土地承载碳排放论文范文

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1碳排放测算方法

1．1能源消费碳排放核算根据《2006年指南》关于能源消费碳排放核算公式和张兰［19］等学者的研究，能源消费主要考虑煤炭、石油、天然气，此外还包含少量的风能、生物质能、核能等，由于其他能源对环境影响较小，不予考虑。核算能源消费碳排放的公式。式中，E－C为能源消费碳排放量;Energyi为第i种能源的消费量;αi为第i种能源转换因子，即根据净发热值将燃料转换为能源单位(TJ)的转换因子;CCi为第i种能源碳含量(t/TJ)，即单位能源的含碳量;NCi为第i种能源的非燃烧碳，即排除在燃料燃烧以外的原料和非能源用途中的碳;10－3为单位转化系数;COFi为第种能源的碳氧化因子，即碳被氧化的比例，通常缺省值为1，表示完全氧化。将上述公式进一步简化，可得到计算中更为简便且实用的公式:。式中，βi为第i种能源的碳排放系数，即单位能源的碳排放量。国内外开展能源碳排放系数研究主要有国家科委气候变化项目、国家计委能源所、日本能源经济研究所、美国能源部、DOE/EIA等，本文研究中选取几项权威系数的均值作为计算系数，详细情况见表1。

1．2农业碳排放核算IPCC有关农业生产碳排放的论述多集中于生物活动产生、土壤碳和水稻的甲烷排放，而关于农业生产物质投入导致碳排放的研究不多。结合我国和湖南省农业生产特点，以《2006年指南》为主要参考，结合田云［2，22］等基于投入视角的农地碳排放测算研究，确定农业生产碳排放源包括:稻田、化肥、农药、农膜、牲畜活动。由于农业机械动力相关的碳排放已在能源消费碳排放核算中涵盖，为避免重复，此处不再涉及。构建农业物质投入碳排放核算公式为。式中，A－C为碳排放;i为第i种农业生产要素投入;εi为第种农业生产要素碳排放系数。农药等农业生产要素碳排放系数参考美国橡树岭国家实验室等机构和学者的研究成果，见表2。水稻生长过程中会释放大量甲烷，而甲烷是IPCC公布的六类温室气体之一。水稻是湖南省种植面积最大的农作物，因此核算湖南省农业生产碳排放需要考虑水稻生长的碳排放。Wang［23］、Cao［24］、Matthew［25］等学者测算了稻田甲烷排放系数，结果为0．44gCH4/(m2•d)、0．44gCH4/(m2•d)、0．50gCH4/(m2•d)，研究将三者的算数平均值作为计算系数，即0．46gCH4/(m2•d)。根据2007年IPCC第四次评估报告的相关内容，1单位甲烷与1单位二氧化碳温室效应比为25∶1，据此可确定甲烷与碳的转换系数为6．82，结合稻田甲烷排放系数，确定稻田碳排放系数为3．136gC/(m2•d)。湖南省水稻生长周期为120—150天，研究选取平均值135天为计算标准。稻田碳排放计算公式为。式中，R－C为稻田碳排放量;S为水稻播种面积。根据《2006年指南》第四卷第10章关于牲畜和粪便管理过程碳排放的相关论述，畜牧业尤其是诸如牛、羊等反刍动物生长过程中会产生大量的甲烷，具体而言包括肠道发酵和粪便管理两部分。参考田云［12］等学者的研究，我国畜牧业产生甲烷排放的主要牲畜品种有牛、马、驴、骡、猪、羊，以IPCC给出的排放系数为依据，运用上文所述的甲烷—碳转换系数，建立我国主要牲畜碳排放系数见表3。畜牧业碳排放计算公式为:。

