寧 靜, 李亞潔, 王 震, 陳 凱

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理與法學(xué)院, 哈爾濱 150030; 2.東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理與法學(xué)院, 哈爾濱 150030)

自2006年我國(guó)首次超越美國(guó)成為全球最大溫室氣體排放國(guó)后,我國(guó)就面臨著保增長(zhǎng)和降碳排并行的雙重壓力。2020年我國(guó)政府在聯(lián)合國(guó)一般性辯論會(huì)上提出分兩個(gè)階段實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)[1],充分發(fā)揮了大國(guó)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)積極應(yīng)對(duì)氣候變化,并于2021年向聯(lián)合國(guó)提交了《中國(guó)落實(shí)國(guó)家自主貢獻(xiàn)成效和新目標(biāo)新舉措》和《中國(guó)21世紀(jì)中葉長(zhǎng)期溫室氣體低排放發(fā)展戰(zhàn)略》[2],并在“十四五”規(guī)劃中積極進(jìn)行了戰(zhàn)略部署,明確了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整、節(jié)能減排、增加碳匯的發(fā)展戰(zhàn)略。農(nóng)業(yè)具有碳源和碳匯雙重碳效應(yīng)[3],固碳減排的潛力十分巨大,在我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)中具有重要的戰(zhàn)略地位[4]。據(jù)統(tǒng)計(jì),農(nóng)業(yè)碳排放已占我國(guó)碳排放總量的17%,是我國(guó)碳排放的重要組成部分[1]。二十大中多次也提到生態(tài)保護(hù),增加碳匯,并致力于協(xié)同推進(jìn)降碳、減污、擴(kuò)綠、增長(zhǎng),推進(jìn)生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約集約、綠色低碳發(fā)展。因此探究碳排放發(fā)展趨勢(shì)及其影響因素迫在眉睫。

1977年Bolin對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)碳源與其他生態(tài)系統(tǒng)碳匯的關(guān)系的探討引起了國(guó)際關(guān)注,農(nóng)業(yè)碳排放問(wèn)題逐漸成為碳排放的焦點(diǎn)之一[5]。目前對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的研究主要集中在以下幾個(gè)方面:(1) 對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放因子的測(cè)算。農(nóng)業(yè)碳排放主要來(lái)源被認(rèn)為主要來(lái)自化學(xué)農(nóng)業(yè)投入[6],包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等化學(xué)產(chǎn)品生產(chǎn)和使用過(guò)程中的碳排放[7];能源消耗,包括農(nóng)業(yè)機(jī)械使用過(guò)程中消耗的化石燃料、灌溉等消耗的電量[8];農(nóng)業(yè)資源自身及其產(chǎn)出物,如水稻生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體、動(dòng)物養(yǎng)殖產(chǎn)生的碳排放等[9-10];(2) 對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素分析。何艷秋等[9]認(rèn)為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和機(jī)械化水平是影響碳排放的主導(dǎo)因素。周思宇等[11]認(rèn)為土壤管理與農(nóng)用品投入碳排放是東北地區(qū)耕地的主要碳排放源。張杰等[12]從農(nóng)戶(hù)尺度分析,認(rèn)為年齡、務(wù)農(nóng)年限、教育水平和農(nóng)業(yè)技能培訓(xùn)均能影響米脂縣的農(nóng)業(yè)碳排。(3) 對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的時(shí)空特征研究。吳義根等[13]利用ESDA,分析農(nóng)業(yè)碳排放的空間關(guān)聯(lián)效應(yīng)。農(nóng)業(yè)碳排放總量及其強(qiáng)度空間分布存在明顯的非均衡性,有集聚的趨勢(shì),集聚的區(qū)域?qū)哟畏置?有明顯的地域特征。曹俐等[14]以山東17地級(jí)市為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)1997年以來(lái),山東省農(nóng)業(yè)碳排放量和排放強(qiáng)度總體呈現(xiàn)出簡(jiǎn)單的倒“U”形變化,“上升—下降”兩階段演化特征突出。李遠(yuǎn)玲等[15]發(fā)現(xiàn)湖南省各縣(市、區(qū))農(nóng)業(yè)碳排放在空間布局上存在顯著同質(zhì)性,空間均質(zhì)性增強(qiáng),空間異質(zhì)性減弱。(4) 農(nóng)業(yè)碳減排政策。田云等[16]提出注重頂層設(shè)計(jì),厘清制約碳減排工作的關(guān)鍵性因素,加大政策扶持力度等方法來(lái)保證減排實(shí)施。吳昊玥等[17]提出立足實(shí)際、多措并舉、聯(lián)合控制區(qū)域顯著因素等措施實(shí)現(xiàn)減排增匯。蔣添誠(chéng)等[18]認(rèn)為化肥農(nóng)藥零增長(zhǎng)工程、畜禽糞便基本資源化利用行動(dòng)等有利于碳減排。(5) 碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)脫鉤。王太祥等[19]研究得出西北干旱區(qū)農(nóng)地利用碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)以弱脫鉤為主。陳紅等[20]以黑龍江為研究區(qū),探究發(fā)現(xiàn)2016年后,黑龍江碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)間存在強(qiáng)脫鉤關(guān)系。蔣添誠(chéng)等[18]發(fā)現(xiàn)湖北碳排放量與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)間存在強(qiáng)脫鉤關(guān)系。

