安徽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤關(guān)系研究

摘要：安徽省是我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)之一，為定量評(píng)估其農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量、碳吸收量以及碳足跡與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的關(guān)系，研究利用2001—2021年安徽省農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，采用碳排放系數(shù)法測(cè)算安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳源、碳匯和碳足跡，并利用脫鉤模型評(píng)估碳足跡與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤狀態(tài)。結(jié)果表明：2001—2021年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量總體上呈現(xiàn)先上升再下降趨勢(shì)，各類碳源中土地翻耕和化肥產(chǎn)生的碳排放量占比較大；碳吸收量大致呈現(xiàn)出先增后減再增加的變化；碳足跡整體呈現(xiàn)波動(dòng)下降趨勢(shì)，且均低于同期實(shí)際耕地面積，表明安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)處于碳生態(tài)盈余狀態(tài)?？傮w來(lái)看，安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈脫鉤狀態(tài)，但不排除相對(duì)復(fù)鉤的可能。

關(guān)鍵詞：農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)；碳排放；碳吸收；碳足跡；脫鉤模型

中圖分類號(hào)：S181 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-060X（2024）07-0065-05

Decoupling Relationship Between Carbon Footprints of Farmland Ecosystems and Economic Growth in Anhui Province

ZHANG Yue，LIU Ben-yue，LI Da-shuo

（Business School， Guilin University of Technology， Guilin 541004， PRC）

Abstract： Anhui Province is one of the major grain producing areas in China. To quantitatively evaluate the relationship of carbon emissions， carbon absorption， and carbon footprints of farmland ecosystems with agricultural economic growth， this paper used the statistical data of agricultural input and output in Anhui from 2001 to 2021 and the carbon emission coefficient method to calculate the carbon sources， carbon sinks， and carbon footprints of farmland ecosystems in this province. The decoupling model was adopted to estimate the decoupling state between carbon footprints and agricultural economic growth. The results showed that the carbon emissions of farmland ecosystems in Anhui first increased and then decreased during 2001–2021. The carbon emissions from land tillage and fertilizer accounted for a large proportion among all carbon sources. The amount of carbon absorption generally presented an increasing-decreasing-increasing trend. The overall carbon footprint showed a declining trend with fluctuations， which was lower than that in the actual cultivated land area during the same period， indicating that the farmland ecosystems in Anhui had surplus carbon. In general， the carbon footprints of farmland ecosystems and agricultural economic growth in Anhui were decoupled， while the possibility of relative re-coupling could not be excluded.

Key words： farmland ecosystem; carbon emission; carbon absorption; carbon footprint; decoupling model

引用格式：張悅，劉奔躍，李大碩. 安徽農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤關(guān)系研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（7）：65-69.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.014

收稿日期：2024-01-02

基金項(xiàng)目：廣西研究生教育創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（YCSW2024369）

作者簡(jiǎn)介：張悅（1998—），女，安徽亳州市人，碩士研究生，研究方向?yàn)閰^(qū)域經(jīng)濟(jì)。

當(dāng)前，全球氣候變暖問(wèn)題備受關(guān)注。為有效減緩全球變暖的進(jìn)程，需要減少碳排放。據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳排放量占全球人為碳排放的23%[1]。農(nóng)田作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，具備碳源和碳匯的雙重特性，因此在全球碳循環(huán)研究中占據(jù)重要地位。安徽是我國(guó)的農(nóng)業(yè)大省和糧食主產(chǎn)區(qū)之一，其農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳源、碳匯以及碳足跡均具有典型意義，對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行定量評(píng)估有望為進(jìn)一步完善

農(nóng)業(yè)低碳減排政策、推動(dòng)綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展提供參考[2]，同時(shí)也為其他農(nóng)業(yè)省份助力我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供借鑒經(jīng)驗(yàn)。

為擺脫經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)碳排放的過(guò)度依賴，學(xué)者們聚焦于生產(chǎn)制造業(yè)[3]、重工業(yè)[4]、交通運(yùn)輸業(yè)[5]以及旅游業(yè)[6]等有顯著高碳排放量的第二和第三產(chǎn)業(yè)開(kāi)展碳排放研究，而較少研究第一產(chǎn)業(yè)——農(nóng)業(yè)的碳排放規(guī)律。目前，關(guān)于安徽省農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤關(guān)系的研究大多只考慮碳排放量[7-9]，

而很少考慮農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)本身的碳吸收量。該研究結(jié)合碳排放和碳吸收兩個(gè)方面，對(duì)安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡進(jìn)行測(cè)算，綜合考察農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳足跡與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤狀態(tài)，為保障農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)

