甘肅省農業碳足跡動態變化研究

岳立　趙婷

一、引言

碳足跡的概念緣起于“生態足跡”，主要是指在人類生產和消費活動中所排放的與氣候變化相關的氣體總量。相對于其他碳排放研究的區別，碳足跡是從生命周期的角度出發，破除所謂“有囪才有污染”的觀念，分析產品生命周期與活動直接和間接相關的碳排放過程。農業碳足跡可以系統研究在農業生產過程中由于人為因素引起的直接及間接碳排放，是構建低碳農業的理論基礎，對實現低碳農業具有重要的實踐意義。國內外眾多學者從眾多方面對碳足跡進行了研究，目前我國基于能源消費的碳足跡研究較多，但對于農業碳足跡的研究仍處于起步階段。姚延婷、陳萬明通過分析影響農業生產總值的因素及這些因素對溫室氣體排放的貢獻程度，發現農業機械總動力、農業用柴油量、化肥施用量是農業溫室氣體排放的主要原因，并結合農業生態系統特征，提出了基于農業溫室氣體減排和增加農業碳匯的低碳農業發展模式；Kun Cheng等基于中國農業統計數據對中國1993—2007年農業碳足跡進行的研究，計算得出中國農業土地利用碳足跡為0.78+0.04t CE ha—1 yr—1，農產品生產碳足跡為0.11+0.01t CE ha—1 yr—1，而化肥使用所引起的碳足跡占總量的60%；史磊剛等基于河北吳橋縣農戶生產調查數據，利用農業碳足跡理論及研究方法，評價了華北平原冬小麥——夏玉米兩種熟種植模式的碳足跡，發現氮肥的施用量和電能消耗量均與碳足跡有正相關性，種植規模與碳成本有負相關性，因此構建節肥、節水及規模化的低碳種植模式是實現華北平原農業節能減排的重要途徑。

甘肅是我國農業最早開發的地區之一。全省地貌類型復雜，干旱缺雨，日照充足，晝夜溫差大，農作物資源豐富。目前，甘肅省農業正在適應市場經濟要求，實現向質量效益型轉變，開發前景十分廣闊。本文將對甘肅省農業碳足跡1993—2010年的動態變化進行研究。

二、數據選取及計算模型

（一）碳足跡計算

本文的計算方法采用Kun Cheng等使用的碳足跡計算公式”碳成本=農業投入×排放因子”；其中，農業投入包括化肥（萬噸）（包括氮肥、磷肥及鉀肥）、農藥（噸）、灌溉（千公頃）、塑料薄膜（噸）、柴油（萬噸），各項數據來自1994—2011年《中國農村統計年鑒》。排放因子選用Kun Cheng及史磊剛等計算碳足跡時所使用的數據，具體如表1所示。

由于涉及氮肥使用直接引起的N2O排放，在此用全球變暖潛勢換算為CO2當量，單位為t CO2當量，記為t CO2—eq，換算過程如公式（1）所示：

（1）

式中，CFN表示由氮肥的使用而直接引起的C2O排放當量，FN為農業生產過程中氮肥的使用量，δN為氮肥的N2O排放因子，298為100年水平下凈全球變暖潛勢（Global Warming Potential，GWP）。

農業生產中總碳足跡即為各投入要素的碳成本之和，如公式（2）所示：

CFT=CFF+CFN+CFP+CFIR+CFPF+CFD（2）

其中，CFF為化肥的使用所產生的碳成本，CFN為氮肥的使用而直接引起的碳成本，CFP為農藥使用引起的碳成本，CFIR為土地灌溉所引起的碳成本，CFPF為塑料薄膜使用引起的碳成本，CFD為農用機械使用柴油引起的碳成本。

（二）碳效率和碳強度計算

碳效率（carbon efficiency）的計算如公式（3）所示：

CEF=Yt / CFt （3）

其中，CEF為碳效率，表示單位碳足跡所產生的農業產值。Yt為農業總產值，數據取自1994—2011年《甘肅統計年鑒》。為了具有可比性，根據年鑒中歷年農產品生產價格指數為可比價格計算。

