农业碳排放变化及驱动力研究-以滁州市为例

王 凯， 晋秀龙， 王 丽， 王秋龙

“低碳”发展作为一种绿色发展之路后，寻求低碳发展路径，发展以低能耗、低排放、低污染为主要特征的低碳经济已日益成为世界各国的共识。然而关于低碳经济的研究当前仍然处于探索阶段，同时国内学者研究的焦点也主要集中在城市，而对于碳排放的另一重要组成部分-农村碳排放却鲜有系统的研究。随着新农村建设的深入推进，定量把握农业碳排放的现状及变化特征，探寻农业碳排放的驱动力因素，对制定低碳农业可持续发展新策略，全面推进整个社会的低碳化进程，进而协调城乡发展，缓解人类发展与自然环境矛盾，具有十分重要的战略意义[1]。

1 研究区域与方法

1.1 研究区域

研究以安徽省滁州市为例。该市位于安徽省东部，下辖两市四县(见图1)，即天长市、明光市、凤阳县、定远县、来安县、全椒县，全市土地总面积13 523 221.24hm2， 占安徽省总面积9.70 %。滁州市是《皖江城市带承接产业转移示范区规划》确定的皖江示范区“两翼”城市之一，也是《安徽省低碳技术发展规划纲要》的确定的四大低碳技术创新基地，同时它还是国家重要粮食生产基地之一，其新农村建设中农业生产产生的碳排放是构成全市碳排放总量的重要组 成部分，因此以滁州市为研究区域探索低碳型新农村建设具有积极示范意义。

图1 滁州市区位示意图

1.2 研究期限与数据来源

研究拟对滁州市2000年到2009年农业碳排放进行动态研究，研究使用的人口、自然资源生产与能源消费等基础数据来自《滁州市统计年鉴》(2001-2010年)[2,3]。

1.3 研究模型与方法

1.3.1 农业碳排放测算模型

研究综合分析当前农村碳排研究理论方法，结合滁州市新农村建设碳排放活动的区域特点，从中选取农村用电、农用柴油、农业化肥使用量、农药使用量和农业薄膜使用量等主要农业生产碳源构建滁洲市农业碳排放模型[4]，力求对滁州市农业碳排放进行全面测算。各类碳源碳排放系数参考主要参考相关文献[4-7]及IREEA和美国国家橡树岭实验室研究成果确定(见表1)，由此滁洲市农业碳排放测算具体模型如下：

(1)

其中：C为农也碳排放总量；Aj为第j类农资投入类型；δj为第j类农资投入碳排系数。

表1 各类碳源碳排放系数表

1.3.2 农业碳排放驱动力分析模型

研究采用目前较为成熟的Kaya 碳排放恒等式对滁州市农业碳排放进行分析。该模型是日本教授Yoichi Kaya 1989年 (IPCC)研讨会上最先提出[6-8]，具体公式如下:

(1)

其中，C为碳排放量、E为能源消耗总量、GDP为国内生产总值、P为人口总量;在此基础上，用CI、EI、G、P分别表示能源结构因素、能源效率因素、经济规模因素和人口规模因素，即：

根据上述模型，碳排放主要是由人口、生活水平、能源使用强度和碳排放强度所决定的。

研究结合滁州农业生产的实际情况，选取滁州农业生产中的的主要碳源-化肥生产资料的消耗量替代能源消耗，以单位化肥碳排放量衡量滁州农业生产碳排水平，进而以此表征以化肥投入为主要特征的农业生产模式效率[9-11]，对该恒等式进行适当修正，得到滁州市农业碳排放影响因素分析模型：

在此基础上，去掉暂时无法用于解释的残差，得到滁州农业碳排放影响因素分析模型：

ΔC′=ΔCI′+ΔEI′+ΔC′+ΔP′

(2)

其中,ΔCI′、ΔEI′、ΔG′、ΔP′分别代表从基年到t年，其他因子未发生变化，仅有单位化肥碳排放强度、农业生产效率、农业经济规模或农业人口规模中某一因子变化而导致的碳排放量相对于基年的排放量变化。