持續(xù)增長(zhǎng)與促進(jìn)低碳農(nóng)業(yè)雙重目標(biāo)的協(xié)同發(fā)展提供建議。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

1.1.1 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量估算 綜合前人對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放源分類的研究，該研究主要考慮化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)業(yè)機(jī)械等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品以及土地翻耕和有效灌溉這2種生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的碳排放[10-12]。根據(jù)碳排放系數(shù)法測(cè)算碳排放總量，具體計(jì)算如公式（1）所示。

（1）

式中：Ce表示整個(gè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放總量，Cei表示第i種碳源的碳排放量，Qi表示第i種碳源的量，δi表示第i種碳源的碳排放系數(shù)。上述6種碳源的排放系數(shù)和來(lái)源見(jiàn)表1。

1.1.2 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收量估算 參考李夢(mèng)琦等[16]

的計(jì)算方法，根據(jù)公式（2）計(jì)算農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收量。

（2）

式中：Ca表示農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收總量，Cai表示第i種農(nóng)作物全生育期的碳吸收量，Dwi表示第i種農(nóng)作物的生物產(chǎn)量，Cfi表示第i種農(nóng)作物的碳吸收率，Ywi表示第i種農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，Hi表示第i種農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)。

安徽省農(nóng)作物主要包括水稻、小麥、玉米、棉花、花生以及蔬菜等，各種農(nóng)作物的碳吸收率和經(jīng)濟(jì)系數(shù)見(jiàn)表2。

1.1.3 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡估算 研究將碳足跡定義為消納碳排放所需要的生產(chǎn)性土地的面積，根據(jù)公式（3）計(jì)算碳足跡。

（3）

式中：CEF表示碳足跡；Ce表示碳排放總量；NEP表示碳吸收強(qiáng)度，即1 hm2的植被在1 a內(nèi)吸收的碳量；Ca表示碳吸收總量；S表示安徽省耕地面積。此外，對(duì)比安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡和耕地面積，若碳足跡大于耕地面積，說(shuō)明該農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)出現(xiàn)碳生態(tài)赤字；反之則出現(xiàn)碳生態(tài)盈余[19]。

1.1.4 Tapio脫鉤模型 脫鉤彈性指數(shù)可反映變量之間相互脫離的程度[20-21]，而Tapio脫鉤模型可以根據(jù)脫鉤彈性指數(shù)來(lái)判定多種類型的脫鉤狀態(tài)（表3）。脫鉤彈性指數(shù)的計(jì)算如公式（4）所示。

（4）

式中：T表示脫鉤彈性指數(shù)，CEF表示碳足跡，△CEF表示碳足跡變化量，GDP表示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值，△GDP表示農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值變化量。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

2001—2021年安徽省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的化肥使用量、農(nóng)藥施用量、農(nóng)用薄膜使用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)作物播種面積和有效灌溉面積，以及各類農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值等數(shù)據(jù)來(lái)源于歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》以及《安徽統(tǒng)計(jì)年鑒》。歷年數(shù)據(jù)中存在個(gè)別缺失值，其中2020年和2021年的農(nóng)藥施用量、農(nóng)用薄膜使用量均采用線性插值法補(bǔ)全，2019—2021年的谷子經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量采用臨近均值法補(bǔ)齊。

2 結(jié)果與分析

2.1 安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量動(dòng)態(tài)分析

2001—2021年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量如圖1所示，從整體上看，可以將碳排放量變化動(dòng)態(tài)劃分成2個(gè)階段。第一階段是2001—2015年，除2006年碳排放量有所降低之外，其余時(shí)期碳排放量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，該階段內(nèi)，隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入的增加，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量也在迅速增長(zhǎng)。第二階段是2015—2021年，為碳排放量逐漸減少階段。2015年我國(guó)就防治農(nóng)業(yè)面源污染提出了“一控兩減三

基本”目標(biāo)[2]，安徽省積極響應(yīng)，并推出了農(nóng)業(yè)減排降碳相關(guān)政策，有效降低了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量。

如表4所示，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)6種碳源的具體碳排放量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)碳排放主要由土地翻耕、施用化肥以及有效灌溉造成，而使用農(nóng)藥、農(nóng)膜和農(nóng)機(jī)造成的碳排放占比較小。對(duì)安徽省農(nóng)田種植單位面積的化肥使用量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)2002—2016年化肥使用量波動(dòng)增加，2016年達(dá)到372.02 kg/hm2，隨后開(kāi)始逐年減少，2021年達(dá)到320.40 kg/hm2。盡管后續(xù)階段化肥使用量在持續(xù)下降，但仍然遠(yuǎn)超發(fā)達(dá)國(guó)家所公認(rèn)的225 kg/hm2的安全警戒線。

