长江经济带农业碳排放的时空差异特征分析

吴传清 宋子逸

(1.武汉大学 经济与管理学院，湖北 武汉 430072；2.武汉大学 区域经济研究中心，湖北 武汉 430072)

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布的《气候变化2007：联合国政府间气候变化专门委员会第四次评估报告》指出，农业生产是全球温室气体排放的第二大来源。《中华人民共和国经济和社会发展第十三个五年规划纲要》(2016)明确提出，要主动控制碳排放，落实减排承诺，增强适应气候变化能力，深度参与全球气候治理，为应对全球气候变化作出贡献。因此，控制农业碳排放对减缓全球气候变暖、提高我国国际话语权具有重要意义。

农业碳排放问题是近年来学术界关注的热点话题之一，现有的农业碳排放研究成果侧重农业碳排放及其效率测算(吴贤荣等，2014；高鸣等，2016)、动态演进(李秋萍等，2015)和影响因素分析(史常亮等，2017)。从研究的空间尺度来看，大致可分为三类：一是全国31个省份农业碳排放研究(文清等，2015)，二是单个省份农业碳排放研究(王亚，2015)，三是市县级行政单位农业碳排放研究(高标等，2017)。目前对长江经济带农业碳排放研究成果只涉及江西省、湖北省等省份碳排放研究(曹俊文等，2016；徐磊等，2017)，而研究长江经济带整体农业碳排放问题的成果缺乏。

一、农业碳排放测算方法

(一)碳排放总量测算方法

笔者聚焦于狭义农业，即种植业。农业碳排放源主要为灌溉、翻耕、农用柴油、化肥、农药以及农膜六类，农业碳排放总量的测算公式如下:

(1)

式中，C为农业碳排放总量；Cn为第n种碳源的碳排放量；CSn和εn分别为第n种碳排放源的量及其排放系数，碳排放源量的指标为有效灌溉面积、农作物总播种面积、农用柴油使用量、农用化肥施用折纯量、农药使用量和农药塑料薄膜使用量，每种碳排放源的碳排放系数εn如表1所示。

表1 农业碳排放源及其排放系数

注：资料来源于李波等(2011)的研究成果。

(二)碳排放强度测算方法

推进长江经济带低碳农业发展，不仅要控制农业碳排放总量，也要控制农业碳排放强度。农业碳排放强度即单位农业GDP所产生的碳排放量。测算公式如下：

(2)

式中，CIit为i省份在t时期的农业碳排放强度；Cit为i省份在t时期的农业碳排放总量；GDPit为i省份在t时期的农业生产总值，为剔除价格变化的影响，采用农村居民消费价格指数对农业生产总值进行平减。

(三)碳排放结构测算方法

为考察长江经济带农业碳排放来源的变化情况，必须对农业碳排放结构进行分析，碳排放量构成测算公式如下：

(3)

式中，Sn为第n种农业碳排放源产生的碳排放量占农业碳排放总量的比重。

鉴于重庆市1997年升为直辖市，笔者将考察期界定为1997～2016年。有效灌溉面积、农作物总播种面积、农用柴油使用量、农用化肥施用折纯量、农药使用量和农药塑料薄膜使用量的数据均来源于《新中国农业六十年统计资料汇编》和历年《中国农村统计年鉴》，农业总产值、农村居民消费价格指数的数据均来源于历年《中国统计年鉴》。

二、全国视野下的长江经济带农业碳排放特征分析

(一)碳排放总量分析

1997～2016年长江经济带农业碳排放总量及其占全国比重变化情况如图1所示，长江经济带农业碳排放总量总体呈平稳上升趋势。长江经济带农业碳排放总量年均增长率为1.78%，低于2.49%的全国增长速度。根据其增长速度大致可分为3个阶段：1997～2003年，长江经济带农业碳排放总量以较慢速度增长；2004～2014年，长江经济带农业碳排放总量以较快速度增长；2015～2016年，长江经济带农业碳排放总量出现连续下降。1997～2016年长江经济带农业碳排放总量占全国比重总体呈波动下降趋势，占比从1997年的40.39%下降到2016年的35.38%。根据其下降速度可分为2个阶段：1997～2007年，长江经济带农业碳排放总量占全国比重以较快速度波动下降；2008～2016年，长江经济带农业碳排放总量占全国比重以较慢速度持续下降。

