長三角地區(qū)種植業(yè)碳排放時(shí)空動(dòng)態(tài)格局及減排路徑

摘要：精準(zhǔn)掌握長三角地區(qū)種植業(yè)碳排放現(xiàn)狀并因地制宜制定減排策略，對(duì)于長三角綠色低碳一體化發(fā)展具有重要意義。本研究細(xì)化了研究尺度并完善了測算體系，在市級(jí)尺度下對(duì)2000—2020年長三角地區(qū)種植業(yè)碳排放進(jìn)行測算，分析其時(shí)空特征，并圍繞減排措施及減排潛力展開探討。結(jié)果表明：2000—2020年該地區(qū)種植業(yè)碳排放量呈現(xiàn)持續(xù)下降-波動(dòng)上升-持續(xù)下降的變化趨勢，2014年碳排放量達(dá)到峰值7.17×107 t；2014年后農(nóng)業(yè)GDP增長率上升，碳排放量下降，呈現(xiàn)出強(qiáng)脫鉤的理想狀態(tài)。長三角地區(qū)種植業(yè)碳排放量呈現(xiàn)北高南低的態(tài)勢，高排放地區(qū)集中在皖中、蘇中以及蘇北地區(qū)，且排放量的空間重心從江蘇省南京市逐年向北部的安徽省滁州市移動(dòng)。通過實(shí)施水分管理、優(yōu)化施肥方式、推廣低碳水稻品種、整合耕地資源等措施，預(yù)計(jì)長三角地區(qū)種植業(yè)每年可減少碳排放量約1.84×107 t。本研究揭示了長三角地區(qū)種植業(yè)碳排放的動(dòng)態(tài)特征、現(xiàn)狀規(guī)律及空間差異性，豐富了該區(qū)域碳排放研究的理論框架，為制定有效的種植業(yè)碳減排策略和實(shí)現(xiàn)種植業(yè)低碳化轉(zhuǎn)型提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：種植業(yè)；碳排放；排放系數(shù)法；長三角地區(qū)；標(biāo)準(zhǔn)差橢圓；脫鉤模型

中圖分類號(hào)：X322；S181 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-6819（2025）02-0505-13 doi： 10.13254/j.jare.2023.0729

應(yīng)對(duì)氣候變化問題全球已達(dá)成共識(shí)，減少溫室氣體排放被認(rèn)為是緩解全球氣候變暖的有效途徑。農(nóng)業(yè)活動(dòng)是二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）的主要排放源，1990—2019 年間世界糧農(nóng)體系CO2、CH4 和N2O 排放量分別增加了11.00%、14.00% 和26.00%[1]。我國是世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國和農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)大國，農(nóng)業(yè)碳排放占我國碳排放總量的17.00%[2]。種植業(yè)作為農(nóng)業(yè)的核心組成部分，既是顯著的碳源也是碳匯，其產(chǎn)生的碳排放在農(nóng)業(yè)總碳排放中占有重要地位[3]，其中農(nóng)資投入和水稻種植是主要的碳排放源，占我國農(nóng)業(yè)碳排放量的52.33%[4]。因此，深入研究種植業(yè)碳排放對(duì)于實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)具有重大意義。

目前我國種植業(yè)碳排放研究主要集中在國家層面和省級(jí)層面，研究內(nèi)容包括測度種植業(yè)碳排放總量及其影響因素[5-6]、空間差異及驅(qū)動(dòng)機(jī)理[7-8]、碳排放效率[9]、碳補(bǔ)償[10]等方面。雖然現(xiàn)有研究成果頗為豐碩，但對(duì)于區(qū)域?qū)用骊P(guān)注不足，尤其是市級(jí)層面數(shù)據(jù)開發(fā)程度較低。2022年6月，《長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)碳達(dá)峰實(shí)施方案》出臺(tái)，標(biāo)志該區(qū)域一體化低碳發(fā)展的新探索。就長三角而言，已有學(xué)者對(duì)江蘇省[6]種植業(yè)碳排放強(qiáng)度開展了相關(guān)研究，但針對(duì)安徽省[11]、浙江省[12]、上海市種植業(yè)碳排放的研究仍比較缺乏，多數(shù)學(xué)者將安徽省、浙江省農(nóng)業(yè)源整體碳排放作為研究對(duì)象，但缺乏整個(gè)長三角地區(qū)的時(shí)空差異比較。

