新疆畜牧养殖经济效益与碳排放脱钩关系的实证研究*

冉锦成，苏 洋※，胡金凤，汪晶晶

(1.新疆农业大学经济与贸易学院，乌鲁木齐 830052； 2.新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052)

·研究报告·

新疆畜牧养殖经济效益与碳排放脱钩关系的实证研究*

冉锦成1，苏 洋1※，胡金凤2，汪晶晶1

(1.新疆农业大学经济与贸易学院，乌鲁木齐 830052； 2.新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052)

党的十八大提出“把推动发展的立足点转到提高质量和效益上来”。新疆作为我国五大牧区之一，研究畜牧养殖业发展质量效益，对第一产业的健康可持续发展有重要的现实意义。畜牧养殖经济效益与碳排放动态关系的研究作为检验畜牧养殖业发展质量效益的前提和重点。因此，笔者根据1997年以来新疆畜牧业增加值作为衡量经济效益指标，根据9类反刍动物肠道发酵和粪便排放所产生的温室气体作为衡量碳排放指标，并利用Tapio脱钩模型，探讨新疆畜牧养殖经济效益与碳排放的脱钩情况，并对其脱钩状态进行分析。结果表明：(1)新疆畜牧养殖碳排放量由1997年的649.71万t增加到2014年的747.33万t，增幅15.03%，年均增长0.83%，呈现“持续上升-快速下降-缓慢上升”3阶段特征。碳排放量和碳排放结构空间差异明显； (2)新疆畜牧养殖经济效益与碳排放呈现“弱脱钩平稳-扩张负脱钩与强负脱钩交替-强脱钩转型”的演进关系，以弱脱钩、强脱钩为主。据此，提出相应建议。

碳排放 时空差异 Tapio脱钩模型 低碳经济 畜牧养殖经济效益 新疆

0 引言

近年来气候变暖所导致的高温热潮、暴雨连连、旱灾、沙尘暴频发事件的概率持续增加，CO2是造成该现象的源头之一，因此，发展低碳绿色经济、发展节能减排成为全球关注的热点。2015年12月12日， 195个缔约方在巴黎达成了新的全球气候协议——《巴黎协议》，提出努力将气温升幅限制在1.5℃的目标。农业碳排量介于电热生产和尾气之间，成为第二大排放源，占我国碳排放总量的17%，畜牧业作为农业和农村经济的重要组成部分，是引领农业现代化和可持续发展的战略性和基础性产业，联合国粮食及农业组织(FAO)报告，畜牧业排放的温室气体占全球的14.5%。因此，如何做到畜牧养殖业经济效益增长的同时，能较好的减缓碳排放，成为“低碳绿色畜牧业”和“绿色生态安全畜产品”发展面临的重要问题。十八届五中全会提出建设“健康中国”愿景，强调行业节能减排低碳发展，找准畜牧养殖业经济效益和碳排放的动态变动轨迹，这对实现畜牧业发展和生态环境双赢、应对全球新的畜牧业科技革命意义重大。

鉴于此，大量学者对畜牧养殖碳排放进行研究，刘哲等[1]、陈瑶等[2]、朱宁等[3]、邹洁等[4]、於江坤等[5]、左志平等[6]、徐哲[7]分别从牲畜温室气体测算、畜牧业温室气体排放效率、畜禽废弃物处理对环境效率的影响、畜牧业碳排放影响因素、养殖业温室气体减排措施、养殖户低碳养殖行为决策、畜牧业可持续发展等多方面进行研究。在此基础上，部分学者对畜牧养殖碳排放与其经济变量关系展开研究，苏洋[8]、田素妍等[9]、潘丹等[10]、孟祥海等[11]分别利用脱钩模型、经济计量模型、脱钩评价模型、EKC模型分析畜牧养殖碳排放与经济发展水平关系，协整分析、回归分析法、VAR自回归模型也被应用于分析碳排放与经济变量关系研究中。目前关于经济效益与碳排放关系的研究还比较少，田云等[12]、李金才等[13]、管明等[14]分别对净碳效益与经济效益、生态农业模式与经济效益、农业效益与金融政策关系进行研究。未来10年畜牧养殖业将实现重大战略转型，在农业中率先实现现代化，成为保障粮食安全和促进农民增收的重要支柱产业，成为促进国民经济协调发展的基础性产业。新疆作为我国重要的畜牧业养殖基地，在保证我国牛羊肉消费需求的同时，产生的碳排放对生态平衡造成威胁，加上新疆干旱、半干旱气候因素，生态系统一旦破坏则不可逆。在“健康中国”、“生态文明”愿景下，研究新疆畜牧养殖经济效益与碳排放关系，对推动节能减排、考核畜牧养殖业发展质量效益意义重大。

