分析农业碳排放 (ACE) 的变化及其影响因素,可为精准评估农业生态系统碳平衡提供可靠依据,同时为制定减缓全球气候变化、推动农业可持续发展的政策提供参考。本研究采用政府间气候变化专门会 (IPCC) 的碳排放核算框架,探究了20022022年福建省农业碳排放的时空特征 (包括总量、强度、结构) 及其影响因素,并运用对数平均权重分解法、Tapio 脱钩模型,结合GM (1,1) 模型预测了20232040年的碳排放趋势。结果表明:福建省农业碳排放总量与强度均呈波动下降趋势,农业物资投入是最大排放来源;农业碳排放总量呈现“西高东低”的空间分布格局,农业生产效率是减排的首要驱动因素;农业碳排放与经济发展呈显著脱钩状态,且预计2023年后将持续下降。
1. 20022022年福建省农业碳排放 (ACE) 总量与强度呈波动下降趋势,且该趋势预计将持续。
全球气候变化以气温急剧上升和极端天气事件频发为特征,深刻影响着人类生活与社会发展。人类活动,尤其是影响碳循环过程的活动,是气候危机的主要驱动因素。农业活动是全球温室气体排放的重要来源,约占总排放量的9%14%。因此,控制农业碳排放 (ACE)、发展低碳农业是应对气候变化的关键策略。
现有农业碳排放研究大致分为五类:直接测量农业活动碳排放;分析碳排放时空差异;探究影响因素;研究碳排放与农业经济的脱钩关系;预测碳排放趋势。然而,多数研究聚焦于国家或主粮产区等大范围区域,忽视了省内差异及独特区域特征对碳排放的影响。福建省作为我国沿海经济发达、工业强省,地形多山、耕地资源有限,农业生产高度依赖物质投入 (尤其是化肥,减排挑战显著。但针对福建农业碳排放的研究较少,其碳排放动态机制及“双碳”基础研究亦需深化。
本研究系统分析了福建省20022022年农业碳排放的时空特征、驱动因素、脱钩效应及未来趋势,通过构建综合指标估算体系,为制定农业减排策略提供了理论与数据支撑。
研究基于IPCC碳排放系数法,结合福建农业生产特点,选取农业物质投入、农田利用和畜牧业生产三大类指标,将甲烷 (CH4) 和氧化亚氮 (N2O) 按IPCC第五次评估报告的百年尺度CO2增温潜势转换为CO2当量,计算种植业与畜牧业碳排放总量 (图1)。
研究进一步通过核密度估计分析了碳排放的动态变化;利用扩展Kaya恒等式与对数平均迪氏指数 (LMDI) 模型分解了碳排放的影响因素;采用Tapio脱钩模型分析了碳排放与农业经济增长的关系;基于20022022年及20122022年数据,通过GM (1,1) 灰色预测模型预测了20232040年的碳排放趋势。数据来源于20022022年《福建统计年鉴》《福建农村统计年鉴》,并以2002年价格为基准调整农业经济产出以保证可比性。
20022022年,福建省农业碳排放总量呈波动下降趋势 (图2)。2022年农业碳排放总量约1462.41×104吨,较2002年减少了320×104吨,年均降幅为0.9%;碳排放强度从2002年的2.68吨/万元降至2022年的0.47吨/万元,年均降幅为4.12%,表明“一控两减三基本”政策及生态农业的推广有效优化了生产结构、提升了生产效率。
从排放结构来看,农业物质投入是碳排放最大的排放源,年均占比40.0%,其次为土壤利用 (34.1%)、畜牧业生产 (25.9%)。其中,化肥是物质投入的主要排放源,占物质投入年均碳排放量的56.3%;晚稻种植是土壤利用的最大排放源,占土壤利用年均碳排放量的76.9%;生猪养殖是畜牧业的主要排放源,占畜牧业年均碳排放量的60.6%。
福建省农业碳排放呈现“西高东低”空间格局,多数区域较基准年排放下降。2002年,漳州是福建省唯一的高碳排放区,农业碳排放总量约为405×10?吨,占全省农业碳排放总量的22.7%。2012年,南平、三明、龙岩等西部山区因生产分散、管理粗放、碳密集型物质使用的增加,成为新的高排放区。2022年,南平、龙岩、漳州、三明等西部高排放区仍占全省农业碳排放总量的70.0%排放,但受绿色政策推动,四地排放量较2012年分别下降了11%、5.2%、24.6%、19.0%。核密度曲线年碳排放强度重心左移、区域差异缩小,2012年后呈现“中高值主峰+低值次峰”的双峰分布 (图3)。
图3 20022022年福建省农业碳排放强度动态演变趋势。
20022022年,福建农业碳排放减少了320×104吨 (图4)。农业生产效率 (CI) 是减排最关键的因素 (贡献56.3%),得益于机械化、绿色生产推广及规模化经营提升了投入效率。农业生产结构 (AI)、区域产业结构 (IS)、农村人口 (P) 分别贡献了1.18%、29.3%、13.3%的减排,表明农村人口占比下降和农业产值占比降低对减排具有积极作用。而区域经济发展水平 (EDL) 和城镇化 (URB) 是增加碳排放量的主因,区域经济增长使得碳排放增加了3950×10?吨,城镇化加剧了农村人口老龄化、女性化,这制约了他们对减排作出贡献的能力。
20022022年,福建农业经济持续增长,碳排放逐步下降,二者脱钩状态分为三个阶段:20022004年为强脱钩,碳排放年均降低2.7%,农业产值增长3.8%;20052013年以弱脱钩为主,农业产值年均增长10.1%,碳排放年均仅增长1.0%;20142022年为稳定强脱钩阶段,农业产值年均增长7.0%,碳排放增速降至2.3%,得益于农业结构调整、有机肥推广及废弃物资源化等措施。
基于20022022年数据,2030年福建农业碳排放预计较2022年降低7.1%,到2040年将降低15.2%;基于20122022年的数据,2030年碳排放预计较2022年降低20.5%,到2040年将降低40.5%。预测表明,若维持现有驱动的因素,福建农业碳排放将持续下降 (图5)。
近几十年来,福建省农业碳排放的总量与强度均呈下降趋势,农业物质投入是最大的排放源,其中化肥、水稻种植、生猪养殖为三大主要排放源。空间上。福建省农业碳排放总体呈现“西高东低”的格局。农业生产效率是减排的最关键因素,区域经济发展是推动农业碳排放增加的首要驱动因素。福建省农业碳排放与农业经济发展已实现强脱钩,且未来农业碳排放将持续下降。
由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中12种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。
特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。
如果绿墙会说话:通过氛围线索解读建筑的可持续性 MDPI Sustainability
Agriculture:探索低碳与生态高效农业—— 对话杰出青年学者奖获得者臧华栋教授 MDPI 人物专访
MDPI期刊推荐 专注发育机制与再生研究的国际期刊——Journal of Developmental Biology (JDB)
Cancers期刊诚邀:第五届癌症学国际在线)征稿火热进行中 MDPI会议资讯