國內(nèi)外學(xué)者對(duì)種植業(yè)碳排放的核算方法主要包括排放系數(shù)法[13-14]、生命周期法[15-16]、模型模擬法[17]和實(shí)地測量法。其中排放系數(shù)法較為常用，多數(shù)學(xué)者[5，7，18]從投入產(chǎn)出角度認(rèn)為種植業(yè)碳排放來源于化肥、農(nóng)藥和能源消耗以及翻耕過程產(chǎn)生的間接CO2排放，未能考慮種植業(yè)由于土壤管理產(chǎn)生的N2O排放和水稻生長過程中產(chǎn)生的CH4排放，使得種植業(yè)碳排放的測算體系存在籠統(tǒng)和不確定性，導(dǎo)致測算結(jié)果難以趨于一致。

鑒于此，本研究細(xì)化數(shù)據(jù)粒度，將長三角41 個(gè)市域作為基本核算單元以獲得更精細(xì)的種植業(yè)碳排放數(shù)據(jù)。通過完善種植業(yè)碳排放測算體系，旨在有效測度長三角地區(qū)2000—2020 年種植業(yè)碳排放時(shí)空分布和演變特征，并利用ArcGIS 進(jìn)行可視化展示。這將有助于揭示城市間種植業(yè)碳排放差異及其空間關(guān)聯(lián)特征，并為地方政府在產(chǎn)業(yè)集聚、布局調(diào)控和制定針對(duì)性減排政策上提供數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，針對(duì)高排放量碳源展開減排路徑及減排潛力探討，以期為長三角地區(qū)高質(zhì)量發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)提供新的綠色路徑。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

長三角地區(qū)包括江蘇省、浙江省、安徽省和上海市（三省一市），是我國人口、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵地區(qū)，在農(nóng)業(yè)發(fā)展的總體格局中具有重要戰(zhàn)略地位。截至2020年末，長三角地區(qū)常住人口總數(shù)達(dá)到2.35億，占全國大陸人口的16.70%，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值達(dá)到2.45×105 億元，占全國總值的24.10%。該地區(qū)以種植業(yè)為農(nóng)業(yè)主導(dǎo)類型，2019年種植業(yè)產(chǎn)值占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的48.70%[19]，水田為主要農(nóng)用地類型，而旱地主要分布在蘇北和皖北地區(qū)（圖1）。該地區(qū)種植業(yè)農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平高，機(jī)械總動(dòng)力約占全國的13.00%[20]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究所使用的2020年土地利用類型數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https：//www.resdc.cn）；主要活動(dòng)水平（化肥、農(nóng)藥、翻耕等）數(shù)據(jù)來源于《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》《江蘇省農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》、長三角各省市統(tǒng)計(jì)年鑒以及各地方農(nóng)村農(nóng)業(yè)廳發(fā)布的相關(guān)資料，省級(jí)數(shù)據(jù)為2000—2020年，由于部分市級(jí)年鑒缺失，市級(jí)數(shù)據(jù)為2005—2020年。

為了保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性，本研究以長三角地區(qū)2020年行政區(qū)劃為基準(zhǔn)（圖1），將2010年之前巢湖市的數(shù)據(jù)合并到合肥市，共劃分41個(gè)市域單元作為研究單元。按照地理位置和行政區(qū)劃，江蘇省可以分為蘇北、蘇中和蘇南，安徽省可劃分為皖北、皖中、皖南。