農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),糧食主產(chǎn)省區(qū)是我國(guó)主要產(chǎn)糧區(qū)域同時(shí)也是我國(guó)重要的畜禽業(yè)養(yǎng)殖基地。2003年國(guó)家財(cái)政部印發(fā)《關(guān)于改革和完善農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)若干政策措施的意見(jiàn)》對(duì)糧食主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行界定,包括黑龍江、吉林等13省。2020年,糧食主產(chǎn)省糧食產(chǎn)量占全國(guó)78.56%,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要影響。本研究以糧食主產(chǎn)省區(qū)為研究區(qū),從農(nóng)用投入物質(zhì)、農(nóng)作物種植、畜禽業(yè)養(yǎng)殖、秸稈焚燒4個(gè)方面構(gòu)建農(nóng)業(yè)碳排放體系,測(cè)算2010—2020年的農(nóng)業(yè)碳排放及強(qiáng)度,分析其時(shí)空變化規(guī)律,研究不同省域農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的脫鉤關(guān)系及碳排放影響因素,旨在為保障糧食安全,維護(hù)生態(tài)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)低碳可持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

IPCC在《2006年溫室氣體排放清單指南》列舉農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中溫室氣體的排放源主要包括10個(gè)方面,但我國(guó)具體的案例研究往往根據(jù)IPCC推薦公式及我國(guó)特有的參數(shù)進(jìn)行核算。由于農(nóng)業(yè)碳排放源存在多樣性、復(fù)雜性的特征,很難形成一套統(tǒng)一的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)[21]。綜合考慮糧食主產(chǎn)省區(qū)特點(diǎn)及數(shù)據(jù)可得性,本文擬從農(nóng)用投入物質(zhì)(包括化學(xué)物質(zhì)和化石燃能源)、農(nóng)作物種植、畜禽養(yǎng)殖、秸稈燃燒4個(gè)方面產(chǎn)生的碳排放進(jìn)行核算。

1.1.1 農(nóng)用投入物質(zhì)碳排核算 本文農(nóng)用投入物質(zhì)的碳排放來(lái)源選擇借鑒丁寶根[7]、李波等[8]人的研究成果,即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中化肥、農(nóng)藥、化石能源等使用過(guò)程中而產(chǎn)生的碳排放,具體公式如下:

E農(nóng)用投入物質(zhì)=∑〔Ti×αi×(44/12)〕

(1)

式中:E農(nóng)用投入物質(zhì)為農(nóng)用投入物質(zhì)的碳排放量;Ti是i類(lèi)碳源的使用量,包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、柴油使用量、農(nóng)作物播種面積、有效灌溉面積;αi是i類(lèi)碳源的排放系數(shù),與碳源i一一對(duì)應(yīng),分別是0.895 6 kg/kg,4.934 kg/kg,5.18 kg/kg,0.592 7 kg/kg,312.6 kg/km2,266.48 kg/hm2。

1.1.2 農(nóng)作物種植碳排核算 本研究對(duì)農(nóng)作物種植活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放主要考慮農(nóng)作物種植過(guò)程中產(chǎn)生的兩部分占比較大的碳排放,一部分是種植過(guò)程中翻耕土壤有機(jī)碳礦化分解產(chǎn)生的N2O,另一部分是水稻種植過(guò)程中因根系淹水發(fā)酵產(chǎn)生的CH4。

E農(nóng)作物種植=E農(nóng)作物N2O+E水稻種植

(2)

其中:

E農(nóng)作物N2O=∑(Si×τi)

(3)