1 研究方法及数据来源

1.1 碳排放测算方法

参考政府间气候变化专门委员会(IPCC)评估报告、联合国粮食及农业组织(FAO)和国内外学者对畜牧养殖碳排放的测度，选取牛、马、驴、骡、骆驼、猪、山羊、绵羊、家禽等主要反刍动物作为畜牧养殖碳排放源，采用各碳源量与其对应的碳排放系数乘积之和的方法测算碳排放，考虑到CH4、N2O和C化学性质不同，难以直接加总计算，该文按照(1 t CH4=6.82 t C， 1 t N2O=81.27 t C)的转换方法将CH4和N2O排放量换算成碳当量，测算公式如下：

(1)

表1 主要牲畜品种的CH4和N2O碳排放系数及参考来源

碳源肠道发酵粪便排放参考来源CH4/kg/(head·a)CH4/kg/(head·a)N2O/kg/(head·a)牛4711.39N2O来自胡向东;CH4来自IPCC山羊50.170.33绵羊50.151.39马181.641.39驴100.91.39骡100.91.39骆驼461.921.39猪140.53家禽类—0.020.02

表2 Tapio脱钩类型及E值

式中，C为畜牧养殖碳排放总量；Cit为第i类碳源t年的碳排放量；αit为第i类碳源t年的量；λi为肠道发酵CH4排放系数；ηi为粪便排放CH4排放系数；θi为粪便排放N2O排放系数；i为碳源(i=1、2、3……9)。基于此，具体碳源因子及排放系数见表1。

1.2 脱钩弹性和脱钩类型

Tapio对OCED模型改进的基础上提出了Tapio脱钩弹性，主要用于研究温室气体排放与经济增长之间的关系，用于反应CO2对经济变量变化的敏感程度。笔者利用Tapio脱钩方法对畜牧养殖经济效益和碳排放的关系进行判定，脱钩弹性和脱钩指数公式为：

(2)

(3)

式(2)(3)中：E表示脱钩弹性； C表示畜牧养殖碳排放量； ADV表示畜牧业增加值； DI表示脱钩指数； t表示时期。根据E的不同取值，脱钩类型主要有以下8类：强脱钩、弱脱钩、强负脱钩、弱负脱钩、扩张链接、扩张负脱钩、衰退链接和衰退脱钩。具体E及相应的类型见表2。

1.3 数据来源及处理

研究中牛、马、驴、骡、骆驼、猪、山羊、绵羊、家禽等牲畜年底存栏量和出栏量、畜牧业增加值数据来源于《新疆统计年鉴》(1997—2015)。考虑到牲畜饲养周期存在显著差异，本文参照闵继胜等对牲畜年均饲养量测算方法，对出栏率大于或者等于1的猪、家禽和出栏率小于1的牛、羊、马、驴、骡、骆驼等分别采用(4)(5)公式计算年均饲养量。计算公式为：

年均饲养量=年均生长周期×年出栏量/365

(4)

年均饲养量=(上年末存栏量+本年末存栏量)/2

(5)

参考胡向东等对出栏率大于或等于1的猪和家禽年均生长周期研究结果，取值分别为200d、55d。为剔除价格变动的影响，以1997年价格为基准，采用GDP可比价进行折算。

2 实证结果分析

2.1 碳排放总量分析

根据公式(1)测算1997～2014年新疆畜牧养殖碳排放，如表3所示。结果显示，新疆畜牧养殖碳排放呈现“持续上升-快速下降-缓慢上升”3阶段特征： 1997～2006年为持续上升阶段，由于中央政府加大对“三农问题”的重视力度，并进行大力扶持，加上养殖业是农民收入的主要来源，导致牲畜养殖数量持续增加。2007～2011年为快速下降阶段， 2008年碳排放量下降速度最快，为-15.05%，碳排量为722.27万t，主要归因于新疆天然草原出现不同程度的退化，产草量严重下降，使得牲畜养殖成本增加，从而大量牧民发生转移。2012～2014年为缓慢上升阶段，主要归因于2012年国家一号惠农政策和农业投入加大，激发了牧民养殖激情，牲畜养殖数量逐渐增长。

