中国北方农牧区生存性碳排放特征与实证

刘荣霞 张鹏鹏 夏建新 汲荣荣

(1．中国21世纪议程管理中心，北京100038;2．中央民族大学生命与环境学院，北京100081)

中国北方农牧区生存性碳排放特征与实证

刘荣霞1张鹏鹏2夏建新2汲荣荣2

(1．中国21世纪议程管理中心，北京100038;2．中央民族大学生命与环境学院，北京100081)

以中国北方农牧区的内蒙古通辽地区为例，结合实地问卷调查，研究农牧民家庭生存性碳排放特征。研究提出了农牧民家庭生存碳排放评估指标体系，其中能源产品和非能源产品成为农牧民家庭生存性碳排放的两大来源。计算了农牧民人均能源消费碳排放量及食物消费碳排放量。研究结果表明:在能源方面，农牧民家庭生存性碳排放构成呈能源消费主导型，2008年，该区人均生存性碳排放总量为1 040．36 kg，其中矿物燃料、用电消费碳排放分别占总生存性碳排放的45．53%和30%;受传统生活方式影响，家庭用能结构粗放，以矿物化石能及一次生物质能为主，电能使用比例相对较低。在食物方面，农牧民家庭食物消费结构渐趋低碳化，2008年和2009年人均食物消费总碳排放量分别为78．42 kg和76．67 kg，以粮食消费占主导，占总消费量的60%;2009年与2008年比较，含碳量较高的粮食和食用油消费分别降低4%和3．8%。该区农牧民人均食物消费碳排放量只是美国的39．2%，英国的49．6%，日本的72%，属基本生存线碳排放。

生存性碳排放;农牧区;通辽;特征

家庭是社会构成的基本单元，评估家庭消费碳排放可以反映不同地区在不同经济发展水平下温室气体排放的根本特征，可为比较发达国家和发展中国家间家庭消费的结构性差异提供依据。中国作为世界上最具影响力的发展中国家，虽然，碳排放总量位居世界第一，但在排放特征上与发达国家存在明显差异。在单个家庭层面上，中国大多数家庭以生存性碳排放为主，尤其是中国广大农村地区，文化消遣、奢侈品等非生活必须的碳排放量较低。本文以中国北方农牧区的内蒙古通辽地区为例，结合实地问卷调查，研究了农牧民家庭生存性碳排放特征。

1 生存性碳排放的提出及相关研究

从18世纪后半叶的工业革命开始，世界人口增长幅度明显加大。人口的持续增长对能源供应和社会经济发展产生了巨大影响。由于人口增长和人类社会发展的需求，人类活动的强度和范围不断加强，导致大气温室气体浓度大幅度上升。20世纪70年代末期，科学家们开始把气候变化看作一个潜在的严重问题。为了抑制人为温室气体的排放，防止气候异常变化，联合国在1992年地球首脑会议上，通过了《联合国气候变化框架公约》，旨在对“人为温室气体”排放做出全球性限制［1］。人为温室气体的排放研究成为当前碳排放研究最为核心的内容之一。家庭人为温室气体排放作为该研究内容的重要组成部分以及国际国内人际公平碳排放权的首要评估指标，受到国内外诸多学者的重视。

格罗宁哥大学的Paterswolde在1999年7月举行的第二届国际可持续家庭消费研讨会上，做了“家庭生成代谢从观念到实践”的报告，成为了家庭可持续发展消费研究的开端［1］。此后，国外学者纷纷开始着手于这种更小尺度上、基于家庭的温室气体排放评估，家庭能源消耗与CO2排放的相关研究不断兴起。Vringer等对荷兰居民的能源消费进行了分析，随后对欧盟11个成员国的家庭直接和间接能源需求进行了研究［2］。Pachauri S和Spreng D将印度家庭的能源消耗分为三个时间段(1983－1984年，1989－1990年，1993－1994年)进行了分析研究，给出了导致能源消费增加的主要因素［3］;Lenzen利用投入产出模型评估了澳大利亚消费者行为对能源消费和温室气体排放量的影响;Ben和Dowlatabadi利用消费方式分析方法，研究了美国能源使用及其相关CO2排放之间的关系;Weber和Matthews等就美国家庭消费及其碳足迹进行了量化，指出家庭碳排放的差异主要源自家庭收入和支出的差异;Biesiot和Moorman对荷兰的家庭能源消费及其CO2排放进行了分析，指出荷兰当时的家庭消费模式与可持续发展目标背道而驰［4］。