式中:E農(nóng)作物N2O為農(nóng)作物種植過(guò)程中產(chǎn)生的N2O排放量,Si為i類(lèi)農(nóng)作物播種面積,τi為i類(lèi)農(nóng)作物的N2O排放系數(shù)。其中,水稻為0.24 kg/hm2,春小麥為0.40 kg/hm2,冬小麥為1.75 kg/hm2,大豆為2.29 kg/hm2,玉米為2.532 kg/hm2,油料為0.95 kg/hm2,蔬菜為4.944 kg/hm2。

水稻生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生甲烷E水稻種植,借鑒何艷秋等[22]相關(guān)成果,考慮區(qū)域差異,具體排放系數(shù)見(jiàn)表1。

表1 CH4排放因子Table 1 CH4 emission factors g/m2

E水稻種植=∑(Ci×Zi)

(4)

式中:E水稻種植為水稻種植產(chǎn)生的CH4排放量;Ci為i省水稻種植面積;Zi為i省水稻排放因子。

1.1.3 畜禽養(yǎng)殖碳排核算 由于我國(guó)大部分糧食主產(chǎn)省區(qū)與畜禽產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)高度重合[23],即糧食主產(chǎn)省區(qū)是全國(guó)畜禽養(yǎng)殖碳排放的主要區(qū)域之一[24],因此糧食主產(chǎn)區(qū)的畜禽養(yǎng)殖碳排也不可忽視,本研究中的畜禽養(yǎng)殖碳排主要考慮反芻動(dòng)物胃腸發(fā)酵產(chǎn)生的CH4和糞便處理過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放。

E畜禽業(yè)養(yǎng)殖=ECH4+ENO2

(5)

ECH4=∑Bi×(Di+Gi)

(6)

ENO2=∑(Bi×Gi)

(7)

式中:ECH4和ENO2分別為畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的CH4和NO2排放量;Bi為i類(lèi)動(dòng)物的飼養(yǎng)量;Di為腸胃發(fā)酵產(chǎn)生的CH4;Gi為糞便管理產(chǎn)生的CH4或NO2。借鑒劉楊等[25-27]學(xué)者研究,具體排放系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 腸胃發(fā)酵和糞便管理產(chǎn)生的CH4,NO2系數(shù)Table 2 CH4 and NO2 coefficients generated by gastrointestinal fermentation and manure management system of livestock

1.1.4 秸稈焚燒碳排核算 本研究對(duì)于秸稈焚燒的碳排放主要考慮我國(guó)主要糧食作物玉米、小麥、水稻秸稈焚燒帶來(lái)的碳排放。具體排放系數(shù)借鑒程琳琳等[28]學(xué)者的相關(guān)研究。

Eij秸稈焚燒=∑(Qik×Mk×Nk×Pk×Lk)

(8)

式中:Eij秸稈焚燒是i省j類(lèi)氣體排放量;QiK是i省k作物的產(chǎn)量;MK是k的草谷比;NK是k的露天焚燒比;PK是k的燃燒效率;LK是k的排放因子。

1.1.5 農(nóng)業(yè)碳排放總量

E=E農(nóng)用投入物質(zhì)+E農(nóng)作物種植+E畜禽業(yè)養(yǎng)殖+Eij秸稈焚燒

(9)

式中:E為農(nóng)業(yè)碳排放總量;E農(nóng)用投入物質(zhì)為農(nóng)用投入物質(zhì)溫室氣體排放量;E農(nóng)作物種植農(nóng)作物種植產(chǎn)生的溫室氣體排放量;E畜禽業(yè)養(yǎng)殖為畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)生的溫室氣體排放量;Eij秸稈焚燒為秸稈燃燒產(chǎn)生的溫室氣體排放量。此外,根據(jù)全球變暖潛能值,CO2的GWP為1,CH4為25,NO2為310[29]。

1.1.6 碳排放強(qiáng)度 農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度主要用來(lái)衡量地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)同農(nóng)業(yè)碳排放量之間的相關(guān)程度,即每單位國(guó)民生產(chǎn)總值所產(chǎn)生的二氧化碳排放量。碳排放強(qiáng)度越低代表該區(qū)域經(jīng)濟(jì)增加的碳排代價(jià)越小。

A=E/GDPn

(10)

式中:A為農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度;E為農(nóng)業(yè)碳排放總量; GDPn為農(nóng)牧業(yè)總產(chǎn)值[27]。

