中国农业碳排放空间格局及影响因素动态研究

分类：论文范文 发表时间：2020-01-22 10:06

　　摘 要: 研究农业碳排放空间格局及影响因素对中国制定农业分区碳减排政策意义重大。为弥补以往研究中静态分析法难以考察动态影响的缺陷, 将动态灰色关联法和回归模型结合, 应用 2001—2016 年统计数据, 从分析农业碳排放空间格局入手, 深入探讨省际农业碳排放空间格局成因和影响因素与空间差异的数量关系。研究发现: 中国农业碳排放强度省际差异大, 中部排放等级有所降低, 西部排放等级有所升高, 农业碳排放省际差异随农业经济水平、农业机械化、农业产业结构和农业人力资本等差异扩大而增加; 大部分排放等级上升的省市农业碳排放的长期主导因素为农地利用和农业生产技术(机械), 且种植业和畜牧业双发展; 大部分排放等级下降的省市农业碳排放的长期主导因素为反刍动物饲养和农业生产技术(人力), 且着重发展优势产业。因此, 中国未来较长时间内仍应重点关注农地利用减排, 进一步推动反刍动物饲养减排技术发展和充分发挥农业产业结构调整对减排的抑制作用等建议。

　　关键词: 农业碳排放; 主导因素; 空间格局演变; 动态灰色关联法; 非线性分析; 分区减排

　　农业碳减排是提高农业应对气候变化的能力, 兼顾农业经济效益和环境友好, 最终实现农业可持续发展必不可少的重要环节。研究表明, 大气中甲烷浓度增加约有 70%是人类生产活动的结果[1], 农业是排放甲烷的主要活动源。也有研究者预测, 如不采取有力措施降低和减少农业碳排放, 2050 年农业碳排放量将再增加 30%[2], 明显减弱全球减排行动的整体效果。中国农业温室气体排放约占全国总量的 17%, 农业排放的甲烷和氧化亚氮分别占全国的 50%和 92%[3], 并且农业碳排放量还以平均每年 5%的速度持续增长[4]。同时, 中国幅员辽阔, 农业区域分布范围广泛, 各地区由于农业生产条件和资源禀赋的巨大差异带来农业经济发展水平、农业产业结构和农业生产方式的不同, 进而引起各地区农业碳排放的显著差异。为实现中国区域农业的健康发展, 完成农业可持续发展和节能减排的双重目标, 有必要深入研究农业碳排放区域分布格局和其影响因素, 进而探讨如何通过差异化的减排措施提高农业碳减排的效果。

　　1 研究方法与数据来源

　　1.1 农业碳排放测算方法农业碳排放源主要有 4 类: 一是农地利用导致的碳排放, 包括化肥、农药、农膜等农用物资投入, 农用机械使用耗费柴油, 翻耕破坏土壤表层, 农业灌溉活动耗费电能。二是人工湿地的碳排放, 主要指水稻生长发育过程中产生甲烷。三是反刍动物养殖中肠道发酵和粪便管理的甲烷和氧化亚氮排放。四是农业废弃物的碳排放, 应包括农业废水和秸秆燃烧两种活动, 但由于农业废水排放量活动数据暂时无法获得, 所以仅测算秸秆燃烧排放。

　　1.2 动态灰色关联分析模型

　　本文重点考察各影响因素对农业碳排放可能存在的非线性影响, 而灰色关联法是一种通过变量曲线几何形状的相似程度来判断变量关联度的方法, 以分析非线性问题为主, 所以采用此方法。在灰色关联法 3 种关联度系数中, 灰色综合关联度系数建立在灰色绝对关联度系数与灰色相对关联度系数的基础上, 是一个既能够体现曲线间相似程度, 又能反映曲线相对于初始点变化速率程度的指标, 所以最终选择计算灰色综合关联度系数。同时, 考虑中国 5 年一期规划, 以 5 年作为窗口长度向后移 , 以考察各影响因素的动态影响过程。计算中为避免各指标量纲不一致对结果造成的不利影响, 先对指标数据进行标准化。

