皖南查济古村落旅游净碳排放估算与减碳增汇研究

丁雨莲,刘德旺,张凤琴2,沈纪锋

(1.安徽农业大学 经济管理学院,安徽 合肥 230036;2.安徽工业经济职业技术学院 旅游管理学院,安徽 合肥 230051)

1　引言

全球气候变化是人类社会面临的严峻环境问题,以CO2为代表的温室气体排放被认为是致使气候变暖的重要原因。随着现代大众旅游的发展,因旅游而产生的温室气体排放约占全球碳排放的5%[1]。另一方面,旅游系统中蕴藏着大量的碳汇资源,如森林景观、湿地景观、湖泊景观、乡村景观,它们不仅具有美学观赏价值,同时还发挥着重要的生态服务功能,旅游业的发展客观上保护并提升了旅游地系统中的碳汇及其生态服务功能。因此,从“源、汇”两端出发估算净碳排放能全面反映旅游地对碳排放的贡献度,也为低碳旅游发展提供了更多的实现路径。

在碳源碳排放研究方面,谢园方等估算了长三角地区旅游业能源消耗的碳排放[2];陶玉国估算了江苏省旅游能耗的碳排放[3];丁雨莲等从横向与纵向两维视角构建了旅游业碳源系统[4];王凯等研究了我国旅游业碳排放的区域差异[5];王志民估算了镇江“三山”风景区旅游碳排放测度[6];章锦河研究了旅游废弃物的生态影响,认为旅游废弃物处置排放CO2[7];唐承财等在剖析我国低碳旅游内涵基础上,提出了低碳可持续旅游发展策略[8];查建平等研究了我国旅游业碳减排潜力及减排对策[9]。在碳汇碳吸收研究方面,学者们对陆地生态系统碳汇碳吸收进行了研究。于贵瑞等构建了陆地生态系统碳收支评估方法[10];赵荣钦等分析了沿海地区农田生态系统的碳源碳汇时空演变特征[11];段晓男研究了我国湿地生态系统固碳现状和潜力[12];张颖等研究了森林碳汇的生态服务功能[13];郭然等研究了草地土壤生态系统固碳的潜力[14];丁雨莲研究了乡村旅游地碳汇体系与特征,认为乡村旅游地碳汇与陆地生态系统碳汇具有耦合性[15]。此外,还有部分学者从碳源碳汇两端研究旅游的净碳排放。王志民等从碳源碳汇两个方面测算旅游景区的净碳排放[16];周年兴等测度了庐山风景区碳源与碳汇,认为其碳排放要大于碳吸收,表现为碳源[17]。前人成果为本研究提供了有益的启示。

2　乡村旅游地净碳排放估算体系及方法

2.1　估算的理论框架

净碳排放是指在一定时间和特定区域内生态系统的生物碳吸收输入与碳排放输出的收支情况[10],它反映出区域的碳平衡状态,为特定区域碳管理规划提供科学的数据支撑。因此,本研究中的乡村旅游地净碳排放是指在一定时间和特定乡村旅游系统内陆地生态系统生物碳吸收与旅游业碳排放的收支情况。

旅游碳源主要为旅游经营与管理部门能源消耗与废弃物处置[4],本研究中乡村旅游地碳源选取旅游食宿、交通、购物、娱乐、管理环节的能源消耗与旅游废弃物处置。碳汇是自然界中碳的寄存体,表现为陆地与海洋等吸收并储存CO2的生态系统。根据生境特点,又分为森林碳汇、耕地碳汇、草地碳汇、湿地碳汇、海洋碳汇等[18]。乡村旅游地位于广阔的乡村地区,拥有优美的自然景色、恬静的田园风光、绿色的农副产品与质朴的农耕文化，典型的乡村景观,如桑基鱼塘、梯田系统、稻田养鱼、圃制农业等蕴含着完整的生态循环、生产循环与环境保护功能[19]。实际上,乡村旅游地自然空间网络表现为陆地生态系统中的农田、林地、草地、湿地等共同的有机组成。