2 研究结果分析

研究根据上述滁州农业碳排放测算公式(1)及驱动力分析模型(3)，测算滁州2000-2009年的农业碳排放总量(表2)，分析滁州市碳排放驱动力因素，研究结果如下。

2.1 滁州市农业碳排放时序变化

2.1.1 农业碳排放总量变化

从农业碳排总量变化来看：(1)滁州市农业碳排总量总体呈现上升的趋势(图2)，从2000 年的303473.2t增长到2009 年的353218.6t(见表2)，年平均增长率为1.82%。(2)从环比增速情况来看，滁州农业碳排放速度在研究期内呈现幅波动性变化，即2001和2003年出现负增长，2002年环比增长速度最快达到4.38%，2005年以来呈现减速增长趋势 (图3)。安徽省是农业大省和人口大省，滁州市是全国重要的粮食生产基地，受省域大环境影响，随着新农村建设推进，农业生产水平不断提高，农业生产资料投入也不断增加，进而使得农业碳排放总量逐年增加。与此同时，由于三农问题逐渐累计凸显，大量农民由务农转向务工，农业生产及农资投入受到影响，一定程度上抑制了农业碳排放量的快速增长。特别是在2003年低碳经济发展提出后，安徽省分别在2007年、2009年颁布实施了《安徽省人民政府关于印发全省节能减排工作方案的通知》、《节能环保产业发展规划(2009-2012年)》，滁州市也制定实施了相应降碳减排措施，受其影响2003年滁州碳排总量环比增速出现负增长，且2005-2009年农业碳排放环比增速明显放缓。

表2 2000-2009年农业碳排放量情况

图2 农业碳排放总量

图3 农业碳排放环比增速

2.1.2 农业碳排放强度变化

研究选取农业碳排放强度即万元农业产值碳排放量(tc/万元)进一步衡量滁州市农业碳排放水平。研究结果发现：(1)在农业碳排放总量增长的同时，滁州农业碳排放的强度呈现缓步下降趋势(图4)，即从2000年的0.4 tc/万元下降到到2009 年的0.26 tc/万元，年均递减率4.34%。(2)从环比增速情况来看，农业碳排放强度的环比增长率呈现出波动性变化的特点，农业碳排放强度在2004年急速减少，同时自2007年以来连续呈现出负增长态势(图5)。上述结果主要是由于低碳经济发展日益受到重视，根据《安徽省人民政府关于印发全省节能减排工作方案的通知》(皖政〔2007〕67号)精神，滁州市制定实施了多项农业碳减排措施，农业经济逐步由高碳经济向低碳经济转型，降低了农业生产碳排放强度。

图4 农业碳排放强度

图5 农业碳排放强度环比增速

2.1.3 农业碳排放效率变化

为进一步衡量滁州农业低碳发展水平，研究选取农业碳排放效率指标即每吨碳排放带来的农业产值(万元/tc)来表征滁州市农业低碳经济发展水平。研究结果发现：(1)在农业碳排放总量增长的同时，滁州农业碳排放的效率呈现整体上升趋势(图6)，即从2000年的2.32万元/tc增加到2009 年的3.81万元/tc，年均增长率7.12%；(2)从环比增速情况来看，农业碳排放强度的环比增长率呈现出波动性变化特征(图7)，其中2004年增速最快达到38.86%。上述结果主要是由于滁州市为了践行低碳农业发展，大力发展循环农业，促进秸秆等副产品和生活废弃物资源化利用，提高了农业资源产出率，进而提高了农业生产碳排放效益。