1．3废弃物碳排放核算根据《2006年指南》第五卷有关废弃物的分类研究，温室气体排放源主要有四类:固体废弃物生物处理、废弃物的焚化与露天燃烧、固体废弃物填埋处理、废水处理与排放，固体废弃物填埋处理(即SWDS)是废弃物温室气体的主要来源。固体废弃物被掩埋后，甲烷菌可使废弃物所含有机物分解产生甲烷气体。由前文可知，甲烷是主要温室气体之一，且产生的温室效应比二氧化碳强。据IPCC相关研究估计，全球每年约3%—4%的温室气体来源于废弃物填埋处理产生的甲烷。《2006年指南》推荐使用一阶衰减法(FOD)，一阶衰减法能获得更好的测算精度。根据《2006年指南》和渠慎宁［3］等学者的研究，本研究给出固体废弃物填埋处置产生甲烷量的一阶衰减法的估算公式。

2数据来源与处理说明

2．1数据来源农业生产中涉及的水稻种植面积、化肥、农药、农膜数据来自2001—2011年《中国农村统计年鉴》和能源数据来自湖南省能源平衡表;农业生产中各类牲畜数量来自历年《湖南省统计年鉴》;工业废弃物和城市固体垃圾数据来自国研网统计数据库，确实部分运用插值法根据历年数据补充完整(限于篇幅，方法介绍略);土地利用数据来自国研网统计数据库，经济数据来自相关年份的《湖南省统计年鉴》，按2000年不变价格参与计算。

2．2处理说明根据《土地利用现状分类》和赵荣钦等学者的研究，承载碳排放的土地利用类型包括耕地、牧草地、农村居民点用地、城镇居民点及工矿用地、交通水利和其他用地。研究将根据碳排放发生载体，本文将其分解到具体的用地类型，畜牧业按照食物来源将牲畜活动分属于耕地和牧草地，用地类型与碳排放源对应关系见表4。

3结果分析

3．1碳排放总量与时序特征根据上述公式，我们对湖南省的碳排放总量进行了测算，结果见表5。2011年湖南省碳排放总量为10377．79万t，比2000年的3504．60万t增长了196．10%，远低于同时期GDP增速(500．21%)。从碳排放来源分析，2011年湖南省碳排放的主要来源仍然是能源消费，占总量的95．69%，达9930．06万t;其次是畜牧业碳排放，占总量的2．43%，达2523．01万t;种植业碳排放站总量的1．78%，达184．76万t;废弃物碳排放最少，仅为碳排放总量的0．10%。根据IPCC给出的《2006年指南》，全球能源消费占碳排放总量比例的平均水平为75%，湖南省能源消费碳排放占比远高于参考值，说明湖南省的能源消耗量较大，节能减排的形势严峻。本研究重点测算了湖南省2000—2011年的碳排放总量，通过分析其时序和结构变化特征探讨了湖南省新世纪初期经济发展对环境的影响。研究时序内湖南省碳排放逐年增加(表5)，且增速持续上升，年均增长率10．37%，低于GDP的年均增长率(17．69%)。湖南省碳排放的结构特征也发生了较大变化，2000年能源消费仅占碳排放总量的77．29%，随后逐年上升，直至2008年超过90%，2011年达到总量的95．69%，能源消费对碳排放的影响逐渐增强，湖南省经济发展对能源消费的依赖日益突出，暴露了较为严重的经济发展质量问题。种植业碳排放占比逐年下降，比2000年降低了4．12倍，对碳排放总量的影响逐渐变小。畜牧业碳排放在碳排放结构中处于第二位，2000占比高达13．36%。随着能源消费碳排放的迅猛增加和畜牧业自身的萎缩，畜牧业碳排放占比也逐年下降，比2000年降低了4．50倍;废弃物在总量中的比例一直较低，2000年占总量的0．23%，随后逐年下降，2011年仅为0．10%。

3．2土地承载结构特征与效应分析根据以上有关土地承载碳排放来源的描述，本研究将2011年湖南省碳排放根据其土地承载的属性进行分解，并进一步计算结构特征与碳排放强度，以期从土地利用的视角分析碳排放的来源及减排路径，具体见表6。结果显示，城镇居民点及工矿用地是最大的碳排放源，总量达7781．06万t，占总量的74．98%，且碳排放强度(碳排放与土地面积的比值，t/hm2)也最高，为263．94;交通水利及其他用地次之，碳排放强度为33．41，碳排放占总量的11．30%，为1172．40万t;其他用地类型的碳排放量较少，总计占比为13．73%;牧草地的碳排放总量虽然较少，但其强度较大，单位面积碳排放达32．22t，是仅次于城镇居民点及工矿用地和交通水利及其他用地的碳排放土地承载类型。