1.2 脫鉤模型

OECD首次提出脫鉤概念,最初用來(lái)描述環(huán)境壓力和驅(qū)動(dòng)力的變化關(guān)系,但存在明顯缺陷:一是對(duì)變量的基期和末期取值比較敏感,易產(chǎn)生結(jié)果偏差;二是過(guò)于籠統(tǒng)地劃分脫鉤類(lèi)型,對(duì)環(huán)境壓力與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的具體關(guān)系類(lèi)型無(wú)法詳細(xì)區(qū)分[7]。TAPIO在OECD脫鉤模型的基礎(chǔ)上克服了數(shù)據(jù)的敏感特征,進(jìn)一步提出了“脫鉤彈性”的概念,充分考慮研究對(duì)象的總量及相對(duì)量的變化,可以較好地反映碳排放量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)間的關(guān)系。因此本文選擇TAPIO脫鉤模型進(jìn)行研究。根據(jù)脫鉤彈性值大小,將其分為8類(lèi)[30](表3)。

表3 脫鉤類(lèi)型劃分Table 3 Classification of decoupling types

(11)

式中:e為脫鉤彈性值;ΔE為農(nóng)業(yè)碳排放變化量;E為農(nóng)業(yè)碳排放量;ΔGDPn為農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)值變化量;GDPn為農(nóng)牧業(yè)總產(chǎn)值。

1.3 碳排放影響因素分析

LMDI模型具有消除殘差,因素可逆等優(yōu)點(diǎn)[31],在農(nóng)業(yè)碳排放分解中應(yīng)用廣泛。本文采用LMDI模型從農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化水平和農(nóng)村人口6個(gè)方面進(jìn)行分解[27]。

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

式中:E為農(nóng)業(yè)碳排放總量;GDPn為農(nóng)牧業(yè)GDP;GDPz為農(nóng)林牧漁總產(chǎn)業(yè)GDP;GDP為地區(qū)GDP;Pz為地區(qū)總?cè)丝?Pn為農(nóng)村人口。α為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率;β為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);γ為地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu);δ為地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平;ε為城鎮(zhèn)化水平。

通過(guò)對(duì)數(shù)加和分解等處理,各分解因素貢獻(xiàn)值的表達(dá)式如下:

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

式中:Δα、Δβ、Δγ、Δδ、Δε、Δp表示第T年與基期相比,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化水平和農(nóng)村人口對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的貢獻(xiàn)值。將逐年貢獻(xiàn)值相加即為相應(yīng)影響因素的累計(jì)貢獻(xiàn)值。

1.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文測(cè)算的原始數(shù)據(jù)主要來(lái)源于2010—2020年《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒》《中國(guó)畜牧獸醫(yī)年鑒》,從中獲取測(cè)算原始數(shù)據(jù)包括化肥、農(nóng)藥、牛、羊、豬、農(nóng)作物產(chǎn)量、家禽數(shù)量、農(nóng)村人口、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值等。為進(jìn)一步消除價(jià)格因素對(duì)指標(biāo)相對(duì)可比性的擾動(dòng),以2010年為基期采用可比價(jià)對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值進(jìn)行調(diào)整;出欄率小于1牲畜,如牛、羊,飼養(yǎng)量等于本年與上年存欄量的均值;出欄率大于1的牲畜,如豬和家禽類(lèi),飼養(yǎng)量則采用當(dāng)年出欄量×(年均生長(zhǎng)周期/365),豬、家禽的年均生長(zhǎng)周期分別為200 d,55 d[25]。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)碳排放數(shù)量分析

2.1.1 糧食主產(chǎn)區(qū)碳排放量分析 從數(shù)量上來(lái)看,糧食主產(chǎn)省區(qū)總碳排從2010年的860.78 Mt增長(zhǎng)至2020年的871.64 Mt,增加了10.86 Mt,增幅1.26%。從年增長(zhǎng)規(guī)律來(lái)看,以2017年為界點(diǎn),呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)(圖1)。2010—2015年碳排放量持續(xù)上升,這是由于2010年作為“十一五”和“十二五”的鞏固和謀劃交接之年,中央財(cái)政繼續(xù)加大了農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼力度,建立完善農(nóng)資綜合補(bǔ)貼動(dòng)態(tài)調(diào)整制度,提高糧食收購(gòu)價(jià)格,激發(fā)農(nóng)民生產(chǎn)積極性,整個(gè)“十二五”階段農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)向好勢(shì)頭,農(nóng)用投入物質(zhì)增加,糧食產(chǎn)量同秸稈焚燒量也不斷增加,導(dǎo)致這一階段碳排放量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。2015年11月30日,習(xí)近平在巴黎氣候變化大會(huì)上發(fā)表《攜手構(gòu)建合作共贏、公平合理的氣候變化治理機(jī)制》的講話(huà),并在“十三五”規(guī)劃中進(jìn)一步踐行“生態(tài)文明”理念。2015年制定發(fā)布《到2020年化肥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)方案》、推進(jìn)秸稈綜合利用等政策,由于農(nóng)業(yè)政策具有效果滯后的特性,糧食主產(chǎn)省區(qū)碳排放量在2017年達(dá)到峰值927.68 Mt,隨后出現(xiàn)下降趨勢(shì)。

