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《2006年IPCC温室气体清单指南》指出农业碳排放的主要来源包括农业生产活动及畜牧业产生的碳排放等[22]。借鉴IPCC清单指南的测算方法、并参考美国橡树岭国家实验室及众多学者研究成果的碳排放系数(表2),估算中国2008—2016年各省份的农业碳排放量。
(1)农业生产相关活动碳排放总量测算。农业生产活动主要碳排放来源包括农作物机械耕种、农业灌溉等。除此之外,农业耕种还包括农药、化肥和农膜使用产生的碳排放量,因此需分别加以测算。
其中,CAAi表示畜牧业碳排放总量,QALi代表第i种动物的饲养数量,CLi与QNi分别表示第i种动物肠道发酵和粪便的甲烷排放系数,动物饲养数量等原始数据来源于《中国农村统计年鉴》、《中国农业统计年鉴》和《中国统计年鉴》(2008—2016年)。
研究耕地利用转型对农业碳排放效应的影响,这里的农业碳排放总量为农业生产相关活动碳排放总量与畜牧业碳排放总量之和,因此,农业碳排放总量计算公式如下:
近年来,二氧化碳所导致的全球气候变暖越发严重,低碳、循环和绿色发展已经成为各国制定治国方略的重要战略举措。农业生产是人类生产、生活的必要活动,农业耕种和土地利用结构变化均是碳排放的重要来源。据学者测算,由于土地使用产生的二氧化碳超过人为碳排放量的30%[1]。随着乡村振兴战略的实施,耕地利用转型发展已成为中国土地利用的新方向和主要趋势。耕地利用转型主要包括显性形态和隐性形态2种。显性形态变化主要指耕地的空间结构和数量的改变,而隐性形态包括耕地的产权归属、经营方式、土壤质量和投入产出性能等属性[2],耕地利用转型将导致农业碳排放和农作物植被碳汇性能的重要变化,同时对相关农业碳排放产生重要影响。因此,深入研究耕地利用转型对农业碳排放的影响显得尤为迫切和必要。目前,国内外学者对土地利用结构变化的碳效应研究已经取得一定成果。苏洋等[3]利用新疆1993—2010年数据测算中国各地区农地利用的碳排放量并对引起碳排放的驱动因素进行研究。洪凯和朱子玉[4]测算并研究了珠江三角洲1996—2014年土地利用的碳排放量及影响因素,认为农业劳动力能有效减少二氧化碳的排放。张苗等[5]通过建立STIRPAT模型研究人口总量、能源强度和土地利用强度等因素对碳排放的影响。李玉玲等[6]借助LMDI分解法分析土地利用碳排放的影响因素和脱钩效应。刘慧灵等[7]基于低碳视角利用灰色多目标线性规划法研究了土地利用优化方案对生态环境的影响。杨皓然和吴群[8]利用混合方向性距离函数模型探讨了江苏省土地利用转型的生态效率问题。Wang等[9]探讨了城镇化与能源消费对碳排放的影响。Wettestad[10]分析了以公司为中心的欧盟碳排放交易与全球气候之间的关系。王琦等[11]对1996—2014年南京市农地利用的碳排放总量进行计算与预测,发现该地区农业碳排放总体呈下降趋势。West和Marland[12]、Aajali和 Rattan[13]对将来农业生产过程中碳排放的变化趋势和地区差异进行预测与展望。王刚等[14]利用成都县域遥感图像统计数据对碳排放与经济发展之间的协调关系进行研究。张志高等[15]分析了河南省1993—2014年的农业碳排放强度及与经济发展的关系。高标等 [16]运用EKC模型实证分析了白城市农业碳排放经济增长的空间演变过程。吴金凤和王秀红[17]利用系数法和文献综述法探讨了1995—2015年宁夏盐池县在不同经济发展水平下的空间差异性。姚成胜等[18]认为GDP增长、农业碳排放量与科学技术投入之间存在长期稳定关系。王太祥等 [19]运用“Tapio脱钩”理论和LMDI模型分析了中国西北干旱区碳排放与经济发展的关系。通过梳理国内外文献发现,目前鲜有学者实证研究耕地利用转型对农业碳排放的影响,而中国农村耕地利用转型是未来土地利用的主要发展趋势,耕地转型程度与转型方式均对农业碳排放有重要影响。因此,研究中国不同区域耕地利用转型的碳排放效应不仅对国家制定低碳发展方针具有一定的理论参考价值,同时对耕地流转等有一定的实际经济意义。
其中,CAH与 CARi分别表示使用农业机械和农业灌溉的碳排放总量。SM代表农作物的种植面积,PC代表农业机械总动力,SIRi表示农业灌溉面积,P、Q、R分别表示相应的碳排放系数,原始数据来源于《中国统计年鉴》(2008—2016年)。
(2)畜牧业碳排放总量测算。农业生产与畜牧业发展有着密切的关系,西南丘陵山区由于地势原因仍然使用耕牛进行耕种,大部分农作物残留枝叶是畜牧业发展的主要粮草来源,参考陈瑶和尚杰[24]的研究方法及IPCC的甲烷排放系数,畜牧业碳排放总量主要由动物呼吸、粪便排放以及动物肠道发酵组成,测算公式如下:
【作者单位】济南大学 商学院,山东 济南 250002;济南大学 商学院,山东 济南 250002
本研究通过耕地利用形态来测度耕地利用转型情况,比较分析相邻时期耕地形态变化可知耕地转型程度。参考向敬伟和李江风[20]、戈大专等[21]的研究分析方法对耕地利用转型进行测度。从隐性形态视角出发,以耕地利用强度为依托从耕地土壤肥力、投入产出能力、耕地的生产经营情况与耕地经济保障能力等多层次多方面选取评价指标,利用主成分分析法与Pearsen相验最终确定出耕农业数字化地利用转型评价指标(表1)。首先,对原始数据进行归一化处理并用熵值法确定其权重,借助简单线性加权法评价我国各省耕地利用转型发展态势。原始数据来源于《中国统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《中国国土资源统计年鉴》及中国农业农村部和自然资源部官网。
对mj做归一化处理,使得每个研究指标的总权重为1,进而得出每个研究指标的权重ηj:
表1 耕地利用转型发展评价指标体系指标 测算公式 指标意义有效灌溉率/% 有效灌溉面积/耕地面积 水利基础设施保障地均化肥使用量/(t·h m-2)化肥使用量/耕地面积耕地肥力状况地均农业机械使用率/(W·h m-2)农业机械总动力/耕地面积耕地机械化程度地均粮食产量/(t·h m-2)粮食产量/耕地面积耕地产出能力农业增加值/亿元 耕地经营及生产状况农村居民人均农业收入/(万元·人-1) 农业总产值/乡村人口 农民生活富裕程度农村人均耕地流转规模/(万元·人-1)农户固定资产投资额/乡村人口耕地经营方式与规模复种指数/% 农作物播种面积/耕地面积 耕地有效使用程度
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