樊高源，楊俊孝，胡　娟

(新疆農(nóng)業(yè)大學 管理學院，新疆 烏魯木齊830052)

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新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放變化特征及其凈碳排放壓力研究

樊高源，楊俊孝*，胡娟

(新疆農(nóng)業(yè)大學 管理學院，新疆 烏魯木齊830052)

對新疆1996—2013年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)5大碳源碳排放及種植業(yè)碳匯進行測算，從時間、空間、結(jié)構(gòu)3方面分析其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放變化特征；在農(nóng)業(yè)凈碳排放的基礎上，構(gòu)建凈碳排放壓力指數(shù)模型，分析新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放壓力變動趨勢。研究表明，新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放在總量上呈“上升—下降—上升”趨勢，碳排放強度總體上保持下降；在區(qū)域上表現(xiàn)出明顯的差異性，喀什地區(qū)碳排放量最高，是克拉瑪依市的72倍；從結(jié)構(gòu)特征看，牲畜養(yǎng)殖、農(nóng)用物資、農(nóng)業(yè)活動占碳排放源的96%以上。牲畜碳排放量呈下降趨勢，農(nóng)業(yè)活動、農(nóng)用物資碳排放呈明顯增長趨勢。碳匯總量增加較為迅速，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放量整體保持下降趨勢。凈碳排放量大致分為“持平—下降”兩個階段變化特征。由凈碳排放壓力指數(shù)看出，新疆農(nóng)業(yè)碳排放壓力呈逐年遞減狀態(tài)。由此可知，要根據(jù)新疆實際合理適時調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快推進農(nóng)業(yè)綠色化現(xiàn)代化；宏觀布局，制定差異化的農(nóng)業(yè)發(fā)展路線；加強農(nóng)村地區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的回收利用強度。

農(nóng)業(yè)碳排放；農(nóng)業(yè)凈碳排放；時空差異；結(jié)構(gòu)差異；碳排放壓力指數(shù)；新疆

2015年中央經(jīng)濟工作會議指出，農(nóng)業(yè)發(fā)展要轉(zhuǎn)變粗放經(jīng)營向可持續(xù)的集約發(fā)展上來，走資源節(jié)約型和環(huán)境友好型的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。研究指出，我國農(nóng)業(yè)碳排放約占碳排放總量的17%，農(nóng)業(yè)碳排放量已成為僅次于工業(yè)碳排放量的重要影響因素[1]。新疆地處干旱半干旱區(qū)，以5%的綠洲土地承載了95%以上的人口和80%以上的社會財富，生態(tài)環(huán)境壓力十分嚴峻。綠洲農(nóng)業(yè)在推動地方經(jīng)濟發(fā)展中具有重要的地位，對其農(nóng)業(yè)碳排放進行研究，有利于準確把握新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放趨勢，從而為制定合理的農(nóng)業(yè)發(fā)展方向、農(nóng)業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)布局以及農(nóng)業(yè)政策提供理論參考依據(jù)。關于農(nóng)業(yè)碳排放的研究主要集中在以下幾點。

(1)農(nóng)業(yè)碳排放源及其測算。如Woomer等[2]通過研究塞內(nèi)加爾土地利用變化及碳貯存，發(fā)現(xiàn)土地利用變化是導致農(nóng)業(yè)碳排放的重要因素；Jane等[3]研究美國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動對碳排放的影響，得出生產(chǎn)活動是農(nóng)業(yè)碳排放的主要因素；Tasman通過多國農(nóng)業(yè)碳排放研究，并得出生產(chǎn)方式不同是導致農(nóng)業(yè)碳排放占碳排放總量差異化的主要因素[4]；董紅敏等[1]對中國農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的CH4和N2O研究得出由農(nóng)業(yè)活動產(chǎn)生的CH4和N2O排放量分別占全國的50.15%和92.47%，農(nóng)業(yè)源排放占全國溫室氣體排放總量的17%；田云等[5]在對中國農(nóng)業(yè)碳源/碳匯測算上分析了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳效應，并指出我國農(nóng)業(yè)碳排放的“上升—下降—上升”三階段變化特征。