圖1 糧食主產(chǎn)區(qū)碳源結(jié)構(gòu)

從碳排放源的結(jié)構(gòu)來(lái)看(圖1),糧食主產(chǎn)區(qū)近11年來(lái)碳排放源占比從高到低依次是農(nóng)用投入物質(zhì)(最大年排放量為256.79 Mt)>畜禽養(yǎng)殖(最大年排放量為249.93 Mt)>農(nóng)作物種植(最大年排放量為221.03 Mt)>秸稈焚燒(最大年排放量221.68 Mt)。農(nóng)用投入物質(zhì)是糧食主產(chǎn)區(qū)碳排放的主要排放源,年平均碳排放量約占總年平均排放量的27.65%;秸稈焚燒所產(chǎn)生的碳排放占比最少約為22.49%。由此可見(jiàn),農(nóng)業(yè)減排增效是控制農(nóng)用投入物質(zhì)碳排放的有效途徑,如進(jìn)行化肥減量提效、農(nóng)藥減量控害等政策宣傳和推廣,提高農(nóng)業(yè)種植效率;秸稈焚燒控制,如鼓勵(lì)引導(dǎo)農(nóng)民采用秸稈粉碎還田、秸稈覆蓋還田等方式促進(jìn)秸稈綜合利用,減少秸稈焚燒。

2.1.2 省際碳排放量對(duì)比分析 利用ArcGIS數(shù)據(jù)自然斷點(diǎn)分級(jí)方法將糧食主產(chǎn)省區(qū)13個(gè)省份的碳排放量分成5個(gè)級(jí)別等級(jí),吉林、遼寧位于第1等級(jí),碳排放量最低;第5等級(jí)碳排放量最高。高排區(qū)主要位于華中地區(qū),河南省和湖南省的碳排放量最多。河南省是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省,種植業(yè)的化肥使用占比較高,同時(shí)也是我國(guó)養(yǎng)豬大省,生豬飼養(yǎng)過(guò)程中碳排放也較為突出;湖南省作物熟制為一年兩熟(或三熟),農(nóng)用投入物質(zhì)及種植翻耕頻次較多,導(dǎo)致累積碳排放量較高,此外,湖南省僅次于四川省是我國(guó)第二大生豬飼養(yǎng)大省,禽畜碳排占比仍然較大。低排區(qū)主要位于華北和東北南部,華北地區(qū)耕地資源利用的集約化水平相對(duì)較高,東北地區(qū)則主要是由于其熟制為一年一熟,農(nóng)用物質(zhì)投入頻次較少。值得一提的是,黑龍江省的農(nóng)業(yè)碳排放相較于周?chē)∮蜉^為突出,究其原因是該省種植業(yè)機(jī)械化水平較高,特別是三江平原地區(qū),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中化石能源的碳排放量較大;另外,黑龍江省養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速,2022年已經(jīng)躍居為我國(guó)第九養(yǎng)豬大省。

從2010年和2020年碳排放源占比情況(圖2)可知,我國(guó)糧食主產(chǎn)省區(qū)碳排源的構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定并具有明顯的區(qū)域差異性。內(nèi)蒙古、四川、遼寧、黑龍江4個(gè)省份畜禽養(yǎng)殖的碳排量占比較高,其中內(nèi)蒙古占比最大高達(dá)58.58%,主要是由于畜禽結(jié)構(gòu)以反芻動(dòng)物為主;河北、山東的碳排放結(jié)構(gòu)則主要表現(xiàn)在農(nóng)用投入物質(zhì)的高比例碳排上,即農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜等產(chǎn)生的碳排放,分別達(dá)到44.94%和40.99%;湖南、湖北、江西、江蘇4個(gè)省份地處亞熱帶,一年兩熟或三熟、水稻種植面積大、土壤翻耕頻次高,因此農(nóng)作物種植行為產(chǎn)生的碳排量在碳排結(jié)構(gòu)中占比較大;吉林、安徽和河南在排放源結(jié)構(gòu)上沒(méi)有明顯的高比例排放源。

