南嶺4省農業碳排放測算及驅動力分析

楊莎莎　邱雪晨　常玲

摘要：南嶺4省區（廣東、廣西、湖南、江西）自改革開放以來發展迅速，然而發展中環境問題也日漸突出。如何在發展經濟的同時，兼顧生態環境的建設，實現可持續發展是目前學術熱點之一。以農業物質（農村用電、農用柴油、化肥、農膜、農藥）投入為基礎數據，測算南嶺4省1999—2012年的農業碳排放量。結果表明：農業碳排放總量變化分為高速增長階段、波動增長階段和緩慢增長階段；農業碳排放強度呈波動性增長。此外，南嶺4省農業碳排放總量的組成結構基本保持不變，區域地理特點和農業機械化對碳排放組成結構及總量有很大的影響，產業結構很大程度上決定了碳排放強度，人口總數對碳排放量影響最大。立足于當地的自然稟賦，著力打造各地特色的低碳農業；優化產業結構，大力發展第三產業；加強碳排放管理和考核，研究建立碳排放總量的控制制度，逐步實現碳排放強度和總量“雙控”，加快建立全國碳排放權交易市場是南嶺4省農業減排的主要手段。

關鍵詞：南嶺4?。画h境問題；農業碳排放量；模型；驅動力；低碳農業

中圖分類號： S181；F323.22文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0448-04

收稿日期：2014-12-30

基金項目：國家社會科學基金（編號：13CMZ052）；國家旅游局旅游業青年專家培養計劃（編號：TYEPT201459）；廣西高等學校優秀中青年骨干教師培養工程資助項目（編號：GXQG022014078）。

作者簡介：楊莎莎（1981—），女，廣西柳州人，博士，副教授，主要從事區域產業政策和經濟法學方向研究。E-mail：yss121@126.com。全球變暖的主要原因是人類在近1個世紀以來大量使用礦物燃料如煤、石油等，排放出大量的CO2等多種溫室氣體。全球變暖會使全球降水量重新分配，如冰川和凍土消融、海平面上升等，不僅危害自然生態系統的平衡，還威脅人類的食物供應和居住環境。減少碳排放、發展低碳經濟已經成為學者、專家以及國家領導人共同關注的話題。2009年9月22日于美國紐約召開的聯合國氣候變化峰會上，時任中國國家主席胡錦濤宣布，中國將在2020年前大幅度降低碳排放強度?！笆濉币巹澨岢?，5年期間全國碳排放強度要下降17%。聯合國政府間氣候變化專門委員會（Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC）第4次評估報告顯示，在全球碳排放中，化石燃料燃燒排放量是最大的“元兇”，約占碳排放總量的56.6%；其次，農業是第二大“元兇”，約占碳排放總量的33.3%[1]。目前，溫室效應已經產生，全球氣候發生變化，我國北方霧霾天氣嚴重。本研究以南嶺4省區1999—2012年農業生產過程中農用物資的消費總量為基礎數據，利用數理計算模型估算農業碳排放量和農業碳排放強度及其兩者的變化情況，運用計量分析模型分析比較這4個省的碳排放量與人口、人均GDP等因素的聯動關系，為未來低碳經濟的發展提供具有實際效用的參考和依據，從而形成高效利用能源、積極開發清潔能源、追求綠色GDP的環境友好型社會。

1研究區域概況與數據來源

1.1區域概況

南嶺4?。▍^）位于我國長江以南，區域面積是79.52萬km2，約占國土面積的8.25%。地貌上屬山地丘陵性地貌，耕地面積是1 366.47萬hm2，約占全國耕地面積的11.23%。這一地區人口總量為26 419萬人，約占全國總人口的19.51%。這一區域南鄰中國華南沿海，位于東經104°26′～118°28′、北緯20°54′～30°24′之間，北回歸線橫貫全區。受極地大陸氣團和熱帶海洋氣團的交替影響，全區大部分地區屬亞熱帶季風氣候區。氣候溫暖，年降水量充沛，干濕分明，季節變化不明顯，日照適中，冬少夏多。比較適合農作物生產，因此自古以來就享有“九州糧倉” “魚米之鄉”的美稱。主要農產品在中國占有重要位置，是主要的產稻區、產蔗區和產茶區。其中，湖南水稻產量居中國第1位、油菜籽產量居中國第1位，廣西甘蔗產量居中國第1位，著名土特產有黃花、棉花、湘蓮、生姜、辣椒、油茶、油菜籽、花生、芝麻和各類水果等。2012年湖南、江西、廣西3?。▍^）農業產值占各省生產總值（GDP）的136%、11.8%、16.7%；相比之下，廣東作為我國改革開放的前沿，充分利用國家賦予的各種優惠政策，吸收和借鑒國內外的先進技術和經驗，大力發展工業，其工業產值占GDP的比重更高，農業產值只占其GPD的5%。區域農業的快速發展，也帶來了大量的農業物質消耗，2012年南嶺4省共投入使用農用柴油205.5萬t、農村用電1 445.6億kW·h、化肥10 524.3萬t（按折純法計算）、農膜351 880萬t、農藥405 055萬t。

