上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體排放測算及影響因素分析

摘要：對上海市1993～2018年間的農(nóng)業(yè)溫室氣體排放進行測算，分析排放總量、氣體組成和排放源的變化情況，并基于LMDI模型分析了相關影響因素，以及給出了減排建議，研究結果對厘清上海大都市郊區(qū)農(nóng)業(yè)溫室氣體減排重點和路徑具有參考價值。

關鍵詞：上海市；農(nóng)業(yè)溫室氣體；影響因素；LMDI模型

引言

工業(yè)革命以來，溫室氣體排放所引起的全球變暖已成為亟待解決的全球性問題。中國作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，其農(nóng)業(yè)碳排放量約占亞洲農(nóng)業(yè)碳排放總量的29%，世界農(nóng)業(yè)碳排放的12%左右，并以每年5%的速度持續(xù)增長[1][2]。由此可見，農(nóng)業(yè)溫室氣體減排已經(jīng)到了刻不容緩的地步，對綠色農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展至關重要。上海市是我國都市農(nóng)業(yè)發(fā)展的領先城市[3]，因此本文對上海市1993～2018年的農(nóng)業(yè)溫室氣體排放進行測算，然后展開影響因素分析，并提出相應的減排建議，以期為上海農(nóng)業(yè)溫室氣體減排提供參考路徑。

1農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的測算

本文參照《IPCC國家溫室氣體清單編制指南》[4]《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》和過往研究，確定上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體主要有5種排放源，即農(nóng)業(yè)投入使用的物資所產(chǎn)生的CO2排放、水稻生長過程中的CH4排放、農(nóng)地利用導致的直接和間接的N2O釋放、動物的反芻過程所產(chǎn)生的CH4排放、集中管理動物糞便所帶來的CH4和N2O氣體排放，最終將所有計算數(shù)據(jù)統(tǒng)一換算為增溫潛勢。本研究所使用的農(nóng)業(yè)活動數(shù)據(jù)來自《中國農(nóng)業(yè)年鑒》《上海市統(tǒng)計年鑒》《上海郊區(qū)統(tǒng)計年鑒》等資料，數(shù)據(jù)處理時涉及到牲畜年均飼養(yǎng)量調(diào)整方法可從過往文獻中查取[5]，測算方法參考了田云等[6]的研究和《省級溫室氣體清單編制指南（試行）》。根據(jù)聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第4次評估報告，農(nóng)業(yè)溫室氣體CO2、CH4、N2O的增溫潛勢分別為1、25、298。

2上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體排放及趨勢演變

本研究對1993～2018年上海市農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的CO2、CH4和N2O溫室氣體進行測算，并將其轉(zhuǎn)化為增溫潛勢進行統(tǒng)一分析，結果如圖1所示。在這26年間，農(nóng)業(yè)溫室氣體總體上呈現(xiàn)出先升后降的變化態(tài)勢，上升期間生豬養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，種植業(yè)規(guī)模沒有明顯擴大，但化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用物資投入量卻不斷增加，相應地引起溫室氣體排放量增加。從總量上看，上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體排放從1993年的526.37萬t攀升至1999年峰值551.91萬t，然后一路降至2018年的258.18萬t，相比1993年下降50.95%，年均減排幅度達到2.78%，農(nóng)業(yè)減排效果顯著；1997年數(shù)據(jù)波動較大，主要是這一年投入物資量明顯較其他年份小；1999年上海市被定位為“全國重要的經(jīng)濟中心”和“國際化大都市”之后，開始強調(diào)技術創(chuàng)新促進產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化升級，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量到達頂峰后趨于下降，加之農(nóng)業(yè)規(guī)模不斷縮小，溫室氣體排放量也同步快速下降。

上海市農(nóng)業(yè)排放的溫室氣體中各氣體比例如圖2所示，1997年開始隨著農(nóng)業(yè)投入物資的增加，CO2所占比例逐漸升高，2002年達到35.67%，超過了N2O，成為排放量最高的氣體，并在2007年升至頂峰，此時CO2所占比例高達43.46%，隨后穩(wěn)定在41%附近；N2O的比例整體呈現(xiàn)下降趨勢；CH4的占比則先是一路下降，2007年出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，開始緩慢上升，并在2014年達到26%，超過N2O，主要是化肥使用量的明顯下降所致。

