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甘肃省农业碳足迹动态变化研究

时间:2012年11月06日来源:职称论文网 作者:admin 点击:
  【关键词】变化,研究,动态,足迹,农业,碳,甘肃省,

并结合农业生态系统特征,提出了基于农业温室气体减排和增加农业碳汇的低碳农业发展模式;Kun Cheng等基于中国农业统计数据对中国1993—2007年农业碳足迹进行的研究,计算得出中国农业土地利用碳足迹为0.78+0.04t CE ha—1 yr—1,农产品生产碳足迹为0.11+0.01t CE ha—1 yr—1,而化肥使用所引起的碳足迹占总量的60%;史磊刚等基于河北吴桥县农户生产调查数据,利用农业碳足迹理论及研究方法,评价了华北平原冬小麦——夏玉米两种熟种植模式的碳足迹,发现氮肥的施用量和电能消耗量均与碳足迹有正相关性,种植规模与碳成本有负相关性,因此构建节肥、节水及规模化的低碳种植模式是实现华北平原农业节能减排的重要途径。

  甘肃是我国农业最早开发的地区之一。全省地貌类型复杂,干旱缺雨,日照充足,昼夜温差大,农作物资源丰富。目前,甘肃省农业正在适应市场经济要求,实现向质量效益型转变,开发前景十分广阔。本文将对甘肃省农业碳足迹1993—2010年的动态变化进行研究。

  二、数据选取及计算模型

  (一)碳足迹计算

  本文的计算方法采用Kun Cheng等使用的碳足迹计算公式”碳成本=农业投入×排放因子”;其中,农业投入包括化肥(万吨)(包括氮肥、磷肥及钾肥)、农药(吨)、灌溉(千公顷)、塑料薄膜(吨)、柴油(万吨),各项数据来自1994—2011年《中国农村统计年鉴》。排放因子选用Kun Cheng及史磊刚等计算碳足迹时所使用的数据,具体如表1所示。

  由于涉及氮肥使用直接引起的N2O排放,在此用全球变暖潜势换算为CO2当量,单位为t CO2当量,记为t CO2—eq,换算过程如公式(1)所示:

  (1)

  式中,CFN表示由氮肥的使用而直接引起的C2O排放当量,FN为农业生产过程中氮肥的使用量,δN为氮肥的N2O排放因子,298为100年水平下净全球变暖潜势(Global Warming Potential,GWP)。

  农业生产中总碳足迹即为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为化肥的使用所产生的碳成本,CFN为氮肥的使用而直接引起的碳成本,CFP为农药使用引起的碳成本,CFIR为土地灌溉所引起的碳成本,CFPF为塑料薄膜使用引起的碳成本,CFD为农用机械使用柴油引起的碳成本。

  (二)碳效率和碳度计算

  碳效率(carbon efficiency)的计算如公式(3)所示:

  CEF=Yt / CFt (3)

  其中,CEF为碳效率,表示单位碳足迹所产生的农业产值。Yt为农业总产值,数据取自1994—2011年《甘肃统计年鉴》。为了具有可比性,根据年鉴中历年农产品生产价格指数为可比价格计算。

  碳强度(carbon intensity)计算如公式(4)所示:

  CI=CFt / Yt(4)

  式中,CI为碳强度(以单位产值或单位耕地面积计),Yt为历年农业总产值或耕地面积。

  三、甘肃省农业碳足迹动态变化分析

  (一)各农业投入碳足迹动态变化

  本文首先计算出各农业投入碳成本,如图1所示。1993—2010年各农业投入碳成本平均增长比例分别为CFF3.01%、CFN2.98%、CFP12.52%、CFIR2.09%、CFPF9.07%、CFD5.28%,总碳足迹增长4.21%。其中,以农药的使用引起的碳成本增长最快,其次为塑料薄膜的使用引起的碳成本。CFF、CFN与CFD呈较平稳的缓慢增长趋势,CFP在2007年、CFIR于2008年呈现较大幅度的增长,CFPF在所研究的整个时期均呈现出较快的增长。

  由图2土地灌溉碳成本占比总碳足迹的百分比最高,但其从1993—2010年所占比例不断下降,从1993年的48.19%下降到2010年的33.97%;其次为化肥使用碳成本占比,其在1993—2007年一致处于较平稳状态,介于30%—34%之间,从2008年开始出现较大幅度的下降,从30.32%下降至27.68%,且在2008—2010这三年持续下降;第三为农用塑料薄膜使用碳成本占比,其在1996年出现一次较大程度增长之后,1997—2002年占比呈现较缓慢的增长,从2003—2009年较平稳,介于18%—21%之间;农药使用碳成本占比一直在10%上下波动;农用机械柴油使用碳成本在整个研究时期内呈现较缓慢的增长,在2007年出现较大程度的增长。

  (二)甘肃省农业碳足迹动态变化

  由计算出的甘肃省历年各农业投入的碳成本加总得到甘肃省历年农业碳足迹及其历年增长率,如图3所示。甘肃省农业碳足迹1993年为271.0526亿吨,2010年为1424.2495 亿吨,平均增长率10%。而其增长程度大致可以分为三个阶段:1993—1997年,碳足迹增长率出现不断的下降,在1997年出现负增长,1999年也为负增长;1999—2003年,碳足迹增长处于持续增长阶段;2004—2010碳足迹增长率出现较平稳的波动。


 

 (三)碳效率及碳强度

  根据上文所得碳足迹,甘肃省历年农林牧渔业总产值以及历年耕地面积,计算得出甘肃省历年碳强度以及碳效率(图4),并得出各个指标历年增长率,如图5所示。以单位产值计的碳强度和以单位耕地面积计的碳足迹均出现较大程度的增长,单位农林牧渔业产值碳强度在1993年为2吨/元,在2010年达到3.88吨/元,平均增长率为3.98%;单位耕地面积碳强度的增长幅度更大,其在1993年为0.78万吨/公顷,2010年达到4.08万吨/公顷,平均增长率为10.22%;而碳效率在1993年为0.5元/吨,在2010年降为0.26元/吨,平均下降比率为3.78%。甘肃省碳强度和碳效率的变化大致可以分为三个阶段:1994—1997年,碳强度处于不断增长状态,但是增长幅度不断放缓,碳效率虽然不断下降,但下降幅度也有所减弱;1997—2002年,单位产值碳强度一直处于下降状态,而单位耕地碳强度增长率出现了一定的波动,碳效率在这几年内得到了一定程度的提高;2002—2010年,碳强度处于不断增长状态,碳效率相应地不断降低,增长率及下降比率则处于不断波动状态。

  、结论及建议

  通过对甘肃省农业碳足迹的研究,可得出以下结论:一,在甘肃省农业碳足迹中,土地灌溉、化肥使用以及农用塑料薄膜的使用占总碳足迹的比例较高,平均占比分别为38.71%,30.69%,16.98%;而在整个研究时期内,以农药使用引起的碳成本增长最快,平均增长率为12.52%,其次


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