在我国，这种基于家庭小尺度的生存性消费温室气体排放研究还相对较少。目前开展的家庭消费相关的温室气体排放还主要集中在宏观数据的分析上，即通过对宏观数据的整理和计算来分析研究城乡家庭消费之间的异同，而缺少微观尺度上对不同地域居民生活水平、家庭规模、消费行为差异等因素的影响分析。对居民的生活水平尤其是发展中国家更需要开展相关研究，因为对发展中国家的人口来说，所享受的工业化成果和服务极少，为满足家庭生存所需的排放量很低，生存排放的评估有可能反映出发达国家和发展中国家温室气体排放的根本特征。

家庭消费产生的CO2排放指在一定的社会经济技术条件下，个人家庭为了满足自身基本生存及发展而产生的碳排放。家庭生存消费产生的CO2可以分为直接排放和间接排放两种，直接排放主要指家庭能源产品的消费，如煤炭、石油、天然气以及电力等;间接排放涉及到除能源产品之外的其他家庭消费品，如食物、耐用消费品以及休闲娱乐、医疗卫生和教育等间接产生的碳排放。生存性碳排放是家庭消费碳排放的一部分，是指家庭人口基本生存所需的那部分消费所产生的碳排放，不包括为满足个人发展而消费产生的碳排放，例如家庭娱乐消费。生存碳排放与社会经济水平有着密切联系，并受到家庭规模、收入水平、消费结构以及气候条件等因素的影响。

2 研究区域概况及数据来源

2．1 研究区域概况

研究区域位于内蒙古自治区通辽市。通辽地处内蒙古自治区东部，北纬 42°15'－45°41'、东经 119°15'－ 123°43'之间，总面积59 535 km2，南北长约418 km，东西宽约370 km。通辽气候属温带大陆性气候，春季干旱多风;夏季短促温热，降水集中;秋季凉爽;冬季干冷。通辽市土质肥沃、水草丰美，森林面积125万 hm2，覆盖率达23．7%，林木总蓄积量1 745万 m3，草原总面积342万 hm2，其中可利用面积312万 hm2，牲畜存栏头数达到 712．5万头(只)，其中西门塔尔牛、科尔沁牛、中国美利奴细毛羊、科尔沁细毛羊、科尔沁马等畜种享誉国内外。通辽既是国家重要商品粮基地，也是国家重要的畜牧业生产基地［5］。

2．2 数据来源

计算通辽农牧区居民生存性碳排放的基础数据来源分为两部分:区统计年鉴数据、案例研究区问卷调查数据。引用《内蒙古统计年鉴2010》［6］中2008年、2009年农牧区居民用电量及食品消费数据计算电能消费碳排放及食品消费碳排放。农牧区居民矿石燃料及生物质燃料的消费数据通过通辽农牧区问卷调查获取。问卷调查的核心是掌握研究区域广大农牧民生活用能现状。调查采用典型调查的方式，以农户为基本单元，调查方法包括问卷调查和深层访谈法。调查时间为2006年7月至8月。调查范围选取了通辽市附近的伊利沁村、科尔沁左翼中旗的代古力镇和珠日河牧场，扎鲁特旗的乌力吉木仁苏木以及奈曼旗部分农户。在问卷调查中，共计随机调查农牧民65户，采取了抽样的方式，在不同调研地区随机对不同经济水平的农牧户进行调查，收集了65份调查问卷，有效问卷65份，对70多个农牧民进行了深入访谈。调查内容包括家庭成员的构成情况，家庭用能现状，生计方式，家庭经济水平等。调查中对各种能源消费情况均以实物消耗量进行统计，在数据处理中依据相关标准，将实物消耗量折算为标准煤当量(coal equivalent)，用以计算各项能源消费碳排放［5］。

