安徽農田生態系統碳足跡與經濟增長的脫鉤關系研究

摘要：安徽省是我國糧食主產區之一，為定量評估其農田生態系統碳排放量、碳吸收量以及碳足跡與農業經濟增長之間的關系，研究利用2001—2021年安徽省農業投入和產出統計數據，采用碳排放系數法測算安徽省農田生態系統的碳源、碳匯和碳足跡，并利用脫鉤模型評估碳足跡與農業經濟增長的脫鉤狀態。結果表明：2001—2021年安徽省農田生態系統的碳排放量總體上呈現先上升再下降趨勢，各類碳源中土地翻耕和化肥產生的碳排放量占比較大；碳吸收量大致呈現出先增后減再增加的變化；碳足跡整體呈現波動下降趨勢，且均低于同期實際耕地面積，表明安徽省農田生態系統處于碳生態盈余狀態。總體來看，安徽省農田生態系統碳足跡與農業經濟增長呈脫鉤狀態，但不排除相對復鉤的可能。

關鍵詞：農田生態系統；碳排放；碳吸收；碳足跡；脫鉤模型

中圖分類號：S181 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）07-0065-05

Decoupling Relationship Between Carbon Footprints of Farmland Ecosystems and Economic Growth in Anhui Province

ZHANG Yue，LIU Ben-yue，LI Da-shuo

（Business School， Guilin University of Technology， Guilin 541004， PRC）

Abstract： Anhui Province is one of the major grain producing areas in China. To quantitatively evaluate the relationship of carbon emissions， carbon absorption， and carbon footprints of farmland ecosystems with agricultural economic growth， this paper used the statistical data of agricultural input and output in Anhui from 2001 to 2021 and the carbon emission coefficient method to calculate the carbon sources， carbon sinks， and carbon footprints of farmland ecosystems in this province. The decoupling model was adopted to estimate the decoupling state between carbon footprints and agricultural economic growth. The results showed that the carbon emissions of farmland ecosystems in Anhui first increased and then decreased during 2001–2021. The carbon emissions from land tillage and fertilizer accounted for a large proportion among all carbon sources. The amount of carbon absorption generally presented an increasing-decreasing-increasing trend. The overall carbon footprint showed a declining trend with fluctuations， which was lower than that in the actual cultivated land area during the same period， indicating that the farmland ecosystems in Anhui had surplus carbon. In general， the carbon footprints of farmland ecosystems and agricultural economic growth in Anhui were decoupled， while the possibility of relative re-coupling could not be excluded.

Key words： farmland ecosystem; carbon emission; carbon absorption; carbon footprint; decoupling model

引用格式：張悅，劉奔躍，李大碩. 安徽農田生態系統碳足跡與經濟增長的脫鉤關系研究[J]. 湖南農業科學，2024（7）：65-69.

DOI：10.16498/j.cnki.hnnykx.2024.007.014

收稿日期：2024-01-02

基金項目：廣西研究生教育創新計劃項目（YCSW2024369）

作者簡介：張悅（1998—），女，安徽亳州市人，碩士研究生，研究方向為區域經濟。

當前，全球氣候變暖問題備受關注。為有效減緩全球變暖的進程，需要減少碳排放。據統計，農業領域的碳排放量占全球人為碳排放的23%[1]。農田作為陸地生態系統的關鍵組成部分，具備碳源和碳匯的雙重特性，因此在全球碳循環研究中占據重要地位。安徽是我國的農業大省和糧食主產區之一，其農田生態系統的碳源、碳匯以及碳足跡均具有典型意義，對這些指標進行定量評估有望為進一步完善

農業低碳減排政策、推動綠色農業發展提供參考[2]，同時也為其他農業省份助力我國“雙碳”目標的實現提供借鑒經驗。

為擺脫經濟增長對碳排放的過度依賴，學者們聚焦于生產制造業[3]、重工業[4]、交通運輸業[5]以及旅游業[6]等有顯著高碳排放量的第二和第三產業開展碳排放研究，而較少研究第一產業——農業的碳排放規律。目前，關于安徽省農業碳排放與農業經濟增長脫鉤關系的研究大多只考慮碳排放量[7-9]，

