我國農(nóng)地利用碳排放的階段特征及因素分解研究

我國農(nóng)地利用碳排放的階段特征及因素分解研究

近幾十年來，人類對化石燃料的無節(jié)制使用、土地結構的逆向利用等活動，造成大氣中二氧化碳濃度持續(xù)增高，對氣候的暖化產(chǎn)生了顯著性的影響。而作為碳排放的重要組成部分，農(nóng)地利用所導致的碳排放也引起了越來越多的關注。據(jù)估算，1950—2005年全國農(nóng)地利用變化的累計碳排放為10.6PgC（PetagramsofCarbon），占全部人為源碳排放量的30％，占同期全球農(nóng)地利用變化碳排放量的12％①。鑒于當前我國農(nóng)地利用碳排放量的不斷上升，定量把握我國農(nóng)地碳排放的現(xiàn)狀和特征，探尋我國農(nóng)地利用碳排放的影響因素及程度，對于制定農(nóng)業(yè)減排政策、實現(xiàn)農(nóng)地利用的碳減排具有重要意義。一、文獻回顧國外在農(nóng)地利用碳排放影響問題的研究上，一致認為農(nóng)地利用的變化是影響碳排放，進而導致氣候變化的重要因素。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)既是碳“源”，又是碳“匯”，可以通過土地利用的變化、土地整治等增加碳“匯”，減少碳排放，從而使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由碳“源”變碳“匯”。同時，通過土地利用的變化減少碳排放的潛力有明顯的區(qū)域差異，熱帶濕潤半濕潤地區(qū)通過土地利用的轉(zhuǎn)換實現(xiàn)碳減排的潛力最大，半干旱地區(qū)則相對較小口[1](P135—162)。近年來，我國對碳排放影響因素的研究也逐漸增多，主流的方法是運用各種因素分解法對年度時間序列數(shù)據(jù)進行分析。比較有代表性的成果有：宋德勇、盧忠寶運用“兩階段”迪氏因素分解法對我國1990—2005年與能源消費相關的二氧化碳排放的相關因素進行了較為完整的分解[2](P18—24)；朱勤、彭希哲等基于擴展的Kaya恒等式建立因素分解模型，應用LMDI分解方法對我國1980—2007年能源消費碳排放進行因素分解[3](P2072—2079)；李國志、李宗植則對我國1981—2007年農(nóng)業(yè)能源消費量的二氧化碳排放量進行了測算，并利用LMDI模型對其進行分解，得出經(jīng)濟增長是農(nóng)業(yè)碳排放量最主要的驅(qū)動因素，技術進步對農(nóng)業(yè)的碳減排有較強的促進作用但具有一定的隨機性，而能源結構的不斷惡化則在一定程度上增加了二氧化碳的排放[4](P66—71)。總體而言，國外研究多集中在自然科學領域，多是基于技術角度；國內(nèi)研究范圍較廣，散布于多個方面，其中涉及經(jīng)濟領域的研究也比較多。但從現(xiàn)有文獻看，在碳排放的測算上，幾乎所有的研究成果都僅僅是從能源消費量的角度出發(fā)，而忽視了其他一些可能產(chǎn)生碳排放的因素。而本文首先基于農(nóng)地利用過程中6個主要方面的碳源，對我國1993—2008年農(nóng)地利用所導致的碳排放量進行測算并簡要進行階段特征分析，然后利用Kaya恒等式對其進行因素分解，分析效率、結構、規(guī)模等因素對農(nóng)地利用碳排放的貢獻程度，并提出相關建議。二、研究方法選擇及數(shù)據(jù)來源（一）農(nóng)地利用碳排放量估算方法本研究認為，農(nóng)地利用的碳排放是指在農(nóng)地利用過程中由于人的行為所導致的直接或間接的碳排放。農(nóng)地利用的碳排放主要來源于6個方面：（1）化肥生產(chǎn)和使用過程中所導致的農(nóng)地直接或間接的碳排放；（2）農(nóng)藥生產(chǎn)和使用過程中所導致的碳排放；（3）農(nóng)膜生產(chǎn)和使用過程中所引起的碳排放；（4）由于農(nóng)業(yè)機械運用而直接或間接消耗化石燃料（主要是農(nóng)用柴油）所產(chǎn)生的碳排放；（5）農(nóng)地翻耕破壞土壤有機碳庫，大量有機碳流失到空中所形成的碳排放；（6）灌溉過程中電能利用間接耗費化石燃料所形成的碳釋放。其中，（2）式中，C、P、AGRI分別表示碳排放量、種植業(yè)總產(chǎn)值和農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值；EI、AI、AGRI分別為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料效率因素、農(nóng)業(yè)結構因素和農(nóng)業(yè)規(guī)模因素。