图1 长江经济带农业碳排放总量及其占全国比重变化

(二)碳排放强度分析

1997～2016年全国和长江经济带农业碳排放强度变化情况如图2所示。长江经济带农业碳排放强度总体呈下降趋势，且20年来基本都小于全国碳排放强度。长江经济带农业碳排放强度平均下降速度为3.84%，快于3.29%的全国下降速度。根据其下降速度，大致可分为2个阶段：1997～2002年，长江经济带农业碳排放强度较为平稳，略有下降，除1998年外都低于全国碳排放强度；2003～2016年，长江经济带农业碳排放强度快速下降，且2010年以来，与全国碳排放强度的差距呈扩大趋势。由此可见，近年来长江经济带农业生产方式在快速转变，比较优势愈发明显，这可能是由于长江经济带农业可持续发展政策成效显著。

(三)碳排放结构分析

1997～2016年全国和长江经济带农业碳排放结构如表2所示，长江经济带农业碳排放结构与全国相似，化肥、柴油、农药、农膜导致的碳排放量占绝对比重，其中化肥导致的碳排放量占比均超过60%，说明我国农业发展高度依赖化肥施用。从变化情况来看，长江经济带农业碳排放结构变化基本与全国一致，灌溉、翻耕、化肥、农药导致的农业碳排放量占比总体上均呈下降趋势，而柴油、农膜导致的农业碳排放量占比均呈上升趋势。从均值来看，长江经济带灌溉、柴油和农膜导致的农业碳排放量占比低于全国水平，翻耕、农药、化肥导致的农业碳排放量占比高于全国水平。由此可见长江经济带农业生产发展对化肥、农药等化学投入品的依赖度降低，但仍高于全国水平，且农业机械化和现代大棚农业也有所发展，但低于全国水平。

表2 全国和长江经济带农业碳排放结构

注：均值为算术平均值，下同。

三、长江经济带上中下游地区农业碳排放特征分析

(一)碳排放总量分析

长江经济带上游地区包括重庆市、四川省、贵州省、云南省四省份，中游地区包括安徽省、江西省、湖北省、湖南省四省份，下游地区包括上海市、江苏省、浙江省三省份。1997～2016年长江经济带上中下游地区农业碳排放总量变化情况如图3所示。

从碳排放总量来看，长江经济带中游地区碳排放总量一直保持最高，2007年以前长江经济带上游地区农业碳排放量低于下游地区，但在2007年以后超过下游地区，且差距越来越大。从增长速度来看，长江经济带上中下游地区农业碳排放总量均有所增长，上游地区增长速度最快，中游地区次之，下游地区最慢。值得注意的是，近年来长江经济带中下游地区农业碳排放总量均出现下降。

图3 长江经济带上中下游地区农业碳排放总量

(二)碳排放强度分析

1997～2016年长江经济带上中下游地区农业碳排放总量变化情况如图4所示。长江经济带中游地区农业碳排放强度最高，下游地区次之，上游地区最低。从下降速度来看，上中下游地区农业碳排放强度下降速度依次为3.52%、4.22%和3.44%，均快于全国水平。20年来长江经济带上中下游地区农业碳排放强度下降幅度依次为49.36%、55.94%和48.61%，且差异越来越小，可见长江经济带上中下游地区低碳农业均取得快速发展。

图4 长江经济带上中下游地区农业碳排放强度

(三)碳排放结构分析

1997～2016年长江经济带上中下游地区各农业碳排放源产生的碳排放量占碳排放总量比重的均值如表3所示。长江经济带上中下游地区农业碳排放的主要来源都是化肥，且灌溉和翻耕产生的碳排放占比均较低，但长江经济带上中下游地区农业碳排放构成情况各有特色：长江经济带上游地区农业碳排放主要由化肥、农膜导致，中游地区农业碳排放主要由化肥、农药导致，下游地区农业碳排放主要由化肥、柴油导致。这是由各自的地理环境、气候条件和经济发展水平决定的：上游地区海拔较高，气温较低，因此大棚农业应用广泛，农膜使用量大；中游地区以丘陵山地为主，害虫种类繁多，因此农药使用量大；而下游地区以平原为主，适宜推进农业机械化，因此柴油使用量大。

表3 长江经济带上中下游地区农业碳排放结构

四、长江经济带沿线11省份农业碳排放特征分析

(一)碳排放总量分析

1997～2016年长江经济带沿线11省份农业碳排放总量均值及年均增长率如表4所示。从均值来看，江苏省农业碳排放量均值最高，达449.52万吨；安徽省、湖北省、湖南省、四川省4个农业大省农业碳排放量均值较高，均超过300万吨/年；浙江省、江西省、重庆市、云南省、贵州省5个省份农业碳排放量均值均在100～300万吨；上海市农业碳排放量均值最低，仅为35.14万吨，这是因为上海市农业规模小，且农业现代化程度高。从年均增长率来看，长江经济带沿线11省份农业碳排放总量均有所增长，上海市、江苏省、浙江省、湖北省4个省份的农业碳排放量年均增长率较低，均低于长江经济带水平；安徽省、江西省、湖南省、重庆市、四川省4个省份农业碳排放量年均增长率较高，均高于长江经济带水平，但低于全国水平；贵州省、云南省农业碳排放量年均增长率最高，分别为3.11%、4.35%，均高于全国水平。