2.2　估算的方法

根据前述,乡村旅游地净碳排放是“碳源”的排放与“碳汇”的吸收之后释放到大气中的CO2,构建出计算公式:

NCE=CE-CS

(1)

式中,NCE(Net Carbon Emission)表示净碳排放，CE(Carbon Emission)表示碳排放，CS(Carbon Sequestration)表示碳吸收。

碳排放估算方法:碳排放由碳基能源消耗与固体废弃物焚烧两部分构成,采用IPCC《2006年国家温室气体清单指南》中推荐的质量平衡法,通过获取旅游相关的“碳基能源消耗”与“固体废弃物”产生量的活动水平数据和确定排放因子及相关参数进行计算,公式为:

CEenergy=ΣActivityi×δi×2.45

(2)

CEwaste=ΣIWi×dmi×CCWi×FCFi×EFi×44/12

(3)

式中,CEenergy表示碳基能源消耗的CO2排放;Activityi表示旅游部门消耗的i种碳基能源数据,本文通过实地调查获取;δi表示i种能源折算成的标准煤系数(表1),2.45为单位标准煤CO2排放系数,取已有研究中经验数值的平均数[2]。CEwaste表示旅游地固体废弃物的CO2排放量;IWi表示第i种固体废弃物的焚烧量(湿重);dmi表示第i种固体废物中的干物质含量(湿重);CCWi表示第i种固体废弃物干物质中的碳含量比例;FCFi表示第i种固体废弃物中矿物炭在碳总量中的比例;EFi表示第i种固体废弃物焚烧炉的完全燃烧效率;44/12表示碳转换为CO2的系数。

表1　各种能源折标准煤参考系数

注:资料来源于综合能耗计算通则(GB2589-2008)和2012年的《中国能源统计年鉴》。

乡村旅游地固体废弃物主要包括旅游者丢弃的食品包装袋、饮料瓶、纸屑;旅游经营者产生的餐余、塑料、纸张、灰烬、污垢;社区居民日常生活垃圾等。参照IPCC《2006年国家温室气体清单指南第五卷:废弃物》可取“城市固体废弃物(MSW)”的估算参数,见表2。

表2　乡村旅游地固体废弃物主要构成与焚烧碳排放估算参数

碳吸收估算方法:本研究估算了乡村旅游地陆地生态系统绿色植被及农业作物光合作用的碳吸收,其中固碳的植被覆盖土地类型分为林地、草地、绿地、园地,采用已有的CO2吸收参数估算[20]。农业作物碳吸收参照李克让[21]的估算方法,采用不同农作物经济系数和碳吸收率计算。

CSvegetation=ΣCveg-i×Areaveg-i

(4)

CScerop=ΣCScrop-ig44/12=ΣCcrop-i×Ybio-ig44/12

(5)

Ybio-i=Yeco-i/Hcrop-i

(6)

式中,CSvegetation表示绿色植被光合作用的碳吸收总量;Cveg-i表示第i种植被的碳吸收系数(表3);

Areaveg-i表示第i种植被地类面积;CScrop表示农作物生育期碳吸收量;CScrop-i表示第i种作物碳吸收量;Ccrop-i表示第i种作物光合作用合成单位重量干物质碳吸收系数(表4);Ybio-i为第i种农作物的生物产量。通过式(6)计算,Yeco-i为第i种农作物的经济产量,通过统计年鉴查取,Hcrop-i为第i种农作物的经济系数(表4),44/12表示碳转换为CO2的系数。

表3　主要用地类型覆被碳吸收系数

注:资料来源于相关参考文献[20]。

表4　中国主要农作物的碳吸收率和经济系数

注:资料来源于相关参考文献[21]。

3　案例地概况与研究数据获取

查济古村落位于安徽省泾县桃花潭镇,国家4A级景区,距桃花潭约20km,东南紧靠太平湖,与黄山接壤,西与九华山毗邻,全村总面积19.22km2,全村人口3018人、855户。2001年查济古村落被国务院列为重点文物保护单位,2006年被评为“安徽省生态村和安徽省历史文化名村”,2007年被中国景观村落评审委员会评为“中国景观村落”,2008年被批准为“中国历史文化名村”,2012年入选首批中国传统村落名单,是皖南最大的古民居群。

