巖溶山區(qū)縣域農(nóng)業(yè)碳足跡分析——以畢節(jié)地區(qū)為例

邵技新

（1．貴州師范學院 資源環(huán)境與災害研究所，貴陽550018；2．貴州師范學院 地理與旅游學院，貴陽550018）

目前，氣候變暖是全球環(huán)境變化的重要問題之一。溫室氣體的排放，特別是CO2濃度的劇增，是導致全球變暖的主要因素之一，因此，碳循環(huán)［1－3］、碳排放［4－6］、低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展等研究成為20世紀末以來國內(nèi)外學術(shù)界研究的熱點［7］。作為衡量人類活動碳排放的有效方法，“碳足跡”越來越成為關(guān)注的焦點。美國加州環(huán)保署委托伯克利大學設(shè)計了碳足跡計算器［8］，我國一些學者也從碳排放與碳足跡核算、碳足跡影響以及改善措施等方面開展了碳足跡研究的有益探索。農(nóng)業(yè)作為人類活動與自然交織頻繁行業(yè)，日益成為世界上碳排放增長的主要來源之一。中國是農(nóng)業(yè)大國，據(jù)報道，中國農(nóng)業(yè)溫室氣體排放總量為6．21億t二氧化碳，占全國碳排放總量的17%［9］，農(nóng)業(yè)碳排放問題隨著全球氣候問題的發(fā)展，日益成為影響中國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的障礙。

目前，許多研究從不同角度對中國碳足跡進行了研究［10－12］，主要集中在經(jīng)濟發(fā)達、資源消耗多的東中部地區(qū)，研究內(nèi)容也以碳足跡概念和內(nèi)涵、核算方法以及能源消費視角的產(chǎn)業(yè)碳足跡等為主。對西部巖溶經(jīng)濟發(fā)展落后地區(qū)，小、微尺度的農(nóng)業(yè)碳足跡研究相對較少。因此本文選取典型巖溶地區(qū)研究其農(nóng)業(yè)碳足跡，對于巖溶落后地區(qū)調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，實現(xiàn)巖溶區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要參考價值。

1 研究區(qū)概況

畢節(jié)地區(qū)轄畢節(jié)、大方、黔西、金沙、織金、納雍、威寧、赫章8個縣市，6個街道辦事處，98個鎮(zhèn)，146個鄉(xiāng)，其中77個為民族鄉(xiāng)。該區(qū)域用地面積為26 853 k m2。屬北亞熱帶溫涼濕潤季風氣候，水熱資源適中，具有典型的喀斯特地形地貌特征，是我國最貧困落后的地區(qū)之一。2011年全年糧食總產(chǎn)量191．9萬t，比上年下降12．07%。農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值212．45億元，比上年增長3%。其中：農(nóng)業(yè)產(chǎn)值126．31億元，林業(yè)產(chǎn)值4．79億元，畜牧業(yè)產(chǎn)值75．95億元，漁業(yè)產(chǎn)值1．31億元，農(nóng)林牧漁服務業(yè)產(chǎn)值4．09億元。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2．1 碳排放估算

關(guān)于農(nóng)業(yè)碳排放的研究，目前尚未形成統(tǒng)一的研究方法。本文主要引用相關(guān)研究報道碳排放系數(shù)，結(jié)合巖溶地區(qū)農(nóng)業(yè)的具體特點，估算農(nóng)業(yè)投入所引發(fā)的碳排放，主要包括：化肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥、用電量以及柴油直接或間接導致的碳排放。碳排放測算公式為［13］：

式中：E—；Ti——各碳排放源的量；δi——各碳排放源的碳排放系數(shù)。其中化肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥、用電量以及柴油的碳排放系數(shù)借用IPCC和國內(nèi)學者的研究成果［11，14］，分別確定為0．895 6 kg／kg，2．574 5 kg／kg，4．934 1 kg／kg，0．272 kg／（k W·h），0．592 7 kg／kg。

2．2 作物碳匯估算

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中所有農(nóng)作物全生育期對碳的吸收固定［12］：