1.2數據來源

南嶺4省的年均火力發電比重數據收集整理于《中國能源統計年鑒》（2000—2013），1999—2013年的農業用電量、農膜、農藥、柴油及化肥（按折純法計算）數據收集整理于《中國農村統計年鑒》（2000—2013）；各省的人口數量、人均GDP、農作物總播種面積數據等基本數據均來源于各省的統計年鑒——《江西省統計年鑒》（2000—2013）、《湖南省統計年鑒》（2000—2013）、《廣東省統計年鑒》（2000—2013）、《廣西統計年鑒》（2000—2013）；農業貢獻值、農用機械總動力、農戶固定資產投資均收集整理于《中國農村統計年鑒》（2000—2013）。

2模型的構建

2.1農業碳排放量的估算模型

農業碳排放是指在農業生產過程中，由于農業火力發電、農藥、化肥等農用物質投入消耗所導致的溫室氣體的排放。現在主流的碳排放量估算方法是基于化石能源的碳排放量，主要認為農業生態的主要碳排放來自農業、化肥、農膜以及柴油等物質的使用所造成的。國內外學者研究發現，農業碳排放主要來自于以下幾個方面：（1）化肥的使用。化肥使用過程會排放一氧化二氮、甲烷等溫室氣體，同時化肥的生產、運輸過程將會產生碳排放。（2）農藥的使用。包括其在生產運輸過程中的碳排放。（3）農膜的使用。包括生產過程中的碳排放。（4）直接消耗的化石燃料的碳排放。這里指農用火電和柴油的燃燒所釋放的碳，主要用于農機設備的運輸與灌溉設備使用。（5）農耕過程中土壤有機碳的遺失。（6）農作物秸稈的燃燒。結合南嶺4省農業機械化程度較高等特點，從農業總體物質投入的角度來分析碳排放量，選擇農業碳排放來源為農用柴油及農村用電、化肥、農膜、農藥5個方面。借鑒前人的碳排放系數，利用農業碳排放量計算公式對南嶺4省的農業碳排放量進行估算，具體的估算模型如下：

E=∑（i×ei）。

其中：E是指農業碳排放總量；i是第i種產生碳排放物質系數；ei是指第i種物質消費量。其中，i主要直接來自于一些經典文獻的測試，而后被普遍接受誤差較小的碳排放系數。根據相關研究成果，這些碳排放影響因素為農村用電，主要分為2部分，一部分為新興能源如風電、水電、核電等，基本上不排放溫室氣體；另一部分為火電，主要是使用化石燃料燃燒發電，這部分電量會排放溫室氣體。農村用電而導致的碳排放系數為0.272 0 kg/（kW·h）[2-4]，在統計農村用電碳排放量時，將農村用電量、火電比重、煤的碳排放系數、單位電量耗煤量相乘。結合嶺南4省統計年鑒相關數據，計算得到4省歷年平均火電比重為69.39%。使用化肥而導致的碳排放系數為0.895 6 kg/kg；使用農藥而導致的碳排放系數為4934 0 kg/kg；農膜產品的碳排放系數為5.180 0 kg/kg；農用柴油的碳排放系數為0.592 7 kg/kg。

2.2農業碳排放強度

碳排放強度問題的提出印證了中國近年來在節能減排與環境保護問題上的一個演變過程，即由最早的能源強度向碳排放量轉變，進而向碳排放強度轉變的過程，這種轉變也反映在國家的“十一五”到“十二五”規劃中節能減排由單純的節能向節能與減排綜合性目標轉變[3]。農業碳排放強度為農業碳排放總量與區域農作物總播種面積的比值，主要受能源強度、能源消費結構以及產業結構等因素的影響，其中能源強度的影響效應最明顯，產業結構調整的影響效應較小且波動性較大[4]。