(2)農(nóng)業(yè)碳排放效率及影響因素分解研究。田云等[6-7]基于農(nóng)地利用6個方面主要碳源，對我國農(nóng)地利用碳排放量進行測算，并通過Kaya恒等式對影響碳排放的因素進行分解，得出效率因素和結(jié)構(gòu)因素對碳排放具有一定抑制作用；吳賢榮等[8]基于DEA_Malmquist指數(shù)分解法與Tobit模型對中國省域農(nóng)業(yè)碳排放進行測算；李國志等[9]、胡向東等[10]分別就中國農(nóng)業(yè)能源消費碳排放、中國畜禽溫室氣體排放的影響因素進行了分解研究。農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟發(fā)展研究上，李立等[11]運用脫鉤理論分析了黃淮海平原區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟發(fā)展的脫鉤關系，并得出農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟發(fā)展受經(jīng)濟效應、技術效應和政策效應等因素的共同作用；李波等[12-13]運用協(xié)整理論及誤差修正模型、環(huán)境庫茲涅茲曲線分析了我國農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟發(fā)展的關系。

(3)農(nóng)業(yè)碳排放減排研究。Paustian等[14]、Metcalf等[15]研究認為，通過改變農(nóng)作物栽種的密度、對氮肥減少使用量及提高利用效率，可減少農(nóng)業(yè)碳排放；Ronald等[16]認為，通過植樹造林，改變?nèi)剂侠梅绞娇梢詼p少農(nóng)業(yè)碳排放；Murray[17]、Devarajan等[18]認為，通過農(nóng)業(yè)稅費及補貼價格有利于減少農(nóng)業(yè)的碳排放；章永松等[19]就農(nóng)業(yè)源氣體排放及減排問題進行了研究，并就減少農(nóng)業(yè)碳排放問題提出了相應的對策建議；彭華等[20]就農(nóng)戶稻田施肥方式對碳匯作用的影響問題進行了研究；張新民等[21]研究指出，農(nóng)業(yè)碳減排是建立完善生態(tài)補償機制的關鍵，并提出了生態(tài)補償機制的對策。

研究較多集中在農(nóng)業(yè)作為碳排放源及其測算、農(nóng)業(yè)碳排放減排及影響因素等方面，且大多從時間序列角度對農(nóng)業(yè)碳排放進行研究，較少結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳匯。本文擬通過構(gòu)建農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳源/碳匯模型，從時間、空間、結(jié)構(gòu)3個方面對新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放進行綜合分析，并在凈碳排放測算的基礎上，構(gòu)建凈碳排放壓力指數(shù)分析其凈碳排放壓力變化趨勢。

1　研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量測算方法

根據(jù)全碳分析原理[22]，整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中各種農(nóng)業(yè)活動都會產(chǎn)生碳排放，但考慮到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有些影響因子難以具體測度，而林地、草地對農(nóng)業(yè)碳活動的影響較為固定，為了更強烈的反應出碳排放受農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的影響，本文在研究之中不予選取。因之在測算中僅考慮以下五種因素：農(nóng)用物資碳排放(化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜)、農(nóng)業(yè)活動碳排放(灌溉、翻耕、農(nóng)用柴油)、土壤N2O排放、水稻生長中CH4等溫室氣體排放、動物腸胃發(fā)酵及排泄物釋放的CH4，N2O等排放。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放測算公式為：

E=∑Ei=∑Ti×δi

(1)

式中，E為農(nóng)業(yè)碳排放總量，Ei為各種碳源的碳排放量，Ti為各種碳源的總量，δi為碳排放源凈碳量的折算系數(shù)，具體排放系數(shù)見表1。

1.2農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳匯量測算方法

表1不同碳源碳排放系數(shù)

Table 1Carbon emission coefficient of different carbon sources

碳源碳排放系數(shù)參考來源碳源腸道發(fā)酵/(kgC·a-1)糞便排放(kgC·a-1)參考來源化肥0.8956/(kgC·kg-1)[22-23]牛5410.001.20[25]農(nóng)藥4.9341/(kgC·kg-1)[23]馬181.641.39[25]農(nóng)膜5.18/(kgC·kg-1)[24]驢100.901.39[25]柴油0.5927/(kgC·kg-1)[22],[25]騾100.901.39[25]翻耕312.6/(kgC·hm-2)[26]駱駝461.921.39[25]灌溉266.48/(kgC·hm-2)[22],[27]豬14.000.53[25]水稻715.911/(kgC·hm-2)[28-29]羊50.160.33[25]秸稈燃燒0.423/(kgC·hm-2)[30-31]