3 北方农牧区生存性碳排放计算

3．1 生存性碳排放指标构成

生存性碳排放研究主要以家庭为基本单元，对户内为满足其生活基本需求的各项消费进行碳排放计算。国内外学者在研究家庭生存性碳排放时，划分为直接排放和间接排放两类。直接排放指的是家庭能源产品的消费，如煤、石油、燃气、电等;间接排放主要涉及除能源产品消费外的其他家庭必须消费品，如食物、耐用消费品等。图1列出农牧民生存性碳排放指标体系，其中能源产品和非能源产品成为农牧民家庭生存性碳排放的两大来源。家庭能源消费产品包括矿物燃料、生物质燃料和电;家庭非能源消费产品包括食品和耐用消费品。本研究中，由于缺乏通辽农牧区耐用消费品能耗数据;而部分耐用消费品以耗电为主，家庭总用电量也反映了部分耐用消费品的能耗情况。因此，农牧民家庭耐用消费品碳排放部分不做计算。

3．2 家庭消费能源产品碳排放计算

按农牧民家庭能源消费种类划分为矿物燃料(煤、石油、天然气)、生物质燃料(薪柴、秸秆、家畜粪便)和电能三类进行计算。农牧民家庭矿物燃料计算采用ORNL(Oak Ridge National Laboratory)提出的方法对化石燃料燃烧释放CO2量进行计算(见公式1)，其中Ef为燃煤的碳排放量，Cf是燃煤的量，Of是燃煤的有效氧化率，Pf为每吨标准煤的含碳率，S为在获得相同热能情况下，石油、燃油释放CO2是煤释放CO2的倍数［7］:

图1 农牧民生存性碳排放指标构成Fig．1 The index form of agriculture herdsman survivability carbon emissions

生物质燃料燃烧排放的CO2。首先计算生物质燃料燃烧的CH4排放量，计算公式如下:

其中，Eb为生物质燃烧CH4排放量，Cb为生物质消费量，Rb为生物质含碳率，Ob为氧化率，Mb为某种生物质甲烷产生率，然后乘以16/12换算为甲烷排放量。第二，计算生物质燃料燃烧碳排放量。在得到某种生物质燃烧的甲烷排放量后，再利用全球温室效应潜能(GWP)可以将排放到大气中的CH4排放量转化成CO2当量。其中，GWP是指单位质量某种气体排放在给定时期内，对全球变暖的影响与CO2的相对比值［8］。家庭用电碳排放核算采用替代法计算，即节约1度电等于减排0．997 kgCO2［9］。

根据公式(1)、(2)，计算2008年通辽农牧区家庭矿物燃料及生物质燃料碳排放，结果列入表1和表2。该地区农牧民家庭人均燃煤、燃气碳排放量分别为464．03 kg、9．6 kg，人均矿物燃料消费碳排放量为473．63 kg;表2中，农牧区家庭生物燃料消费主要包括薪柴、秸秆和家畜粪便，燃烧后的 CO2排放量分别为12．39 kg/人、89．71 kg/人和74．03 kg/人，农牧民人均生物质燃料消费CO2排放总量为176．13 kg。在用电碳排放方面，采用内蒙古农牧区用电量电消费量数据替代计算。2008年，全蒙农牧区用电量为2008年365 014亿kW/h，当年农牧区人口数为1 165．74万人，根据节能产业网给出的数据，按1 kW/h电排放0．997 kgCO2计算，农牧民人均用电排放 CO2为312．18 kg。2008年，通辽农牧民人均能源消费碳排放量总计961．94 kg，其中，矿物燃料消费碳排放比例最高，占总能源消费碳排放的49．24%。

表1 2008年通辽地区农牧民家庭人均矿物燃料消费碳排放Tab．1 The carbon emissions of agriculture herdsman family per capita consumption of fossil fuel

