我国农地资源利用的碳排放测算及驱动因素实证分析
2017-03-25梁青青
梁青青
摘要:以1995~2014年农业能源消耗为基础数据,利用碳排放估算公式对我国农地资源利用的碳排放规模、强度和结构进行测算。基于改进的Kaya等式与LMDI分解法,结合计量模型,对碳排放驱动因素进行实证分析。结果表明:我国农业碳排放量逐年增加,1995年为38828293万吨,2014年达到83859491万吨,年均增长415%。农药、化肥等所产生的碳排放量随着经济增长和农业生产方式的转变都出现了不同程度的增长。农业人均碳排放总量、单位耕地面积碳排放量不断递增。化肥、农药、农膜和农用柴油与农业碳排放量之间存在长期的稳定均衡关系。
关键词:农地资源;碳排放;强度;结构;因素分解
DOI:10.13956/j.ss.1001-8409.2017.01.18
中图分类号:F1245;F3012 文献标识码:A 文章编号:1001-8409(2017)01-0081-04
Abstract: This paper calculates the scale of emissions, carbon intensity, and carbon emissions structure of agriculture by the formulas for calculating carbon emissions, based on the status of agricultural carbon emissions from 1995 to 2014. And then, it empirically analyzes the carbon emissions driving factor decomposition by equality and improved Kaya LMDI decomposition. Results show that, the carbon emissions from agricultural country is increasing year by year, in 1995 is 38828293 million tons, and in 2014 increases to 8385.9491 million tons, the average growth rate is of 415%. Carbon emissions produced by pesticide, chemical fertilizer increases with the transformation of economic growth and the way of agricultural production. Per capita carbon emissions in agriculture and farmland has increased. There is the longterm stable equilibrium relationship between fertilizers, pesticides, plastic sheeting, diesel oil and agriculture carbon emissions.
Key words:agricultural land resource; carbon emission; strength; structure; factor decomposition
气候变化是本世纪影响最为深远的全球性环境问题,应对气候变化的挑战是一项复杂的系统工程,其核心是减少二氧化碳等温室气体的排放和适应气候变化的总体趋势,节能减排已成为全球共同的责任。发展低碳农业是应对气候变暖、确保能源安全、保护资源环境可持续发展的必然选择。
目前比较常见的农业碳排放量影响因素的研究有三种方法:IPAT 方程、Kaya等式和LMDI方法[2]。其他还包括DPSIR模型、资源利用回归模型、经济增长与环境监测模型。同时结合脱钩指标、计量模型等。本研究以1995~2014年农业能源消耗为基础数据,利用碳排放估算公式对我国农地资源利用的碳排放规模、强度和结构进行测算,基于改进的Kaya等式与LMDI分解法,结合计量模型,对碳排放驱动因素进行实证分析。
1测算方法和数据来源
11测算方法
基于农地利用的角度测算碳排放量应用最为普遍。农业碳排放主要来源于农业生产过程中的6个方面:①化肥;②农药;③农膜;④农业机械;⑤农地翻耕;⑥灌溉农业。碳排放估算公式为:
E=∑Ei=∑Ti·δi
其中E为农业碳排放总量,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[2]。
12数据来源
数据来源于《中国统计年鉴》(1995~2014年),并结合相关的政府工作报告和国家统计局、农业部公布的相关数据。包括化肥、农药等各项农业能源消耗以及农村总人口、农业GDP等相关数据。
2测算结果与分析
21我国农业碳排放规模
211我国农业碳排放总量
根据碳排放公式和数据,计算出1995~2014年我国农业碳排放总量,其波动规律呈现如下趋势(见图1)。
(1)1995年我国农业碳排放量为38828293万吨,2014年增加到83859491万吨,年均增长415%。农药、化肥、农膜、农用柴油、翻耕、灌溉等所产生的碳排放量随着经济增长和农业生产方式的转变都不同程度出现了波动性增长,年均递增率分别为455%、369%、687%、484%、050%、124%。
随着我国农业中化肥施用量的不断增加,化肥的碳排放总量从1995年的25122476万吨增加到2014年的49810585万吨,化肥年均碳排放量37888358万吨;农药带来的碳排放量从1995年的3774587万吨增加到2014年的8674148万吨,年均排放6340565万吨;农膜的碳排放量从1995年的3325560万吨增加到2014年的11256140万吨,年均增长率高于其他各种碳源的碳排放量。农用柴油碳排放总量和增长率呈现在波动中增长的趋势,总量从1995年的5158861万吨增加到2014年的12369649万吨,后者是前者的24倍。农业有效灌溉面积总量基本稳定,所以其带来的碳排放量相對平稳,1995~2014年间一直在100万吨左右。翻耕面积变化不大,其碳排放量也相对平稳,一直在50万吨左右,年均碳排放量480732万吨。
(2)根据各年份不同的碳排放总量增长率,本文把1995~2014年划分为以下几个阶段:
第一个阶段为1995~2001年,碳排放增长率均高于5%。我国化肥用量及其增长速度也令人吃惊。这主要源于1982年到1986年的农业一号文件的影响。随后农业部把1990年定为农业技术推广年,积极推动农业科技进步和科技成果转化,建立高效的农业科技推广体系,转变农业生产方式,这也是该阶段化肥用量大幅增长的主要原因。
第二个阶段为2002~2007年,这个阶段的碳排放增长率稍有放缓,控制在34%以内。
第三个阶段为2008~2011年,在这几年时间里,碳排放增长率较上个阶段有所反弹,增幅在33%~65%之间。这主要源于2007年开始,国家发布的支持农业的“一号文件”,对促进农业和农村发展进行了全新的顶层设计。
第四个阶段为2012~2014年。这几年间,随着国家对生态环境和农业生产方式转变的重视,农业能源消耗量减少,碳排放量的增速明显放缓,控制在134%~361%之间。这主要源于三农政策的引导作用。
212我国人均农业碳排放量
英国前副首相普雷斯科特在北京举行的中欧战略伙伴关系研讨会上表示,“为了公正地评估相互的污染程度,我们应该使用新的标准,也就是人均碳排放量。运用人均碳排放这个指标,能更好地显示发达国家和发展中国家在碳排放上的态度、行动及其后果。”与此同时,人均碳排放量相比其他指标,剔除了不同国家和地区人口密度对碳排放总量的影响。目前在人均二氧化碳排放量方面,我国正在飞速进入发达国家的行列。
人均农业碳排放量=农业碳排放总量/农村总人口。从图2可以看出,农业人均碳排放总量逐年增加,从1995年的00459吨/人增加到2014年的01250吨/人。同时增长比率也呈现增长的趋势,从1995年的472%增长到2014年的1006%。
213单位耕地面积碳排放量
单位耕地面积碳排放量是评价低碳农业竞争力的一个重要指标,是从土地利用角度体现碳排放情况,单位耕地面积碳排放量=农业碳排放总量/耕地面积。这里耕地面积不考虑耕地资源现实生产能力。数据显示,单位耕地面积碳排放量由1995年的04059吨/公顷增长到2014年的06889吨/公顷。除1999~2000年间单位耕地面积碳排放量有所下降外,其他时段的单位耕地面积碳排放量呈现直线上升的趋势。
22我国农业碳排放强度
