河南省低碳农业发展水平及其评价*

王 娜

(河南工业职业技术学院,南阳 473000)

0 引言

我国作为农业大国，农业在整个国民经济发展体系中占据重要地位，IPCC统计数据显示，农业所造成的碳排放量已经排名全球第二[1-2]。人类对于气候系统所造成的影响是明显的， 21世纪末期以及以后时期全国平均地表变暖和累积CO2排放密切相关，即使停止了CO2的排放，气候变化将会持续很长时间[3]。据预测， 2030年，农业源中的CH4排放量将会在2010年的基础上增加60%[4]。低碳农业所坚持的理念就是要在农业生产的过程中减少温室气体的排放，但是截至现在对于低碳农业的定义仍然没有形成统一的认识。有学者认为低碳农业就是把一切减少温室气体排放的农业生产方式都包含在内[5]。低碳农业当前并没有一个相对统一的解释，但是这些观点都有共同点，就是要使能源的利用率提高，减少能源消耗，实现经济效益和社会效益的双赢。河南省作为我国的农业大省，发展低碳农业势在必行。目前有关河南省低碳农业的研究主要集中在低碳农业经济的SWOT分析[6]、必要性[7]、困境及对策[8-10]等方面，虽然对河南省低碳农业的发展具有一定的指导意义，但随着时间的发展，河南省低碳农业呈现出新的特点。基于此，文章以2005～2015年的低碳数据为基础，通过对其进行评价，探讨影响河南省低碳农业发展的影响因素，以期为河南省低碳农业进一步发展指明方向。

1 研究区概况

河南是传统的农业大省，因此农业经济的发展与河南经济发展的整体水平密切相关。近几年来，随着机械化水平的提高，河南省的农业经济发展速度加快，农业总产值一直处于不断上升的状态，以河南省的农林牧渔业生产总值来看， 2005年总产值为1 892.1亿元， 2015年已经达到了7 641.3亿元。生产总值的增加也使得相应的能源消耗不断增加，能源利用率呈现出波动升高的趋势。据统计， 2013年时河南省的农林牧副渔水利业的能量消耗已经达到了740万t标准煤，能源利用效率为5.5%，其中2010年的能源利用效率最高为6.0%。

2 研究方法和数据来源

2.1 研究方法

2.1.1 层次分析法

该文通过层次分析法[11]确定评价指标的权重(表2)，步骤大概分为3步。

(1)建立层次结构模型。对河南省低碳农业发展进行评价需要依照系统性、实用性和科学性等相关原则来建立结构模型，包括目标层、准则层、指标层。

(2)构建判断矩阵，各层要素间两两比较判断，比较其重要程度，对其进行量化，构建判断矩阵R。

(1)

判断矩阵具有以下性质：Bij>0，Bji=1/Bij，Bij表示Bi比Bj的相对重要性，比值越大，说明越重要。反之Bji≤1，表示指标j比指标i不重要。判断矩阵中指标的相对重要性数值一般通过权衡专家的意见、相关部门的统计数据以及该文的判断等多方面综合得到结果。通常Bij可取1， 3，…， 9以及其倒数，主要含义如表1。

表1 判断矩阵的相对重要性尺度及含义

赋值Bij含义1i因素与j因素同样重要3i因素比j因素稍微重要5i因素比j因素明显重要7i因素与j因素非常重要9i因素与j因素极端重要2，4，6，8中间情况标度值倒数Bji=1/Bij

(3)根据判断矩阵计算权重值

首先对R矩阵逐行计算算术平均值，即比重权数Wi。

(2)

(3)

(4)

其次计算最大特征根，为后面的一致性检验服务。

(5)

最后计算一致性比率CR，以检查所构判断矩阵R及由之导出的权向量的合理性。

CR=CI/RI

(6)

2.1.2 标准化处理

在进行低碳农业系统评价过程中，各个指标的性质具有差异性，因此该文以2005年的数据作为原始数据进行标准化处理。

正作用指标所采用的评价公式为：

(7)

负作用指标所采用的评价公式为:

(8)

式(7)(8)中，所出现的X′指的是标准化后的值，Xi代表的是2005年第i项的原始值。

表2 评价体系具体指标及权重

目标层准则层指标层指标含义低碳农业发展综合指数农业生产要素产出效率指标(0 29)碳生产率(0 45)农业总产值/碳排放量能源生产率(0 35)农业总产值/耕地总面积土地产出率(0 20)农业总产值/耕地总面积能源利用低碳化水平指标(0 27)自然灌溉面积率(0 36)化石能源总消费量/农业总产值能源强度(0 39)自然灌溉面积/总面积×100%低碳能源替代潜力(0 25)可再生能源产出量/农业主要化石能源耗费量×100%农业生产方式低碳化指标(0 19)化肥使用强度(0 69)化肥使用量/总耕地面积农药使用强度(0 31)农药使用量/总耕地面积农业碳汇效应指标(0 25)植被覆盖率(0 43)耕地面积+园地面积/总面积单位耕地面积农作物固碳量(0 57)农作物实际播种面积×平均固碳系数/年末实际耕地面积

表3 农业碳源排放系数及对应指标

碳源种类对应指标碳排放系数农药农药施用量4 9341kg/kg农膜农用塑料膜使用量5 18kg/kg柴油农业作业耗用量0 5927kg/kg化肥农业化肥施用量0 8956kg/kg农业灌溉有效灌溉面积266 48kg/hm2 注：IPCC指联合国政府间气候变化专门委员会(2006)

