鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田植被碳儲量與碳密度分析

李甜甜

鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田植被碳儲量與碳密度分析

李甜甜

（江西財經(jīng)大學 統(tǒng)計學院，江西 南昌330013）

采用參數(shù)估算法對2001～2013年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的植被碳儲量與碳密度進行測算。結(jié)果顯示：該區(qū)農(nóng)田植被碳儲量與碳密度均呈現(xiàn)上升趨勢；農(nóng)田碳儲量與碳密度的變化受農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量及總播種面積的影響。由此可見，植被碳儲量的變化對生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力具有重要的影響，農(nóng)田植被碳儲量與碳密度在一定程度上的提高，具有碳匯作用。研究農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳儲量、碳密度對控制溫室效應具有重要的參考意義。

鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)；農(nóng)作物；碳儲量；碳密度

溫室效應的根本原因，在于大氣中溫室氣體濃度的逐漸增加。由此產(chǎn)生的問題是全球氣候升溫、人類生活環(huán)境受到威脅、社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展受到阻礙等。這一系列問題受到了各國政府及科學家的共同關注。因為人類活動的過度干預，使得大氣中CO2的濃度增加。陸地生態(tài)系統(tǒng)是全球生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，而農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在陸地生態(tài)系統(tǒng)中的作用不可小覷，它所具有的固碳能力與大氣中CO2濃度降低以及全球變暖趨勢的減緩密不可分，它既是重要的碳源，也是重要的碳匯。植被的碳儲量變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)甚至整個生態(tài)系統(tǒng)的固碳具有十分重要的影響。

有關碳儲量的研究，其主要集中在森林生態(tài)系統(tǒng)和草地生態(tài)系統(tǒng)，而有關農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳儲量與碳密度的研究相比而言較少。以四川省鹽亭縣為例，羅懷良對近55年川中丘陵地區(qū)的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)植被進行碳儲量動態(tài)研究。結(jié)果顯示，該區(qū)農(nóng)田碳儲量與碳密度，在一定程度上都有所提高，這說明其具有一定的碳匯作用，但其碳儲量與碳密度很不穩(wěn)定。谷家川等人對皖江城市帶農(nóng)作物碳儲量進行動態(tài)變化研究，結(jié)果表明農(nóng)田植被的碳儲量與碳密度在一定程度上有所提高，具有顯著的碳匯效應。金姝蘭、楊芳英兩人對江西省農(nóng)作物碳儲量進行估算和分析，結(jié)果表明該區(qū)碳儲量與碳密度呈現(xiàn)出東西高，南北低的趨勢。盧春霞等對我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳蓄積及其變化特征進行研究，發(fā)現(xiàn)我國農(nóng)田碳儲量處于持續(xù)增長中。分析農(nóng)田植被碳儲量與碳密度的變化情況，對發(fā)展鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)的低碳農(nóng)業(yè)、健康農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)以及促進鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實和理論意義。

1　材料與方法

（1）研究區(qū)域及數(shù)據(jù)來源。以鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)為研究區(qū)域，選擇該區(qū)9個市的稻谷、小麥、玉米、大豆等9種主要農(nóng)作物進行分析研究。數(shù)據(jù)來源于2002～2014年的《江西省統(tǒng)計年鑒》。從中得到2001～2013年的南昌、景德鎮(zhèn)、九江、新余、鷹潭、吉安、宜春、撫州、上饒9個市的農(nóng)作物耕地面積、主要農(nóng)作物產(chǎn)量以及各農(nóng)作物的播種面積，其中以稻谷、小麥等9種農(nóng)作物作為重點研究對象。經(jīng)整理加總求和后得到該區(qū)的農(nóng)作物耕地面積、各主要農(nóng)作物產(chǎn)量和播種面積。文中農(nóng)田植被經(jīng)濟系數(shù)、含碳率和果實含水率的數(shù)據(jù)來源于前人的研究成果。