碳排放强度也就是GDP碳排放,或称GDP能耗、GDP能耗强度。是指单位GDP的CO2排放量,该指标主要是用来衡量一国经济发展同碳排放量之间的关系。一国或地区的经济发展模式是低碳还是高碳,主要是通过每单位GDP所带来的CO2排放量是下降还是上升来体现。同时与整体碳排放目标这个绝对的指标不同,碳排放强度指标是一个相对的指标,随着不同条件和因素的变化而变化。
本文将碳排放强度的概念应用到低碳农业中,农业碳排放强度=农业碳排放量/农业GDP,反映每单位农业GDP产出所带来的CO2排放量[5]。农业碳排放强度是衡量农业经济增长的质量和效率的一个重要指标。
由图4可看出,1995年我国农业碳排放总量38828293万吨,农业GDP53422亿元,农业碳排放强度073吨/万元;2014年我国农业碳排放总量83859491万吨,农业GDP405336亿元,农业碳排放强度021吨/万元。1995~2014年间,我国农业碳排放强度呈现不断下降的趋势,年均下降615%。
1995~2014年我国碳排放强度变化趋势呈现阶段性特征,大致可分为三個阶段:第一阶段为1995~2000年,这一阶段碳排放强度呈逐年下降趋势,从1995年的073吨/万元下降到2000年的038吨/万元,表明农业经济增长的质量和效率不断提高;第二阶段为2001~2005年,这一阶段碳排放强度变化不大,均在039吨/万元~040吨/万元之间。第三阶段为2006~2014年,随着国家政策对生态环境的重视和经济增长方式的转变,这一阶段碳排放强度呈阶梯式下降趋势,从2006年的039吨/万元下降到2014年的021吨/万元,这一时期我国农业经济增长的质量和效率不断提高。
23我国农业碳排放结构
我国农业碳排放结构组成包括6大要素,分别是:化肥、农药、农膜、农用柴油、有效灌溉面积和翻耕。
(1)1995~2014年,从农业碳排放结构来看,化肥所占比重最大,达到6138%。但是化肥所占比重总体趋势是下降的。从1995年的647%下降到2014年的594%。其次依次为以农业机械消耗为代表的农用柴油、农膜、农药、有效灌溉面积和翻耕,比重分别为1405%、1175%、1027%、177%和078%。农用柴油所占比重呈现出在波动中增长的趋势,主要是源于随着农业机械化的不断推进,农业机械动力的不断增加,对柴油的消耗量也在逐渐增加。
(2)从各具体结构组成来看,化肥碳排放量所占比重最大,但其比重是不断减少的。从1995年的647%一直下降到2014年的594%。近年来,随着测土配方施肥技术的不断推广,化肥利用率普遍提高5%~10%,增产率一般为10%~15%,最高可达20%以上。所以在保证粮食安全的前提下,不断提高化肥使用效率,并逐渐减少化肥施用量,使碳排放量不断降低。
农用柴油带来的碳排放量所占比重次之。2014年,我国农用柴油消耗量为348438万吨,占全国柴油消耗总量的30%~40%。同时受国际油价大环境的影响,我国柴油价格的不断攀升,农业机械化生产成本是造成农业生产成本“天花板”价格的重要因素。同时柴油价格的变动带来的碳排放量也呈现出波动中不断增加的趋势。
再次是农膜。我国是农膜生产量和使用量最多的国家,每年棚膜耗用量已达70万吨,地膜年销量45万吨,农膜使用量是其他所有国家总和的16倍。农膜使用量的不断增加带来的碳排放量不断增加。
最后是农药、有效灌溉面积和翻耕面积。后两者的总量基本不变,所以其导致的碳排放量也较为稳定[6,7]。农药带来的碳排放量所占比重在波动中增长,从1995年的972%增长到2014年的1034%。
(1)总体来看,农业经济因素成为了导致农业碳排放增加的最主要因素。研究结果表明,1995~2014年,经济因素累计产生了30444%(1370915万吨)的农业碳排放增量。这与很多学者关于农业资源环境与经济发展的EKC验证结果是一致的。这说明目前我国经济发展与环境质量仍然处于EKC曲线拐点左侧[2]。
(2)在抑制农业碳排放量减少效果方面,依次为效率因素、结构因素、人口因素。1995~2014年,农业生产效率因素、农业结构因素、劳动力规模因素对碳减排的累计贡献分别为10859%(489008万吨)、592%(266603万吨)、3664%(164993万吨)。
(3)为进一步分析碳排放量影响因素的每一个结构冲击对我国农业碳排放量变化的贡献度,对碳排放因素进行方差分解。结果显示,化肥和农药对农业碳排放的长期贡献度呈现先增加后减小的趋势,而且经历了逐步衰减的过程,均值分别为135083%、18883%。农膜对农业碳排放的长期贡献度呈现不断增加的趋势。农用柴油对农业碳排放的长期贡献度比较平稳。