2.3碳排放驅動分析模型

York等提出的可拓展的隨機性環境影響評估模型（stochastic impacts by regression on population，affluence，and technology，STIRPAT）通過對人口、財產、技術3個自變量和因變量之間的關系進行評估，是建立人文因素與環境影響水平之間作用關系的賬戶恒等式，其表達式[5]為：

I=aPbAcTde。

其中：I、P、A、T分別表示環境影響、人口數量、富裕度和技術；a是模型的系數；b、c、d分別是自變量P、A、T的指數；e為模型隨機誤差?？捎糜诜治鋈宋囊蛩貙Νh境的非比重影響。對公式兩邊取自然對數，得到方程：

lnI=lna+blnP+clnA+dlnT+lne。

由彈性系數的概念可知，該方程的回歸系數反映的即是解釋變量與被解釋變量之間的彈性。本研究借鑒STIRPAT多變量非線性模型，分析南嶺4省農業碳排放總量與其驅動因素之間的計量關系，其模型表達式為：

為了應用回歸分析確定參數，對公式兩邊取自然對數，得到方程：。

式中：E為農業碳排放總量，萬t；k為常數；P為人口總數，萬人；G為經濟發展水平，以人均GDP表征，萬元/人；S為產業結構狀況，以農業貢獻值計量，億元；T為農業發展技術水平，以農用機械總動力考量，萬kW；I為農戶固定資產投資，萬元/戶；ε為模型的隨機誤差；a、b、c、d、e為彈性系數，表示P、G、S、T、I變化1%，分別引起E的a%、b%、c%、d%、e%的變化[6]。

3農業碳排放量的動態分析

3.1農業碳排放組成結構及總量的動態分析

根據上面的測算公式和5類碳源的碳排放系數，對南嶺4省1999—2012年農業碳排放總量進行估算，結果如表1所示。

從農業碳排放總量的組成結構分析結果（表1）可知，5種碳源碳排放量所占農業碳排放總量的比重排序在研究時間內基本保持不變，并且大體上呈連年遞增的趨勢。其中，農村用電碳排放量所占比重最大；其次是化肥施用導致的碳排放量，兩者碳排放量占農業碳排放總量的比重近85%；最后是農藥、農膜、農用柴油的碳排放量，平均比重依次為5.70%、469%、3.52%。

對農業碳排放總量的動態變化進行分析，結果顯示，1999—2012年期間南嶺4省農業碳排放量增速有點大，年均增速約7.03%，2012年農業碳排放總量約是1999年的2.4倍。整體演變過程大體可以分為3個階段：1999—2003年是快速增長階段，平均增速基本上是2位數，農村用電所導致的碳排放量最大；2004—2007年是波動增長階段，增速慢中有升，并且出現了時高時低的現象；2008—2012年是緩慢增長階段，增速開始下降。

這些情況與國家的政策改革基本一致，1998年國家實施第1批農村電網建設與改造工程，致使農村用電所導致的碳排放過快增長，農村電網覆蓋率增大，農民的家用電器增多，表11999—2012年南嶺4省的農業碳排放量統計結果

用電量增多，這些用電所導致的碳排放也增多。1998—2003年期間，由于農民負擔過重，農村人口開始向城市轉移，造成農村務農人員減少，化肥、農藥等農業生產物質的投入使用量增長放慢或者出現負增長，南嶺4省農業的碳排放量則也跟著變慢。2004年后，國務院出臺了“兩減免、三補貼”的扶農政策，刺激了農民的生產積極性，使得化肥等農村生產資料使用量增加，相應的碳排放量也加速增長[7]。2008年以后，由于農業機械化與現代化水平、耕地資源保護與整理、灌溉率以及生態保障等都有了實質性的提高，所以南嶺4省的農業碳排放量緩慢增加。

3.2碳排放強度的動態分析

根據上面的模型，對南嶺4省1999—2012年農業碳排放強度進行估算，結果見表2。

如表2所示，南嶺4省的農業碳排放強度從1999年的657.717 4 t/hm2到2012年的1 626.245 8 t/hm2，總體態勢是增長的，只是增長幅度時高時低，呈波動性增長。其中，在2001有所下降的情況下，2002—2003年有所上升，之后又出現了下降，突然到2006年達到1個高峰，之后迅速下滑，從2008年后增長幅度較平穩。我國南海經濟帶的開發、工業化和城鎮化進度加快，使農村總播種面積減少，由此預測出未來農業碳排放強度出現了緩慢增長的現象。