4结论与讨论

4．1结论从2011年湖南省碳排放测算的结果可知，能源消费碳排放是碳排放的主要来源，其次是畜牧业、种植业和废弃物。能源消费的高碳排放与湖南省产业结构不合理、产能过剩、能源过度消费有着直接的关系。尤其是新世纪初期，忽视环境问题和对资源的过度消耗是造成碳排放居高不下的重要原因。湖南省节能减排形势严峻，为配合国家碳减排的重大目标，在后续发展中应着重从优化产业结构、转变经济发展方式、淘汰落后差能、创新能源利用技术、大力发展现代农业等方面着手。研究时序内，湖南省碳排放总量逐年增加，且增速不断变快，碳排放结构中能源消耗碳排放占比逐年增加，说明湖南省在能源消耗方面存在浪费问题。畜牧业碳排放占比仅次于能源消耗碳排放，其次是种植业碳排放，废弃物碳排放最少。除能源消耗碳排放占比外，其他来源占总量的比例均逐年下降。能源消耗碳排放的迅猛增加与新世纪初期湖南省经济发展的特征有关，大量工业企业项目投入使用，产能过剩，造成了资源浪费，从而造成碳排放激增。在种植业方面，在研究时序内湖南省耕地种植面积没有明显增加，但碳排放却显著增加，这与近年来优越的农业政策有关。农业政策刺激农民积极种粮的同时也加重了农业物质的投入，如化肥、农药、薄膜等，这些都是农业碳排放的主要来源。畜牧业的碳排放降低与农业产业结构调整有很大关系，湖南省畜牧业萎缩，其产值在第一产业中的比重逐年下降，而技术创新等手段对畜牧业碳排放影响较小，因此碳排放量较最初降低。城镇居民点及工矿用地是碳排放强度最大的用地类型，其次分别是交通水利及其他用地、牧草地、农村居民点用地、耕地，城镇居民点及工矿用地集约利用度高，人口密集，且承载了主要的能源消耗碳排放，因此其碳排放强度较高。通过土地承载碳排放效应分析，可为控制碳排放提供一条新路径。即通过调控土地结构控制碳排放增加，保护其他碳排放强度较低且综合效益较高的用地类型，如林地、草地、牧草地等。

4．2讨论本研究根据IPCC给出的指南，从能源消费、种植业、畜牧业、废弃物四个方面测算了湖南省历年碳排放总量，研究不仅计算得到碳排放的具体值，还通过研究其结构、时序等的特征对湖南省在研究时序内的碳排放综合情况进行分析，得出的一系列结论对引导湖南省各类资源高效配置、合理调整产业结构、降低碳排放等具有重要的理论和实践意义。根据对湖南省碳排放的相关分析，以绿色增长为目标，研究提出以下建议:①优化产业结构，转变经济发展方式，大力实施节能减排计划，严控高污染高能耗的企业，提升第三产业在国民经济中的占比，淘汰落后产能。②创新能源利用技术，提高能源利用效率，大力推广新型能源，如风能、太阳能等。目前我国清洁能源占能源消费总量的比例比发达国家低，且清洁能源可再生、对环境的影响较小，符合绿色增长的要求。③不断推进农业科技创新，严格控制农业物质过量投入，建立农田保护机制，加强农民培训，提升农民的耕地保护意识。④研发新技术，合理利用工业废弃物和城市生活垃圾，分类处理废弃物，降低填埋处置的比例。限于研究水平，本研究仅测度了湖南省的碳排放总量并进行了初步分析，研究还有待深入:①将碳排放与经济发展相联系，探讨碳排放与经济发展的脱钩特征;②运用投入产出的效率理论分析湖南省碳排放的全要素效率变化与改善;③节能减排与产业结构的互动机制研究;④碳排放引导土地利用结构合理调整。

作者：余光英员开奇单位：中南财经政法大学武汉学院华中农业大学园艺经济研究所华中农业大学土地管理学院