(4)协整检验说明,化肥、农药、农膜和农用柴油与农业碳排放量之间存在长期的稳定均衡关系。脉冲响应函数分析结果表明,对化肥、农药、农膜和农用柴油的正向冲击会对农业碳排放量的增加产生稳定的促进作用。
3结论和建议
(1)目前我国经济发展与环境质量仍然处于EKC曲线拐点左侧。因此随着我国农业经济发展和能源消耗的不断加大,农业碳排放量不断增加。
(2)化肥、农药、农膜和农用柴油的正向冲击会对农业碳排放量的增加产生稳定的促进作用。农业能源消耗仍将是我国农业碳增量的主要因素。
(3)在大农业的背景下,发展低碳农业的手段主要有三个,包括减少碳排放、增加碳汇、配套一些实用的技术和基础设施建设等。其中减少农业碳排放的措施包括减少农业能源消耗、开发农村可再生能源、做好农村生活节能和实施农业清洁生产。增加碳汇的方式包括增加耕地碳汇、草地碳汇和通过植树造林增加碳汇。在使用一些实用的技术发展低碳农业方面,主要包括加强农业基础设施建设、调整种植结构和种植制度、发展节水农业等。
参考文献:
[1]中华人民共和国国家统计局.中国统计年鉴2015[M].北京:中国统计出版社,2015.
[2]沈满洪,吴文博,魏楚.近二十年低碳经济研究进展及未来趋势[J].浙江大学学报(人文社会科学版),2011(03):14.
[3]田云,李波,张俊飚.我国农地利用碳排放的阶段特征及因素分解研究[J].中国地质大学学报(社会科学版).2011(01):59-63.
[4]王帅,张晶,刘富刚.德州市低碳农业发展潜力分析及对策[J].生态科学,2012(01):69-74.
[5]于伟咏,漆雁斌,李阳明.碳排放约束下中国农业能源效率及其全要素生产率研究[J].农村经济,2015(8):28-34.
[6]李波.我国农地资源利用的碳排放及减排政策研究[D].华中农业大学,2011.
[7]吴贤荣,张俊飚,田云,李鹏.中国省域农业碳排放:测算、效率变动及影响因素研究——基于DEA-Malmquist指数分解方法与Tobit模型运用[J].资源科学,2014(01):129-137.
[8]IPCC. Summary for Policymakers: Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change[A]. Climate Change 2013: The Physical Science Basis [R]. Stocker T F, Qin D, Plattner G K, et al, eds. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 2013.1-30.
[9]中華人共和国农业部.低碳农业——应对气候变化农业行动[M].北京:中国农业出版社,2009,11.
[10]胡鞍钢,管清友.中国应对全球气候变化[M].北京:清华大学出版社,2009,12.
[11]Zhang Y.Provincial Responsibility for Carbon Emission in China Under Different Principles[J]. Energy Policy,2015,86:142-153.
[12]Zhao- Hua Wang,Hua- Lin Zeng,Yi- Ming Wei. Regional Total Factor Energy Efficiency: An Empirical Analysis of Industrial Sector in China[J].Applied Energy, 2012(97):115-123.
[13]Snyder C S,Bruulsema TW,Jensen T L,et al.Review of Greenhouse Gas Emissions From Crop Production Systems and Fertilizer Management Effects[J].Agriculture Ecosystems and Environment,2009,133:247-258.
[14]Hu Jin Li,Wang Shih Chuan.Total Factor Energy Efficiency of Regions in China[J].Energy Policy,2006,34(17):3206-3217.
(责任编辑:何彬)