21世紀初期湖北省農地利用碳排放估算研究

吳樂知 吳云波

摘要

基于化肥、農藥、農膜、農用柴油、灌溉、翻耕六個主要農地利用碳源，從時間、空間兩個維度對湖北省農地碳排放量進行估算。結果表明，在時間尺度上，歷年農地碳排放總量呈逐漸緩慢上升趨勢，歷年單位面積農地投入品使用量始終保持穩定；在空間尺度上，農地碳排放空間差異明顯，湖北省各地、州、市農地利用碳排放總量、碳排放強度存在較明顯差異，其中，襄陽、黃岡、荊州分別位列碳排放總量前3位，鄂州、隨州、襄陽分別位列碳排放強度前3位。

關鍵詞 農地利用；碳排放；時空特征；湖北省

中圖分類號 S181.3；X32022 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）27-09501-02

Research on the Estimation of Carbon Emission during Agricultural Land Use in Hubei Province in the Early Period of Twentyfirst Century

WU Lezhi， WU Yunbo

（College of Urban and Environment Sciences， Hubei Normal University， Huangshi， Hubei 435002）

Abstract Based on agricultural statistical data， this paper estimated the carbon emission from six kinds of main carbon sources like chemical fertilizer， pesticide， farming film， agricultural diesel， irrigation and cultivate during agricultural landusing in Hubei Province from the spatialtemporal aspect. The results show that， during the period 2000-2010， the agricultural carbon emission load in Hubei Province presents gradual upward trend. From spatialchanging aspect， the carbon emission amount and emission intensity have obvious difference， in which， Xiangyang， Huanggang， Jingzhou are the places which stands at the first three ones of the highemissionamount， besides these， Ezhou， Suizhou， Xiangyang are the first three ones of the highemissionintensity.

Key words Agricultural land use； Carbon emission； Spatialtemporal characteristics； Hubei Province

農業作為我國三大產業之一的基礎性產業，在碳排放和碳循環中起著重要的作用。農業生產是溫室氣體的一個重要的排放源，同時，土壤圈是碳素的重要存儲庫和轉化器。古老的傳統農業基本上維持了農業碳源、碳匯的平衡，但生產技術的落后，使得糧食的產量遠遠跟不上人口的持續增加，故而這種傳統的耕作技術越來越不適用。隨著工業革命的爆發，近百年來，以農藥、化肥為代表的現代石化農業得到了蓬勃的發展，它在為人類帶來足夠多的糧食產量的同時，卻也給人類帶來了無窮的禍端。一方面，隨著農業集約程度的提高，電氣化、化學化的發展，由此極大地耗費了石油等不可再生資源，打破了農業本身的碳平衡，使得農業生產過程中的碳排放日益嚴重，直接威脅著全球的氣候變化；另一方面，大量農藥、化肥殘留物污染了農村的土壤、水源、空氣和農產品，使得環境問題日益突出，造成了環境污染與資源退化的雙重惡果。研究表明，我國的農業生產和農村生活都表現出典型的高碳特征，據估算，僅1950～2005年全國農地利用變化的累積碳排放便為10.6 pgC，占全部人為源碳排放量的30%，也占到了同期全球農地利用變化碳排放量的12%^[1-2]。另外，政府間氣候變化專業委員會（IPCC）的第四次評估報告也顯示，農業已成為溫室氣體的第二大重要來源，其排放量介于電熱生產與尾氣之間^[3]。在全球變化和低碳經濟的背景下，農業低碳發展勢在必行，而要真正發展低碳農業，首先要弄清農業過程中的碳排放量，因此開展區域農地利用碳排放估算研究具有極為重要的現實意義，為制定區域低碳農業發展戰略提供相關的科學依據。該研究以湖北省為例，估算了農業過程中的碳排放量，為區域低碳農業發展提供研究基礎。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

該研究涉及的數據均來自《湖北統計年鑒》（各年度本）、《中國統計年鑒》（各年度本）、《中國農村統計年鑒》、湖北省經濟社會發展統計數據庫和相關期刊論文。具體來講，研究農地利用碳排放總量時，涉及到的數據如湖北省化肥、農藥、農膜、農用柴油等數據也均來自湖北統計年鑒，并以當年實際使用量為準，翻耕數據以當年農作物實際播種面積為準，農業灌溉以當年實際灌溉面積為準，農作物播種面積和灌溉面積數據也來自湖北統計年鑒、中國農村統計年鑒、中國統計年鑒。