表2 2008年通辽农牧区家庭人均生物质燃料消费碳排放Tab．2 The per capita household carbon emissions of Rural parish biomass fuel consumption in Tongliao

3．3 家庭食物消费碳排放计算

食物消费是家庭消费的重要组成部分，食物中的碳通过家庭代谢以CO2等温室气体或其它含碳化合物的形式排放到环境中，对碳排放产生着重要的影响。2008年 Weber、Matthews对美国的整体食物系统的做了经济投入产出的生命周期评估，研究表明美国平均每年每人通过食物间接排放的CO2量大约占美国每年每人CO2总排放的15%［11］。

家庭食物消费碳排放计算公式如下:

式中，Wc为所有食物的总C量;wci为食物i的C量;Wi为食物的消费量;ri为食物i的碳折算系数;n为消费食物的种数;cpi，cfi，cci分别为食物 i中蛋白质、脂肪和碳水化合物的含量;pi，fi，ci分别为食物i中蛋白质、脂肪和碳水化合物的含C量，可根据不同食物蛋白质、脂肪和碳水化合物的化学组成折算而得。

通辽农牧区家庭食物消费组成包括:粮食、蔬菜、食用油、猪牛羊肉、家禽、蛋类、水产品、糖、酒9项。根据公式3、4、5计算各项食物消费碳排放，结果见表3。2008年、2009年通辽农牧民家庭人均食物消费碳排放量分别为78．42 kg，76．67 kg，其中，粮食消费碳排放是家庭食物消费碳排放的重要组成，其排放比重占到了80%。

4 通辽农牧区生存性碳排放特征

4．1 农牧民家庭生存性碳排放构成呈能源消费主导型

从农牧民人均生存性碳排放构成看(如图2所示)，家庭能源消费碳排放占主导地位。2008年，通辽农牧区人均生存性碳排放总量为1 040．36 kg，其中能源消费碳排放占到了总排放的92．46%，矿物燃料、用电消费碳排放分别占总生存性碳排放的45．53%和30%。

4．2 农牧民家庭用能结构粗放

与东部发达城市居民相比，通辽地区农牧民家庭用能结构粗放，以矿物化石能及一次生物质能为主，电能使用比例相对较低。表4中，北京、广州两地居民生活用能中电消费碳排放比例分别占83%和91%，而通辽农牧民用电碳排放比例仅占总能源消费的32%，该指标比北京、广州分别低51%和59%。

4．3 传统生活方式成为影响农牧民家庭用能结构的主要驱动力

通辽农牧区，居民的生计方式以放牧为主，多饲养家畜家禽，家畜粪便是牧民生活用能的主要来源之一，其消费量占能源总消费量的21．5%。在农区和农牧交错区，人民的生计方式以农作为主，玉米秆、向日葵杆等农业副产物多，秸秆消耗比重大，占总用能量的34．4%。此外，在实地调查中了解到，通辽地区的农牧民多喜欢通过“砍树”、“刨疙瘩(刨树根)”、“打草”、“搂柴”等办法获取薪柴燃料直接燃烧家用。传统生活方式的影响使通辽地区农牧民能源消费构成以一次生物质能为主。

表3 2008年、2009年通辽农牧区人均食物消费碳排放Tab．3 The per capita carbon emissions of rural parish food consumption in Tongliao

图2 通辽农牧民家庭用能碳排放构成Fig．2 The carbon emission form of agriculture herdsman family in Tongliao

表4 2007年北京市、广州市居民生活人均用能碳排放Tab．4 The per capita energy consumption carbon emissions of life in Beijing and Guangzhou

4．4 农牧民家庭食物消费结构渐趋低碳化

2008年和2009年农牧民家庭人均食物消费总碳排放量分别78．42 kg和76．67 kg(见表3)。从结构上看，粮食消费占主导，占总消费量的60%，蔬菜消费占24．1%，而食油、肉类、水产品、蛋、糖的消费量仅分别占 1．3%，7．7%，0．6%，1．8%，0．3%。粮食是我国居民最主要的食物消费品种，而粮食本身的含C量较高，粮食消费量的变化成为影响居民食物消费碳排放的主要因素。从2008年到2009年，通辽地区农牧民粮食消费量降低了4%;同期，高含C的食用油的消费量也降低了3．8%;此外，受传统饮食习惯影响，农牧民对新鲜蔬菜的需求较高，在各项食物中蔬菜含碳量低。因此，农牧民家庭食物消费结构呈低碳化的发展趋势。