由于主要研究的是農(nóng)地利用所導致的碳排放情況，且農(nóng)地利用碳排放6種主要碳源均與種植業(yè)緊密相關，而林地、草地等農(nóng)地利用方式更多的是發(fā)揮碳匯作用。因此，為了便于分析，本研究近似地以種植業(yè)碳排放替代農(nóng)地利用碳排放。同時，鑒于農(nóng)業(yè)各部門之間無論產(chǎn)量還是規(guī)模，量化方式均存在極大不一致，為了方便計算，以產(chǎn)值代替規(guī)模，統(tǒng)一采用產(chǎn)值作為比較量。由于殘差的存在不能很好地解釋碳排放的變化，為了更好地利用，Kaya恒等式進行分析，對該恒等式進行小的修改，去掉暫時無法用于解釋的殘差[8]（P43—47）。ΔC＝ΔEI＋ΔAI＋ΔAGRI其中，ΔEI代表從基年到T年僅有單位種植業(yè)產(chǎn)值碳排放強度變化而其他兩個因子未發(fā)生變化而導致的碳排放量相對于基年的排放量變化；ΔAI代表從基年到T年僅有農(nóng)業(yè)結構發(fā)生變化而EI保持在T年水平，且AGRI保持在基年水平所引發(fā)的碳排放量變化；ΔAGRI代表基年到T年僅有農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模發(fā)生改變而其他兩項因子均保持在T年水平條件下碳排放量的變化。（三）數(shù)據(jù)來源及整理本研究中化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油數(shù)據(jù)均來自《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》，以當年我國實際使用量為準；翻耕數(shù)據(jù)以當年我國農(nóng)作物實際播種面積為準，農(nóng)業(yè)灌溉則以當年我國實際灌溉面積為準，農(nóng)作物播種面積和灌溉面積也均出自《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》。種植業(yè)總產(chǎn)值和農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值數(shù)據(jù)均來自2009年的《中國統(tǒng)計年鑒》，考慮到經(jīng)濟發(fā)展中價格不斷變化的因素，以實價計算的產(chǎn)值不能進行縱向?qū)Ρ?，故采用GDP可比價，以1990年作為價格基準年。三、結果及分析（一）我國農(nóng)地利用碳排放變化及特征分析根據(jù)已給出的碳排放測算公式，測算1993—2008年的農(nóng)地利用碳排放。結果分析表明，1993年我國農(nóng)地利用所導致的碳排放量為4307.54萬噸，2008年則為7843.08萬噸，年平均增長率4.08％?；省⑥r(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油、灌溉、翻耕等所產(chǎn)生的碳排放量都呈現(xiàn)不同程度的增長，年均遞增率分別為3.45％、4.65％、7.20％、4.77％、1.22％、0.38％（如表2、圖1所示）。從圖1可以看出，1993年至2008年我國農(nóng)地碳排放量一直呈現(xiàn)上升趨勢，但不同階段增速存在著一定差異，總體上可以分為三個變化階段：圖11993—2008年我國農(nóng)地碳排放量第一階段1993—1997年，為快速增長期，年際增長率均高于5％。這主要是由于步入20世紀90年代后，我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程進一步加快，對柴油等能源需求增加；此外，為了提高單位面積產(chǎn)量，農(nóng)民加大了對化肥農(nóng)藥等生產(chǎn)原料的使用，其中，作為農(nóng)地碳排放的最主要碳源，化肥使用量就由1993年的3151.9萬噸上升到了1997年的3980.7萬噸，短短四年間增長了26.30％。第二階段1998—2003年，為緩慢增長期，年際增長率均在3.5％以內(nèi)，介于1.17％和3.33％之間。由于負擔過重，“三農(nóng)”問題進一步凸顯，越來越多的農(nóng)民由務農(nóng)轉(zhuǎn)向務工。受其影響，農(nóng)民對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性資料的需求增速放緩，這在一定程度上抑制了農(nóng)地碳排放量的快速增加。