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1碳排放測算方法

1．1能源消費碳排放核算根據《2006年指南》關于能源消費碳排放核算公式和張蘭［19］等學者的研究，能源消費主要考慮煤炭、石油、天然氣，此外還包含少量的風能、生物質能、核能等，由于其他能源對環境影響較小，不予考慮。核算能源消費碳排放的公式。式中，E－C為能源消費碳排放量;Energyi為第i種能源的消費量;αi為第i種能源轉換因子，即根據凈發熱值將燃料轉換為能源單位(TJ)的轉換因子;CCi為第i種能源碳含量(t/TJ)，即單位能源的含碳量;NCi為第i種能源的非燃燒碳，即排除在燃料燃燒以外的原料和非能源用途中的碳;10－3為單位轉化系數;COFi為第種能源的碳氧化因子，即碳被氧化的比例，通常缺省值為1，表示完全氧化。將上述公式進一步簡化，可得到計算中更為簡便且實用的公式:。式中，βi為第i種能源的碳排放系數，即單位能源的碳排放量。國內外開展能源碳排放系數研究主要有國家科委氣候變化項目、國家計委能源所、日本能源經濟研究所、美國能源部、DOE/EIA等，本文研究中選取幾項權威系數的均值作為計算系數，詳細情況見表1。

1．2農業碳排放核算IPCC有關農業生產碳排放的論述多集中于生物活動產生、土壤碳和水稻的甲烷排放，而關于農業生產物質投入導致碳排放的研究不多。結合我國和湖南省農業生產特點，以《2006年指南》為主要參考，結合田云［2，22］等基于投入視角的農地碳排放測算研究，確定農業生產碳排放源包括:稻田、化肥、農藥、農膜、牲畜活動。由于農業機械動力相關的碳排放已在能源消費碳排放核算中涵蓋，為避免重復，此處不再涉及。構建農業物質投入碳排放核算公式為。式中，A－C為碳排放;i為第i種農業生產要素投入;εi為第種農業生產要素碳排放系數。農藥等農業生產要素碳排放系數參考美國橡樹嶺國家實驗室等機構和學者的研究成果，見表2。水稻生長過程中會釋放大量甲烷，而甲烷是IPCC公布的六類溫室氣體之一。水稻是湖南省種植面積最大的農作物，因此核算湖南省農業生產碳排放需要考慮水稻生長的碳排放。Wang［23］、Cao［24］、Matthew［25］等學者測算了稻田甲烷排放系數，結果為0．44gCH4/(m2•d)、0．44gCH4/(m2•d)、0．50gCH4/(m2•d)，研究將三者的算數平均值作為計算系數，即0．46gCH4/(m2•d)。根據2007年IPCC第四次評估報告的相關內容，1單位甲烷與1單位二氧化碳溫室效應比為25∶1，據此可確定甲烷與碳的轉換系數為6．82，結合稻田甲烷排放系數，確定稻田碳排放系數為3．136gC/(m2•d)。湖南省水稻生長周期為120—150天，研究選取平均值135天為計算標準。稻田碳排放計算公式為。式中，R－C為稻田碳排放量;S為水稻播種面積。根據《2006年指南》第四卷第10章關于牲畜和糞便管理過程碳排放的相關論述，畜牧業尤其是諸如牛、羊等反芻動物生長過程中會產生大量的甲烷，具體而言包括腸道發酵和糞便管理兩部分。參考田云［12］等學者的研究，我國畜牧業產生甲烷排放的主要牲畜品種有牛、馬、驢、騾、豬、羊，以IPCC給出的排放系數為依據，運用上文所述的甲烷—碳轉換系數，建立我國主要牲畜碳排放系數見表3。畜牧業碳排放計算公式為:。

1．3廢棄物碳排放核算根據《2006年指南》第五卷有關廢棄物的分類研究，溫室氣體排放源主要有四類:固體廢棄物生物處理、廢棄物的焚化與露天燃燒、固體廢棄物填埋處理、廢水處理與排放，固體廢棄物填埋處理(即SWDS)是廢棄物溫室氣體的主要來源。固體廢棄物被掩埋后，甲烷菌可使廢棄物所含有機物分解產生甲烷氣體。由前文可知，甲烷是主要溫室氣體之一，且產生的溫室效應比二氧化碳強。據IPCC相關研究估計，全球每年約3%—4%的溫室氣體來源于廢棄物填埋處理產生的甲烷。《2006年指南》推薦使用一階衰減法(FOD)，一階衰減法能獲得更好的測算精度。根據《2006年指南》和渠慎寧［3］等學者的研究，本研究給出固體廢棄物填埋處置產生甲烷量的一階衰減法的估算公式。