4．5 农牧民家庭食物消费碳排放总量低，属基本生存线排放

图3 2008年不同国家(地区)家庭人均食物消费碳排放对比Fig．3 Comparison between different countries(regions)on C emissions per person from household food in 2008

图3中，将通辽农牧民家庭人均食物消费碳排放总量与中国、美国、英国、日本等国家居民人均食物消费碳排放量进行对比。结果表明，农牧民家庭食物消费碳排放总量最低，为美国的39．2%，英国的49．6%，日本的72%，比印度的人均食物消费碳排放量低近5个百分点。总体上看，通辽农牧民家庭食物消费水平处于温饱状态，其消费的碳排放为满足生存的基线排放水平。

5 结束语

综上所述，我国北方农牧区生存性碳排放主要排放特征为:在能源方面，农牧民家庭生存性碳排放构成呈能源消费主导型，家庭用能结构较粗放，且受传统生活方式影响;在食物方面，农牧民家庭食物消费结构渐低碳化，食物消费碳排放总量低，属基本生存线排放。与国内部分发达城市人均生存性碳排放量相比处于较低水平。对北方农牧区生存性碳排放的研究，明确北方农牧区生存性碳排放特征，有助于进一步优化农牧区能源利用类型和食品消费结构，进一步减少农牧区生存性碳排放总量，为城市低碳排放的研究提供了理论依据和实例探究。

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Characteristics of Survival Carbon Emission of Households in China’s Northern Agro-pastoral Area

LIU Rong-xia1ZHANG Peng-peng2XIA Jian-xin2JI Rong-rong2
(1．The Administrative Center for China’s Agenda 21，Beijing 100038，China;2．Life and Environment Science College of Minzu University of China，Beijing 100081，China)

Taking the Northern agro-pastoral area in Tongliao，Inner Mongolia，combining the local questionnaire，the paper studied the characteristics of survival carbon emission of households in China’s northern agro-pastoral area．The paper presented the assessment indicator system of survival emission of agro-pastoral households，among which the resource products and non-resource products become the main sources of survival carbon emission of agro-pastoral households．The paper calculated the per capita resource consumption carbon emission amount and food consumption emission amount．The research result showed that the survival carbon emission of households in China’s northern agro-pastoral area was the resource consumption type dominated by resource consumption．In 2008，the average per capita amount of survival carbon emission was 1 040．36 kg，among which the carbon emissions of mineral fuel and electricity consumption accounted for 45．53%and 30%，respectively．Affected by traditional life mode，the family energy use structure was extensive，mainly mineral fossil energy and primary biomass energy，and electricity accounted for a small proportion．The food consumption structure of agro-pastoral households was in the trend of low carbon．In 2008 and 2009，the carbon emission of per capita food consumption is 78．42 kg and 76．67 kg．Food consumption was in the lead，accounting for 60%of the total consumption．Compared with the consumption in 2008，the consumption of grains and cooking oil with high carbon decreased 4%and 3．8%in 2009，respectively．The average per capita amount of survival carbon emission in this region was the basic life line carbon emission，39．2%of the U．S．，49．6%of the UK，and 72%of Japan．

survival carbon emission;agro-pastoral region;Tongliao;characteristics

X24:P467

A

1002－2104(2012)04－0029－06

10．3969/j．issn．1002－2104．2012．04．006

2011－12－20

刘荣霞，博士生，副研究员，主要研究方向为可持续发展战略与对策。

“十一五”国家科技支撑计划重点项目“生态补偿关键技术开发与示范应用”课题(编号:2006BAC18B04)。

(编辑:李 琪)