呂迎

[提要] 本文以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)投入、畜牧養(yǎng)殖數(shù)量及農(nóng)作物種植面積為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，測算甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放量及碳排放強(qiáng)度，使用STLRPAT模型對(duì)甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，并針對(duì)甘肅省農(nóng)業(yè)碳減排提出對(duì)策建議。

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

基金項(xiàng)目：甘肅省高校創(chuàng)新能力提升項(xiàng)目：“基于產(chǎn)業(yè)耦合隴東地區(qū)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2019A-121）

中圖分類號(hào)：X196 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收錄日期：2020年7月7日

黨的十八大把生態(tài)文明建設(shè)寫入黨章，這反映生態(tài)環(huán)境問題的嚴(yán)重。導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境問題日益嚴(yán)重的主要原因是大氣中溫室氣體含量不斷增大。人類生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體，其中農(nóng)業(yè)是主要溫室氣體排放源，全球1/5的溫室氣體來自于農(nóng)業(yè)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的主要溫室氣體有CH4、N2O和CO2，來自化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)業(yè)機(jī)械使用、農(nóng)業(yè)灌溉、秸稈處理、畜禽養(yǎng)殖及糞便管理等農(nóng)地利用環(huán)節(jié)以及農(nóng)用地與其他類型土地之間的轉(zhuǎn)換。根據(jù)Norse研究認(rèn)為，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中農(nóng)膜、農(nóng)業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)業(yè)秸稈排放的主要是CO2氣體，動(dòng)物糞便和稻田主要釋放的是CH4氣體，化肥施用以及土壤釋放的N2O。CH4和N2O均可以使用一定的轉(zhuǎn)換方法轉(zhuǎn)為C當(dāng)量。

國內(nèi)對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的研究時(shí)間并不長，在中國知網(wǎng)篇名中輸入農(nóng)業(yè)碳排放進(jìn)行檢索，從2002年到2020年共有879篇相關(guān)文獻(xiàn)。從研究側(cè)重點(diǎn)來看，主要集中在：農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步關(guān)系的研究;農(nóng)業(yè)碳排放時(shí)空分異、特征及影響研究;農(nóng)業(yè)碳排放測度及強(qiáng)度測算研究;農(nóng)業(yè)碳排放脫鉤效應(yīng)相關(guān)研究;農(nóng)業(yè)碳排放的評(píng)價(jià)及影響因素研究;碳排放地區(qū)差異分析方面的研究。研究的層面主要是全國和地區(qū)兩個(gè)方面的農(nóng)業(yè)碳排放研究。關(guān)于甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放研究的文獻(xiàn)共有18篇，主要集中在農(nóng)業(yè)碳排放測度方面，且很多學(xué)者關(guān)于農(nóng)業(yè)碳排放核算選擇的因素只限于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的化肥、農(nóng)藥等物質(zhì)，并沒有將牲畜和農(nóng)作物納入碳計(jì)算對(duì)象。本文以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)使用量、牲畜飼養(yǎng)量和農(nóng)作物種植面積為基礎(chǔ)，對(duì)甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放總量和強(qiáng)度進(jìn)行測算，并對(duì)碳排放驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析。

一、區(qū)域概況及研究方法

（一）區(qū)域概況及數(shù)據(jù)來源。甘肅省地處西北內(nèi)陸，地貌復(fù)雜，多以高原和山地為主，土地較貧瘠，年平均氣溫0℃～15℃，大部分地區(qū)氣候干燥。干旱、半干旱區(qū)占總面積的75%。各地年降水量在36.6～734.9毫米，是我國嚴(yán)重缺水地區(qū)之一。2018年甘肅省總土地面積4，544×104hm2，耕地面積537.7×104hm2。自1978年以來，甘肅農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值從1978年的18.05億元增加到2017年的1，068.6億元。農(nóng)村居民的人均可支配收入從2000年的 1，428.70元增加到2018年 8，804.1元，但是農(nóng)用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用柴油和農(nóng)用薄膜的使用量也逐年增長，從2000年到2017年化肥施用量由217.10萬噸增加到311.07萬噸，增長率為43.28%;農(nóng)藥使用量由1.1萬噸增加到5.2萬噸，增長率為372.7%;農(nóng)用柴油的使用量從15.6萬噸增加到45.5萬噸，增長率為191.7%;農(nóng)用薄膜的使用量從6.4萬噸增加到17.2萬噸，增長率為168.8%。這些農(nóng)用物資的使用導(dǎo)致碳的排放量也逐年增加，從2010年的535.58×103t增加到2017年的825.08×103t。