2016年7月10—16日我们深入实地调查,查济风景区管理委员会提供了《中国历史文化名村查济保护规划(2013—2030)》、《查济风景区创建国家4A级旅游景区工作情况汇报材料》、《全国生态文化村申报材料》,这些是分析查济旅游资源和旅游业发展脉络的基础材料。查济村村委会提供了查济行政村土地利用现状数据,是估算碳吸收的基础材料。实地抽样调查获取旅游经营企业能源消耗数据,访谈村委会工作人员获取垃圾产生数据与处理方式,是估算碳排放的基础材料。

4　查济古村落旅游净碳排放估算

4.1　食宿碳排放估算

查济古村落的食宿服务统一为当地居民经营的家庭客栈,能源消耗数据无法分开,因此本研究将食宿作为一个整体进行估算。访谈查济旅馆行业协会会长得知,查济客房分为两种:一是接待写生学生为主的连铺或高低铺,设施能满足人们生活基本所需;二是接待写生指导老师和散客的标准间为精装,客房间数相对较少。目前,查济客栈有41家,床位数约1500个。抽样调查获取其中23家客栈能源消耗数据与经营情况见表5。查济农家客栈能源消耗类型主要有电力、液化气、薪柴。根据式(2),估算出2015年查济食宿部分消耗标准煤101931.966kg,排放CO2249.733t。

表5　住宿餐饮各类能源消耗与人均碳排放强度(2015年)

(续表5)

注:①电力数据通过访谈查济村电表抄报员获取;②、③为液化气和薪柴消耗数据,每罐液化气按13kg估算。

4.2　购物碳排放估算

购物碳排放是指旅游商品销售能耗的直接碳排放,不包括商品生产、流通过程中的间接碳排放。查济村购物点集中在旅游主要线路的商业街与许溪沿街,主要销售写生绘画用品用具、日常生活百货用品、特色旅游纪念品,面向游客与当地居民销售。根据统计,旅游商品店铺共23家,耗能为电力,主要用于照明、冰柜制冷、空调等。根据2015年查济村电力数据,提取出旅游商品销售住户的用电数据(表6),户均为1210kW·h/a,23家共计27830kW·h,折算标准煤3420.307kg,排放CO28.38t。需说明的是,由于查济村目前尚处于旅游地生命周期的早期阶段,相关旅游服务产品由本地居民提供,旅游商品销售表现出“前店后院”形态,因此本文估算值高于实际值。

表6　查济古村落购物娱乐电力消耗数(2015年)

4.3　娱乐碳排放估算

查济村旅游娱乐业态主要分布在商业街中的KTV歌厅,消费群体以写生的学生为主,也有当地居民。根据统计,KTV歌厅共有8家,能耗为电力。数据获取与“购物”相同,见表6。数据显示,娱乐业能耗呈现出季节性,4月、5月、10月为高峰值,原因在于该时段为专业院校写生最集中月份,与游客的季节性分布相关。从表6可见,娱乐业态户均电力能耗为2278kW·h/a,8家共计18224kW·h,折算标准煤为2239.7296kg,排放CO25.487t。