式中：Cf——i類作物光合作用合成單位重量干物質(zhì)所需要吸收的碳；Yw——i類作物的經(jīng)濟產(chǎn)量；H——i類作物的經(jīng)濟系數(shù)。中國主要農(nóng)作物碳吸收率（Cf）和經(jīng)濟系數(shù)（H）見表1。

表1 中國主要農(nóng)作物碳吸收率和經(jīng)濟系數(shù)［15］

2．3 碳足跡計算方法

（1）“碳足跡”定義為在特定區(qū)域一段時間內(nèi)，以消納生物體所釋放的CO2的碳匯面積。對于本文來講，即為消納農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生碳排放的可耕種土地面積。計算公式如下［12］：

式中：E——農(nóng)田利用的碳排放總量；NEP——農(nóng)作物的固碳能力；Ct——農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中所有農(nóng)作物全生育期對碳的吸收量；S——耕地面積。

（2）碳足跡赤字（盈余）（DE）是指某區(qū)域的碳足跡與碳生態(tài)承載力的差值，公式如下：

式中：DE——碳足跡赤字（盈余），DE＞0表明碳足跡盈余，DE＜0，則出現(xiàn)碳足跡赤字；CEC——碳生態(tài)承載力，即耕地面積。

2．4 數(shù)據(jù)來源

以下數(shù)據(jù)主要來源于2010年《畢節(jié)地區(qū)統(tǒng)計年鑒》、《貴州省統(tǒng)計年鑒》和貴州省和畢節(jié)地區(qū)統(tǒng)計網(wǎng)站（http：／／tjj．gygov．gov．cn／gystjj／2449958197289549824／）。

3 結(jié)果與分析

3．1 碳排放總量及特征

依據(jù)公式（1）確定的碳排放源的碳排放系數(shù)，計算畢節(jié)地區(qū)畢節(jié)、大方、黔西、金沙、織金、納雍、威寧、赫章8個縣市的農(nóng)業(yè)化肥、農(nóng)膜、農(nóng)藥以及柴油的碳排放量和排放強度，見表2。通過表2可知，畢節(jié)地區(qū)8個縣市的農(nóng)業(yè)碳排放量和碳排放強度的地區(qū)差異明顯，農(nóng)業(yè)碳排放量最多的黔西縣為86 165．37 t，最少的縣織金縣為37 169．33 t，兩者相差48 996．04 t，前者碳排放量是后者的1．32倍。其碳排放量的次序依次為黔西縣＞威寧縣＞畢節(jié)市＞大方縣＞金沙縣＞納雍縣＞赫章縣＞織金縣。碳排放強度最大的為黔西縣和納雍縣，最少的為織金縣，其順序依次為黔西縣＞納雍縣＞金沙縣＞大方縣＞畢節(jié)市＞赫章縣＞威寧縣＞織金縣。威寧縣的碳排放量和排放強度趨勢不一致，其原因主要是威寧縣是畢節(jié)地區(qū)耕地面積最多的縣，單位面積的碳排放較小。

表2 畢節(jié)地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放

3．2 碳匯總量及特征

按照農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中所有農(nóng)作物全生育期對碳的吸收計算公式（2）和參考中國主要農(nóng)作物碳吸收率和經(jīng)濟系數(shù)，計算畢節(jié)地區(qū)各縣市主要農(nóng)作物的碳匯，如表3所示。

由表3可見，畢節(jié)地區(qū)8個縣市的農(nóng)業(yè)碳匯量與碳匯強度變化差異明顯。碳匯量最大的為黔西縣，碳匯量為404 904．6 t，最小的為赫章縣為187 102．2 t，相差217 802．4 t。次序依次是黔西縣＞畢節(jié)市＞大方縣＞威寧縣＞織金縣＞金沙縣＞納雍縣＞赫章縣。碳匯強度最大的為黔西縣，碳匯強度為9．94 t／h m2，最小的為威寧縣，碳匯強度為4．09 t／h m2。次序依次是黔西縣＞納雍縣＞金沙縣＞織金縣＞大方縣＞畢節(jié)市＞赫章縣＞威寧縣。其中畢節(jié)市、大方縣、黔西縣、金沙縣、織金縣、赫章縣的農(nóng)業(yè)碳匯量與碳匯強度變化趨勢吻合，納雍縣和威寧縣的農(nóng)業(yè)碳匯量與碳匯強度呈相反趨勢。其原因主要是威寧縣耕地面積最大，單位面積的碳匯較小。