而很少考慮農田生態系統本身的碳吸收量。該研究結合碳排放和碳吸收兩個方面，對安徽省農田生態系統碳足跡進行測算，綜合考察農業生產碳足跡與農業經濟增長之間的脫鉤狀態，為保障農業經濟

持續增長與促進低碳農業雙重目標的協同發展提供建議。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

1.1.1 農田生態系統碳排放量估算 綜合前人對農田生態系統碳排放源分類的研究，該研究主要考慮化肥、農藥、農膜、農業機械等農業生產投入品以及土地翻耕和有效灌溉這2種生產活動所產生的碳排放[10-12]。根據碳排放系數法測算碳排放總量，具體計算如公式（1）所示。

（1）

式中：Ce表示整個農田生態系統的碳排放總量，Cei表示第i種碳源的碳排放量，Qi表示第i種碳源的量，δi表示第i種碳源的碳排放系數。上述6種碳源的排放系數和來源見表1。

1.1.2 農田生態系統碳吸收量估算 參考李夢琦等[16]

的計算方法，根據公式（2）計算農田生態系統的碳吸收量。

（2）

式中：Ca表示農田生態系統的碳吸收總量，Cai表示第i種農作物全生育期的碳吸收量，Dwi表示第i種農作物的生物產量，Cfi表示第i種農作物的碳吸收率，Ywi表示第i種農作物的經濟產量，Hi表示第i種農作物的經濟系數。

安徽省農作物主要包括水稻、小麥、玉米、棉花、花生以及蔬菜等，各種農作物的碳吸收率和經濟系數見表2。

1.1.3 農田生態系統碳足跡估算 研究將碳足跡定義為消納碳排放所需要的生產性土地的面積，根據公式（3）計算碳足跡。

（3）

式中：CEF表示碳足跡；Ce表示碳排放總量；NEP表示碳吸收強度，即1 hm2的植被在1 a內吸收的碳量；Ca表示碳吸收總量；S表示安徽省耕地面積。此外，對比安徽省農田生態系統的碳足跡和耕地面積，若碳足跡大于耕地面積，說明該農田生態系統出現碳生態赤字；反之則出現碳生態盈余[19]。

1.1.4 Tapio脫鉤模型 脫鉤彈性指數可反映變量之間相互脫離的程度[20-21]，而Tapio脫鉤模型可以根據脫鉤彈性指數來判定多種類型的脫鉤狀態（表3）。脫鉤彈性指數的計算如公式（4）所示。

（4）

式中：T表示脫鉤彈性指數，CEF表示碳足跡，△CEF表示碳足跡變化量，GDP表示農業生產總值，△GDP表示農業生產總值變化量。

1.2 數據來源

2001—2021年安徽省農業生產的化肥使用量、農藥施用量、農用薄膜使用量、農業機械總動力、農作物播種面積和有效灌溉面積，以及各類農作物經濟產量和農業生產總值等數據來源于歷年《中國統計年鑒》《中國農村統計年鑒》以及《安徽統計年鑒》。歷年數據中存在個別缺失值，其中2020年和2021年的農藥施用量、農用薄膜使用量均采用線性插值法補全，2019—2021年的谷子經濟產量采用臨近均值法補齊。

2 結果與分析

2.1 安徽省農田生態系統碳排放量動態分析

2001—2021年安徽省農田生態系統碳排放量如圖1所示，從整體上看，可以將碳排放量變化動態劃分成2個階段。第一階段是2001—2015年，除2006年碳排放量有所降低之外，其余時期碳排放量呈增長趨勢，該階段內，隨著農業生產投入的增加，農田生態系統的碳排放量也在迅速增長。第二階段是2015—2021年，為碳排放量逐漸減少階段。2015年我國就防治農業面源污染提出了“一控兩減三

基本”目標[2]，安徽省積極響應，并推出了農業減排降碳相關政策，有效降低了農田生態系統的碳排放量。

如表4所示，對農田生態系統6種碳源的具體碳排放量進行統計，發現碳排放主要由土地翻耕、施用化肥以及有效灌溉造成，而使用農藥、農膜和農機造成的碳排放占比較小。對安徽省農田種植單位面積的化肥使用量進行分析，發現2002—2016年化肥使用量波動增加，2016年達到372.02 kg/hm2，隨后開始逐年減少，2021年達到320.40 kg/hm2。盡管后續階段化肥使用量在持續下降，但仍然遠超發達國家所公認的225 kg/hm2的安全警戒線。

