岩溶山区县域农业碳足迹分析——以毕节地区为例

邵技新

（1．贵州师范学院 资源环境与灾害研究所，贵阳550018；2．贵州师范学院 地理与旅游学院，贵阳550018）

目前，气候变暖是全球环境变化的重要问题之一。温室气体的排放，特别是CO2浓度的剧增，是导致全球变暖的主要因素之一，因此，碳循环［1－3］、碳排放［4－6］、低碳产业发展等研究成为20世纪末以来国内外学术界研究的热点［7］。作为衡量人类活动碳排放的有效方法，“碳足迹”越来越成为关注的焦点。美国加州环保署委托伯克利大学设计了碳足迹计算器［8］，我国一些学者也从碳排放与碳足迹核算、碳足迹影响以及改善措施等方面开展了碳足迹研究的有益探索。农业作为人类活动与自然交织频繁行业，日益成为世界上碳排放增长的主要来源之一。中国是农业大国，据报道，中国农业温室气体排放总量为6．21亿t二氧化碳，占全国碳排放总量的17%［9］，农业碳排放问题随着全球气候问题的发展，日益成为影响中国农业可持续发展的障碍。

目前，许多研究从不同角度对中国碳足迹进行了研究［10－12］，主要集中在经济发达、资源消耗多的东中部地区，研究内容也以碳足迹概念和内涵、核算方法以及能源消费视角的产业碳足迹等为主。对西部岩溶经济发展落后地区，小、微尺度的农业碳足迹研究相对较少。因此本文选取典型岩溶地区研究其农业碳足迹，对于岩溶落后地区调整农业结构、发展低碳农业，实现岩溶区农业可持续发展具有重要参考价值。

1 研究区概况

毕节地区辖毕节、大方、黔西、金沙、织金、纳雍、威宁、赫章8个县市，6个街道办事处，98个镇，146个乡，其中77个为民族乡。该区域用地面积为26 853 k m2。属北亚热带温凉湿润季风气候，水热资源适中，具有典型的喀斯特地形地貌特征，是我国最贫困落后的地区之一。2011年全年粮食总产量191．9万t，比上年下降12．07%。农林牧渔业总产值212．45亿元，比上年增长3%。其中：农业产值126．31亿元，林业产值4．79亿元，畜牧业产值75．95亿元，渔业产值1．31亿元，农林牧渔服务业产值4．09亿元。

2 研究方法与数据来源

2．1 碳排放估算

关于农业碳排放的研究，目前尚未形成统一的研究方法。本文主要引用相关研究报道碳排放系数，结合岩溶地区农业的具体特点，估算农业投入所引发的碳排放，主要包括：化肥、农膜、农药、用电量以及柴油直接或间接导致的碳排放。碳排放测算公式为［13］：

式中：E—；Ti——各碳排放源的量；δi——各碳排放源的碳排放系数。其中化肥、农膜、农药、用电量以及柴油的碳排放系数借用IPCC和国内学者的研究成果［11，14］，分别确定为0．895 6 kg／kg，2．574 5 kg／kg，4．934 1 kg／kg，0．272 kg／（k W·h），0．592 7 kg／kg。

2．2 作物碳汇估算

农田生态系统中所有农作物全生育期对碳的吸收固定［12］：

式中：Cf——i类作物光合作用合成单位重量干物质所需要吸收的碳；Yw——i类作物的经济产量；H——i类作物的经济系数。中国主要农作物碳吸收率（Cf）和经济系数（H）见表1。

表1 中国主要农作物碳吸收率和经济系数［15］

2．3 碳足迹计算方法

（1）“碳足迹”定义为在特定区域一段时间内，以消纳生物体所释放的CO2的碳汇面积。对于本文来讲，即为消纳农业生产产生碳排放的可耕种土地面积。计算公式如下［12］：

式中：E——农田利用的碳排放总量；NEP——农作物的固碳能力；Ct——农田生态系统中所有农作物全生育期对碳的吸收量；S——耕地面积。

（2）碳足迹赤字（盈余）（DE）是指某区域的碳足迹与碳生态承载力的差值，公式如下：

式中：DE——碳足迹赤字（盈余），DE＞0表明碳足迹盈余，DE＜0，则出现碳足迹赤字；CEC——碳生态承载力，即耕地面积。

2．4 数据来源

以下数据主要来源于2010年《毕节地区统计年鉴》、《贵州省统计年鉴》和贵州省和毕节地区统计网站（http：／／tjj．gygov．gov．cn／gystjj／2449958197289549824／）。