表4 2005～2015年河南省农业碳排放量 万t

2.2 数据来源

3 结果与分析

3.1 河南省碳排放量分析

根据表4可以看出，河南省农业碳排放量2005～2015年期间总体表现为上升的趋势。且在这期间，河南省农业种植面积从2005年的915.341万hm2增加到2015年的1 026.715万hm2，随之而来的农药、农膜、柴油及化肥的碳排放量整体上呈现增加趋势，但农业灌溉的碳排放量整体变化幅度较小。从碳排放源来看，化肥碳排放量最大，约占碳排放总量的70%左右，农药碳排放量约占碳排放总量的7%～8%； 农膜碳排放量约占碳排放总量的7%～9%； 柴油碳排放量约占碳排放总量的7%～9%； 农业灌溉碳排放量约占碳排放总量的1%～2%； 由此可见河南省的碳排量主要是施用化肥导致的碳排放。

3.2 河南省低碳农业综合发展水平分析

从表6可以看出，河南省低碳农业发展整体呈上升趋势， 2015年低碳农业综合得分是2005年的1.6倍，其中2005～2009年，低碳农业综合得分增长缓慢，之后逐年增加。此外，农业生产要素产出效率增长最快，增长了2.4倍，同时也说明农业发展中农业生产要素的重要性； 能源利用低碳化水平增长了1.9倍； 农业生产方式低碳化增长了1.1倍； 农业碳汇效应增长了0.9倍。

农业碳排放量是衡量低碳农业发展的主要标准，但是当前关于农业碳排放量的计算还没有形成完善的研究机制[12-13]。该文利用IPCC公式计算发现，河南省的农业投入品在2005～2015年间不断增加，进而导致碳排放量不断增加。同时结合表6可以看出， 2005～2015年间，低碳农业各项评分及总体评分增加速度较快， 2011年之后的几年内，碳总排放量虽然整体为增加趋势，但是增长速度放缓，从2009年的738.9 万t到2010年的772.1 万t再到2011年的803.4 万t。说明2011年为河南省低碳农业发展的转型年份。此外， 2011年前后农业生产要素产出率指标变化情况比较明显，尤其是在2011年之后增加幅度放缓，能源利用低碳化水平、农业生产方式低碳化指标等均发生不同程度的变化。

表5 2005～2015年河南省低碳农业数据标准化处理结果

表6 2005～2015年河南省低碳农业综合评价结果

4 结论及讨论

4.1 结论

低碳农业的最终目的是减少能源的消耗发展农业。随着社会各阶层对环境保护重视度的不断加强，低碳农业的发展必然成为未来农业的发展趋势。河南省作为农业大省，也是我国主要的粮食生产基地，其低碳农业的发展更是具有十分重要的实际意义。该文以河南省2005～2015年农业碳排放量为基础进行计算，河南省低碳农业综合发展水平呈逐年增加的趋势，且2011年为河南省低碳农业发展的转型年份，而化肥较高的碳排放量影响着河南省低碳农业的发展。受统计数据的限制，如植被覆盖率、能源强度等指标并未纳入指标体系的构建中，且碳排放源等计算指标也不够完善，如何利用更多的指标计算碳排放量及评价低碳农业的发展水平，使之更加科学、合理，是需要进一步进行的工作，也是下一步的研究内容。

4.2 讨论

该文通过对2005～2015年河南省农业低碳数据的计算和分析，对其综合发展情况进行了分析。整体来看，河南省处于温带季风气候，四季分明，日照、雨水资源都丰富，也具备较好的光热资源，为不少农作物的生长提供了有利条件。虽然资源总量丰富，但河南省是我国人口最多的省份，人均资源严重不足，资源所面临的承载压力较大。我国人均耕地面积为0.093 hm2，而河南省人均耕地面积仅为0.081 hm2[14]。加之受到生产观念、土地不合理利用等问题的影响，使得农业生产效率大大降低。近年来，河南省为了促进农业的增产和农民的增收，不断加大对农业的投入，截止2013年，河南省的农用大中型拖拉机已经达到了35.78万台，农用运输车则是已经超过了218.71万辆，经过几年时间的发展，农业基础设施变得更加完善。

在生产方式方面，河南省的农业发展中依然采用粗放型的生产方式，几乎很少会考虑到生态效益和环境效益，导致河南省的农业科技水平处于较低的水平，对河南省低碳农业的持续发展起到不良影响。沼气工程作为典型的生态农业发展模式，可以最大限度地减少能源的消耗，减少温室气体排放，更好地解决农业生产中出现的环境污染问题。河南省近年来大力推进沼气工程，这也带动了与其相关的产业，如绿色农产品业、养殖业等。农村沼气工程的推进可以使传统农村以煤、柴为主的生活方式发生转变，减少秸秆焚烧带来的环境污染[15]。因此要实现河南省低碳农业的可持续发展，在今后的发展过程中必须重视经济和社会系统两者的推动作用，以此来实现农民增收、农村发展和农业增效的目的，为河南省低碳农业的发展提供更好的支持。农业资源投入作为目前影响河南省低碳农业进一步发展的主要因素，在今后低碳农业的发展中必须要减少农药、化肥的使用量，提高农业科技水平，推动循环和生态农业的发展，提高资源的利用率。与此同时必须要确保耕地红线，加大对农民更重的保护力度。

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