（2）計算方法。主要采用參數(shù)估算法來得出農(nóng)田植被碳儲量與碳密度，即將農(nóng)作物的生物量運用轉(zhuǎn)換系數(shù)換算出碳儲量和碳密度。碳儲量與碳密度的計算模型為：

其中，i為第i種農(nóng)作物；C（%）為單位生物量的含碳率；Q（t）為農(nóng)作物產(chǎn)量；f（%）為農(nóng)作物收獲部分含水量；E為農(nóng)作物的經(jīng)濟系數(shù)；n為農(nóng)作物的種類數(shù)；s（t）為碳儲量；s（t）為研究區(qū)域總碳儲量；A（ha）為區(qū)域農(nóng)作物耕地面積；Di（t/ha）為區(qū)域中第i種農(nóng)作物平均碳密度；D（t/ha）為區(qū)域農(nóng)作物平均碳密度。

利用有關農(nóng)作物的含碳率、收獲部分含水量和經(jīng)濟系數(shù)來計算碳儲量和碳密度。9種農(nóng)作物的參數(shù)如表1所示。

表1鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)主要農(nóng)作物估算相關參數(shù)

（3）統(tǒng)計分析方法。采用描述性統(tǒng)計分析、相關性分析，對2001～2013年農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)作物的播種面積、種植結(jié)構(gòu)和農(nóng)田植被碳儲量、碳密度做相關性分析。

2　結(jié)果與分析

（1）鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲量與碳密度動態(tài)變化分析。2001～2013年，該區(qū)農(nóng)田植被碳儲量和碳密度總體均呈現(xiàn)上升趨勢。由表2可知，碳儲量從2001年的120.85*105（t）下降到2003年的105.90*105（t），從2003年開始又逐漸上升到2013年的186.83*105（t），與2001年相比增加了65.98*105（t）。碳密度從2001年的2.67（t/ha）到2013年的3.91（t/ha），期間有所波動，但基本處于上升趨勢，與2001年相比，增加了1.24（t/ha）。總體來說，稻谷、玉米、薯類、油菜籽和棉花的碳儲量呈上升趨勢，小麥、甘蔗的碳儲量呈下降趨勢，而大豆和花生的碳儲量處于波動狀態(tài)，沒有明顯的趨勢。

表2　2001～2013年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲量與碳密度動態(tài)變化

表3是2001～2013年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田種植結(jié)構(gòu)與播種面積的動態(tài)變化表。由表3可知，農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)和總播種面積均發(fā)生了波動性的變化。稻谷的播種面積比例從2001年的50.81%上升到2013年的65.33%，可見稻谷是鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)最主要的農(nóng)作物。棉花的播種比例從2001年的1.55%上升到2013年的1.80%，小麥、薯類、甘蔗的播種比例分別從2001年的0.80%、2.70%和0.47%下降到2013年的0.24%、2.47%和0.30%，而其他農(nóng)作物的播種比例都有所波動，呈現(xiàn)時高時低的現(xiàn)象。鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)作物總播種面積時高時低，但總體來說，總播種面積變化不大，平均總播種面積為4.50*106（t）。

表3　2001～2013年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田種植結(jié)構(gòu)與播種面積的動態(tài)變化

（2）鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)碳儲量和碳密度的影響因素分析。計算農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、總播種面積與農(nóng)田碳儲量與碳密度的Pearson相關系數(shù)（如表4所示），其中稻谷、小麥、玉米、大豆、甘蔗以及總播種面積與碳儲量相關關系顯著，花生、棉花與碳儲量的相關關系比較顯著，而薯類、油菜籽與農(nóng)田植被碳儲量相關關系不顯著。稻谷、小麥、甘蔗和總播種面積與碳密度相關關系顯著，玉米、大豆、花生和棉花與碳密度相關關系比較顯著，而薯類、油菜籽與碳密度沒有顯著的相關關系。由此可見，2001～2013年鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)與播種面積的動態(tài)變化是引起農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中碳儲量與碳密度變化的主要因素。

表4　農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、總播種面積與農(nóng)田碳儲量、碳密度的Pearson相關系數(shù)