面對(duì)如此巨大的碳排放壓力，甘肅省政府先后出臺(tái)多次政府文件，督促節(jié)能減排，甘肅省“十一五”、“十二五”、“十三五”期間均有節(jié)能減排工作安排方案，對(duì)節(jié)能減排提出明確目標(biāo)?！笆晃濉逼陂g要求單位生產(chǎn)總值能耗降低20%，主要污染物排放總量減少10%;“十二五”首次增加了對(duì)氮氧化物和氨氮兩項(xiàng)減排指標(biāo)，同時(shí)將農(nóng)業(yè)污染源排放的化學(xué)需氧量和氨氮，以及機(jī)動(dòng)車排放的氮氧化物納入了減排范圍;“十三五”期間節(jié)能減排目標(biāo)要求到2020年全省萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2015年下降14%。

（二）數(shù)據(jù)來源。甘肅省2002～2018年的農(nóng)用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、灌溉面積、牲畜數(shù)量、農(nóng)業(yè)機(jī)械動(dòng)力數(shù)據(jù)來自《甘肅省統(tǒng)計(jì)年鑒》，農(nóng)用化肥為折純量，農(nóng)藥、農(nóng)膜和柴油為當(dāng)年實(shí)際使用數(shù)量，灌溉面積為當(dāng)年有效灌溉面積，牲畜數(shù)量為年末數(shù)量。農(nóng)用柴油、農(nóng)村人口數(shù)、農(nóng)村生產(chǎn)總值、農(nóng)村固定資產(chǎn)投資數(shù)據(jù)來自2002～2018年的《中國農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。

二、模型構(gòu)建

（一）農(nóng)業(yè)碳排放量及強(qiáng)度測算模型。農(nóng)業(yè)碳排放主要來自三個(gè)方面：一是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)使用物質(zhì)的碳排放，這個(gè)過程的碳源主要有化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜、農(nóng)用機(jī)械柴油及農(nóng)用地灌溉。二是牲畜養(yǎng)殖的碳排放。動(dòng)物進(jìn)食后在腸胃中發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生CH4的排放，同時(shí)動(dòng)物糞便也會(huì)產(chǎn)生CH4和N2O氣體的排放，并且不同的動(dòng)物產(chǎn)生的溫室氣體排放差別較大。根據(jù)甘肅省飼養(yǎng)情況和數(shù)據(jù)的可得性，本文主要選取豬、牛、羊、馬、騾、驢、駱駝為計(jì)算牲畜養(yǎng)殖的碳排放源。三是農(nóng)作物的碳排放。農(nóng)作物是CH4和N2O的排放源，不同的農(nóng)作物品種對(duì)這兩種氣體的排放系數(shù)不同，對(duì)土壤破壞程度也不相同，根據(jù)甘肅省氣候、土壤情況，本文選取稻谷、小麥、玉米、大豆、棉花等為農(nóng)作物作為CH4和N2O的排放源。由于CH4和N2O與C的性質(zhì)不同，不能只加總計(jì)算，因而根據(jù)1tCH4=6.28tC，1tN2O=81.27tC將動(dòng)物和農(nóng)作物產(chǎn)生的CH4和N2O換算成C的排放量。表1～表3是各碳源排放系數(shù)表。（表1、表2、表3）

根據(jù)《IPCC國家溫室氣體排放清單（2006）》可得碳排放測算模型為：

（二）基于STIRPAT模型的農(nóng)業(yè)碳排放驅(qū)動(dòng)模型。Dietz等 （1994）對(duì)Ehrlich 提出的對(duì)“IPAT”分析框架進(jìn)行拓展，得到可以用于人文因素對(duì)環(huán)境的非比重影響的非線性STIRPAT模型：I=aPbAcTde，其中：I、P、A、T分別表示環(huán)境影響、人口數(shù)量、富裕度和技術(shù);a是模型的系數(shù);b、c、d 分別是自變量 P、A、T的指數(shù);e為模型隨機(jī)誤差。通過對(duì)人口、財(cái)產(chǎn)、技術(shù)三個(gè)自變量和因變量之間的關(guān)系進(jìn)行評(píng)估。