本文結(jié)合新疆實際以及數(shù)據(jù)可獲取性，選取新疆種植業(yè)中的11種主要的農(nóng)作物，這些農(nóng)作物中的平均播種面積在新疆歷年總播種面積的87%以上，對計算整個種植業(yè)的碳匯量具有較強的代表性。因此農(nóng)作物碳匯量計算公式為：

C=∑Ci=∑Ci×Dwi=∑Ci×(1-r)/Hi

(2)

公式(2)中，C為農(nóng)作物碳匯總量；Ci為第i種農(nóng)作物合成單位有機物質(zhì)時碳吸收量；Dwi為第i類農(nóng)作物生物產(chǎn)量；r代表作物經(jīng)濟產(chǎn)量中的含水量；Hi為作物經(jīng)濟系數(shù)。文中經(jīng)濟作物碳吸收率、含水量及經(jīng)濟系數(shù)可參考王修蘭[32]以及韓召迎等[33]研究的相關文獻。

1.3數(shù)據(jù)來源及處理

文中農(nóng)藥、農(nóng)用薄膜、農(nóng)用柴油來自《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料匯編1949—2004》。翻耕、灌溉、化肥、農(nóng)作物播種面積來自于《新疆統(tǒng)計年鑒》(1997—2014)及《中國統(tǒng)計年鑒》(1997—2014)?；?、農(nóng)藥、農(nóng)用薄膜、農(nóng)用柴油等均為當年實際使用量，翻耕采用農(nóng)作物播種面積代替，牲畜以年末存欄量為參考。

2　新疆農(nóng)業(yè)碳排放時空變化分析

2.1農(nóng)業(yè)碳排放時序變化特征

根據(jù)前文公式(1)得出各碳源碳排放量及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量。從表2中得知，碳排放量呈“上升—下降—上升”趨勢，但總體上保持持續(xù)上升趨勢，且年均遞增率在2.11%左右。從1996年1 036.35萬t升至2006年的1 435.94萬t，在2008年后開始呈現(xiàn)出遞增期，并在2013年達到1 477.80萬t。碳排放總量環(huán)比增速呈波動性變化，但在2008年環(huán)比下降18.70%，可能的主要原因是第2次全國土地大調(diào)查造成的土地結(jié)構(gòu)大幅調(diào)整導致耕地面積數(shù)量變動較大。從碳排放強度來看，其走勢在總體上保持著下降趨勢，年均遞增率為-1.00%，最直觀的解釋是新疆持續(xù)性的廢棄土地的開發(fā)復墾促進耕地面積的增加，以及農(nóng)業(yè)直接補貼政策的實施造成的種植業(yè)播種面積的增加，都會不同程度地引起單位面積土地碳排放下降。從碳排放強度環(huán)比增速來看，農(nóng)業(yè)碳排放環(huán)比增速在2005年以前較為穩(wěn)定，之后波動較大，并在2008年出現(xiàn)大幅下降，之后漸趨平緩回升階段。

表2農(nóng)業(yè)碳排放總量及碳排放強度變化

Table 2Total agricultural carbon emissions and carbon emission intensity

年份碳排放總量/104t環(huán)比增速/%667m2碳排放強度/kg環(huán)比增速/%19961036.35—224.23—19971081.524.18225.920.7419981126.804.02229.131.4019991149.091.94226.65-1.0920001175.282.23231.211.9720011205.852.54236.162.0920021235.852.43236.860.3020031291.334.30248.074.5220041344.823.98251.001.1720051395.283.62249.51-0.6020061435.94-9.63227.59100.0020071417.53-5.83215.06-5.8320081232.98-18.70181.18-18.7020091259.84-1.61178.31-1.6120101268.26-0.36177.68-0.3620111311.77-1.25175.48-1.2520121423.695.03184.775.0320131477.802.24189.022.24