3 结果与分析

3．1 碳排放总量及特征

依据公式（1）确定的碳排放源的碳排放系数，计算毕节地区毕节、大方、黔西、金沙、织金、纳雍、威宁、赫章8个县市的农业化肥、农膜、农药以及柴油的碳排放量和排放强度，见表2。通过表2可知，毕节地区8个县市的农业碳排放量和碳排放强度的地区差异明显，农业碳排放量最多的黔西县为86 165．37 t，最少的县织金县为37 169．33 t，两者相差48 996．04 t，前者碳排放量是后者的1．32倍。其碳排放量的次序依次为黔西县＞威宁县＞毕节市＞大方县＞金沙县＞纳雍县＞赫章县＞织金县。碳排放强度最大的为黔西县和纳雍县，最少的为织金县，其顺序依次为黔西县＞纳雍县＞金沙县＞大方县＞毕节市＞赫章县＞威宁县＞织金县。威宁县的碳排放量和排放强度趋势不一致，其原因主要是威宁县是毕节地区耕地面积最多的县，单位面积的碳排放较小。

表2 毕节地区农业碳排放

3．2 碳汇总量及特征

按照农田生态系统中所有农作物全生育期对碳的吸收计算公式（2）和参考中国主要农作物碳吸收率和经济系数，计算毕节地区各县市主要农作物的碳汇，如表3所示。

由表3可见，毕节地区8个县市的农业碳汇量与碳汇强度变化差异明显。碳汇量最大的为黔西县，碳汇量为404 904．6 t，最小的为赫章县为187 102．2 t，相差217 802．4 t。次序依次是黔西县＞毕节市＞大方县＞威宁县＞织金县＞金沙县＞纳雍县＞赫章县。碳汇强度最大的为黔西县，碳汇强度为9．94 t／h m2，最小的为威宁县，碳汇强度为4．09 t／h m2。次序依次是黔西县＞纳雍县＞金沙县＞织金县＞大方县＞毕节市＞赫章县＞威宁县。其中毕节市、大方县、黔西县、金沙县、织金县、赫章县的农业碳汇量与碳汇强度变化趋势吻合，纳雍县和威宁县的农业碳汇量与碳汇强度呈相反趋势。其原因主要是威宁县耕地面积最大，单位面积的碳汇较小。

表3 毕节地区农作物碳汇

3．3 碳足迹特征

根据表2，表3的计算结果，结合公式（3）、（4）以及各县市的耕地面积和农业单位GDP，得到各县市的碳足迹、碳足迹盈余、单位面积碳足迹和单位农业GDP碳足迹，见表4。

通过表4可知，毕节地区8个县市的碳足迹差异化明显，但是农业碳足迹都处于生态盈余状态，即：在目前农业生产状态下，毕节地区农业碳排放完全可以自我消纳。单位面积的碳足迹和单位农业GDP碳足迹差异明显，单位面积碳足迹大小为威宁县＞纳雍县＞金沙县＞赫章县＞大方县＞毕节市＞黔西县＞织金县；单位农业GDP碳足迹顺序为威宁县＞赫章县＞大方县＞金沙县＞黔西县＞毕节市＞纳雍县＞织金县。威宁县无论单位面积碳足迹和单位农业GDP都是最大的，织金县刚好相反，主要是由于目前威宁县还主要是以传统农业为主，农业种植是该地区的主要经济来源，靠农业的投入获得农业产量，织金县近年来大力发展旅游业，农业产业收入在县域经济当中的比重下降，传统农业逐渐减少，对减少碳足迹做出了一定贡献。

表4 碳汇与最终碳排放

4 结 论

（1）毕节地区8个县市的农业碳排放量、碳排放强度、农业碳汇量与碳汇强度地区差异明显。农业碳排放量最多的黔西县为86 165．37 t，最少的织金县为37 169．33 t，两者相差48 996．04 t，前者碳排放量是后者的1．32倍。碳汇量最大黔西县为404 904．6 t，最小的赫章县为187 102．2 t，相差217 802．4 t。威宁县是农业碳排放量、碳排放强度、农业碳汇量与碳汇强度变化较大的县，其原因主要是威宁县是毕节地区耕地面积最多的县，但农业发展水平较差。

（2）毕节地区8个县市的碳足迹差异化明显，但是农业碳足迹都处于生态盈余状态。单位面积的碳足迹和单位农业GDP碳足迹差异明显。威宁县无论单位面积碳足迹和单位农业GDP都是最大的，织金县刚好相反，主要反映了目前威宁县还主要是以传统农业为主，靠农业的投入获得农业产量，农业是该地区的主要经济来源，织金县近年来大力发展旅游业，农业产业收入在县域经济当中比重下降，传统农业逐渐减少，减少了碳足迹。

对于岩溶落后地区，要减小其农业碳足迹，首先需要调整农业产业结构，促进传统农业向生态农业的转化；其次是合理使用化肥、农药等农用化学品，增施有机肥，减少化石能源的消耗，减少碳排放；依靠科技和资金投入，完善农业基础设施，选育优良品种，提高农作物的产量和品质，增强农作物的碳汇能力。

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