基于Kaya模型的湖北省農(nóng)業(yè)碳排放時空特征及影響因素研究

李庚欣 胡純 梅運軍 胡文云

摘要：根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中6個主要碳排放源，測算了湖北省2008～2017年的農(nóng)業(yè)碳排放童和排放強度。結(jié)果表明：湖北省農(nóng)業(yè)碳排放的時空變化近年來呈先上升后下降的波動趨勢，湖北省在低碳農(nóng)業(yè)方面取得了一定的成效;從碳排放量的構(gòu)成來看，農(nóng)用化肥是最主要的碳排放來源，其次是農(nóng)藥。進一步采用Kaya模型對湖北省農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素進行了實證研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平對湖北省農(nóng)業(yè)碳排放有較大的驅(qū)動作用，而農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和農(nóng)業(yè)勞動力等因素也會抑制農(nóng)業(yè)碳排放。據(jù)此提出了湖北省貫徹實施農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展的建議與措施。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)碳排放;Kaya模型;湖北;影響因素

中圖分類號：F323 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2020）04-0217-04

1 引言

近年來，由于人類活動所引起的碳排放量逐年上升，進而導致的全球溫室效應(yīng)成為國內(nèi)外學術(shù)界以及各國政府關(guān)注的焦點問題。其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是溫室氣體的重要排放源之一。隨著經(jīng)濟由高速發(fā)展轉(zhuǎn)型到高質(zhì)量發(fā)展，我國越來越重視低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展。“十九大”報告提出，我國建立綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系。習近平總書記指出，農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展是當前我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的主要發(fā)展方向，同時也是農(nóng)業(yè)發(fā)展觀的一次變革。因此，探究農(nóng)業(yè)碳排放的時空特征及影響因素不僅有助于制定合理的減排措施，而且對人們了解碳排放途徑具有深遠的意義。

當前，國內(nèi)外學者對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放問題的相關(guān)理論與實證均有較高的關(guān)注度，其中Appiah，K.研究分析了新興經(jīng)濟體中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與碳排放之間的因果關(guān)系[1];Balsalobre-Lorente，D.等運用環(huán)境庫茲涅茨曲線分析了金磚國家農(nóng)業(yè)對碳排放的影響[2];Asumadu-Sarkodied等通過比較向量誤差修正模型（VECM）和自回歸分布滯后模型（ARDL），研究了加納農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與碳排放的關(guān)系;程琳琳等運用空間杜賓模型，分析了我國31個省農(nóng)業(yè)碳生產(chǎn)率變動的主要影響因素與空間效應(yīng)[4];劉其濤采用Malmquist-Luenberger指數(shù)模型法，分析了我國30個省份的農(nóng)業(yè)碳排放效率[5];何艷秋等以面板模型為基礎(chǔ)結(jié)合，分別從時間與空間緯度分析了我國農(nóng)業(yè)碳排放主要因素的特征[6]。

國內(nèi)外研究表明，關(guān)于農(nóng)業(yè)碳排放領(lǐng)域的研究成果不多，且主要是基于國家層面的廣尺度范圍的研究，而針對小尺度范圍中部地區(qū)湖北省農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)研究較為缺乏。基于此，本研究以湖北省為對象，合理選擇6個主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放源，測算分析2008～2017年間的湖北省農(nóng)業(yè)碳排放時空特征，并利用Kaya模型對農(nóng)業(yè)碳排放影響因素進行分解，并對湖北省低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展提出意見。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究涉及的主要數(shù)據(jù)如化肥使用量、農(nóng)膜使用量、農(nóng)藥使用量、柴油使用量和農(nóng)水灌溉面積等均來自歷年《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》，其中化肥使用量、農(nóng)膜使用量、農(nóng)藥使用量、柴油使用量以當年實際使用量為準，農(nóng)水灌溉面積以當年的耕地灌溉面積為準，翻耕面積、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值、農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值、勞動力等數(shù)據(jù)均來自歷年《湖北省統(tǒng)計年鑒》，其中勞動力規(guī)模以當年的農(nóng)業(yè)從業(yè)人員為準，翻耕面積以當年的實際播種面積為準。考慮到湖北省經(jīng)濟發(fā)展過程中價格變化的因素，本研究將總產(chǎn)值以2008年為基期進行不變價換算。