圖2 2010年、2020年省域碳源構(gòu)成

從2020年相對(duì)2010年碳排放源結(jié)構(gòu)比例變化(圖3)情況可以看出:畜禽養(yǎng)殖的碳排放源占比下降明顯,其中河南和吉林最為顯著,分別減少11.32%和10.33%,這是由于在1號(hào)文件的宏觀指導(dǎo)下畜禽產(chǎn)業(yè)不斷調(diào)整畜牧業(yè)結(jié)構(gòu),開(kāi)展規(guī)模養(yǎng)殖,并積極改良畜禽品種、提升飼養(yǎng)技術(shù)和畜禽排泄物處理設(shè)施。自2015年我國(guó)提出農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展戰(zhàn)略,進(jìn)行低碳生產(chǎn)以來(lái),糧食主產(chǎn)省區(qū)農(nóng)用投入物質(zhì)和碳排放占比也均有下降,河北、山東減排效果最為明顯。秸稈焚燒和農(nóng)作物種植活動(dòng)的碳排放源占比相對(duì)增加。

圖3 2010-2020年碳排放源結(jié)構(gòu)變化

2.2 農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度分析

糧食主產(chǎn)省區(qū)平均碳排放強(qiáng)度呈下降趨勢(shì),由2010年2.17 t/萬(wàn)元下降到2020年1.58 t/萬(wàn)元,降低27.19%,說(shuō)明我國(guó)在2010—2020年期間的農(nóng)業(yè)技術(shù)效率提高、產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局及相關(guān)農(nóng)業(yè)政策對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及減排增效作用顯著。從碳排放的空間分異特征來(lái)看,碳排放強(qiáng)度存在地區(qū)性差異,華中、華東等地區(qū)碳排放強(qiáng)度由北向南遞增,東北地區(qū)排放強(qiáng)度由南向北遞增;以江西省為首,碳排放強(qiáng)度最高達(dá)3.99 t/萬(wàn)元,以及一些南方省份如湖南、安徽其主要原因是這些省份的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值主要以水稻種植業(yè)為主,包括早稻和晚稻均具有較高的碳排放量;黑龍江也具有和南方省份相同的高碳排放強(qiáng)度的特征,主要是由于該省水稻種植面積逐年增加,隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的提高,大型農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)化石燃料的消耗也增大,另外禽畜養(yǎng)殖業(yè)也日益壯大;河北、沈陽(yáng)和吉林等省份,位于北方,熟制為一年一熟且以旱作農(nóng)業(yè)為主,碳排放強(qiáng)度較低;內(nèi)蒙古主要以碳排較高的反芻牲畜養(yǎng)殖為主,所以碳排強(qiáng)度較大;高排放的地區(qū)并不一定高排放強(qiáng)度,例如山東省(83.08 Mt)碳排高于省域平均碳排量(68.70 Mt),而碳排放強(qiáng)度(1.28 t/萬(wàn)元)低于省域平均排放強(qiáng)度(2.07 t/萬(wàn)元),該省份農(nóng)業(yè)注重生產(chǎn)效率提升,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)由粗放向低碳綠色發(fā)展。

2.3 脫鉤效應(yīng)分析

將農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值兩項(xiàng)指標(biāo)作為坐標(biāo)軸(圖4),以2010—2020年的各值的省份均值為分界點(diǎn),將糧食主產(chǎn)區(qū)分為四類(lèi):高排高產(chǎn)、低排高產(chǎn)、低排低產(chǎn)、高排低產(chǎn)4類(lèi)[32]。山東、湖南、四川、河南屬于高排高產(chǎn)區(qū),高投入高回報(bào)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式依舊占主導(dǎo)地位。河北屬于低排高產(chǎn)區(qū),在農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值之間處于良性狀態(tài),農(nóng)業(yè)碳排放量低但能實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值高發(fā)展。遼寧、吉林、內(nèi)蒙古、湖北、江西屬于低排低產(chǎn)區(qū),農(nóng)業(yè)碳排放量低但農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值也低于各區(qū)平均水平。黑龍江、安徽、江蘇屬于高排低產(chǎn)區(qū),農(nóng)業(yè)碳排放量較高,但農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值卻相對(duì)較低,農(nóng)業(yè)投入與收入不符,未來(lái)應(yīng)促進(jìn)相關(guān)農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展,減排增產(chǎn),促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