2.2 安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收量動(dòng)態(tài)分析

對(duì)2001—2021年安徽省13種主要農(nóng)作物的碳吸收量進(jìn)行測(cè)算，分析各年度碳吸收量的動(dòng)態(tài)變化。由圖2可知，2001—2005年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收量呈波動(dòng)狀態(tài)，其中2003年碳吸收量最低，為4 480.63萬(wàn)t。2003年安徽省農(nóng)作物播種面積為912.47萬(wàn)hm2，較2001和2002年有所增加，但碳吸收量卻在減少。原因在于2003年我國(guó)淮河發(fā)生了流域性大洪水，此次天災(zāi)導(dǎo)致各類農(nóng)作物產(chǎn)量下降，其中秋季農(nóng)作物受損最為嚴(yán)重，因而該年度的碳吸收量減少較多。2005—2015年碳吸收量逐年增加，2015年達(dá)到7 924.59萬(wàn)t；2016年長(zhǎng)江流域洪澇嚴(yán)重，安徽省降水異常多，水患使全省農(nóng)作物受災(zāi)面積達(dá)到了106.2萬(wàn)hm2，因而2016年碳吸收量大幅度下降；

2016—2021年碳吸收量呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。

2.3 安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡動(dòng)態(tài)分析

從圖3可知，2001—2021年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡總體上呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，2003年碳足跡最大，達(dá)到142.39萬(wàn)hm2；2021年碳足跡最小，為89.77萬(wàn)hm2。另外，對(duì)比碳足跡與同期耕地面積，發(fā)現(xiàn)耕地面積均大于碳足跡，這表明安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)處于碳生態(tài)盈余狀態(tài)。

2.4 碳足跡與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤關(guān)系分析

如表5所示，根據(jù)2001—2021年安徽省碳足跡變化率和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值變化率，得到脫鉤彈性指數(shù)及脫鉤狀態(tài)。由于2003、2005和2016年發(fā)生過(guò)重大自然災(zāi)害，這3 a安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)呈負(fù)脫鉤狀態(tài)，其余年份均呈現(xiàn)出脫鉤狀態(tài)。整體來(lái)看，安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡與其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展存在著明顯的負(fù)向關(guān)系，2016年后農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值保持逐年遞增，而碳足跡呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。值得注意的是，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)速度在提

高，而碳足跡減少的速度卻在下降，因此存在復(fù)鉤的可能。

3 結(jié)論與建議

該研究以安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象，測(cè)算2001—2021年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳源、碳匯和碳足跡，利用脫鉤模型評(píng)估碳足跡與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤狀態(tài)，對(duì)比分析后得出以下結(jié)論。（1）從碳排放量與碳吸收量來(lái)看，2001—2021年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，各類碳源中土地翻耕和化肥造成的碳排放占比較大；安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收量高于同期碳排放量，表明安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力較強(qiáng)。（2）從碳足跡來(lái)看，2001—2021年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡總體上呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，且均低于同一時(shí)期的實(shí)際耕地面積，說(shuō)明安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)處于碳生態(tài)盈余狀態(tài)。（3）從脫鉤狀態(tài)來(lái)看，除了發(fā)生重大自然災(zāi)害的年份，研究期間安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡與其農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間均為脫鉤狀態(tài)，發(fā)展態(tài)勢(shì)較好，但不能完全排除復(fù)鉤的可能。

針對(duì)上述結(jié)論，提出以下建議：（1）農(nóng)業(yè)管理部門(mén)應(yīng)積極貫徹《安徽省綠色發(fā)展行動(dòng)實(shí)施方案》，在確保農(nóng)產(chǎn)品供給的基礎(chǔ)上，全面推行節(jié)能減排措施，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的碳排放，減少農(nóng)藥和化肥等投入；（2）推廣使用節(jié)能型農(nóng)業(yè)機(jī)械，通過(guò)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)，提升安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳匯能力，持續(xù)保持碳生態(tài)盈余狀態(tài)；（3）加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力。鑒于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)易受自然沖擊這一特點(diǎn)，政府相關(guān)部門(mén)和農(nóng)戶應(yīng)共同提升對(duì)自然災(zāi)害的防范和應(yīng)對(duì)能力，采取拓寬生態(tài)農(nóng)業(yè)投資融資渠道、增加財(cái)政扶持、加強(qiáng)污染控制、確保農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)良好循環(huán)等舉措。

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（責(zé)任編輯：王婷）