农业碳排放时序测算及其影响因素分析——以湖北省公安县为例

侯林春，彭月（中国地质大学（武汉）公共管理学院，武汉430074）

农业碳排放时序测算及其影响因素分析
——以湖北省公安县为例

侯林春，彭月
（中国地质大学（武汉）公共管理学院，武汉430074）

“农业碳排放”最早在20世纪早期就已提出，近年随着农业的发展，农业生产活动导致的碳排放量有增无减，农业碳排放问题受到社会各界高度关注。从县域视角出发，以湖北省江汉平原荆州市公安县为例，基于农业投入与生产过程中的6个主要方面的碳源，测算了近年公安县农业碳排放量，运用Kaya恒等式变形公式对农业碳排放影响因素进行分解分析。结果表明：公安县近年农业碳排放总量呈现增长趋势，农业碳排放总量及农业碳排放强度年均增长率分别为2.08％，1.59％。经济因素是影响碳排放的主要因素，效率因素，结构因素和劳动力因素均表现为抑制碳排放的增长。

农业碳排放；Kaya恒等式；因素分解

近年，随着温室效应等气候环境问题的凸显，温室气体的排放问题越来越受到国内外学者的关注。中国是发展中的农业大国，农业生产活动在中国具有广泛性，普遍性，农业活动是碳排放的主要来源之一。农业碳排放系指农业生产种植业生产过程中由化肥、农药、能源消费以及土地翻耕等直接间接导致的温室气体排放［1］。农业活动直接依赖于化石能源的投入，由此引发温室气体的排放，2000年《中华人民共和国和气候变化初始国家信息通报》报道中显示农业温室气体排放总量约占全国温室气体排放总量的17％，2009年中国政府向全世界表明，到2020年单位国内生产总值CO2排放量在2005年的基础上降低40％-45％，未来中国的减排压力是巨大的。

研究碳排放问题寻求减排策略意义重大，国内外学者对碳排放问题的研究主要集中在以下几个方面：碳排放测算研究，田云等在对中国农业碳排放进行测算的基础上，分析了省域碳排放差异以及变动趋势。碳排放影响因素研究，目前广泛运用于碳排放影响因素分解研究的主要模型有LMDI，Kaya恒等式。李波等对中国1993-2008年农业碳排放量进行测算，并运用Kaya恒等式变形公式对影响农业碳排放的因素进行分解分析。在前两方面研究基础上，有学者进一步探讨未来农业生产过程中的减排机制与政策，也有学者针对不同地区的现状，实证检验不同减排政策的实施效果［2］。

农业碳排放涉及不同层次，回顾前人研究成果，多集中于国家和省（市）域层面的宏观分析，对于县域层面的碳排放时序测算研究相对较少。因此研究从县域视角出发，以湖北省江汉平原荆州市公安县为例，测算其近5年农业生产过程中的碳排放量，运用Kaya恒等式变形式对碳排放量影响因素进行分析，以期寻求农业生产活动碳排放的减排路径，为农业生产低碳排放目标的实现提供决策参考。

1　研究区概况与研究方法

1.1研究区概况

公安县位于湖北省中南部边缘，长江荆江南岸，北纬29°37′-30°19′，东经111°48′-111°25′，地形地貌较为平坦，属平原湖滨区，河多湖多、倚堤为固是该县最显著的地理特征。2015年末全县户籍人口101.16万人，其中非农业人口21.45万人。全县总面积有225790.00hm2，常用耕地有80333.33hm2（旱田有33666.66hm2，水田有46666.67hm2），临时耕地24133.33hm2。公安县土地的适宜性较广，具有良好种植条件，农作物主要的分布是西南的红土丘岗和南部黄土平岗地带，湖积平原和沿河的冲积平原上，因此公安县农业基础厚实，是全国重要的粮食，棉花，油菜，水产品生产基地，粮食播种面积常年稳定在100560.00hm2左右（早稻播种面积19646.67hm2，中稻播种面积30446.66hm2，晚稻播种面积21006.67hm2），棉花播种面积25660.00hm2左右，油菜播种面积39766.66hm2左右，蔬菜面积18666.67hm2，淡水养殖面积达到18000.00hm2，另外有特色经济作物葡萄种植面积5333.33hm2，柑橘4133.33hm2，瓜果2666.67hm2。2015年，全县实现农业总产值103.24亿元，三次产业结构比为28.3：43.0：28.7，经济总体保持平稳健康发展，目前公安县农业发展直接依赖于自然资源以及化肥、农药、农膜等的投入，因此农业活动导致的碳排放逐年增长，并影响着生态环境。农业的可持续发展是人类可持续发展的基础，要实现社会的可持续发展，未来农业生产势必要走低碳可持续发展的道路。（公安县农业种植面积数据统计见表1）。