粪便排放是近18年新疆畜牧养殖碳排放最主要的碳源，占比一直维持在60%以上，由1997年的400.36万t增加到2014年的474.19万t，增加了73.83万t，年均增长1.01%，由于加强粪便管理、建立沼气池等工程来储存和收集粪便排放的CH4和N2O，将粪肥直接或间接的损失降低到最低，从而导致粪便排放产生的碳排放增幅不大。肠道发酵所产生的碳排放是新疆畜牧养殖碳排放的另一重要碳源，碳排量由1997年的249.35万t增加到2014年的273.14万t，增加了23.79万t，年均增长0.54%，主要受畜牧业内部结构性调整，畜牧养殖年出栏量、年末存栏量和相应采食饲料的质量和数量在缓慢上升，从而使肠道发酵碳排量相应的增加。

表3 1997～2014年新疆畜牧养殖碳排放量及构成

年份肠道发酵粪便排放合计排放量(万t)增速(%)排放量(万t)增速(%)排放量(万t)增速(%)1997249.35—400.36—649.71—1998257.093.10418.904.63675.994.041999264.642.94437.284.39701.923.842000272.22.86447.882.42720.082.592001277.672.01457.652.18735.322.122002285.762.91471.393.00757.152.972003302.25.75493.954.79796.155.152004319.125.60518.935.06838.055.262005331.473.87539.443.95870.913.922006335.501.22538.92-0.10874.420.402007326.96-2.55523.29-2.90850.25-2.762008276.35-15.48445.92-14.79722.27-15.052009234.60-15.11387.21-13.17621.81-13.912010233.54-0.45383.23-1.03616.77-0.812011230.21-1.43381.01-0.58611.22-0.902012244.246.09411.477.99655.717.282013263.687.96450.829.56714.508.972014273.143.59474.195.18747.334.59

2.2 碳排放强度分析

图1 1997～2014年新疆畜牧业单位增加值能耗量

图2 1997～2014年新疆畜牧业增加值增长率和碳排放增长率

由1997～2014年新疆畜牧养殖业单位增加值能耗量趋势来看(图1)，总体呈下降趋势，由1997年的12.91t/万元增加值下降到2014年的2.00t/万元增加值，下降了10.91t/万元增加值，年均下降11.59%，急剧下降趋势明显。得益于将牲畜粪便、尿液等资源合理的利用和分配，以及依靠科技创新和改善条件，增加单位CO2排放的畜牧养殖经济效益，采取的一系列切实可行措施，为可持续发展之路奠定基础。2006年单位增加值能耗量发生极度上升，原因为畜牧养殖增加值由2005年的103.3亿元下降到2006年的81.89亿元，而碳排放量由2005年的870.91万t增加到874.42万t，造成单位增加值碳排放增加。

2.3 新疆畜牧养殖碳排放空间差异

2014年新疆各地(州、市)畜牧养殖碳排放量差异显著，见表4，位居前三的有喀什地区、伊犁州直属县和阿克苏地区，碳排量依次为139.27万t、126.97万t和80.68万t， 3个地区碳排量之和占新疆畜牧养殖碳排放总量的44.15%。后三位为克拉玛依市、乌鲁木齐市和博尔塔拉自治， 3个地区碳排放量之和为30.93万t，占新疆畜牧养殖碳排放总量的3.94%，克拉玛依市仅为喀什地区的1/86。从碳排放结构来看，除吐鲁番地区畜牧养殖碳排放主要源于肠道发酵外(66.06%)，其他13个地(州、市)畜牧养殖碳排放主要源于粪便排放。

表4 2014年新疆畜牧养殖碳排放区域差异

地(州、市)肠道发酵粪便排放合计排放量(万t)排放量(万t)比重(%)排放量(万t)比重(%)乌鲁木齐市4.6139.916.9460.0911.55克拉玛依市0.4829.631.1470.371.62吐鲁番地区20.4666.0610.5133.9430.97哈密地区6.1633.9411.9966.0618.15昌吉州26.8737.4944.8162.5171.68伊犁州直属县57.2345.0769.7454.93126.97塔城地区28.0036.7748.1563.2376.15阿勒泰地区24.0545.0229.3754.9853.42博尔塔拉自治6.2635.2511.5064.7517.76巴音郭楞自治18.2134.0235.3265.9853.53阿克苏地区28.3735.1652.3164.8480.68克孜勒自治州12.2241.9516.9158.0529.13喀什地区47.7034.2591.5765.75139.27和田地区20.1126.8854.7073.1274.81 注:由于各地(州、市)数据统计差异,可能对农业碳排放总量产生影响