圖4 省域類(lèi)別劃分

測(cè)算糧食主產(chǎn)省區(qū)2011年、2014年、2017年及2020年的脫鉤指數(shù)(表4),總體來(lái)說(shuō),糧食主產(chǎn)區(qū)大部分省域處于弱脫鉤狀態(tài),農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增速大于碳排放量的增速。各省域從弱脫鉤或擴(kuò)張連接趨勢(shì)向強(qiáng)脫鉤或弱脫鉤轉(zhuǎn)變。2011年除黑龍江和吉林外,均屬于弱脫鉤狀態(tài),隨后農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系不斷改善,低碳農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

表4 糧食主產(chǎn)省區(qū)脫鉤狀態(tài)Table 4 Decoupling status of major grain producing provinces and regions

具體而言(表4),江西、湖南一直處于弱脫鉤狀態(tài),脫鉤狀態(tài)比較穩(wěn)定。吉林由擴(kuò)張連接向強(qiáng)脫鉤轉(zhuǎn)變,遼寧、河北、江蘇、山東、湖北、安徽由弱脫鉤向強(qiáng)脫鉤轉(zhuǎn)變,實(shí)施化肥農(nóng)藥零增長(zhǎng)、畜禽糞便基本資源利用行動(dòng)等促進(jìn)農(nóng)業(yè)碳減排,從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)脫鉤。黑龍江脫鉤狀態(tài)為擴(kuò)張連接—弱脫鉤—擴(kuò)張負(fù)脫鉤—弱脫鉤;四川由弱脫鉤向強(qiáng)脫鉤再向弱脫鉤轉(zhuǎn)變,內(nèi)蒙古脫鉤狀態(tài)為弱脫鉤—擴(kuò)張負(fù)脫鉤—弱脫鉤—弱脫鉤,農(nóng)業(yè)碳排放處于波動(dòng)狀態(tài);現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)高速發(fā)展,農(nóng)業(yè)利用效率提升,但人們?yōu)榱俗非蟾叩霓r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)利益,加大農(nóng)業(yè)物資的投入及秸稈處理不當(dāng)?shù)刃袨?使得農(nóng)業(yè)碳排與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的聯(lián)系不穩(wěn)定。總體而言,各省脫鉤狀態(tài)向好發(fā)展。

2.4 碳排放影響因素分析

LMDI分解結(jié)果(表5)表明:糧食主產(chǎn)區(qū)省份碳排放影響因素受區(qū)位條件、農(nóng)業(yè)資源稟賦及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)的影響,呈現(xiàn)明顯的區(qū)域性特征。2010—2020年,遼寧、河北、江蘇、山東、河南、湖北、四川7省實(shí)現(xiàn)碳減排,黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、安徽、江西、湖南6省仍處于碳排放增量階段。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)村人口因素對(duì)這些省份農(nóng)業(yè)碳排放均起到不同程度抑制作用,地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城鎮(zhèn)化水平則促進(jìn)碳排放量增加。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)僅促進(jìn)吉林、內(nèi)蒙古碳排放,分別增加71.35萬(wàn)t和51.47萬(wàn)t,而對(duì)其他地區(qū)碳排放起到抑制作用;吉林、內(nèi)蒙古的第一產(chǎn)業(yè)收入主要以農(nóng)牧業(yè)為主,占比分別為93.41%和94.38%,在農(nóng)牧業(yè)中投入農(nóng)藥等生產(chǎn)物資較多,因而促進(jìn)碳排放。黑龍江、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古以農(nóng)村人口因素為抑制碳排的首要因素,分別減少碳排3 601.14萬(wàn)t,1 403.13萬(wàn)t,1 125.42萬(wàn)t,1 725.56萬(wàn)t;農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平提高及規(guī)模化經(jīng)營(yíng)意味著農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力資源投入減少,勞動(dòng)力向非農(nóng)轉(zhuǎn)移一定程度抑制碳排。河北、山東、河南、湖北、四川以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率因素為抑制碳排的首要因素,分別減少碳排2 364.88萬(wàn)t,3 269.59萬(wàn)t,4 360.96萬(wàn)t,2 343.32萬(wàn)t,2 975.87萬(wàn)t,隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng),生產(chǎn)技術(shù)投入、低碳環(huán)保政策落地,生產(chǎn)效率大幅提高,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展,農(nóng)業(yè)碳排對(duì)環(huán)境的影響程度逐漸減小。江蘇、安徽、江西、湖南以地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為抑制碳排的首要因素,分別減少碳排3 638.66萬(wàn)t,3 737.26萬(wàn)t,3 169.56萬(wàn)t,4 526.43萬(wàn)t,地處東南沿海,二三產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá),外出務(wù)工相比農(nóng)業(yè)收益顯著,一產(chǎn)比重逐漸減小,一定程度抑制農(nóng)業(yè)碳排放。