表1　公安县农业种植面积数据统计

1.2研究方法

1.2.1农业碳排放测算方法及数据来源

碳排放是关于大气中温室气体排放的一个简称或总称。目前大气圈中最主要的温室气体是二氧化碳，因此用碳（Carbon）一词作为代表。虽然并不是很准确，但是作为让民众最快了解的方法就是将“碳排放”简易地理解为“二氧化碳排放”［3］。按照国际通用算法，农业碳排放主要来源于六个方面:第一方面是化肥生产和使用过程中所导致的农业直接或间接的碳排放；第二方面是农药生产和使用过程中所导致的碳排放；第三方面是农膜生产和使用过程中所引起的碳排放；第四方面是由于农业机械运用而直接或间接消耗化石燃料（主要是农用机用柴油）所产生的碳排放；第五方面是农业翻耕破环了土壤有机碳库，大量有机碳流失到空气中所形成的碳排放；最后是灌溉过程中电能利用间接耗费化石燃料所形成的碳释放［4］。

碳排放测算公式：E=ΣEi=ΣTi·δi（1）

表达式（1）中E为农业的碳排放总量，Ei为各种碳源的碳排放量，Ti为各碳排放源的量，δi为各碳排放源的碳排放系数。根据有关经验数据，分别归纳出农业碳排放系数如表1。

表2　农业碳排放碳源、系数及参考来源

根据碳排放公式：E=ΣEi=ΣTi·δi，结合农业碳排放碳源、系数（表2），可以得出公安县碳排放的具体计算公式如下：

=化肥（t）×1000×0.8956kg·kg-1+农药（t）×1000× 4.9341kg·kg-1+农膜（kg）×5.18kg·kg-1+农用柴油（t）×1000×0.5927kg·kg-1+灌溉（hm2）×20.476kg·hm-2+翻耕（hm2）×3.126kg·hm-2。

研究区化肥、农药、农膜、柴油数据的来源于以中国农村统计年鉴［11］、湖北农村统计年鉴［12］和当地农业部门（公安县农业局）以及实地调查。

1.2.2碳排放影响因素及分解模型

在研究农业碳排放影响因素中，国际上建立了一系列模型方法，最常见并广泛被学术界认可的是LMDI模型和Kaya恒等式。本文对公安县农业碳排放影响因素分解分析基于Kaya恒等式［13］以及国内学者李波等人构建的Kaya变形公式，具体如下：

C、AGRI、AGR、P分别表示农业碳排放总量、种植业总产值、农林牧渔总产值、农业劳动力规模，农业劳动力人口规模，并定义：为农业生产效率因素为农业结构因素为农业经济发展水平因素。计算过程参考文献［14］。

2　结果及分析

2.1碳排放量测算结果及分析

根据已经给出的碳排放测算公式（1），运用已经采集的农业投入数据测算公安县2010-2015年的农业碳排放量（见表3）。

表32010　-2015年公安县农业碳排放情况（单位：kg）

根据碳排放量测算结果表3看，公安县2010-2015年间农业碳排放量总体呈现逐年增加的趋势，从2010年的270573135.66kg增长到2015年的299820779.00kg，平均年增长率为2.07％，但图1表明研究年间碳排放增长速度每年缓慢下降，从2011的2.17％下降到2015年的1.99％。图2显示农业主要六大碳源对农业碳排放量的贡献，其中化肥为主要的碳源，占总量的85.03％，年均增速为2.08％，第二大碳源为农药，占总量的11.34％，其他碳源所占比率较小，农膜为0.57％，柴油为2.42％，翻耕为0.09％，农业灌溉为0.56％。各碳源农业的碳排放均以平缓的速度增加，其中农业灌溉和翻耕的农业碳排放量年均增速最小，分别为0.65％，0.51％。由此看出，公安县的农业增产主要还是依赖化肥，农药等的投入，农业技术的投入相对匮乏，在未来较长的时期内还不能改善这种消耗型农业增长模式，未来需通过加大农业科技技术的投入力度，逐步向低消耗高效率的绿色低碳农业转型。

从碳排放强度（图3）看，2010年到2015年间总体呈现波动上升，2010-2013处于一直上升状态，2014出现下降，年增速为-1.62％，2015年又重新回升，年增速为4.31％，需说明2014年出现波动的原因是农业翻耕面积出现较大幅度增加，而翻耕作为六大碳源之一对农业碳排放的影响最小，仅占总量的0.09％，翻耕面积增加导致其他碳源投入所引起的碳排放增加小于翻耕面积的增加，在这种情况下碳排放强度则表现为下降，2015年翻耕面积在2014年的基础上出现回落，碳排放强度重新上升。因此随着碳排放强度的增减趋势，碳排放年增速表现出与其相同的增减趋势。

2.2碳排放影响因素分解结果及分析

结合上述碳排放量的测算结果，根据碳排放影响因素分解模型公式（2），借助数据分析工具spss22.0， excel2007表格，计算公安县2011-2015年农业碳排放因素分解结果（见表4）。

图1　公安县农业碳排放量及环比增速（2010-2015）

图2　公安县农业碳排放量（2010-2015）

图3　公安县农业碳排放强度及年均环比增速（2010-2015）

根据表4可以看出，经济发展水平是影响公安县农业碳排放的主要因素，其他三项影响因素影响水平持平，2011年-2015年，经济因素主导下，碳排放影响值累计达72367934.06，结构因素，劳动力因素，效率因素影响值分别为44194065.5，39549669.85，38475895.07。