2.2農(nóng)業(yè)碳排放區(qū)域差異性

新疆地域廣闊，土地利用類型復雜，不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式不盡相同，因此有必要對不同地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放進行比較分析，有針對性地建立相應的碳減排措施。為此，本文對新疆2013年14地(州、市)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放變化趨勢進行分析。由表3知，新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量空間差異性十分明顯，碳排放較高地區(qū)主要集中南疆和北疆，而東疆農(nóng)業(yè)碳排放相對較低。14地州市中碳排放量超過100萬t以上的有喀什地區(qū)、伊犁州直、阿克蘇地區(qū)、昌吉州和塔城地區(qū)，占新疆整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量的66.96%，其中喀什地區(qū)2013年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量達264.54萬t，占全疆碳排放量的19.86%，是克拉瑪依市的72倍。而碳排放量在50萬～100萬 t的為和田地區(qū)、巴音郭楞州、阿勒泰地區(qū)和博爾塔拉州，這四地州占全疆農(nóng)業(yè)碳排放總量的26.11%；碳排放量低于50萬t的是克孜勒蘇州、哈密地區(qū)、烏魯木齊市、吐魯番以及克拉瑪依市，這五地(州、市)僅占全部碳排放總量的6.93%，其中克拉瑪依市所占比重僅為0.28%。各地(州、市)5大碳源中牲畜碳排放為主要影響因素，占全部碳源的平均值達到62.22%，其次為農(nóng)用物資、農(nóng)業(yè)活動等因素。其中吐魯番地區(qū)農(nóng)用物資、農(nóng)業(yè)活動碳排放分別占該地區(qū)碳排放總量的50.90%和36.57%，農(nóng)用物資和農(nóng)業(yè)活動碳排放合計是其畜牧碳排放量的13.96倍之多，畜牧養(yǎng)殖對農(nóng)業(yè)碳排放影響微小；而博爾塔拉州、克孜勒蘇州、和田地區(qū)及伊犁州直、阿勒泰地區(qū)等畜牧碳排放占較大比重，均達75%以上，畜牧活動對農(nóng)業(yè)碳排放影響較為明顯。究其原因，各地州市由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域差異性的存在，以及資源稟賦、耕地總量、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同等因素影響，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對碳源總量產(chǎn)生不同效應。

表3新疆14地(州、市)農(nóng)業(yè)碳排放總量變化(2013)

Table 3The agricultural carbon emissions in 14 regions (state，city) of Xinjiang(2013)

地(州、市)排放量/104t農(nóng)用物資農(nóng)業(yè)活動土壤N2O排放稻田CH4排放牲畜排放碳源合計碳排放強度/(kg·hm-2)烏魯木齊2.412.930.080.4713.1419.023691.65克拉瑪依0.660.730.0202.263.673340.50吐魯番4.002.870.4900.497.861412.25哈密3.854.360.11017.8726.193963.90昌吉州29.6631.500.920.0878.04140.202632.95伊犁州直24.7717.010.851.23144.65188.523905.55塔城27.8627.510.830.0682.63138.893041.40阿勒泰10.4912.690058.3481.523700.35博爾塔拉4.519.070.250.0158.3472.195005.65巴音郭楞23.2718.160.600.0252.6194.662882.25阿克蘇42.2832.561.161.2682.44159.692650.50克孜勒蘇3.753.040.120.0428.6735.625693.25喀什67.5646.361.570.50148.55264.542944.35和田9.0611.770.440.5677.5799.404281.60合計1)254.12220.567.444.24845.601331.96—平均值18.1515.750.530.3060.4095.143510.45

1)因分地區(qū)計算，各地區(qū)統(tǒng)計數(shù)據(jù)差異性對碳排放總量核算造成一定影響。

從碳排放強度看，吐魯番地區(qū)碳排放強度最低為1 412.25 kg·hm-2，克孜勒蘇州碳排放強度達到5 693.25 kg·hm-2，是吐魯番地區(qū)的4倍之多。受農(nóng)業(yè)播種面積差異性影響，一些地區(qū)碳排放總量雖然較大，但碳排放強度卻相對較低，如喀什、阿克蘇等地區(qū)；而克孜勒蘇、博爾塔拉等地區(qū)碳源總量雖不高，但碳排放強度卻分別達到5 693.25和5 005.65 kg·hm-2。碳排放強度一方面反映了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳減排的壓力狀況，其值越小，壓力越小，反之越大。因此，從碳減排壓力程度看，克孜勒蘇和博爾塔拉面臨較大的碳減排壓力，而吐魯番地區(qū)碳減排壓力最小。