與此同時，在此階段，我國糧食產(chǎn)量總體上出現(xiàn)下滑趨勢，糧食安全問題逐漸顯現(xiàn)，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尤其是糧食生產(chǎn)面臨巨大挑戰(zhàn)。第三階段2004—2007年，為增速反彈回升期，年際增速介于3.3％和6.5％之間。導致這一狀況的最重要原因是2004年中央一號文件的頒布，其“兩減免，三補貼”的政策極大解放了農(nóng)村生產(chǎn)力，增強了農(nóng)民的種田積極性，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平得到了較大提高。農(nóng)業(yè)的復蘇也帶動了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)原料需求的增加，進而使得農(nóng)地利用碳排放增速加快。此外，2008年的增速明顯放緩，僅為1.35％。這主要是由于國家相關政策的影響：一是2007年中共十七大的召開，強調(diào)資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)境保護的重要性；二是2008年中央一號文件又進一步明確指出，要通過降低生產(chǎn)成本實現(xiàn)增收，大力發(fā)展節(jié)約型農(nóng)業(yè)，促進秸稈等副產(chǎn)品和生活廢棄物的資源化利用，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。（二）我國農(nóng)地碳排放成因分析根據(jù)上述模型以及所搜集的數(shù)據(jù)，并結合前文估算的農(nóng)地利用所導致的碳排放量，借助相關分析工具，得出我國農(nóng)地利用碳排放量因素分解的結果如表3、圖2所示。由表3、圖2可知，首先，農(nóng)用生產(chǎn)資料的效率因素一定程度上抑制了農(nóng)地碳排放量，但其影響有限且波動性較強。據(jù)估算，相比基期1993年，從1994—2008年，效率因素僅累計貢獻了6.11％（263.320萬噸）的農(nóng)地碳減排。從圖3波動下降的態(tài)勢可以看出，近年來我國農(nóng)用生產(chǎn)資料的效率雖然是提高的，但受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式整體較為落后的大環(huán)境影響，總體上僅處于一種低水平的增長態(tài)勢。所以，效率因素盡管在一定程度上促進了農(nóng)地利用碳減排，但其作用有限。圖2基于Kaya恒等式的我國農(nóng)地碳影響因素分解結果圖3效率因素對農(nóng)地碳排放的貢獻量（萬噸）其次，農(nóng)地碳排放的抑制作用更主要來源于農(nóng)業(yè)結構的改變。根據(jù)估算，與1993年比較，農(nóng)業(yè)內(nèi)部結構的變化累計貢獻了26.62％（1146.495萬噸）的碳減排。新中國成立以來，我國農(nóng)業(yè)由單一的種植業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向以種植業(yè)為主導、農(nóng)林牧漁協(xié)調(diào)發(fā)展。而農(nóng)地利用碳排放主要來源于種植業(yè)，種植業(yè)比重的下降對推進農(nóng)地碳減排具有一定的促進作用。最后，農(nóng)業(yè)規(guī)模的變化是農(nóng)地碳排放增加的最主要因素。結果表明，相比1993年，規(guī)模因素產(chǎn)生了121.65％（5233.944萬噸）的農(nóng)地利用碳排放增量。很顯然，作為國民經(jīng)濟的基礎，不斷推進農(nóng)業(yè)發(fā)展是當前我國的重要國策之一，因此，在今后很長一段時間內(nèi)，農(nóng)業(yè)總體規(guī)模的增加仍將是引發(fā)我國農(nóng)地利用碳排放增加的主導因素。四、政策建議（一）提高農(nóng)資利用效率，降低單位農(nóng)業(yè)產(chǎn)出能耗農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料利用效率的提升有助于實現(xiàn)農(nóng)地碳減排。當前我國農(nóng)業(yè)發(fā)展普遍存在著農(nóng)資利用水平低下的問題，以化肥為例，目前我國每公頃農(nóng)地化肥施用量超過400千克，遠遠高于發(fā)達國家每公頃225千克的上限。此外，農(nóng)藥、農(nóng)膜也存在著較為突出的過度使用現(xiàn)象，加之多數(shù)農(nóng)民對其廢棄物處理不當，進一步加劇了農(nóng)地污染。