表3 畢節(jié)地區(qū)農(nóng)作物碳匯

3．3 碳足跡特征

根據(jù)表2，表3的計算結(jié)果，結(jié)合公式（3）、（4）以及各縣市的耕地面積和農(nóng)業(yè)單位GDP，得到各縣市的碳足跡、碳足跡盈余、單位面積碳足跡和單位農(nóng)業(yè)GDP碳足跡，見表4。

通過表4可知，畢節(jié)地區(qū)8個縣市的碳足跡差異化明顯，但是農(nóng)業(yè)碳足跡都處于生態(tài)盈余狀態(tài)，即：在目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀態(tài)下，畢節(jié)地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放完全可以自我消納。單位面積的碳足跡和單位農(nóng)業(yè)GDP碳足跡差異明顯，單位面積碳足跡大小為威寧縣＞納雍縣＞金沙縣＞赫章縣＞大方縣＞畢節(jié)市＞黔西縣＞織金縣；單位農(nóng)業(yè)GDP碳足跡順序為威寧縣＞赫章縣＞大方縣＞金沙縣＞黔西縣＞畢節(jié)市＞納雍縣＞織金縣。威寧縣無論單位面積碳足跡和單位農(nóng)業(yè)GDP都是最大的，織金縣剛好相反，主要是由于目前威寧縣還主要是以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主，農(nóng)業(yè)種植是該地區(qū)的主要經(jīng)濟來源，靠農(nóng)業(yè)的投入獲得農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，織金縣近年來大力發(fā)展旅游業(yè)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)收入在縣域經(jīng)濟當中的比重下降，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸減少，對減少碳足跡做出了一定貢獻。

表4 碳匯與最終碳排放

4 結(jié) 論

（1）畢節(jié)地區(qū)8個縣市的農(nóng)業(yè)碳排放量、碳排放強度、農(nóng)業(yè)碳匯量與碳匯強度地區(qū)差異明顯。農(nóng)業(yè)碳排放量最多的黔西縣為86 165．37 t，最少的織金縣為37 169．33 t，兩者相差48 996．04 t，前者碳排放量是后者的1．32倍。碳匯量最大黔西縣為404 904．6 t，最小的赫章縣為187 102．2 t，相差217 802．4 t。威寧縣是農(nóng)業(yè)碳排放量、碳排放強度、農(nóng)業(yè)碳匯量與碳匯強度變化較大的縣，其原因主要是威寧縣是畢節(jié)地區(qū)耕地面積最多的縣，但農(nóng)業(yè)發(fā)展水平較差。

（2）畢節(jié)地區(qū)8個縣市的碳足跡差異化明顯，但是農(nóng)業(yè)碳足跡都處于生態(tài)盈余狀態(tài)。單位面積的碳足跡和單位農(nóng)業(yè)GDP碳足跡差異明顯。威寧縣無論單位面積碳足跡和單位農(nóng)業(yè)GDP都是最大的，織金縣剛好相反，主要反映了目前威寧縣還主要是以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主，靠農(nóng)業(yè)的投入獲得農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，農(nóng)業(yè)是該地區(qū)的主要經(jīng)濟來源，織金縣近年來大力發(fā)展旅游業(yè)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)收入在縣域經(jīng)濟當中比重下降，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸減少，減少了碳足跡。

對于巖溶落后地區(qū)，要減小其農(nóng)業(yè)碳足跡，首先需要調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向生態(tài)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)化；其次是合理使用化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用化學品，增施有機肥，減少化石能源的消耗，減少碳排放；依靠科技和資金投入，完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，選育優(yōu)良品種，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，增強農(nóng)作物的碳匯能力。

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