5種排放源的排放情況如圖3所示，農(nóng)業(yè)物資投入所引起的排放在農(nóng)業(yè)溫室氣體排放中始終占據(jù)主要地位，其余按照排放貢獻分別是農(nóng)地N2O、稻田CH4、糞便管理和反芻動物的腸胃發(fā)酵?？偭可?，物資投入所引起的排放在1999年之前呈現(xiàn)上升趨勢，1999年之后波動下降；農(nóng)用地N2O在1993～2001年間處于波動狀態(tài)，2001年之后一路下降；稻田CH4在1999年之前緩慢下降，1999～2003年間由于水稻種植規(guī)模的減少而快速下降，隨后排放量趨于穩(wěn)定；糞便管理引起的排放在1999～2002年間緩慢上升，2002年后由于生豬和羊的養(yǎng)殖規(guī)模下降，排放量也隨之下降；動物腸胃發(fā)酵的CH4排放量始終較為穩(wěn)定，這與奶牛養(yǎng)殖數(shù)量相對穩(wěn)定有關。

3上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的影響因素分析

基于對數(shù)平均迪氏指數(shù)（LMDI）模型，本研究將影響上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的因素分解為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率（APE）、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構（APS）、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平（ADL）和農(nóng)業(yè)勞動力規(guī)模（ALF）4部分[7]，按式（1）計算農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量。

基于LMDI模型，將上海市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫室氣體排放的影響因素歸結為效率因素、農(nóng)業(yè)結構因素、經(jīng)濟發(fā)展因素和勞動力規(guī)模因素4個方面，分解結果如表1所示。鑒于價格波動可能導致實際產(chǎn)值缺乏縱向比較性，因此對農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和種植業(yè)產(chǎn)值進行了可比價格的調(diào)整。從表1可以看出，農(nóng)業(yè)溫室氣體排放在一定程度上受到效率和勞動力規(guī)模的制約，且提升生產(chǎn)效率對減排效果的影響明顯大于勞動力規(guī)模因素。生產(chǎn)效率的提高減少了單位產(chǎn)值所需要的排放，大大提升了上海市的農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)能力；同時，這期間上海市農(nóng)業(yè)人口不斷減少，農(nóng)業(yè)勞動力向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，有利于農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，從而實現(xiàn)減排。另外，相對而言，經(jīng)濟發(fā)展和農(nóng)業(yè)結構因素卻促進了上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放，其中經(jīng)濟發(fā)展是導致農(nóng)業(yè)溫室氣體排放增加的主要因素，農(nóng)業(yè)結構因素帶來的影響則相對較小。

4結果與減排建議

基于1993～2018年的上海市農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，本研究評估了農(nóng)業(yè)溫室氣體排放情況，運用LMDI模型分析了效率、結構、經(jīng)濟和勞動力規(guī)模因素對其的影響，并提出了減排建議。

4.1整體分析結果

從溫室氣體排放總量看，26年間上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體排放呈現(xiàn)2個階段的變化特征，即1993～1999年波動上升，從526.37萬t上升至551.91萬t，1999年達到峰值；2000～2018年穩(wěn)步下降，2018年農(nóng)業(yè)溫室氣體排放量已降至258.18萬t，減排效果顯著。從溫室氣體組成看，CO2、N2O、CH4這3種氣體中CO2所占比例在2002年超越N2O成為排放最多的氣體，且穩(wěn)定在41%以上；N2O的比例在2014年以前高于CH4，2014年以后由于化肥使用量的減少而被CH4超過。從排放源看，農(nóng)用物資投入所引起的排放量最高，2004年之后穩(wěn)定在41%以上；其余按照貢獻大小分別是農(nóng)地N2O、稻田CH4、糞便管理和反芻動物的腸胃發(fā)酵。從影響因素看，LMDI分解結果顯示效率因素和勞動力規(guī)模因素能夠抑制溫室氣體排放，且效率因素是主要抑制因素；經(jīng)濟因素和農(nóng)業(yè)結構因素則促進了農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放，經(jīng)濟因素占據(jù)主導地位。