對(duì)模型兩邊取自然對(duì)數(shù)，可得方程形式為：

由彈性系數(shù)的概念可知，該方程的回歸系數(shù)反映的即解釋變量與被解釋變量之間的彈性。

本文借鑒STIRPAT模型分析甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放總量與其經(jīng)濟(jì)因素影響因素之間的關(guān)系。模型形式為：lnE=？琢+？茁1lnP+？茁2lnG+？茁3lnT+？茁4lnI+？滋。

根據(jù)楊莎莎、朱靈偉、高靜怡等的研究成果，選取E、P、G、T和I為影響因素，其中，E為農(nóng)業(yè)碳排放總量，萬噸;？琢為常數(shù)項(xiàng)，P為甘肅省農(nóng)村人口總數(shù)，萬人;G為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，以農(nóng)業(yè)總價(jià)值表示，萬元;;T為農(nóng)業(yè)發(fā)展技術(shù)水平，以農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力表示;I為農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)投資，萬元;？滋為模型隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng);？茁1、？茁2、？茁3、？茁4為彈性系數(shù)，表示變量P、G、T、I變化1%所引起的E變換？茁1%、？茁2%、？茁3%、？茁4%。

三、實(shí)證結(jié)果分析

（一）農(nóng)業(yè)碳排放量及強(qiáng)度測算結(jié)果及分析。根據(jù)公式（1）、（2）測算出2000～2017年甘肅農(nóng)業(yè)碳排放量和排放強(qiáng)度，結(jié)果見表4～表6。從表6來看，2000～2017年，甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放總量一直呈上升趨勢(shì)，碳排放量從2000年的535.58萬噸上升到2017年的825.08萬噸，年平均增速為2.48%，環(huán)比增速上下波動(dòng)，基本為正值增速。從表4來看，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油和灌溉面積的碳排放量也是逐年增加。從2000～2017年的碳排放總量看，化肥排放總量最大，為1，320.8萬噸，其次是農(nóng)膜，碳排放量為1，067.20萬噸;從碳排放量的年平均增速來看，農(nóng)膜年均增速最快，年均增速為17.26%，其次是農(nóng)用柴油和農(nóng)藥，年均增速分別為6.24%和6.17%;化肥和灌溉面積碳排放增長速度相比較小一些，分別為1.58%和1.1%。從表5來看，牲畜養(yǎng)殖及農(nóng)作物種植引起的碳排放量在2006年以前呈現(xiàn)逐年上升態(tài)勢(shì)，2007年以后開始出現(xiàn)波動(dòng)，但基本也呈上升態(tài)勢(shì)，在這個(gè)環(huán)節(jié)，動(dòng)物糞便產(chǎn)生的碳排放量最高，年均增長速度也最高，為2.28%，其次是動(dòng)物腸道發(fā)酵，年均碳排放增長速度為2.08%，另外，農(nóng)作物的碳排放量不容忽視，年碳排放量在300萬噸左右，年均排放增長速度為1.49%。（表4、表5、表6）

根據(jù)碳排放總量和農(nóng)業(yè)耕地面積，求得甘肅省歷年農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度，見表6，從數(shù)據(jù)分析可知，除2007年與2015年小幅下降以外，其他年份均是上升趨勢(shì)。碳排放強(qiáng)度從2000年的1，536.30kg/hm-2增加到2017年的2，317.08kg/hm-2，年均增長速度2.36%，環(huán)比增長速度也呈現(xiàn)上下波動(dòng)形態(tài)，波動(dòng)形狀與碳排放環(huán)基本相同。

綜合比較表4和表5，動(dòng)物糞便年均碳排放總量為301.4萬噸;動(dòng)物腸道發(fā)酵年均排放量為195.19萬噸;化肥和農(nóng)膜，年均碳排放量為79.38萬噸和59.29萬噸;農(nóng)作物年均碳排放量、農(nóng)藥年均碳排量和農(nóng)藥年均碳排放總量分別為32.27萬噸、21.15萬噸和16.64萬噸;灌溉面積年均碳排放量最少，也有2.69萬噸。動(dòng)物腸道發(fā)酵和糞便兩項(xiàng)的碳排放量在總碳量中的比例占到71%，因此，對(duì)動(dòng)物的養(yǎng)殖和糞便管理需要嚴(yán)格治理，運(yùn)用高新技術(shù)養(yǎng)殖和糞便管理，減少碳的排放勢(shì)在必行。