表4 长江经济带沿线11省份农业碳排放总量

(二)碳排放强度分析

1997～2016年长江经济带沿线11省份农业碳排放强度均值及年均增长率如表5所示。从均值来看，江苏省、湖南省、重庆市、四川省、贵州省5个省份农业碳排放强度均值较小，均低于长江经济带水平；上海市农业碳排放强度均值高于长江经济带水平，但低于全国水平；浙江省、安徽省、江西省、湖北省、云南省5个省份农业碳排放强度均值较高，均高于全国水平。从年均增长率来看，长江经济带沿线11省份农业碳排放强度均有所降低，江苏省、湖北省、湖南省、四川省、贵州省5个省份农业碳排放强度下降速度最快，均快于长江经济带水平；重庆市农业碳排放强度下降速度慢于长江经济带水平，但快于全国水平；上海市、浙江省、安徽省、江西省、云南省5个省份农业碳排放强度下降速度最慢，均慢于全国水平。

表5 长江经济带沿线11省份农业碳排放强度

(三)碳排放结构分析

1997～2016年长江经济带沿线11省份年均农业碳排放结构如图5所示。化肥施用是长江经济带沿线省份农业碳排放的主要来源，而次要来源却有所不同。根据农业碳排放主次要来源的不同，将长江经济带沿线省市分为3类：其一，“化肥-农膜”主导型，包括上海市、重庆市、四川省、贵州省、云南省5个省份；其二，“化肥-柴油”主导型，包括浙江省、江苏省两省，值得注意的是，浙江省农业碳排放主要来源于柴油使用，这可能是由于浙江省农业机械化程度较高；其三，“化肥-农药”主导型，包括安徽省、江西省、湖北省、湖南省4个省份。这与上文中对长江经济带上中下游地区农业碳排放结构的差异高度吻合。

五、研究结论与政策建议

基于上述分析，可得出如下结论。

第一，长江经济带农业碳排放发展状况良好。虽长江经济带农业碳排放总量总体呈平稳上升趋势，但增长速度趋缓，且占全国农业碳排放量总量呈下降趋势。长江经济带农业碳排放强度总体呈下降趋势，且下降速度快于全国水平。长江经济带农业碳排放结构变化基本与全国一致，灌溉、化肥、农药导致的农业碳排放量占比总体上均呈下降趋势，而翻耕、柴油、农膜导致的农业碳排放量占比均呈上升趋势，但长江经济带农业发展对化肥、农药等化学投入品依赖度较高。

第二，长江经济带上中下游地区农业碳排放发展状况存在显著差异。长江经济带中游地区农业碳排放量和农业碳排放强度最高，2007年以前长江经济带下游地区农业碳排放量和农业碳排放强度均高于上游地区，2007年以后上游地区农业碳排放总量超过下游地区，长江经济带上中下游地区农业碳排放次要来源分别是农膜、农药和柴油。

图5 长江经济带沿线11省份年均农业碳排放结构

第三，长江经济带沿线11省份农业碳排放发展状况也存在显著差异。长江经济带沿线11省份农业碳排放总量均有所增长，增长速度差异较大，但大部分省份增长速度都低于全国水平。长江经济带沿线11省份农业碳排放强度均有所降低，下降速度差异较大，但大部分省份农业碳排放强度都低于全国水平。根据农业碳排放结构差异，长江经济带沿线11省市可分为“化肥-农膜”、“化肥-柴油”、“化肥-农药”三种主导类型，其省际差异特征与流域分布高度吻合。

根据上述研究结论，提出如下政策建议。

加强农业碳排放统计与核算。目前我国农业碳排放并没有官方统计数据，因此必须加强统计基础工作和能力建设，建立农业碳排放数据信息系统，完善农业碳排放计量和监测体系，并逐步建立完善各级行政区域农业碳排放年度核算方法和报告制度。

建立农业碳排放总量和强度双重目标控制机制。近20年来长江经济带虽然农业碳排放强度有所降低，但农业碳排放总量仍大幅度增长。因此必须要明确农业碳排放标准，制定短期和长期农业碳排放规划，控制高农业碳排放投入品的使用量，并大力开发低碳农业技术，以促进农业领域经济增长和环境保护的协调。

加快农业碳排放结构转型。长江经济带以化肥等化学投入品为主导的农业生产模式并未发生根本性转变，应大力实施化肥使用量零增长行动，推广测土配方施肥，提高化肥使用效率，并实施耕地质量保护与提升行动，推广秸秆还田，增施有机肥，加强高标准农田建设。