4.4　管理碳排放估算

根据Kelly等的研究[22],本文估算的管理碳排放包括工作人员通勤碳排放与办公能耗碳排放。2002年,泾县厚岸乡政府牵头与查济三个村以股份制形式组建了“查济古建筑群旅游开发公司”;2005年,泾县县政府设立“泾县王稼祥故居管理委员会、泾县查济古民居保护和开发利用办公室”,两块牌子一套人马,负责王稼祥故居和查济建筑群开发与保护,查济村旅游业走上了“政府主导、企业运作”的发展模式。管委会位于泾县厚安乡,距查济约5.3km,在编5人,通勤区间为“泾县—厚安”(5人)、“厚安—查济”(2人),方式为搭乘“泾县—查济”或“厚岸—查济”的班车。旅游公司位于景区入口处,现有员工37名,此部分忽略不计。通勤的碳排放属于移动源能源消耗排放,一般采用客运汽车CO2排放强度0.0709kg/p·km[23],全年工作日按270天计,估算出通勤碳排放为9.652t。据查济古民居保护和开发利用办公室提供的数据,2015年管委会消耗电能为4375kW·h,旅游公司消耗电能7835kW·h,景区路灯消耗电能2464kW·h,合计电能消耗14674kW·h,折算成标准煤量为1803.43kg,排放CO2为4.418t。两者合计,管理碳排放为14.07t。

4.5　旅游垃圾碳排放估算

填埋与焚烧是目前固体废弃物处理较常见的两种方式,其中垃圾焚烧处理产生大量CO2。查济村固体废弃物处理过程见图1。固体废弃物经过简单分拣,剩余的原生垃圾由“村收集、镇转运、市县处理”,最终送至露天垃圾场焚烧处理,为 “混合收集—混合清运—混合处理”的传统方法。垃圾产生量随着旅游淡旺不同而异,旺季每天约产生约4车垃圾,淡季每天产生2.5车,每车约1.5—2t(表7)。据式(3),估算出固体废弃物焚烧释放CO2616.308t。

图1　查济古村落固体废弃物处理流程

表7　查济古村落固体废弃物焚烧处理碳排放估算(2015年)

注:每辆垃圾运输车载重取中位数1.75t。

4.6　碳汇的碳吸收量估算

从《中国历史文化名村查济村保护规划(2013—2030)》中获取查济古村落碳汇型土地利用类型与面积,根据式(4),分别估算林地、园地、公共绿地土地覆被光合作用CO2吸收量(表8)。查济村农田分为坂田和山田两类,坂田居多(约70%),三条溪流贯穿其间,以水稻种植为主。根据2016年的《安徽统计年鉴》,查获2015年宣城市以水稻为代表的谷物单位面积经济产量5.838hm2,根据式(5)、式(6),按70%的耕地面积计算,查济村碳汇型土地覆盖碳吸收共计2007.534t。

表8　查济古村落碳汇型土地利用面积与CO2吸收量(2015年)

表9　查济古村落净碳排放量

4.7　数据汇总

从表9可见,2015年查济古村落碳排放与碳吸收,两者相减得出净碳排放值为-1113.556t,表明2015年查济古村落旅游碳排放量小于陆地生态系统碳吸收量,表现为大气碳汇。原因是:①查济古村落尚处于旅游地发展的初始阶段,游客相对较少,“食宿”刚性旅游消费的碳排放少;②查济地处皖南山区,山林多,具有较高的碳吸收能力,加之村民仍从事传统的农业生产,农作物生育期吸收大量CO2,源汇收支相抵,查济古村落净碳排放为负值。

5　查济古村落减碳增汇分析

5.1　减碳分析

从表9可见,查济古村落碳排放68.94%来自垃圾焚烧,27.93%来自食宿接待部门能源消耗,两者合计占整体的96.87%,是查济古村落减碳的关键领域。从旅游垃圾处置过程看,查济古村落仍为传统的“混合收集—混合清运—混合处置”模式,不利于旅游垃圾减量化、再利用与资源化,增加了旅游垃圾处理量和成本,也增加了资源回收难度。理想的处理模式是根据垃圾成分进行分类:可回收物、可堆肥垃圾、可燃垃圾、有害垃圾、其他垃圾等,通过“分类投放、分类收集、分类运输、分类处理”,最大限度地实现垃圾减量化、无害化、资源化,将垃圾管理由末端处理延展至源头减量、分类控制。实地发现,查济古村落主要旅游线路上设置有分类垃圾箱,分为“可回收”与“不可回收”,但游客丢弃垃圾仍十分随意,并不严格区分。环卫工人在收集时分拣出能出售的饮料瓶、纸张,其他均混合收集，并混合运输至垃圾转运站,最终混合焚烧处理。粗放的处理方式,一方面使焚烧的垃圾量大,产生大量CO2；另一方面其中可再利用部分被付之一炬,资源浪费严重。因此对旅游地而言,加强宣传与管理,提高游客的环境意识,从源头上减少垃圾产生,真正践行垃圾分类投放,才能使“分类收集—分类运输—分类处理”成为可能。