P≤0.01表示“顯著”，0.01＜P≤0.05表示“比較顯著”，P＞0.05表示“不顯著”。

（3）鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)植被碳密度分析。表5是鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)不同農(nóng)作物的平均碳密度的分布結(jié)果，由表可知，稻谷的平均碳密度最高，為2.891（t/ha），其次是油菜籽、棉花，分別為0.167（t/ha）、0.095（t/ha），而小麥的平均碳密度最低，為0.006（t/ha）。可見，農(nóng)作物平均碳密度的大小與農(nóng)作物產(chǎn)量和播種面積的大小有關，稻谷的播種面積大，產(chǎn)量高，其平均碳密度大；小麥的播種面積小，

產(chǎn)量少，其平均碳密度小。

表5　鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)作物平均碳密度（t/ha）

3　結(jié)論與建議

對2001～2013年的鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟區(qū)農(nóng)田植被碳儲量與碳密度運用參數(shù)估算法進行測算。經(jīng)測算發(fā)現(xiàn)，總體上，農(nóng)田植被碳儲量與碳密度均呈現(xiàn)上升趨勢，農(nóng)田植被碳儲量從2001年的120.85*105（t）逐漸上升到2013年的186.83*105（t），年均增長4.2%。農(nóng)田植被碳密度從2001年的2.67（t/ha）上升到2013年的3.91（t/ha），年均增長3.6%。稻谷是該區(qū)種植面積最大且主要的農(nóng)作物，由于農(nóng)田碳儲量與碳密度與農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量和總播種面積有著密切的聯(lián)系，而稻谷的碳儲量與碳密度最大，因此稻谷的種植對該區(qū)農(nóng)田碳儲量與碳密度有著重要的影響。農(nóng)田碳儲量的上升在一定程度上提高了生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力，碳儲量與碳密度的增加在一定程度上加強了碳匯作用。

目前，我國有關農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)植被碳儲量與碳密度的研究相對較少，說明所獲取的估算參數(shù)并不充分且具有一定的誤差，核算的結(jié)果也存在一定的不確定因素，這需要對其開展更加深入細致的研究，進一步完善農(nóng)田植被碳儲量的估算參數(shù)和有關測算模型，從而為提高農(nóng)田植被碳儲量，減少環(huán)境中碳排放量提供理論指導，支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。農(nóng)田植被碳儲量與碳密度具有一定的碳源、碳匯及固碳的作用。

［1］張婷，蔡海生，張學玲.基于碳足跡的江西省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯時空差異［J］.長江流域資源與環(huán)境，2014，23（6）：767-773.

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［3］魯春霞，謝高地，肖玉，等.我國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳蓄積及其變化特征研究［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2005，13（3）：35-37.

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Analysis of Carbon Storage and Carbon Density of Crops in the Poyang Lake Ecological Economic Zone

LI Tian-tian
（Institute of Statistics,Jiangxi University of Finance and Economics，Nanchang，Jiangxi 330013，China）

This research adopts parametric eva1uation method to ca1cu1ate the carbon storage and carbon density of crops in Poyang 1ake eco1ogica1 economic zone in 2001～2013.Resu1ts are as fo11owing：the carbon storage and carbon density of farm1and vegetation in the area showed a trend of rising；the change of farm1and carbon storage and carbon density are affected by crop p1anting construction，output and p1anting area.Thus，the change of the vegetation carbon storage has an important inf1uence on ecosystem carbon sequestration abi1ity，farm1andvegetation carbon storage and carbon density increase with a carbon sink to a certain extent.Discussing the farm1and ecosystem carbon storage and carbon density has important reference meaning to contro1 the greenhouse effect.

Poyang Lake eco1ogica1 economic zone；crops；carbon storage；carbon density

F323.22

A

2095-980X（2016）03-0145-02

2015-03-06

李甜甜（1990-），女，江蘇大豐人，碩士研究生，主要研究方向：經(jīng)濟、環(huán)境統(tǒng)計。