shí)施關(guān)系較大，如：鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)采用測土配方施肥技術(shù)、持續(xù)減量化肥、農(nóng)藥使用量、更新農(nóng)業(yè)機(jī)械、提高農(nóng)業(yè)廢棄物和畜禽養(yǎng)殖業(yè)糞肥綜合利用率等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值持續(xù)增長，碳排放強(qiáng)度和碳排放總量穩(wěn)步下降，綠色低碳的農(nóng)業(yè)發(fā)展之路越走越穩(wěn)。

3 結(jié)論與建議

（1）全省農(nóng)業(yè)碳排放總量由1999年的820.65萬t 增長至2019年的831.17萬t，農(nóng)業(yè)碳排放總量變化不大。但中間經(jīng)歷過持續(xù)上升（1999—2003年）、穩(wěn)步下降（2003—2007年）、穩(wěn)定上升（2007—2014年）、緩慢下降（2014—2019年）的過程幾個(gè)階段。1999—2019年全省種植業(yè)碳排放量占比呈上升趨勢(shì)，養(yǎng)殖業(yè)碳排放量占比呈下降趨勢(shì)。

（2）1999—2019年全省種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)碳排放強(qiáng)度均呈下降趨勢(shì)，年均降幅分別為3.04%和3.80%。其中，化肥、農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)膜為種植業(yè)碳排放的三類主要來源，尤其是化肥，占種植業(yè)碳排放量的50%以上。畜禽養(yǎng)殖碳排放以“非二氧化碳”為主，其中糞便處理產(chǎn)生的CH4和N2O占養(yǎng)殖業(yè)碳排放總量的79.0%，遠(yuǎn)高于腸道發(fā)酵產(chǎn)生CH4的等效碳排放量。從養(yǎng)殖種類來看，肉豬養(yǎng)殖等效碳排放量占比較大，占養(yǎng)殖業(yè)碳排放量的50%以上。

（3）1999—2019年全省農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)脫鉤彈性系數(shù)為-10.7866～0.6517，先后經(jīng)歷了波動(dòng)（1999—2003年）、強(qiáng)脫鉤（2003—2007年）、弱脫鉤（2007—2014年）、強(qiáng)脫鉤（2014—2019年）幾個(gè)階段。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長與環(huán)境之間的矛盾有所緩和，綠色低碳的農(nóng)業(yè)發(fā)展之路越走越穩(wěn)。

（4）建議加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技投入，引進(jìn)并推廣先進(jìn)的低碳減排技術(shù)，加快農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向現(xiàn)代化模式過渡。種植業(yè)推廣噴灌、滴灌技術(shù)，持續(xù)減少化肥、農(nóng)藥使用量；適當(dāng)調(diào)整養(yǎng)殖畜禽比例，提高養(yǎng)殖糞肥（尤其是豬糞）綜合利用率，推廣生物質(zhì)能源工程，研制產(chǎn)氣率高的沼氣池并推廣，進(jìn)一步減少農(nóng)業(yè)碳排放量和碳排放強(qiáng)度。