2.3農(nóng)業(yè)碳排放結(jié)構(gòu)差異性

由表4可知，在所有引起碳排放增長的因素中，牲畜腸胃及排泄物平均排放最大，占全部碳排放的62.00%；其次為農(nóng)業(yè)活動(18.22%)、農(nóng)用物資(16.62%)、土壤N2O(2.76%)和稻田CH4(0.40%)。而牲畜腸胃發(fā)酵及排泄物碳排放自2006年出現(xiàn)下降波動較大，但仍為影響碳排放總量的最主要因素。作為全國重要的畜牧大區(qū)，伴隨著人口城鎮(zhèn)化的發(fā)展，牧區(qū)牧民向城鎮(zhèn)大量轉(zhuǎn)移，造成牲畜養(yǎng)殖總量減少而影響牲畜碳排放持續(xù)上升的趨勢。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中的灌溉、翻耕、秸稈燃燒以及農(nóng)用物資化肥農(nóng)藥農(nóng)膜的利用是引起農(nóng)業(yè)碳排放的重要因素。從其增長指數(shù)來看，農(nóng)用塑料薄膜年均增長最快，達到6.79%，其次為化肥(5.85%)、柴油(4.90%)、土壤N2O排放(4.28%)等，這同時反映了新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中土壤貧瘠、農(nóng)業(yè)高度機械化、農(nóng)作物種植的不盡合理的特點。總之，不同碳排放因素年均碳排放增速雖不明顯，但總量上仍保持著增長趨勢。

表4農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不同碳源碳排放量(104t)

Table 4Carbon emissions of different carbon sources in agricultural production (104t)

年份農(nóng)用物資碳排放農(nóng)業(yè)活動化肥農(nóng)藥農(nóng)膜柴油灌溉翻耕秸稈燃燒土壤N2O排放稻田CH4排放牲畜腸胃、排泄物199669.225.5735.0620.3375.7296.3211.8124.555.43692.36199775.036.3440.6823.3577.5699.7712.3524.895.87715.66199876.656.1247.4823.8379.51102.4913.5125.664.94746.60199970.166.3345.6422.8881.69105.6612.626.275.41772.46200070.886.7145.6523.5382.46105.9312.3126.495.59795.72200174.606.2254.2427.3283.62106.4113.3728.545.25806.27200275.505.6850.1623.7181.38108.7314.1530.975.37840.20200381.275.9851.4826.3281.29108.4812.7530.374.81888.58200488.826.0754.7227.0982.79111.6612.9532.874.78923.07200596.527.1960.0528.7585.39116.5413.9832.794.94949.132006105.707.6866.6329.3488.63131.4915.5736.794.87949.232007117.808.1873.2129.9392.35137.3616.4339.505.08897.702008133.359.0687.5633.9699.69141.8215.6340.405.02666.492009139.968.9581.9935.32105.25147.2417.4441.275.26677.142010150.078.9888.4336.93108.33148.7617.5643.614.79660.812011164.609.2594.7840.07112.18155.7818.7346.365.05664.962012172.589.5497.2642.73114.06160.5718.7048.714.96754.592013182.009.79107.0545.87117.45162.9419.8550.084.82777.94年均增長率/%5.853.386.794.902.623.143.104.28-0.700.69

注：N2O，CH4等溫室氣體均折算為標準碳排放當量。

表5新疆1996—2013年碳排放量、碳匯量、凈碳排放量變化分析(104t)

Table 5Analysis on the carbon emissions， carbon sequestration and net carbon emissions in Xinjiang during 1996—2013(104t)