3.3農業碳排放驅動因素分析

應用STIRPAT模型，以人口總數（P）、人均GDP（D）、農業貢獻值（S）、農用機械總動力（T）、農戶固定資產投資（I）為驅動因素原始變量，以南嶺4省2000—2012年的農業碳排放總量為因變量，對農業碳排放總量的驅動因素進行分析，結果如表3所示。

可將多元非線性模型化為線性模型回歸檢驗：

采用雙對數線性模型的估計，可以得到：

回歸結果表明，南嶺4省在1999—2011年農業碳排放總量關于人口總數的彈性系數為5.95，表明人口總數增加1%，農業碳排放總量將增加5.95%；人均GDP、農業貢獻值、農用機械總動力、農戶固定資產投資的彈性系數分別為1.10、-0.57、-0.65、-0.73，分別表示人均GDP增加1%，農業碳排放總量將增加1.10%；農業貢獻值增加1%，農業碳排放總量將減少0.57%；農用機械總動力增加1%，農業碳排放總量將減少0.65%；農戶固定資產投資增加1%，農業碳排放總量將減少0.73%。由此可以看出，人口總數對農業碳排放量影響最大，其次是人均GDP，這些都與前人的研究成果一致。過多的人口、高速增長的人均GDP使我國成為碳排放最多的國家，我國已經成為國際社會的眾矢之的，因此我國的節能減排任務很重。

4小結

對南嶺4省1999—2012年的農業碳排放組成結構、總量以及農業碳排放強度進行動態分析，并利用STIRPAT模型對南嶺4省農業碳排放總量的驅動因素進行分析，可以得到以下結論：第一，區域地理特點和農業機械化對碳排放組成結構及總量有很大的影響。南嶺4省多山、土壤較貧瘠，使農村用電和化肥使用較多，因此，所導致的碳排放量占總量的比重最大，基本上占總量的80%以上。

結構很大程度上決定了碳排放強度，依賴能源、資源消耗的農業和工業比第三產業所導致的碳排放強度大。由農業碳排放強度的趨勢和當前經濟現狀可預計出，未來南嶺4省的農業碳排放強度趨向平穩。第三，人口總數對碳排放量影響最大。南嶺4省農業碳排放總量的驅動因素人口總數、人均GDP、農業貢獻值、農用機械總動力、農戶固定資產中，人口總數對碳排放量影響最大。而這一地區由于受惠于改革開放的紅利，發展的機遇增多，使人口逐年遞增；因此，南嶺4省也面臨農業碳排放量持續上升的壓力。

5對策建議

既要發展農業經濟，又要把污染的治理和減排降到能夠承受的合理水平，中國農業發展面臨的減排壓力非常大。建議采取以下措施。

第一，立足于當地的自然稟賦，著力于打造各地特色的低碳農業。一是由于農村用電和化肥的碳排放量占農業碳排放總量的比重最大，未來南嶺4省應該采取以下措施：利用地區水資源豐富和地理優勢，大力發展水電，減少火力發電的比重，以此減少化石燃料的燃燒所導致的碳排放量；此外，還可以開發新型的清潔能源，如風能、太陽能、生物質能等。二是結合地區土地的性質以及相關因素，因地制宜，提高農作物的化肥吸收效率；此外，還應積極優化農業產業結構，提高農業投入利用效率。

第二，優化產業結構，大力發展第三產業，有效降低碳排放強度。在產業結構升級轉換方面，總的趨勢應堅持“三二一”的產業發展方針，促進產業結構向高級化和現代化方向發展。利用資源環境優勢，大力發展旅游業、高新技術產業、服務業等環保型產業。加快電子計算機在商業外貿、金融保險、旅游賓館、信息管理等領域的應用，以促進第三產業發展規模、服務質量和經濟效益顯著提高。

第三，加強碳排放管理和考核，研究建立碳排放總量的控制制度，逐步實現碳排放強度和總量的“雙控”，加快建立全國碳排放權交易市場。此外，地方政府應加大宣傳，增強農村低碳經濟意識，將低碳發展的要求融入農業發展的各方面。在稅收、財政等政策上加大農村低碳農業的投入與政策引導，加大對開發出來的低碳農業技術的推廣和引導作用，推動農村向資源節約型與環境友好型的社會發展。

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