2數據來源與處理說明

2．1數據來源農業生產中涉及的水稻種植面積、化肥、農藥、農膜數據來自2001—2011年《中國農村統計年鑒》和能源數據來自湖南省能源平衡表;農業生產中各類牲畜數量來自歷年《湖南省統計年鑒》;工業廢棄物和城市固體垃圾數據來自國研網統計數據庫，確實部分運用插值法根據歷年數據補充完整(限于篇幅，方法介紹略);土地利用數據來自國研網統計數據庫，經濟數據來自相關年份的《湖南省統計年鑒》，按2000年不變價格參與計算。

2．2處理說明根據《土地利用現狀分類》和趙榮欽等學者的研究，承載碳排放的土地利用類型包括耕地、牧草地、農村居民點用地、城鎮居民點及工礦用地、交通水利和其他用地。研究將根據碳排放發生載體，本文將其分解到具體的用地類型，畜牧業按照食物來源將牲畜活動分屬于耕地和牧草地，用地類型與碳排放源對應關系見表4。

3結果分析

3．1碳排放總量與時序特征根據上述公式，我們對湖南省的碳排放總量進行了測算，結果見表5。2011年湖南省碳排放總量為10377．79萬t，比2000年的3504．60萬t增長了196．10%，遠低于同時期GDP增速(500．21%)。從碳排放來源分析，2011年湖南省碳排放的主要來源仍然是能源消費，占總量的95．69%，達9930．06萬t;其次是畜牧業碳排放，占總量的2．43%，達2523．01萬t;種植業碳排放站總量的1．78%，達184．76萬t;廢棄物碳排放最少，僅為碳排放總量的0．10%。根據IPCC給出的《2006年指南》，全球能源消費占碳排放總量比例的平均水平為75%，湖南省能源消費碳排放占比遠高于參考值，說明湖南省的能源消耗量較大，節能減排的形勢嚴峻。本研究重點測算了湖南省2000—2011年的碳排放總量，通過分析其時序和結構變化特征探討了湖南省新世紀初期經濟發展對環境的影響。研究時序內湖南省碳排放逐年增加(表5)，且增速持續上升，年均增長率10．37%，低于GDP的年均增長率(17．69%)。湖南省碳排放的結構特征也發生了較大變化，2000年能源消費僅占碳排放總量的77．29%，隨后逐年上升，直至2008年超過90%，2011年達到總量的95．69%，能源消費對碳排放的影響逐漸增強，湖南省經濟發展對能源消費的依賴日益突出，暴露了較為嚴重的經濟發展質量問題。種植業碳排放占比逐年下降，比2000年降低了4．12倍，對碳排放總量的影響逐漸變小。畜牧業碳排放在碳排放結構中處于第二位，2000占比高達13．36%。隨著能源消費碳排放的迅猛增加和畜牧業自身的萎縮，畜牧業碳排放占比也逐年下降，比2000年降低了4．50倍;廢棄物在總量中的比例一直較低，2000年占總量的0．23%，隨后逐年下降，2011年僅為0．10%。

3．2土地承載結構特征與效應分析根據以上有關土地承載碳排放來源的描述，本研究將2011年湖南省碳排放根據其土地承載的屬性進行分解，并進一步計算結構特征與碳排放強度，以期從土地利用的視角分析碳排放的來源及減排路徑，具體見表6。結果顯示，城鎮居民點及工礦用地是最大的碳排放源，總量達7781．06萬t，占總量的74．98%，且碳排放強度(碳排放與土地面積的比值，t/hm2)也最高，為263．94;交通水利及其他用地次之，碳排放強度為33．41，碳排放占總量的11．30%，為1172．40萬t;其他用地類型的碳排放量較少，總計占比為13．73%;牧草地的碳排放總量雖然較少，但其強度較大，單位面積碳排放達32．22t，是僅次于城鎮居民點及工礦用地和交通水利及其他用地的碳排放土地承載類型。