2.2 安徽省農田生態系統碳吸收量動態分析

對2001—2021年安徽省13種主要農作物的碳吸收量進行測算，分析各年度碳吸收量的動態變化。由圖2可知，2001—2005年安徽省農田生態系統的碳吸收量呈波動狀態，其中2003年碳吸收量最低，為4 480.63萬t。2003年安徽省農作物播種面積為912.47萬hm2，較2001和2002年有所增加，但碳吸收量卻在減少。原因在于2003年我國淮河發生了流域性大洪水，此次天災導致各類農作物產量下降，其中秋季農作物受損最為嚴重，因而該年度的碳吸收量減少較多。2005—2015年碳吸收量逐年增加，2015年達到7 924.59萬t；2016年長江流域洪澇嚴重，安徽省降水異常多，水患使全省農作物受災面積達到了106.2萬hm2，因而2016年碳吸收量大幅度下降；

2016—2021年碳吸收量呈現遞增趨勢。

2.3 安徽省農田生態系統碳足跡動態分析

從圖3可知，2001—2021年安徽省農田生態系統的碳足跡總體上呈波動下降趨勢，2003年碳足跡最大，達到142.39萬hm2；2021年碳足跡最小，為89.77萬hm2。另外，對比碳足跡與同期耕地面積，發現耕地面積均大于碳足跡，這表明安徽省農田生態系統處于碳生態盈余狀態。

2.4 碳足跡與農業經濟增長的脫鉤關系分析

如表5所示，根據2001—2021年安徽省碳足跡變化率和農業生產總值變化率，得到脫鉤彈性指數及脫鉤狀態。由于2003、2005和2016年發生過重大自然災害，這3 a安徽省農田生態系統碳足跡與農業經濟增長呈負脫鉤狀態，其余年份均呈現出脫鉤狀態。整體來看，安徽省農田生態系統的碳足跡與其農業生產的發展存在著明顯的負向關系，2016年后農業生產總值保持逐年遞增，而碳足跡呈現下降趨勢。值得注意的是，農業產值的增長速度在提

高，而碳足跡減少的速度卻在下降，因此存在復鉤的可能。

3 結論與建議

該研究以安徽省農田生態系統為研究對象，測算2001—2021年農田生態系統的碳源、碳匯和碳足跡，利用脫鉤模型評估碳足跡與農業經濟增長的脫鉤狀態，對比分析后得出以下結論。（1）從碳排放量與碳吸收量來看，2001—2021年安徽省農田生態系統碳排放量呈現先上升后下降趨勢，各類碳源中土地翻耕和化肥造成的碳排放占比較大；安徽省農田生態系統的碳吸收量高于同期碳排放量，表明安徽省農田生態系統碳匯能力較強。（2）從碳足跡來看，2001—2021年安徽省農田生態系統碳足跡總體上呈波動下降趨勢，且均低于同一時期的實際耕地面積，說明安徽省農田生態系統處于碳生態盈余狀態。（3）從脫鉤狀態來看，除了發生重大自然災害的年份，研究期間安徽省農田生態系統的碳足跡與其農業經濟增長之間均為脫鉤狀態，發展態勢較好，但不能完全排除復鉤的可能。

針對上述結論，提出以下建議：（1）農業管理部門應積極貫徹《安徽省綠色發展行動實施方案》，在確保農產品供給的基礎上，全面推行節能減排措施，降低農業生產中的碳排放，減少農藥和化肥等投入；（2）推廣使用節能型農業機械，通過農業科技創新優化種植結構，提升安徽省農田生態系統的碳匯能力，持續保持碳生態盈余狀態；（3）加強農業生產風險應對能力。鑒于農田生態系統易受自然沖擊這一特點，政府相關部門和農戶應共同提升對自然災害的防范和應對能力，采取拓寬生態農業投資融資渠道、增加財政扶持、加強污染控制、確保農田生態系統良好循環等舉措。

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（責任編輯：王婷）