年份碳源總量碳匯總量凈碳排放量年份碳源總量碳匯總量凈碳排放量19961036.35622.56413.7920051395.28968.69426.5919971081.52662.78418.7420061435.941003.92432.0119981126.80726.33400.4720071417.531120.80296.7419991149.09728.56420.5320081232.981130.24102.7420001175.28735.11440.1720091259.841188.4771.3720011205.85761.19444.6620101268.261169.7398.5320021235.85813.51422.3420111311.771281.5230.2520031291.33841.58449.7520121423.691428.48-4.7920041344.82899.65445.1720131477.801496.06-18.27

3　新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放壓力分析

3.1新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放變化

本文選取新疆11種主要農(nóng)作物，占新疆經(jīng)濟作物總量的87%以上，具有較好的代表性。由公式(2)得出新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳匯總量(表5)。

在這11種作物中，棉花碳匯量增長幅度最快，固碳量達到碳匯總量的39.75%，其次為小麥(22.49%)、玉米(18.80%)，這三者占據(jù)碳匯總量的81%以上，是新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域最主要的碳匯來源。棉花、小麥、玉米作為新疆最主要的3種農(nóng)作物，播種面積達到46.37%，在新疆種植業(yè)中占據(jù)著舉足輕重的地位。從年均遞增率來看，種植業(yè)碳匯在近18年中碳匯能力以5.29%的速率提升，這既得益于新疆財政支農(nóng)的大力實施促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性，也得益于農(nóng)機化、灌溉、農(nóng)業(yè)科技投入等農(nóng)業(yè)基礎設的不斷完備與更新。

新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放量整體上呈下降趨勢，自1996年的413.79萬t降至2013年的-18.27萬t，降幅達104.42%。2006年以前凈碳排放總量總體上保持不變，每年碳排放量在400萬t以上，年均碳排放量428.57萬t；而自2006年以來整體上出現(xiàn)下降趨勢，期間雖出現(xiàn)小幅回升，但總的下降趨勢明顯，且在2012年達到凈碳匯效應。

從表5可知，新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放大致可分為兩個階段。第一階段為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放總量緩慢波動期。1996—2006年，期間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量與碳匯總量保持大致同步增長態(tài)勢，凈碳排放量保持基本不變趨勢。此階段由于農(nóng)業(yè)生活碳匯量雖然持續(xù)不斷上升，但由于影響碳排放的各種因素沒有得到妥善處理，比如農(nóng)用物資、農(nóng)業(yè)活動、土壤N2O排放、稻田CH4排放、牲畜排放等因素都沒有得到很好的處理，保持著持續(xù)上升的趨勢。第二階段為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放量下降期。2007—2013年間，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量出現(xiàn)下降緩慢回升階段，而碳匯量持續(xù)保持快速上升態(tài)勢，造成凈碳排放量總體上持續(xù)下降。此階段受益于新疆持續(xù)性的土地開發(fā)復墾增加了農(nóng)用地面積，同時得益于農(nóng)業(yè)惠農(nóng)政策的大力實施，促進了農(nóng)民務農(nóng)積極性致使種植業(yè)播種面積大幅提高，碳匯總量不斷上升。農(nóng)用物資、農(nóng)業(yè)活動等影響碳排放增加的主要因素雖然保持著持續(xù)不斷上升的趨勢，但碳排放總量仍出現(xiàn)小幅下降，這主要受畜牧養(yǎng)殖業(yè)內(nèi)部產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整影響，造成畜牧養(yǎng)殖碳排放量的大幅下降所致。