（二）農(nóng)業(yè)碳排放驅(qū)動(dòng)因素分析。采用2000～2017年數(shù)據(jù)，利用STIRPAT模型對(duì)數(shù)形式：

選取甘肅省農(nóng)村人口總數(shù)（P）、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值（G）、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力（T）、農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)投資（I）為自變量，對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放總量（E）進(jìn)行驅(qū)動(dòng)因素分析。

利用Eveiws10.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行序列平穩(wěn)檢驗(yàn)，除了序列l(wèi)nP在1%、5%下平穩(wěn)外，其他序列均在1%、5%、10%下平穩(wěn);相關(guān)性檢驗(yàn)及異方差檢驗(yàn)均通過;格蘭杰檢驗(yàn)證明農(nóng)業(yè)碳排放總量與其他變量之間存在因果關(guān)系。對(duì)模型進(jìn)行估計(jì)，結(jié)果如下：

R2=0.9875，R2=0.9833，F(xiàn)=236.98，P=0.000，從回歸系數(shù)的正負(fù)號(hào)來看，農(nóng)業(yè)人口總數(shù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值符號(hào)為正，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力與農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)投資符號(hào)為負(fù)，符合經(jīng)濟(jì)學(xué)研究理論，人口過多，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，導(dǎo)致碳排放量連年增加，我國已經(jīng)成為碳排放量最多的國家。農(nóng)業(yè)技術(shù)水平和投資的增加，將使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的碳排放不斷減少，但目前來看，甘肅省的農(nóng)業(yè)技術(shù)水平與固定資產(chǎn)投資在農(nóng)業(yè)碳減排方面的貢獻(xiàn)比例不大，還需要進(jìn)一步提高。從回歸系數(shù)的數(shù)值來看，人口每增加1%，農(nóng)業(yè)碳排放總量增加2.144%;農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值增加1%，農(nóng)業(yè)碳排放總量增加0.337%;農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力與農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)總投資的回歸系數(shù)為負(fù)，說明這兩個(gè)總量的增加，將引起農(nóng)業(yè)碳排放總量的減少，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力增加1%，農(nóng)業(yè)碳排放減少0.075%，農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)總值增加1%，農(nóng)業(yè)碳排放總量減少0.031%。

四、對(duì)策建議

甘肅省農(nóng)業(yè)碳排放總量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，從2000年的535.58萬噸增長到2017年的825.08萬噸，年均增長率為2.48%;農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度也呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，從2000年的1，536.30kg/hm-2到2017年的2，317.08kg/hm-2，年均增長率為2.36%。牲畜養(yǎng)殖引起的碳排放總量最大，年均碳排放總量有496.59萬噸。農(nóng)用生產(chǎn)過程中使用的農(nóng)膜碳排放量增長最快，年均增長率為17.26%;化肥碳排放量最大，年均碳排放量為73.38萬噸。農(nóng)業(yè)人口增長和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是碳排放增長的主要驅(qū)動(dòng)因素，農(nóng)業(yè)人口和經(jīng)濟(jì)總量每增長1%，碳排放量增長2.144%和0.337%。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高可以減少農(nóng)業(yè)碳排放量，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平提高1%，農(nóng)業(yè)碳排放減少0.075%。農(nóng)業(yè)固定資產(chǎn)水平提高1%，農(nóng)業(yè)碳排放減少0.031%。

農(nóng)業(yè)是一國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，保證農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，也要注意農(nóng)業(yè)碳排放。因此，在穩(wěn)定發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)，要提高農(nóng)民的低碳生產(chǎn)意識(shí)，減少農(nóng)業(yè)產(chǎn)量對(duì)化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的依賴;利用高科技和新的農(nóng)業(yè)循環(huán)生產(chǎn)模式加大對(duì)碳的吸收，在農(nóng)村推廣“種植業(yè)+養(yǎng)殖業(yè)+沼氣”模式，加大對(duì)甲烷氣體的吸收、利用，減少農(nóng)業(yè)碳排放。在牲畜養(yǎng)殖業(yè)引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行科學(xué)喂養(yǎng)和糞便的管理，減少牲畜腸胃發(fā)酵和糞便管理的碳排放。政府要加大對(duì)農(nóng)業(yè)科技投入，利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)減少碳排放。加大植樹造林的力度，增加碳匯儲(chǔ)備，從源頭上減少碳排放。

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