2.4 脱钩结果分析

根据公式(2)(3)计算1997～2014年新疆畜牧养殖经济效益和碳排放之间的脱钩弹性指数和脱钩指数，见表5。

表5 1997～2014年新疆畜牧养殖经济效益与碳排放脱钩情况

年份畜牧养殖碳排放量变化率畜牧养殖经济效益增长率脱钩弹性脱钩指数脱钩类型1997～19980.04040.05920.68240.0177弱脱钩1998～19990.03840.16320.23530.1073弱脱钩1999～20000.02590.04350.59540.0169弱脱钩2000～20010.02120.23180.09150.1710弱脱钩2001～20020.02970.14810.20050.1031弱脱钩2002～20030.05150.03721.3844-0.0138扩张负脱钩2003～20040.05260.12860.40900.0673弱脱钩2004～20050.0392-0.0355-1.1042-0.0774强负脱钩2005～20060.0040-0.2073-0.0193-0.2665强负脱钩2006～2007-0.02760.5997-0.04600.3922强脱钩2007～2008-0.15050.3740-0.40240.3818强脱钩2008～2009-0.13910.0322-4.31990.1660强脱钩2009～2010-0.00810.1731-0.04680.1545强脱钩2010～2011-0.00900.1081-0.08330.1057强脱钩2011～20120.07280.16550.43990.0795弱脱钩2012～20130.08970.24230.37020.1229弱脱钩2013～20140.04590.07060.65010.0231弱脱钩

由表5可见：“九五”规划以来新疆畜牧养殖经济效益与碳排放呈现出“弱脱钩平稳-扩张负脱钩与强负脱钩交替-强脱钩转型”的演进关系，以弱脱钩、强脱钩为主。具体可分分为3个阶段：第一阶段， 1997～2002年处于弱脱钩状态。该阶段效率有所提高，经济效益增长的速度明显快于碳排放增长的速度，畜牧养殖经济效益与碳排放变化存在一定的同步关系。主要是由于畜牧业结构调整，加上我国肉类消费一直在消费结构中占主导地位，新疆作为重要的畜牧业养殖基地，以山羊、绵羊、牛、猪等为代表的主要畜产品需求增加，促进了畜牧养殖经济效益较快增长的同时也增加了碳排放。第二阶段， 2003～2006年处于波动阶段。该阶段畜牧养殖碳排放一直处于上升态势，但增速逐步放缓，而畜牧养殖经济效益经历了“增加-减少-增加”的历程，除2004年外碳排放增速明显快于同期经济效益发展速度，导致短短4年内出现了扩张负脱钩、弱脱钩和强负脱钩3种脱钩类型，反映了新疆畜牧业减排压力较大，减排任务任重而道远。第三阶段， 2007～2014年处于强脱钩转型阶段。该阶段新疆畜牧业碳排放与经济效益的关系以强脱钩为主，兼有弱脱钩。由于新疆畜牧养殖技术快速提高，畜牧业结构向多元化发展，使畜牧养殖经济效益进入快速增长时期，但同期畜牧养殖数量明显减少，使畜牧养殖产生的碳排放明显降低，再加上该段时期政府加强节能减排考核工作、合理的粪便管理方式和规模化养殖，使得畜牧养殖经济效益与碳排放关系以强脱钩状态为主。

从新疆畜牧业增加值增长率和碳排放量增长率变化趋势来看(图2)。除2005年和2006年外，畜牧业增加值增长率一直高于碳排放增长率，并且畜牧业增加值增长率和碳排放增长率呈现“趋同-相反-趋同”演进关系。表明新疆畜牧养殖经济效益对碳排放依赖程度逐渐减弱，但依赖关系依旧存在，主要原因是处于经济转型中后期，畜牧养殖作为新疆农业发展的重要产业，要想走低碳畜牧经济发展、绿色畜牧业道路，未来畜牧养殖业减排工作仍然需要大力践行。

3 结论及建议

3.1 结论

(1)2014年新疆畜牧养殖碳排放量为747.33万t，相比1997年增加了97.62万t，年均增长0.83%，呈现明显的“持续上升-快速下降-缓慢上升”3阶段特征。其中，肠道发酵、粪便排放分别产生273.14万t、474.19万t的碳排放量。碳排放强度总体呈下降趋势，由1997年的12.91t/万元增加值下降到2014年的2.00t/万元增加值，下降了10.91t/万元增加值，年均下降11.59%。主要得益于畜牧养殖业结构性调整和养殖技术升级，从而使畜牧养殖经济效益的质量和速度得到快速提高。

(2)2014年新疆各地(州、市)畜牧养殖碳排放量差异显著，喀什地区碳排放量最高(139.27万t)，克拉玛依市碳排放量最低(1.62万t)，两者相差85.97倍。碳排放结构来看，除吐鲁番地区畜牧养殖碳排放主要源于肠道发酵外(66.06%)，其他13个地(州、市)畜牧养殖碳排放主要源于粪便排放。