4結論與討論

4．1結論從2011年湖南省碳排放測算的結果可知，能源消費碳排放是碳排放的主要來源，其次是畜牧業、種植業和廢棄物。能源消費的高碳排放與湖南省產業結構不合理、產能過剩、能源過度消費有著直接的關系。尤其是新世紀初期，忽視環境問題和對資源的過度消耗是造成碳排放居高不下的重要原因。湖南省節能減排形勢嚴峻，為配合國家碳減排的重大目標，在后續發展中應著重從優化產業結構、轉變經濟發展方式、淘汰落后差能、創新能源利用技術、大力發展現代農業等方面著手。研究時序內，湖南省碳排放總量逐年增加，且增速不斷變快，碳排放結構中能源消耗碳排放占比逐年增加，說明湖南省在能源消耗方面存在浪費問題。畜牧業碳排放占比僅次于能源消耗碳排放，其次是種植業碳排放，廢棄物碳排放最少。除能源消耗碳排放占比外，其他來源占總量的比例均逐年下降。能源消耗碳排放的迅猛增加與新世紀初期湖南省經濟發展的特征有關，大量工業企業項目投入使用，產能過剩，造成了資源浪費，從而造成碳排放激增。在種植業方面，在研究時序內湖南省耕地種植面積沒有明顯增加，但碳排放卻顯著增加，這與近年來優越的農業政策有關。農業政策刺激農民積極種糧的同時也加重了農業物質的投入，如化肥、農藥、薄膜等，這些都是農業碳排放的主要來源。畜牧業的碳排放降低與農業產業結構調整有很大關系，湖南省畜牧業萎縮，其產值在第一產業中的比重逐年下降，而技術創新等手段對畜牧業碳排放影響較小，因此碳排放量較最初降低。城鎮居民點及工礦用地是碳排放強度最大的用地類型，其次分別是交通水利及其他用地、牧草地、農村居民點用地、耕地，城鎮居民點及工礦用地集約利用度高，人口密集，且承載了主要的能源消耗碳排放，因此其碳排放強度較高。通過土地承載碳排放效應分析，可為控制碳排放提供一條新路徑。即通過調控土地結構控制碳排放增加，保護其他碳排放強度較低且綜合效益較高的用地類型，如林地、草地、牧草地等。

4．2討論本研究根據IPCC給出的指南，從能源消費、種植業、畜牧業、廢棄物四個方面測算了湖南省歷年碳排放總量，研究不僅計算得到碳排放的具體值，還通過研究其結構、時序等的特征對湖南省在研究時序內的碳排放綜合情況進行分析，得出的一系列結論對引導湖南省各類資源高效配置、合理調整產業結構、降低碳排放等具有重要的理論和實踐意義。根據對湖南省碳排放的相關分析，以綠色增長為目標，研究提出以下建議:①優化產業結構，轉變經濟發展方式，大力實施節能減排計劃，嚴控高污染高能耗的企業，提升第三產業在國民經濟中的占比，淘汰落后產能。②創新能源利用技術，提高能源利用效率，大力推廣新型能源，如風能、太陽能等。目前我國清潔能源占能源消費總量的比例比發達國家低，且清潔能源可再生、對環境的影響較小，符合綠色增長的要求。③不斷推進農業科技創新，嚴格控制農業物質過量投入，建立農田保護機制，加強農民培訓，提升農民的耕地保護意識。④研發新技術，合理利用工業廢棄物和城市生活垃圾，分類處理廢棄物，降低填埋處置的比例。限于研究水平，本研究僅測度了湖南省的碳排放總量并進行了初步分析，研究還有待深入:①將碳排放與經濟發展相聯系，探討碳排放與經濟發展的脫鉤特征;②運用投入產出的效率理論分析湖南省碳排放的全要素效率變化與改善;③節能減排與產業結構的互動機制研究;④碳排放引導土地利用結構合理調整。

作者：余光英員開奇單位：中南財經政法大學武漢學院華中農業大學園藝經濟研究所華中農業大學土地管理學院