3.2新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放壓力

農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化引起的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動越來越多的影響到氣候變化，IPCC 2007指出農(nóng)業(yè)溫室氣體的排放約占溫室氣體總量的1/15～1/5，且具有較大的增長潛質(zhì)。通過計算新疆近18年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量與碳匯量之間的比值，得出碳匯量的凈碳排放壓力指數(shù)，能較清晰地反映出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中碳排放變化趨勢。所謂碳排放壓力指數(shù)，是指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放量與碳匯量之比，其數(shù)值越大，碳排放壓力越大，表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨著較高的環(huán)境風險，農(nóng)業(yè)生態(tài)不可持續(xù)性。由結(jié)果可知，新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放壓力指數(shù)由1996年的66.47%降至2013年的-1.22%，碳排放壓力呈逐年遞減趨勢。由圖1可知，凈碳排放壓力指數(shù)存在明顯的兩階段特征，2006年是一個分水嶺，即2006年之前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)較為平穩(wěn)，凈碳排放壓力保持平穩(wěn)下降；2006年后下降明顯，且在2012年達到負值，總體呈下降趨勢。結(jié)合研究期經(jīng)濟發(fā)展及政策環(huán)境可知，2006年農(nóng)業(yè)稅的減免，一方面增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的積極性，另一方面降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本從而在農(nóng)用物資上投入更多，整體上促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中碳吸收與碳排放的整體提升。而隨后的一系列惠農(nóng)政策出臺及2007年肇始的經(jīng)濟危機都一定程度上對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有一定促進作用，對農(nóng)業(yè)碳匯增長有一定推動作用。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳匯量以高于碳排放量的增長而增長造成凈碳排放量壓力呈逐年下降趨勢。

圖1　新疆農(nóng)業(yè)碳排放壓力指數(shù)變化Fig.1　Agricultural carbon pressure index in Xinjiang

4　結(jié)論與討論

通過運用碳排放測算模型，對新疆近18年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放進行研究，分別從時間、空間、結(jié)構(gòu)等3個方面對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放變化特征進行分析；通過分析凈碳排放變化趨勢，引入碳排放壓力指數(shù)對其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放壓力進行研究。最后得出以下幾點參考性結(jié)論：(1)從碳排放時間序列變化看，新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量呈“上升—下降—上升”的趨勢，年均遞增率在2.11%左右；在區(qū)域上表現(xiàn)出明顯的差異性，14個地(州、市)中，喀什地區(qū)碳排放量最高，占全疆碳排放的19.86%，是克拉瑪依的72倍；從碳排放區(qū)域差異性看，受畜牧業(yè)變動影響，碳排放年均遞增率高于南疆和北疆，且波動較大；在畜牧業(yè)、農(nóng)用物資、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動主要碳源占全部碳源比例上，南疆高于北疆和東疆，且碳排放增長主要受畜牧業(yè)影響，而北疆有所下降。(2)從碳排放源結(jié)構(gòu)特征看，農(nóng)業(yè)碳排放源中牲畜養(yǎng)殖、農(nóng)用物資以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動排放占據(jù)了碳排放源的96.84%以上。在牲畜養(yǎng)殖中，綿羊、牛的碳排放增速最快，且所占比例最大；在灌溉、翻耕、秸稈燃燒等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中，秸稈燃燒碳排放量增速基本持平，翻耕、灌溉碳排放量增速較大，翻耕是最主要的碳排放源；在化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油等農(nóng)用物資中，農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油碳排放增長緩慢，而化肥作為大的碳排放源且增速較大。(3)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳排放量總體上保持著下降趨勢，由1996年的413.79萬t降至2013年的-18.27萬t，降幅達104.42%。碳排放強度年均遞增率達-1.00%。碳排放量及碳匯量均保持穩(wěn)定上升趨勢，凈碳排放量大致分為持平—下降兩個階段變化特征。新疆凈碳排放壓力逐年縮小，由凈碳排放壓力指數(shù)可知，在經(jīng)歷長期的波動性下降后，凈碳排放壓力在2006年出現(xiàn)明顯下降趨勢。