从食宿部门消耗的能源类型看,主要有电力、液化气和薪柴,查济村农家客栈主要使用罐装液化气、薪柴,两者比重大。液化气属于化石能源,碳排放强度高;山区薪柴多,直接燃烧的CO2排放较高。因此,减少食宿碳排放可从调整能源消耗结构,提高清洁能源的比重,采用清洁能源替代化石能源,改进生物质能利用方式,提高利用效率,减少碳排放。

5.2　增汇分析

从表9可见,查济古村落碳吸收41.06%来自林地植被光合作用,49.92%来自农作物生育期固碳,两者合计占整体的90.98%,补偿了旅游碳排放后,碳吸收尚有盈余。因此,就查济古村落而言,增汇实际上表现为护汇,严格保护村落旅游体验环境中的碳汇资源,并根据村落空间相应地植入碳汇资源要素。主要是:①严格保护村落旅游体验环境中的碳汇资源。古徽州人在村落选址时多选择在“山厚、山青、山宁、水秀”的区域[24]。查济古村落人均耕地面积少,许溪、岑溪、石溪三条溪水流贯其间,村民每年种植水稻,部分山岗地用于经济作物生产,如茶叶、竹笋、板栗等,农林用地共同构成了查济古村落旅游体验环境,是可贵的碳汇资源。但随着村落发展旅游,原生及次生碳汇资源保护不力:如灌木、林木被砍伐作为薪柴;客栈新建、扩建,改变了原有的碳汇型土地利用方式;村民从事旅游服务业,逐渐放弃农业生产,次生碳汇资源萎缩。解决这些问题需要管理人们的通力合作,采取相关制约性措施(如制定村规民约,严禁砍伐、盗伐)与激励性措施(旅游收入补贴水稻、油菜种植),保护作为旅游体验环境的碳汇资源。②因地制宜地植入碳汇资源。根据村落的地形地貌、空间形态、古建筑肌理,通过规划手段,因地制宜地植入绿色碳汇资源,培育“村在绿中”的碳汇旅游体验环境。一方面营造出悦目的感官体验效果,提高游客体验质量;另一方面发挥固碳的生态服务功能。可借鉴景观规划设计中的植绿技术,通过“四旁绿化”与“立体绿化”相结合,提高乡村碳汇密度,美化村落环境。

6　结论与讨论

本文从“源”、“汇”两端构建出乡村旅游地净碳排放估算模型,集成估算方法,估算出2015年皖南查济古村落旅游碳排放量小于陆地生态系统碳吸收量,表现为大气的碳汇。净碳排放估算旨在为寻求碳补偿路径提供依据。定量分析查济古村落碳排放与碳吸收的结构特征,发现垃圾焚烧和食宿能源消耗是减碳的重要领域,林地与耕地是增汇护汇的重要领域，因此提出相关减碳增汇对策。在减碳方面,通过教育和管理的手段,从源头减少垃圾产生,并为分类投放,为分类收集、分类运输、分类资源化处理提供方便;优化能源使用结构,采用传统村落适宜的低碳和清洁能源,逐渐替代碳基能源。在增汇护汇方面,严格保护村落旅游体验环境中的碳汇资源;引入景观规划中的“四旁绿化”,根据村落的自然气候、地形地貌、空间形态、古建肌理,因地制宜地植入碳汇资源。