2.2 研究方法

2.2.1 農(nóng)業(yè)碳排放測算方法

農(nóng)業(yè)碳排放是指農(nóng)民在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，根據(jù)農(nóng)用需要消耗了農(nóng)藥、化肥以及農(nóng)用薄膜等物質(zhì)所導致溫室氣體的排放。本研究依據(jù)《IPCC2006國家溫室氣體清單指南》中所推薦的溫室氣體排放估算方法，將該方法借鑒到農(nóng)業(yè)碳排放領(lǐng)域，同時結(jié)合湖北省農(nóng)業(yè)發(fā)展的實際情況，從而選擇農(nóng)用柴油、土地翻耕、化肥、有效灌溉、農(nóng)膜和農(nóng)藥等6個方面，對湖北省近年來的農(nóng)業(yè)碳排放量進行測算。農(nóng)業(yè)碳排放測算模型：

C=∑Q_i×α_i（1）

式（1）中，C—農(nóng)業(yè)碳排放量;Q_i—各農(nóng)業(yè)碳排放源的排放量;α_i—各農(nóng)業(yè)碳排放源的碳排放系數(shù)。本研究根據(jù)相關(guān)學者的研究，確定了各碳排放源的碳排放系數(shù)，如表1所示。

2.2.2 農(nóng)業(yè)碳排放影響因素分解模型

當今國際上，諸多專家提出了分析碳排放影響因素關(guān)系的因素分解模型及方法，較為常見的主要有STIR-PAT模型[8]、IPAT模型[9]、迪氏對數(shù)指標分解法（LM-DI）[10]和Kaya公式[11]等。本研究采用的是最早由日本學者Yoichi Kaya提出的Kaya恒等式模型Kaya模型是目前國際上較為流行的關(guān)于探究碳排放影響因素關(guān)系的分解公式。Yoichi Kaya通過簡單的數(shù)學模型國家層面的碳排放影響因素分解為人口、能源消費強度、人均GDP、碳排放強度等4個因素。考慮到湖北省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體實際情況，本研究對Kaya恒等式進行適當變形，擴展后Kaya因素分解模型為：

式（2）～（5）中：C—碳排放總量;AGRI—農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值;AGR—農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值;P—勞動力規(guī)模;E—農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率因素;CI—農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)因素;SI—農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平。

3 結(jié)果與分析

3.1 湖北省農(nóng)業(yè)碳排放的時空特征

根據(jù)農(nóng)業(yè)碳排放測算模型公式（1），估算出2008-2017年湖北省農(nóng)業(yè)碳排放量與碳排放強度，見表2。

從表2可見，在2008～2017年研究期間湖北省農(nóng)業(yè)碳排放量呈先上升后下降的波動變化趨勢，整體增少降多。碳排放量的演變曲線分為兩個階段，第一個是穩(wěn)步增長階段：從2008年的425.82萬t增加到2012年的459.39萬t，達到近10年來的最高值，年均增長1.92%;第二個階段是逐漸下降階段：碳排放量從2012年逐漸下降到2017年的414.7萬t到，年均下降2.03%。湖北省農(nóng)業(yè)碳排放強度從2007年的229.06kg/hm²增長到2012年的247.16kg/hm²，然后逐年下降到2017年的223.10kg/hm²。從湖北省農(nóng)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)來看，化肥是最主要的碳排放源，其平均占比高達69.02%，其次是分別為農(nóng)藥、柴油、農(nóng)膜、翻耕、農(nóng)水灌溉等。