表5 碳排放影響因素分解結(jié)果Table 5 Decomposition results of factors affecting carbon emissions

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

本文從農(nóng)用投入物質(zhì)、農(nóng)作物種植、畜禽養(yǎng)殖、秸稈焚燒四方面計(jì)算糧食主產(chǎn)區(qū)碳排放量、碳排放強(qiáng)度、碳排放與經(jīng)濟(jì)的脫鉤關(guān)系、碳排放影響因素,具體結(jié)論如下:

(1) 糧食主產(chǎn)區(qū)碳排放處于先增加后減少趨勢(shì),以農(nóng)用投入物質(zhì)為主要碳源。華中地區(qū)是主要的高排放區(qū)域。碳排源的構(gòu)成相對(duì)穩(wěn)定并具有明顯的區(qū)域差異性,2010—2020年畜禽養(yǎng)殖的碳排放源占比下降明顯。

(2) 糧食主產(chǎn)區(qū)碳排放強(qiáng)度呈下降趨勢(shì),江西、黑龍江等省份碳排放強(qiáng)度較高,最高省域碳排放強(qiáng)度可達(dá)3.99 t/萬(wàn)元;山東等省份碳排放強(qiáng)度較低。

(3) 將13省劃分為高排高產(chǎn)、低排高產(chǎn)、低排低產(chǎn)、高排低產(chǎn)4類(lèi),低排高產(chǎn)區(qū)是理想狀態(tài),目前僅有河北省低排高產(chǎn)。就脫鉤指數(shù)而言,各省域從弱脫鉤或擴(kuò)張連接趨勢(shì)向強(qiáng)脫鉤或弱脫鉤轉(zhuǎn)變,農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的關(guān)系在不斷改善。

(4) 2010—2020年,遼寧、河北、江蘇、山東、河南、湖北、四川7省實(shí)現(xiàn)碳減排,黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古、安徽、江西、湖南6省仍處于碳排放增量階段。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、農(nóng)村人口等因素對(duì)農(nóng)業(yè)碳排具有明顯抑制作用,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)大多數(shù)地區(qū)具有抑制碳排的作用。

3.2 建 議

(1) 大力發(fā)展技術(shù),提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。加大對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的資金投入,促進(jìn)化肥農(nóng)藥等減量提效。提高農(nóng)用機(jī)械的動(dòng)力效能,使用較為清潔的能源替換使用;提倡免耕或少耕、間歇性節(jié)水灌溉等種植措施,推進(jìn)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用技術(shù)發(fā)展。改良農(nóng)作物品種,推廣種植低碳作物。

(2) 控制畜禽出欄量和存欄量,穩(wěn)定畜禽養(yǎng)殖的規(guī)模和速度,宣傳畜禽養(yǎng)殖的疾病預(yù)防技術(shù),增強(qiáng)養(yǎng)殖人員的綜合素質(zhì);深入研究微生物強(qiáng)化堆肥技術(shù),減少環(huán)境污染;改良畜禽品種,考慮建立種養(yǎng)結(jié)合,促進(jìn)畜禽糞便在農(nóng)業(yè)內(nèi)部循環(huán)使用。

(3) 調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。在保障糧食安全的基礎(chǔ)上,針對(duì)不同地區(qū),因地制宜調(diào)整農(nóng)牧產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),宜耕則耕,宜牧則牧,協(xié)調(diào)農(nóng)牧比例,大力發(fā)展農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè),實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展,降低農(nóng)業(yè)碳排。

(4) 建立秸稈生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。推進(jìn)秸稈還田,秸稈養(yǎng)畜,秸稈發(fā)電等,強(qiáng)化秸稈露天焚燒的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),將衛(wèi)星遙感、無(wú)人機(jī)等技術(shù)與秸稈監(jiān)測(cè)相結(jié)合,提高秸稈焚燒監(jiān)測(cè)效率和水平;給予財(cái)政支持,將耕地補(bǔ)貼與秸稈焚燒掛鉤,促進(jìn)農(nóng)戶(hù)提高低碳環(huán)保意識(shí);鼓勵(lì)企業(yè)積極參與秸稈收貯,設(shè)立收貯補(bǔ)貼等政策進(jìn)行扶持,提高企業(yè)收貯積極性。