图6 农业碳排放效率

图7 滁州农业碳排放效率环比增速

2.2 农业碳排放构成变化

从碳排放构成来看：(1)2000-2009年期间，化肥、农药所产生的碳排放量成现缓步增长趋势，其中化肥碳排放是滁州农业碳排放最主要来源，2000年时化肥碳排放就占滁州农业碳排的76.82%，到2009年占到农业碳排81.50%，农药碳排也从2000年9.18%增加到2008年的8.37%(图8)。(2)与此同时，农膜、农用柴油所产生的碳排放量不同程度出现了负增长，碳排放贡献率分别从2001年的7.23%、6.77%下降到2009年的4.00%、6.13%。上述结果表明滁州当前的农业经济增长方式仍然依赖化肥农药的施用，步入2000年后，滁州农业现代化进程进一步加快，也带动了农业生产资料投入的增加，同时为了提高单位面积产量，农民加大了对化肥农药等生产资料的使用。

图8 农业碳排放构成

2.3 农业碳排放影响因素分析

根据公式(3)，结合上述研究成果，得出农业生产模式因素、农业生产资料效率因素、农业经济规模因素和农业人口规模因素因素对滁州农业碳排放影响结果(图9)，可以看出：

(1)农业生产模式因素、农业生产资料效率因素一定程度上抑制了滁州农业碳排放量，但影响程度有限。相比基期2000年，2001、2009 年农业生产模式因素、农业生产资料效率因素分别累计贡献15.66% (18522.2t) 、97.05% ( 114759t) 的碳减排。

(2)农业经济规模因素、农业人口规模因素是滁州农业碳排放的促进因素，其中农业经济规模因素是滁州农业碳排放增加的最主要因素。相比基期2000年，2001、2009 年农业经济规模因素、农业人口规模因素分别累计贡献195.86%(231613.3t)、16.85%(19919.93t) 的农业碳排放增量。深入分析上述结果，可以认为，一方面近年来随着农业生产效率的提高和农业生产模式的优化，有助于农业碳减排，另一方面，滁州农业经济仍然处于高碳经济向低碳经济发展的转型期，受农业经济水平整体较为落后的大环境影响, 滁州农业总体上仅处于一种低水平的增长态势，碳减排影响有限，因此今后一段时间内，农业经济规模因素仍将是滁州农业碳增量的主要因素。

图9 基于Kaya 恒等式的农业碳排放影响因素分解结果

3 结论及讨论

3.1 研究结论

综上所述，研究得出如下结论：

(1)2000-2009年间，滁州市农业碳排总量和碳排放效率总体呈现上升的趋势，碳排放的强度呈现缓步下降趋势，其环比增长速度在研究期内均呈现幅波动性变化；

(2)从碳排放总量构成来看，化肥碳排放是滁州农业碳排放最主要来源，且在未来一定时期内化肥碳排放还将持续处于滁州农业碳源主导地位；

(3)从农业碳排放影响因素分析结果可以看出，农业生产模式因素、农业生产资料效率因素一定程度上抑制了农业碳排放量，但抑制效果不明显；农业经济规模因素、农业人口规模因素是滁州农业碳排放的促进因素，其中农业经济规模因素是滁州农业碳排放增加的最主要因素。

3.2 讨论与分析

研究基于化肥、农药、农膜、农用柴油四种农业生产主要碳源，对滁州农业碳排放进行了定量研究，同时对Kaya恒等式进行了适当变形，即结合主要碳源研究结果，尝试选取化肥用量替代常用能源消耗量，选取第一生产总值替代GDP产值，研究农业生产模式因素、农业生产资料效率因素、农业经济规模因素、农业人口规模因素等因素对农业碳排放的影响，研究结果与全国农业碳排放研究结果总体一致，可认定研究结果是科学可信的，其研究方法可作为农业碳排放研究方法的有益探索，可为同类区域农业碳排放测算和驱动力分析提供参考，研究成果对滁州低碳新农村建设及农业碳减排政策制定具有一定指导意义。同时，研究仅就农业生产碳排放进行的分析，对新农村建设中农村生活碳排放尚未进行定量研究，可在后续研究中进行进一步的探索。

[参 考 文 献]

[1] 唐 兰，鲁长亮.低碳型新农村建设策略研究[J].资源节约与环保，2010(3):60-61.

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[3] 滁州市统计局.滁州统计年鉴.[M].北京:统计出版社,1991-2009.

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