1.2 研究方法

農地利用的碳排放主要是指耕地利用的碳排放，即主要指農作物生產過程中由于化肥、農藥、能源使用等經濟行為所直接或間接導致的溫室氣體排放。一般而言，農地利用的碳排放主要來源于農業活動中的主要環節：化肥生產和使用過程，農藥生產和使用過程，農膜生產和使用過程，農業機械使用農用柴油過程，農地翻耕以及灌溉過程等六個方面所導致的直接和間接的碳排放。可利用田云等^[2]研究中的公式對碳排放總量進行估算：

E=∑Ei=∑Ti·δi

式中，E為農地利用的碳排放總量，Ei為各種類型碳排放量，Ti為各碳排放源的量，δi為各碳排放源的碳排放系數。參考相關文獻[2，4-6]，歸納出化肥的碳排放系數為0.895 6 kg/kg，農藥的碳排放系數為4.934 1 kg/kg，農膜的碳排放系數為5.18 kg/kg，柴油的碳排放系數為0.592 7 kg/kg，農業翻耕的碳排放系數為312.6 kg/km²，農業灌溉的碳排放系數為266.48 kg/hm²。

2 結果與分析

2.1 湖北省農地利用碳排放的時序特征

根據已給出的碳排放量估算公式和相關碳源的碳排放系數，測算湖北省2000～2010年農地利用碳排放量，如圖1所示。分析結果表明，2000年的農地碳排放量為375.36萬t，2010年為458.06萬t，年平均增長率為3.24%。

其中，2001～2003年，農地碳排放總量緩慢上升，增幅為51.52萬t；而2004年，農地碳排放總量下降，在2003年基準上減少17.08萬t；2005～2008年，碳排放總量逐年增加，到2008年達到430.48萬t；2009～2010年，碳排放總量繼續增加。具體到六大碳源排放量而言，從2000年到2010年均呈現不同程度的增加趨勢，如表1所示，尤其是化肥、農藥和農膜的使用導致的碳排放量增加尤為明顯。化肥施用導致的碳排放量年均

262.997萬t，占年均碳排放總量的67.42%；農

藥使用導致的碳排放量年均60.03萬t，占年均碳排放總量的15.39%；而灌溉和翻耕導致的碳排放量占年均碳排放總量的比例分別只有1.12%和0.59%。

3 結論與討論

在農地利用的六大碳排放源中，化肥的貢獻首當其沖，21世紀前10年中，湖北省單位農地面積化肥施用量一直呈上升趨勢，如圖2所示，這和我國當前農村農民追求糧食產量的現狀是一致的，化肥的大量使用直接導致了農業的高碳化。而其他碳排放源如農藥、農膜等單位面積使用量較為穩定，分別控制在0.01、0.02 t/hm²以下，這與近些年來一直推崇綠色農業，追求糧食安全觀念有關。從播種面積的變化來看，從2000年的758.4萬hm²到2010年的755.63萬hm²，前半段實際播種面積減少，后半段呈現增加趨勢，整體呈現減少趨勢，而碳排放總量呈現增加趨勢，即單位實際播種面積上的碳排放量逐年增加，仍表現出農業生產過程的高碳化形勢。

就區域差異而言，農地利用碳排放總量主要集中在襄

陽、黃岡、荊州等農業面積較大區域，而碳排放強度最高為鄂州，這與其單位面積投入的化肥施用量最高有關，其他較高區域如襄陽的碳排放高強度與其農用柴油使用量有關；而恩施和十堰等地由于地處山區的農地較多，農業耕作和管理相對不足，其農業投入特別是化肥等相對較少，因此體現為碳排放強度較低。

總體上，湖北省仍舊沒有走出現代化石農業的生產模式，在農業生產過程中，化肥、農藥、農膜、農用柴油等化工產品在單位土地面積上的使用量雖有一定程度的減少，但減少趨勢不明顯，且這些化工產品的使用總量仍呈現出逐步上升的趨勢。雖然發展低碳農業已被提倡，但實際農業生產操作過程中，卻仍舊存在片面追求產量按著化石農業的生產方式進行生產。

參考文獻

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