　　2 中国农业碳排放空间分布格局分析

　　2.1 中国农业碳排放总量和强度的空间格局

　　由图 1 可知, 中国农业碳排放总量的空间标准差系数经历了两个没有明显上升或下降趋势的 “平稳期”, 且两个时期之间的空间差异有所缩小, 第 1 个“平稳期”是 2000—2005 年, 农业碳排放总量的标准差系数均在 0.72 左右, 第 2 个“平稳期”是 2006—2015 年, 农业碳排放总量的标准差系数均在 0.67 左右。但农业碳排放强度的空间标准差系数呈明显上升趋势, 从 2000 年的 0.79 上升到 2015 年的 1.24, 说明中国各省市农业碳排放强度的差异在逐年上升。

　　2.2 中国农业碳排放结构的空间格局

　　为分析中国区域农业碳排放的结构差异, 按国务院发展研究中心的划分标准, 将中国分为东北(吉林、辽宁、黑龙江)、北部沿海(北京、天津、河北、山东)、东部沿海(上海、江苏、浙江)、南部沿海(福建、广东、海南)、黄河中游(陕西、山西、河南、内蒙古)、长江中游(湖北、湖南、江西、安徽)、西南(云南、贵州、四川、重庆、广西)和西北(甘肃、青海、宁夏、西藏、新疆)八大地区。虽未就 31 个省市的碳排放结构进行细致分析, 但八大区域划分时充分考虑了各省市的空间毗邻性、资源禀赋相似性、经济发展水平相似性和社会结构相仿性, 已能反映全国碳排结构的区域格局变化。

　　3 中国农业碳排放空间格局影响因素动态分析

　　结合 Grossman 等[23]的思路和 Ehrlich 等[24]的 IPAT 模型, 将农业碳排放地区分布影响因素分为外部因素和内部因素两大类, 其中, 内部因素包括农地利用、水稻种植、反刍动物饲养和秸秆燃烧, 外部因素由农业经济规模、农业经济水平、农业经济结构和农业生产技术组成, 农业经济规模由农业增加值衡量, 农业经济水平由人均农业增加值衡量, 农业经济结构由传统农业占比衡量, 农业生产技术由农用机械化水平和农村人力资本水平两部分组成, 农用机械化水平用一产从业人员人均动力功率衡量, 农村人力资本水平参考钱雪亚等[25]的测算方法。

　　3.1 动态灰色关联视角下中国农业碳排放影响因素的重要性排序

　　按 5 年规划作为窗口期, 测算结果见表 7。从静态角度来看, 2001—2015 年 3 个“五年”规划期, 所有因素对全国农业碳排放影响的重要性排序为:农地利用>农业生产技术(机械)>水稻种植、农业经济规模、农业经济水平>秸秆燃烧>反刍动物养殖、农业生产技术(人力)>农业经济结构。从动态角度来看, “十五”期间, 4 个内部因素和 5 个外部因素对农业碳排放影响的重要性差别不大, 灰色综合关联系数均在 0.65 左右; 而到“十一五”期间, 除农业经济结构对农业碳排放影响的重要性无显著变化外, 其余因素的重要性都明显上升; 但到“十二五”期间, 除水稻种植、农业经济结构和农业生产技术(人力) 外, 其余因素对农业碳排放影响的重要性都有所降低。从各影响因素对农业碳排放影响力的长期趋势来看, 除反刍动物饲养和秸秆燃烧变动不大外, 其余所有因素对农业碳排放影响的重要性都有不同程度上升, 上升比较明显的因素是农地利用、水稻种植、农业生产技术(机械)和农业生产技术(人力), 四大因素“十二五”期间对农业碳排放的灰色综合关联系数较“十五”期间分别上升了 0.13、0.32、0.19 和 0.26。

