安阳市农业碳排放时序特征及预测研究
时间：2021-01-31 16:02:29 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要 采用《安阳统计年鉴》数据从农业生产中翻耕、化肥、农药、农膜、农用柴油和农村用电等6个方面，测算了安阳市1993—2014年的农業碳排放量及碳排放强度。结果表明：安阳市农业碳排放总量整体呈上升趋势，碳排放总量由1993年的36.62×104 t增加到2014年的143.84×104 t，年均增长7.52%，总体上呈“高速-负增长-高速-低速”四阶段演化特征。农业碳排放强度从1993年的997.73 kg/hm2增加到2014年的3508.21 kg/hm2，年均增长6.94%。农业碳排放总量的组成结构随时间变化，平均占比大小顺序依次为农村用电、化肥、农用柴油、农膜、农药和翻耕。灰色预测模型显示，2014—2020年，安阳市农业各碳源碳排放量继续增长，农业碳排放总量将由143.84×104 t增加到241.89×104 t，碳排放强度将从3508.21 kg/hm2增长到5903.76 kg/hm2。安阳市农业碳排放未来形势严峻，必须采取有效措施，才能有效实现农业碳减排。
关键词 农业碳排放总量；农业碳排放强度；灰色预测；碳减排；河南省安阳市
中图分类号：X705 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2017.10.004
知网出版网址：http：//kns.cnki.net/kcms/detail/50.1186.s.20170410.2341.018.html 网络出版时间：2017-4-10 23：41：00
近年来，全球气候变化已给人类社会与经济发展带来了显著的不利影响，严重威胁能源安全、粮食安全、水资源安全和生存环境等各个方面，成为社会经济可持续发展的最主要制约因素[1]。人类对能源和自然资源的过度开发和使用，造成大气中温室气体浓度的迅速增长是导致气候变暖的最重要原因之一[2]。农业生产过程中由于土地翻耕、灌溉等活动和化肥、农药等物质投入会直接或间接导致温室气体的排放[3]，约占全球碳排放的14%[4]。因此，对于农业碳排放问题的研究日益成为学术界关注的热点，在农业碳排放总量、结构及其影响因素分解等方面[5-7]也取得了诸多成果。与第二和第三产业相比，农业碳排放的相关研究成果仍然较少，且主要基于国家或省级尺度，主要集中在东部等发达地区。
河南省是我国重要的粮食生产基地，其农业在我国农业生产中占有举足轻重的地位。安阳市被誉为“豫北粮仓”，是国家规划的小麦、玉米、棉花、油料等农产品优势区域和优质小麦生产基地。近年来，随着人们对牛羊肉、奶制品等农产品需求量的大大增加，安阳市不断加强农业基础建设和科技支农服务水平，化肥、农药和农膜等农用物资投入持续增长，导致安阳市农业碳排放快速增加。本文以安阳市为研究对象，从农用柴油、化肥、农膜、农药、农村用电和翻耕等6个方面构建安阳市农业碳排放测算体系，定量计算分析安阳市1993—2014年农业碳排放数量、组成结构和碳排放强度的变动特征，基于GM（1，1）灰色预测模型，预测未来安阳市的农业碳排放量情况，以期为制定安阳市农业碳减排对策、实现低碳农业发展提供参考依据。
1材料与方法
1.1研究区域概况
安阳市位于河南省最北部，地处山西、河北、河南三省交汇处，西倚太行山，东连华北平原，介于东经113°37′～114°58′、北纬35°13′～36°22′，总面积5599 km2，总人口约576万人。安阳市气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，气候温和，四季分明，年平均气温在12～13.7℃，年均降水量为576 mm，无霜期约为210 d，日照时数2300 h。2014年全市拥有水资源总量为7.14×108 m3，地表水资源量2.37×108 m3，地下水资源量6.34×108 m3。充足的光、热、水资源和肥沃的土地为安阳市农业的发展奠定了良好基础。
1.2研究方法
1.2.1农业碳排放量及碳排放强度估算
从翻耕和农业物质投入方面，结合安阳市实际情况及数据的可获取性，选择土地翻耕、化肥、农膜、农药、农用柴油和农村用电等6个方面碳源，对安阳市的农业碳排放量进行估算。农业碳排放计算公式为：
式中：E为农业生产碳排放总量；Ei为各类农业碳源碳排放量，Ti为各碳排放源投入量，δi为各碳源的碳排放系数。据此获得农业碳排放强度：
式中：A为农业碳排放强度，B为耕地面积。
参考前人研究成果，本文使用的各碳源碳排放系数为：化肥0.8956 kgCE/kg，农膜5.18 kgCE/kg，农药4.9341 kgCE/kg，农用柴油0.5927 kgCE/kg，农村用电0.272 kg/（kW·h），翻耕312.6 kgCE/km2，农业灌溉25 kgCE/hm2[8]。
1.2.2环比增速和年平均增长率计算
本文采用如下公式计算环比增速和年平均增长率：
环比增速（%）=（当年数值-上年数值）/上年数值×100
年平均增长率（%）=n年环比增速之和/n×100
1.2.3灰色预测模型GM（1，1）
灰色预测模型是对灰色系统所做的预测，它通过对原始数据进行生成处理，来发现和掌握系统发展变动的规律，通过建立相应的微分方程模型，进而对系统的未来状态做出科学的定量预测[9]。GM（1，1）模型由单变量一阶微分方程构成，用于对系统主要因素进行拟合并预测，其主要的步骤为：对原始数据序列x（0）（t）计算一次累加，生成一个新的序列x（1）（t），将新序列x（1）（t）的变化趋势用常微分方程dx（1）（t）/dt+ax（1）（t）=b近似描述，之后用离散化和最小二乘法分别求出参数a和b，获得灰色预测模型为：x（1）（t+1）=[x（0）（1）-b/a]e-at+b/a，再做累减还原，获得预测数值： （0）（t+1）= （1）（t+1）- （1）（t），t=1，2，……，n-1。