根據(jù)研究結(jié)論和新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境狀況得出以下啟示：(1)合理適時調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)步推進農(nóng)業(yè)綠色化現(xiàn)代化。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，各地區(qū)凈碳排放量雖然總體上保持著下降趨勢，但主要得益于復種指數(shù)增加導致的種植業(yè)碳匯總量上升。因此，要強化對農(nóng)用地轉(zhuǎn)用的管控，避免因耕地面積減少引起的種植業(yè)碳匯下降。現(xiàn)代農(nóng)業(yè)以機械化、自動化為支撐，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中現(xiàn)代科技的投入在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的同時亦帶來環(huán)境污染、高碳排放，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中要予以重視。新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機械化程度高于全國平均水平，但普遍存在運行效率偏低現(xiàn)象。因此，要克服農(nóng)機使用中低效率運轉(zhuǎn)問題，普及專業(yè)技術，同時要加快推進農(nóng)機更新?lián)Q代借以提高資源利用效率。加強農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，盡快全面實現(xiàn)農(nóng)業(yè)集成化、作業(yè)機械化；鼓勵農(nóng)業(yè)科技投入，大力開發(fā)特色農(nóng)業(yè)，加強優(yōu)勢農(nóng)產(chǎn)品的宣傳和支持力度，通過增加農(nóng)產(chǎn)品附加值降低農(nóng)業(yè)碳排放成本。(2)加強宏觀布局，制定差異化的農(nóng)業(yè)發(fā)展路線。新疆廣闊的地域造就了不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，農(nóng)業(yè)發(fā)展路線的制定要在把持宏觀布局的原則下，根據(jù)不同區(qū)域的生產(chǎn)條件制定合理的農(nóng)業(yè)發(fā)展道路，如對水土豐潤區(qū)應加強對農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的同時要保證最大限度地減少對生態(tài)環(huán)境和資源的消耗；對于缺水性、荒漠區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展要建立以生態(tài)保護、經(jīng)濟補助為主的路線，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放強度。(3)加強農(nóng)村地區(qū)的生態(tài)環(huán)境建設以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的回收利用。新疆農(nóng)業(yè)深受自然環(huán)境約束，大多地區(qū)土地較為貧瘠，農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境脆弱。因此，應加強農(nóng)村點源污染和非點源污染的整治，加大因過度依賴化肥和農(nóng)膜的事實造成土壤呼吸下降、板結(jié)等耕地質(zhì)量下降以及白色污染的整治力度。采用節(jié)約型施肥技術，合理使用農(nóng)藥、加強對廢棄農(nóng)膜的處理力度等，積極推進清潔生產(chǎn)，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)性。

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(責任編輯張瑞麟)

Studies of agricultural production carbon emissions’ variation characteristics and net carbon emissions pressure in Xinjiang

FAN Gao-yuan，YANG Jun-xiao*，HU Juan

(SchoolofManagement，XinjiangAgriculturalUniversity，Urumqi830052，China)

The agricultural production carbon emissions and sequestration in Xinjiang from 1996 to 2013 were calculated，and then the characteristics of its carbon emissions from the aspects of time，space and structure were analyzed in this paper. On the basis of net carbon emissions， carbon emissions pressure index model was constructed to analyze the change tendency of net carbon emissions pressure in Xinjiang. The results showed that the total carbon emission tendency in Xinjiang was showed as “up-down-up”，and the carbon emission intensity was generally declined. There was obvious difference in carbon emission in different regions， and the highest carbon emission was observed in Keshi， which was 72 times of that in Karamay. From the structure characteristics， livestock farming， agricultural materials and agricultural activities accounted for more than 96% of carbon emissions. The carbon emissions of livestock showed a downward tendency， while carbon emissions of agricultural activities， agricultural materials showed a significantly increasing tendency. The total amount of carbon sinks increased rapidly， and the net carbon emissions of agricultural production was maintained a downward tendency. Net carbon emissions could be divided into two stages of “flat-declining”. From the net carbon emissions pressure index， the net agricultural carbon emissions pressure was decreased year by year. It was indicated that the agricultural industry structure in Xinjiang should be adjusted reasonably and timely according to the actual condition，and the agricultural modernization should be accelerated. The differentiated agricultural development route should be developed from the macro layout point of view. The ecological environment construction in rural areas should be strengthened， and the recycling intensity of agricultural production materials were improved.

agricultural emissions; agricultural net carbon emissions; temporal and spatial disparities; structural differences; carbon pressure index; Xinjiang

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.02.28

2015-08-03

新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)學研聯(lián)合培養(yǎng)示范基地資助項目(XJAUCXY-YJS-20141005)

樊高源(1989—)，男，河南信陽人，在讀碩士研究生，主要從事土地資源可持續(xù)利用研究。E-mail：xndfgy@126.com

，楊俊孝， E-mail：yjx6436@sohu.com

X71

A

1004-1524(2016)02-0352-09

樊高源，楊俊孝，胡娟. 新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放變化特征及其凈碳排放壓力研究[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學報，2016，28(2)： 352-360.