碳強度（carbon intensity）計算如公式（4）所示：

CI=CFt / Yt（4）

式中，CI為碳強度（以單位產值或單位耕地面積計），Yt為歷年農業總產值或耕地面積。

三、甘肅省農業碳足跡動態變化分析

（一）各農業投入碳足跡動態變化

本文首先計算出各農業投入碳成本，如圖1所示。1993—2010年各農業投入碳成本平均增長比例分別為CFF3.01%、CFN2.98%、CFP12.52%、CFIR2.09%、CFPF9.07%、CFD5.28%，總碳足跡增長4.21%。其中，以農藥的使用引起的碳成本增長最快，其次為塑料薄膜的使用引起的碳成本。CFF、CFN與CFD呈較平穩的緩慢增長趨勢，CFP在2007年、CFIR于2008年呈現較大幅度的增長，CFPF在所研究的整個時期均呈現出較快的增長。

由圖2土地灌溉碳成本占比總碳足跡的百分比最高，但其從1993—2010年所占比例不斷下降，從1993年的48.19%下降到2010年的33.97%；其次為化肥使用碳成本占比，其在1993—2007年一致處于較平穩狀態，介于30%—34%之間，從2008年開始出現較大幅度的下降，從30.32%下降至27.68%，且在2008—2010這三年持續下降；第三為農用塑料薄膜使用碳成本占比，其在1996年出現一次較大程度增長之后，1997—2002年占比呈現較緩慢的增長，從2003—2009年較平穩，介于18%—21%之間；農藥使用碳成本占比一直在10%上下波動；農用機械柴油使用碳成本在整個研究時期內呈現較緩慢的增長，在2007年出現較大程度的增長。

（二）甘肅省農業碳足跡動態變化

由計算出的甘肅省歷年各農業投入的碳成本加總得到甘肅省歷年農業碳足跡及其歷年增長率，如圖3所示。甘肅省農業碳足跡1993年為271.0526億噸，2010年為1424.2495 億噸，平均增長率10%。而其增長程度大致可以分為三個階段：1993—1997年，碳足跡增長率出現不斷的下降，在1997年出現負增長，1999年也為負增長；1999—2003年，碳足跡增長處于持續增長階段；2004—2010碳足跡增長率出現較平穩的波動。

（三）碳效率及碳強度

根據上文所得碳足跡，甘肅省歷年農林牧漁業總產值以及歷年耕地面積，計算得出甘肅省歷年碳強度以及碳效率（圖4），并得出各個指標歷年增長率，如圖5所示。以單位產值計的碳強度和以單位耕地面積計的碳足跡均出現較大程度的增長，單位農林牧漁業產值碳強度在1993年為2噸/元，在2010年達到3.88噸/元，平均增長率為3.98%；單位耕地面積碳強度的增長幅度更大，其在1993年為0.78萬噸/公頃，2010年達到4.08萬噸/公頃，平均增長率為10.22%；而碳效率在1993年為0.5元/噸，在2010年降為0.26元/噸，平均下降比率為3.78%。甘肅省碳強度和碳效率的變化大致可以分為三個階段：1994—1997年，碳強度處于不斷增長狀態，但是增長幅度不斷放緩，碳效率雖然不斷下降，但下降幅度也有所減弱；1997—2002年，單位產值碳強度一直處于下降狀態，而單位耕地碳強度增長率出現了一定的波動，碳效率在這幾年內得到了一定程度的提高；2002—2010年，碳強度處于不斷增長狀態，碳效率相應地不斷降低，增長率及下降比率則處于不斷波動狀態。

四、結論及建議

通過對甘肅省農業碳足跡的研究，可得出以下結論：一，在甘肅省農業碳足跡中，土地灌溉、化肥使用以及農用塑料薄膜的使用占總碳足跡的比例較高，平均占比分別為38.71%，30.69%，16.98%；而在整個研究時期內，以農藥使用引起的碳成本增長最快，平均增長率為12.52%，其次

為農用塑料薄膜使用引起的碳成本，平均增長率為9.07%。二，在整個研究時期內，甘肅省碳強度出現不斷增長，而其增長特征可分為1994—1997、1997—2002、2002—2010三個時期。

甘肅省可通過以下措施降低碳足跡：第一，完善我國農業低碳技術體系；制定促進農業低碳技術發展的稅收優惠政策，對低碳技術的研究、開發、引進、轉讓和使用予以稅收方面的優惠；優先開發通用性強、使用范圍廣、經濟效益高的低碳農業技術。第二，加強對農業人力資本的教育。一是對農村居民進行生態觀念教育，提高農民的生態意識。二是對農村勞動力進行低碳技術培訓，提高農民從事低碳生產的技能。第三，充分利用生物質能。充分合理利用農業廢棄物，開展農作物秸稈綜合利用；推廣太陽能和沼氣技術，改善農民衛生狀況和生活環境。

（作者單位：蘭州大學經濟學院）