4.2減排建議

農(nóng)業(yè)乃民生之根本，農(nóng)業(yè)發(fā)展不僅要盡力保護環(huán)境，還需要以最小的生態(tài)代價獲取最大的價值收益。1993～2018年間，上海市農(nóng)業(yè)實現(xiàn)了低規(guī)模、高產(chǎn)值的質(zhì)量發(fā)展，同時充分考慮綠色農(nóng)業(yè)需要，溫室氣體減排效果顯著。2018年以來，上海市農(nóng)業(yè)產(chǎn)值有所下降，雖然養(yǎng)殖業(yè)波動不大，但種植業(yè)規(guī)模持續(xù)縮小使得“排放大戶”農(nóng)用物資使用量減少較為可觀。以化肥為例，截至2021年底，化肥投入量相比2018年已減少21.27%，對農(nóng)業(yè)減排具有重大意義。針對研究結果和實際情況，本研究提出4項建議，即①推廣優(yōu)良稻種，優(yōu)化水田灌溉管理，盡力減少稻田的CH4排放；②適度減少農(nóng)業(yè)化學物資投入，積極推廣科學施肥、施藥等農(nóng)業(yè)科學技術；③加快農(nóng)業(yè)機械裝備的改造與更新，引進和推廣高效節(jié)能的農(nóng)業(yè)新機械；④優(yōu)化種植業(yè)和畜牧業(yè)內(nèi)部結構與加強農(nóng)民的技術培訓相結合，推廣先進農(nóng)業(yè)管理模式，促進農(nóng)業(yè)要素的高效利用和循環(huán)使用。

結語

在工業(yè)化和城市化快速發(fā)展的宏觀背景下，上海市的農(nóng)業(yè)發(fā)展雖然面臨土地非農(nóng)化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值份額和就業(yè)份額持續(xù)下降的不利局面，但令人欣慰的是上海市農(nóng)業(yè)走上了規(guī)?；?、現(xiàn)代化、品牌化發(fā)展之路。上海市農(nóng)業(yè)在良種化、水利化、機械化和理性化學化等農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化方面領先全國的同時，都市農(nóng)業(yè)的低碳化發(fā)展同樣取得了可喜的成績。在20世紀末歷經(jīng)農(nóng)業(yè)溫室氣體排放達峰之后，21世紀上海市農(nóng)業(yè)已步入農(nóng)業(yè)溫室氣體減排的新時期。但需要清醒的是這種成績在很大程度上由種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的總體規(guī)?？s小而取得的，并非是完全由生產(chǎn)效率的提升而獲得的，特別是種植業(yè)所投入的物資量并未隨其規(guī)模的縮小而同步下降，導致CO2排放的比例依然居高不下。因此，種植業(yè)應當成為未來上海市農(nóng)業(yè)溫室氣體減排的重點關注對象。

參考文獻

[1] CHANGE I C. Mitigation of Climate Change[R]. Contribution of Working Group III to the Fifth Aassessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change， 2014，1454：147.

[2] RAN G H， WANG J H， WANG D X. Study on the

Changing Tendency and Counter-measures of Carbon Emission Produced by Agricultural Production in China[J].Issues in Agricultural Economy，2011，32（02）：32-38.

[3] 賈佳.改革16載，中國家庭農(nóng)場發(fā)展的“松江模式”承載新期待[N].東方城鄉(xiāng)報，2023-09-21（01）.

[4] IPCC國家溫室氣體清單工作組.IPCC國家溫室氣體清單指南[M].京都：日本全球環(huán)境戰(zhàn)略研究所（IGES），2006.

[5]胡向東，王濟民.中國畜禽溫室氣體排放量估算[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2010，26（10）：247-252.

[6]田云，張俊飚.中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳效應分異研究[J].自然資源學報，2013，28（08）：1298-1309.

[7]邱怡慧，王璞，蘇時鵬.中國農(nóng)地利用碳排放時空演變特征及驅(qū)動因素研究——基于IPCC法與LMDI指數(shù)分解模型[J].資源開發(fā)與市場，2019，35（05）：625-631.

[8] ANG B W. The LMDI Approach to Decomposi-tion Analysis： A Practical Guide[J]. Energy Policy， 2005，33（07）：867-871.

作者簡介

李海諾（1998—），男，漢族，河南信陽人，碩士研究生在讀，主要研究方向為農(nóng)業(yè)溫室氣體排放。

通信作者

石憶邵（1963— ），男，漢族，湖南邵陽人，教授，博士生導師，主要從事土地資源管理、城市與區(qū)域規(guī)劃、城市地理信息系統(tǒng)等方面的研究。