3.2 湖北省農(nóng)業(yè)碳排放影響因素分析

依據(jù)所測算出的湖北省農(nóng)業(yè)碳排放量以及相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，本研究基于Kaya模型對湖北省農(nóng)業(yè)碳排放進行分解，將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)分解為效率因素、結(jié)構(gòu)因素、經(jīng)濟因素和勞動力因素四種，如表3所示。

可見，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平是致使湖北省農(nóng)業(yè)碳排放量增長的最重要因素。與2008年相比，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展一共實現(xiàn)了258.73萬t的碳排放增量。從全國范圍來看，湖北省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平較為落后，湖北省作為長江經(jīng)濟帶的核心區(qū)域，今后“十三五”以及“十四五”期間將會繼續(xù)加快湖北省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，從而農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平仍將在未來一定時期內(nèi)是導致農(nóng)業(yè)碳排放量增加的主要因素。

農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)是抑制湖北省農(nóng)業(yè)碳排放的主導因素，與2008年相比，累積減少了195.87萬t碳排放量。湖北省在“十二五”與“十三五”期間大力實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，不斷推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革。今后，湖北省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)將進一步優(yōu)化發(fā)展，該因素在減少農(nóng)業(yè)碳排放方面的作用將進一步加大。

農(nóng)業(yè)勞動力也是負驅(qū)動湖北省農(nóng)業(yè)碳排放，與基期相比，累積實現(xiàn)了62.81萬t碳排放量的減少。由于近年來我國的工業(yè)與服務(wù)業(yè)的快速發(fā)展，導致10年間湖北省的農(nóng)村勞動力總計流失了大約120余萬人，在一定程度上也對農(nóng)業(yè)碳排放產(chǎn)生較為顯著的抑制作用。

從表3分析可知，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率因素的影響較小，但在一定程度上依然遏制了湖北省農(nóng)業(yè)碳排放的增加。生產(chǎn)效率的大大提高將會為低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展帶來很大進步。隨著農(nóng)業(yè)科技的進步與發(fā)展，農(nóng)業(yè)投入結(jié)構(gòu)的改善，農(nóng)業(yè)投入比例的優(yōu)化，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率必將是湖北省貫徹低碳農(nóng)業(yè)的一個重要方向。

4 結(jié)論

研究首先對2008^2017年湖北省農(nóng)業(yè)碳排放進行測算，從時空維度來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的呈“上升一下降”變化趨勢。湖北省農(nóng)業(yè)碳排放量從2008年的425.82萬t上升到2012年的459.39萬t，隨后逐年下降到2017年的414.7萬t到，其中化肥產(chǎn)生的碳排放占主導地位。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建以Kaya恒等式為藍本的碳排放影響因素分解模型。通過比較分析發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展水平因素是導致湖北省農(nóng)業(yè)碳排放量增加的最重要驅(qū)動因素，而引起碳排放負變動的因素是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)勞動力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率等。

5 建議

湖北省是我國農(nóng)業(yè)大省，主要經(jīng)濟作物產(chǎn)量穩(wěn)居全國前列，油菜籽、淡水魚等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量多年保持全國第一，但農(nóng)業(yè)發(fā)展水平一些省份相比還比較落后。今后，湖北省應(yīng)該把推進農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革作為農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作的主線，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)由過度依賴消耗資源、化肥、農(nóng)藥等，逐步向綠色生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展以及低碳方向求轉(zhuǎn)變。依靠農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，立足比較優(yōu)勢，優(yōu)化區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，從而穩(wěn)步實現(xiàn)湖北省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳減排。

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收稿日期：2020-01-13

基金項目：湖北省教育廳人文社會科學研究項目青年項目（編號，15Q119）;武漢輕工大學教研項目（編號，XZ2019003）

作者簡介：李庚欣（1997-），男，武漢輕工大學化學與環(huán)境工程學院學生。

通訊作者：胡純（1980-），男，博士，副教授，研究方向為環(huán)境經(jīng)濟學、低碳經(jīng)濟、綠色化學。