图4表明，经济因素导致农业碳排放的增加，虽然整体有下降的趋势，但依然是导致农业碳排放增加的最主要的因素，随着农业经济的发展环境质量进一步恶化，这个矛盾将长期存在。农业种植结构因素是有效抑制农业碳排放的主要因素，效率因素以及劳动力因素也都对农业碳排放有抑制作用，其抑制碳排放效果大小依次为：结构因素＞劳动力因素＞效率因素，三者在研究年内均呈现波动的平缓状态，说明未来通过提高农业生产效率，改善农业种植结构和加快农业劳动力的非农化是实现农业增收减排最有效方法。

表42011　-2015年公安县农业碳排放因素分解结果

图4　公安县农业碳排放影响因素分解结果（2011-2015）

3　结论与启示

在传统农业发展模式下，大量使用化肥，农药等必然会导致农业碳排放量的增加，从而破坏环境，而农业的发展直接依赖于自然环境资源，因此环境的破坏会阻碍农业经济的进一步发展。农业经济的发展和环境质量是一个矛盾不可分割的整体，解决两者之间的矛盾是实现社会可持续发展这一最终目标的关键点。

本文研究公安县近阶段农业发展的碳排放问题，精准性的对区域低碳化农业发展提供借鉴建议。降低农业碳排放要从农业生产的每一个环节着手，针对公安县实际情况，具体分析影响农业碳排放各因素，从根源减少农业生产活动中的碳排放，减小农业发展对生态环境的破坏。

3.1针对于公安县近年来碳排放总量一直处于上升的现状，首先必须培养农民低碳意识，推广宣传低碳农业知识技术，从观念上改善传统农业发展模式对未来发展健康可持续农业的影响，这是发展低碳农业的必要前提。

3.2目前化肥和农药的大量投入是导致公安县近年来农业碳排放增加的主要原因，且各类碳源碳排放量均有所上升，因此在未来农业发展过程中要科学地使用化肥、农药等工业肥料，开发化肥农药的新型替代品，如：沼气池渣，人畜粪便等有机肥，并加大农业科技技术的投入力度，改变传统高消耗低产能的传统农业发展模式，建设生态农业模式，提高资源的重复利用率，减少农业碳排放。

3.3农业经济发展因素是导致公安县农业碳排放的主要原因，社会的发展，农业经济的增长必然导致碳排放量的增加，因此在保证农业经济发展的前提下，尽可能减少农业单位产值的农业碳排放量。公安县农业发展交通状况有待加强，水利灌溉系统不完善等，据此应加强基础设施建设，修修整农业交通道路，完善灌溉系统等，节约农业生产成本，提高农业生产效率，发展低碳高效农业。

3.4效率因素，结构因素，劳动力因素都在一定程度上抑制了农业碳排放的增加，其中农业种植结构因素是抑制农业碳排放的主要因素，因此农业种植进行翻耕轮换耕作，优化农业种植结构落实到户，在可规模生产区域进行规模化种植，提高劳动生产效率，提高资源利用效率，避免多次农业碳排放。解放剩余劳动力，让其进行非农化转移，实现多渠道农村经济来源，综合提高资源利用率和农业生产效率，实现农业减排，促进农业健康快速发展。

［1］李波，张俊飚，李海鹏.中国农业碳排放时空特征及影响因素分解［J］.中国人口·资源与环境，2011，21（8）：80-86.

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（2016-03-06收稿M编辑）

Timing Calculation of Agriculture Carbon Emission and Analysis of Impacts Factors——Taking Gong'an County，Hubei Province as an Example

HOU Lin-chun et al
（Faculty of Public Management，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

“Agricultural carbon emissions”was proposed in the early 20th century，recent years，with the development of agriculture，carbon emissions resulting from agricultural activities has increased，the society pay close attention to agricultural carbon emissions.Takes Gong'an County，Jianghan Plain，Jingzhou city，Hubei province as an example on scale of county. Based on agricultural inputs and six main major carbon source in the production process，calculate the agricultural carbon emissions of Gong'an County，decompose the impacts factors of carbon emission by Kaya identity deformation formula.The results showed that:Recent years total agricultural emissions of Gong'an County has increased，the average growth rate of agriculture carbon emission is 2.08％and the average rate of agriculture carbon intensity is 1.59％.Economic factors are the main factors that influence carbon emissions，efficiency factors，structural factors and labor factors were shown to inhibit the growth of carbon emissions.

Agriculture Carbon Emission；Kaya Identity；Decomposition

X2

A

1003-7853（2016）02-0074-04

教育部人文社科青年基金项目（12YJC790058）；中国地质大学（武汉）湖北省生态文明研究中心2015年度开放基金资助（SWSZK2015Y04）；中国地质大学（武汉）国土资源法律评价工程实验室开放基金资助（CUGFP-1402）

侯林春（1972-），男，河南周口市人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为农业生态经济评价和农村可持续发展。