(3)1997～2014年间新疆畜牧养殖经济效益与碳排放呈现出“弱脱钩平稳-扩张负脱钩与强负脱钩交替-强脱钩转型”的演进关系，以弱脱钩、强脱钩为主。1997～2002年处于弱脱钩状态，该阶段效率有所提高； 2003～2006年处于波动阶段，该阶段处于一种不理想的状态； 2007～2014年处于强脱钩转型阶段，该阶段以强脱钩为主，兼有弱脱钩，处于一种理想的状态。

3.2 建议

根据研究结果和新疆畜牧养殖自身情况，如何在提高畜牧养殖质量效益为中心，走绿色发展、可持续发展之路，应从以下几个方面着手：(1)加强畜禽粪便污染制度建设和管理，增强养殖户的低碳环保意识。根据《畜禽养殖污染防治管理办法》和《畜禽养殖业污染物排污标准》加强畜禽粪便全过程管理，通过沼气池工程和建立粪便收集池对畜禽粪便的合理收集和处理，防止粪便大量露天堆积、随意播散和废渣渗漏，实现畜禽粪便达标排放； (2)通过对畜牧养殖业废弃物资源化利用技术，降低畜牧养殖碳排放。一是利用微生物通过代谢过程分解畜禽粪便中的有机物，代替化肥作为农家肥直接入田。二是通过将畜禽粪便干燥化后用作饲料加工原材料。三是将畜禽粪便经发酵成为清洁能源，并将最终剩下的沼渣和沼液作为饲料的添加剂； (3)科学合理的养殖场选址是治理畜禽粪便污染的前提。养殖场应建立在远离城区、居民生活区、村庄的地方，在保证对水资源、空气资源不污染的前提下，又要建立与养殖规模相符合的粪便处理配套设施。(4)加快防污技术改造，引进国外先进养殖设备和技术，促使畜牧养殖经济效益占据优势。一是加大对畜禽粪便污染处理技改的资金投入，提高排污效率。二是注重新技术创新，提升节能减排的实力，降低畜牧业生产的碳排放，为可持续发展提供支撑。

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ECONOMIC PERFORMANCE AND ITS DECOUPLING RELATIONSHIP WITH CARBON EMISSIONS IN XINJIANG*

Ran Jincheng1，Su Yang1※，Hu Jinfeng2，Wang Jingjing1

(1.School of Management Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052,China; 2.School of forestry and Horticulture Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052,China)

The Eighteenth Party Congress proposed to transform the development to the improvement of quality and efficiency. Xinjiang as one of China′s five major pastoral areas, the quality and efficiency of animal husbandry and aquaculture has important practical significance for the healthy and sustainable development of the first industry. The dynamic relationship between economic benefit and carbon emission of animal husbandry is the premise and key to check the quality and efficiency of animal breeding industry. Taking the increase of the animal husbandry of Xinjiang since 1997 as an economic indicator, and 9 kinds of ruminant animal enteric fermentation and manure emissions as a measure of carbon emission index, this paper discussed the decoupling situation between economic benefits and carbon emissions of Xinjiang animal husbandry using the Tapio model. The results showed that: (1) Xinjiang animal husbandry carbon emissions were from 649.71×104t in 1997 to 747.33 ×104t in 2014, with an increase of 15.03%, the average annual growth was 0.83%, and showed rising - falling fast - slow rise features. The space difference of carbon emissions and structure was obvious; (2) The relationship between economic benefits and carbon emissions showed the features that a weak decoupling was stable, expansive negative decoupling alternated with strong negative decoupling, and strong decoupling was transformed. Accordingly, the paper put forward the countermeasures and suggestions for improving the quality and efficiency of the development of animal husbandry, such as strengthening the system construction and management of pollution of livestock and poultry manure, accelerating livestock antifouling technology introduction and application.

carbon emissions; spatial and temporal differences; Tapio decoupling model; low carbon economy; economic benefits of animal husbandry; Xinjiang

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170104

2016-09-22 作者简介：冉锦成(1988—)，男，重庆人，硕士。研究方向：农业资源利用与生态建设。※通讯作者：苏洋(1987—)，男，河南安阳人，讲师。研究方向：资源与环境经济。Email： 398199494@qq.com *资助项目：国家自然科学基金“塔里木河流域农业非点源污染成因及调控研究”(71163041)； 新疆维吾尔自治区自然科学基金资助项目“新疆农业碳排放研究：驱动机理、峰值预测与控制策略”(2016D01B017)

S811.5; F327; X503.221

A

1005-9121[2017]01017-07