　　3.2 动态灰色关联视角下中国农业碳排放空间格局原因分析

　　从表 8 可以看出, 大部分排放等级由低变高地区农业碳排放的长期主导因素为农地利用和农业生产技术(机械)。沿海北京、天津和上海等发达地区, 第一产业占比历来较低, 随着农业生产技术(机械) 和农业经济水平对农业碳排放影响的重要性提高, 排放分区等级由低升为中低。中部河南和西北新疆农业碳排放长期主导因素相同, 且反刍动物饲养对农业碳排放影响的重要性都有明显上升, 排放等级也都由中高变为高。其中, 河南既是中国重要的粮食作物产地, 也是畜牧大省, 2015 年河南耕种收综合机械化水平达 77.5%[26], 高于全国平均水平。西北新疆不仅是中国牧区之一, 也是中国棉花主产区, 近年来, 大力发展畜牧业, 2015 年羊的出栏量仅次于内蒙古, 且以耕种收为主的棉花全程机械化水平和畜牧业机械化水平快速提升。中部江西以发展优势养殖为主, 是中国最大的毛驴养殖基地, 并逐步向肉驴养殖延伸, 不仅反刍动物饲养对农业碳排放的灰色综合关联系数增加了 0.26, 农业经济规模和水平的灰色综合关联系数也有明显增加, 使其排放等级上升。

　　4 农业碳排放区域格局影响因素建模

　　为进一步验证影响因素对农业碳排放空间格局的影响，探讨相互间的数量规律，建立回归模型：Y=a++P2+A+Ar

　　(14)

　　式中：Y为全国省际农业碳排放强度标准差，衡量农业碳排放空间差异;自变量x1为各地人均农业增加值标准差，衡量农业经济水平差异;2为各地一产从业人员人均动力功率标准差，衡量农业生产机械化水平差异;x3为各地种植业与畜牧业增加值之比标准差，衡量农业产业结构差异;x，为人力资本水平的标准差，衡量农业生产技术差异。a、A、B、A和A指待估计的回归系数。回归估计结果见表11

　　5 结论和建议

　　5.1 结论

　　1)中国农业碳排放地区差异大。一方面, 由于各省市资源禀赋和生产条件不同, 农业碳排放强度差异随时间推移变大; 另一方面, 中国各区域农业碳排放结构存在一定差异, 且无明显缩小; 同时, 农业碳排放地区等级分布的两极分化情况更为明显, 中、高排放区主要集中在东北和中西部地区, 中、低排放区主要集中在沿海地区, 且中部排放等级有降低趋势, 西部排放等级有升高趋势。 2)从全国来看, 农地利用和农业生产技术(机械) 对农业碳排放影响的重要性靠前; 从各影响因素重要性的动态变动来看, 农地利用是未来较长时间内碳减排的重点领域, 而反刍动物饲养减排已呈现一定成效。

　　5.2 建议

　　国家应根据省域农业发展条件和资源禀赋的差异性, 结合农业碳排放空间分布的特点, 建立和实施因地制宜的低碳农业发展措施和政策, 统筹考虑各区域农业碳排放与影响因素的不同关联特征, 坚持共同但有区别的减排原则, 制定面向各省域的农业减排目标, 以实现中国的整体减排任务。

　　参考文献

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　　[2] 田云, 张俊飚, 李波. 中国农业碳排放研究: 测算、时空比较及脱钩效应[J]. 资源科学, 2012, 34(11): 2097–2105 TIAN Y, ZHANG J B, LI B. Agricultural carbon emissions in China: Calculation, spatial-temporal comparison and decoupling effects[J]. Resources Science, 2012, 34(11): 2097–2105

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　　[4] 闵继胜, 胡浩. 中国农业生产温室气体排放量的测算[J]. 中国人口·资源与环境, 2012, 22(7): 21–27 MIN J S, HU H. Calculation of greenhouse gases emission from agricultural production in China[J]. China Population, Resources and Environment, 2012, 22(7): 21–27

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