有鑒于此，我國在今后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應以節(jié)地、節(jié)水、節(jié)肥、節(jié)藥、節(jié)能和農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設為重點，加大科技攻關和技術組裝配套集成力度，不斷研發(fā)和推廣節(jié)約型的耕作、播種、施肥、施藥、灌溉與旱作農(nóng)業(yè)、減少農(nóng)業(yè)廢棄物生成、注重水土保持等低碳農(nóng)業(yè)技術，切實提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的利用效率，降低單位農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的能耗，實現(xiàn)農(nóng)地利用的碳減排。（二）進一步調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構農(nóng)業(yè)結構由單一種植業(yè)向農(nóng)林牧漁的多元化轉(zhuǎn)變對農(nóng)地利用碳排放有較強的抑制作用。當前我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構仍以種植業(yè)、牧業(yè)為主，林業(yè)、漁業(yè)發(fā)展水平相對滯后。因此，在未來發(fā)展中應積極優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結構，并結合各地區(qū)域特點，適當向林業(yè)、漁業(yè)等低碳排放行業(yè)傾斜，尤其是林業(yè)產(chǎn)業(yè)，一方面發(fā)育水平較低、擁有廣闊的開發(fā)潛力，另一方面還能起到增加碳匯、保護生態(tài)環(huán)境的功能。而在產(chǎn)業(yè)內(nèi)部，在確保糧食安全的前提下，應進一步優(yōu)化種植業(yè)結構，減少資源高消耗、化學品投入大的農(nóng)作物的種植，加大高產(chǎn)、抗逆農(nóng)作物品種的種植力度。（三）轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，走可持續(xù)農(nóng)業(yè)之路農(nóng)業(yè)規(guī)模的擴張是推動農(nóng)地碳排放的最主要因素，但為了實現(xiàn)農(nóng)地碳減排而放棄農(nóng)業(yè)增長顯然也不可行。因此，應從農(nóng)業(yè)發(fā)展模式入手，積極轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式。一直以來，我國農(nóng)業(yè)發(fā)展遵循“重開發(fā)、輕節(jié)約，重速度、輕效益，重外延擴張、輕內(nèi)涵發(fā)展，片面追求農(nóng)業(yè)產(chǎn)量增長”的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展理念，簡言之就是“高投入、高產(chǎn)出”，通過增加農(nóng)用物資投入來促進農(nóng)民的增產(chǎn)增收。而大量農(nóng)資的投入一方面帶來了較為嚴重的農(nóng)地碳排放，另一方面還極大地破壞了農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境。為了讓有限的資源得到充分利用，并實現(xiàn)碳減排，應逐步摒棄傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，走兩型農(nóng)業(yè)之路，大力發(fā)展循環(huán)農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。（四）加大低碳農(nóng)業(yè)投入和政策支持力度在我國目前二元社會體制的情況下，實現(xiàn)農(nóng)地低碳排放離不開國家的財政投入和政策支持，具體包括：（1）加大農(nóng)業(yè)投入，加強以農(nóng)田水利為重點的農(nóng)業(yè)基礎設施建設，為低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展提供堅實基礎。（2）大力推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)制度創(chuàng)新，實行涉農(nóng)生產(chǎn)節(jié)能減排的管理考