劉 潔, 梁紅梅, 曾業(yè)隆, 秦偉山, 李孟偉, 荊肇睿

(1.魯東大學 資源與環(huán)境工程學院, 山東 煙臺 264025; 2.貴州大學 林學院, 貴州 貴陽 550025)

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基于投入視角的山東省農地利用碳排放與經濟發(fā)展脫鉤研究

劉 潔1, 梁紅梅1, 曾業(yè)隆2, 秦偉山1, 李孟偉1, 荊肇睿1

(1.魯東大學 資源與環(huán)境工程學院, 山東 煙臺 264025; 2.貴州大學 林學院, 貴州 貴陽 550025)

[目的] 分析山東省2000—2012年農地利用碳排放與經濟發(fā)展關系，為該區(qū)碳減排工作和農業(yè)相關政策的制定提供理論依據。 [方法] 基于農地利用的投入視角，采用碳排放計算模型和脫鉤彈性測算方法，計算了2000—2012年山東省17個地級市農地利用碳排放量，及其與經濟發(fā)展的脫鉤關系，將該省劃分為不同的脫鉤類型，揭示兩者的時空演變規(guī)律。 [結果] (1) 2000—2012年山東省碳排放量增量顯著，由7.12×106t升至8.39×106t，年均增長9.77×104t，濰坊市的碳排放量最大，萊蕪市的排放量最小。 (2) 山東省農地利用碳排放強度存在顯著的空間差異性，呈東高西低的空間分異格局。 (3) 山東省主要表現為強脫鉤與弱脫鉤并存的狀態(tài)，并以強脫鉤為主。 (4) 山東全省脫鉤類型空間分布規(guī)律較明顯，強脫鉤分布廣泛，弱脫鉤集中于西南地區(qū)。 [結論] 山東省農地利用碳排放和經濟發(fā)展存在一種科學的、合理的脫鉤彈性關系，但仍需加大對于農地利用的科技投入，合理分配農用物質的投入比例。

碳排放; 農地利用; 脫鉤理論; 山東省

文獻參數： 劉潔, 梁紅梅, 曾業(yè)隆, 等.基于投入視角的山東省農地利用碳排放與經濟發(fā)展脫鉤研究[J].水土保持通報，2016,36(4)：303-308.DOI:10.13961/j.cnki.stbctb.2016.04.052

隨著人類對經濟效益的追求，以犧牲環(huán)境為代價換取經濟利益的現象屢見不鮮。中國在黨的十八屆四中全會中更是提出要加快生態(tài)文明建設，重視經濟發(fā)展過程中碳排放對環(huán)境造成的負面影響。我國人口基數較大，故農用地所占比重也比較大，且伴隨著化肥、農藥等農用物質的大量使用，農地利用所導致的碳排放已不容忽視[1-2]。因此，開展農地低碳利用迫在眉睫。國內學者利用脫鉤理論從不同角度開展了研究，如李兆福、劉紅玉[3]利用江蘇省的相關數據，分析了該省耕地變化趨勢，從定量的角度，評價了建設占用耕地與經濟增長之間脫鉤的問題，結果顯示一般為脫鉤狀態(tài)；宋偉、陳百明等[4]利用常熟市建設占用耕地的相關數據，研究了耕地占用與經濟增長之間脫鉤類型，根據分析結果，提出科學的耕地保護政策；楊璐嘉等[5]、楊克等[6]、吳仕海等[7]、張文斌等[8]也分別就四川省、河北省、重慶市與甘肅省的耕地占用與經濟發(fā)展之間的脫鉤問題進行研究。結果均表明隨著經濟的快速增長、城鎮(zhèn)化進程的加快以及人口的急劇擴張，建設占用耕地是必然的趨勢，且不同地區(qū)不同的發(fā)展時期具有不同的耕地占用情況。這些研究從耕地變化及建設占用耕地的角度反映了耕地變化與經濟發(fā)展的脫鉤關系，但較少關注農地利用，尤其是農用物質投入方面產生的碳排放與農業(yè)經濟發(fā)展之間存在的脫鉤彈性關系。相對于耕地，農地具有更高的概括性和更強的實用性，從而可以更全面、科學地反映農地利用和經濟發(fā)展之間存在的脫鉤關系。本研究基于投入視角將翻耕面積與農資結合起來，不僅考慮了翻耕和灌溉所產生的碳排放，而且把農地利用過程中農用物資的投入也納入到農地利用碳排放的測算中來，旨在更確切地把國家對農地的投入與經濟發(fā)展結合起來，從而有效把握對農用物資的投入，制定合理的農業(yè)方針政策。

1　研究區(qū)域與數據來源

1.1研究區(qū)概況

山東省位于中國東部地區(qū)，屬北半球中緯度地帶，該省共分為17個地級市。山東省地貌環(huán)境復雜，主要有山地、丘陵、平原等類型，其中平原所占比例為55%。截至2013年，該省共有土地面積1.57×107hm2，約占全國土地總面積的1.63%，居全國第19位，其中農地利用面積約1.16×107hm2，占土地總面積的73.61%，是全國的農業(yè)大省之一[9]。2000—2013年山東省農地利用化肥實際投入增長量約4.95×105t，平均每年增長3.53×104t；農膜投入量共增長約9.36×104t，年均增長6.69×103t；農藥投入增長量約為1.80×104t，年均增長1.29×103t；農用柴油投入增長量約為1.75×105t，年均增長1.25×104t，導致該省14 a間農地利用二氧化碳排放量共增加1.18×106t。

1.2數據來源

農地利用碳排放是農民在從事農業(yè)生產活動過程中作用于農地而引發(fā)的碳排放[10]。本研究使用的基礎數據包括2000—2013年的化肥、農膜、農藥、農用柴油、翻耕面積、農業(yè)灌溉面積以及農業(yè)生產總值，由于農地利用過程中農用物質的消耗主要集中在農地上，這里的農業(yè)生產總值指的是種植業(yè)生產總值，采用2000年不變價計算。數據來源于相應年份的《山東省統(tǒng)計年鑒》。

2　研究方法

基于投入視角，對化肥、農膜、農藥、農用柴油等農用物質在農地利用、投入過程中產生的碳排放和翻耕、農業(yè)灌溉等帶來的直接碳排放進行綜合測算，從而得到山東省農地利用碳排放量。6類碳源分別由于化石、燃料等能源物質的使用和土壤碳庫的破壞導致直接碳排放。其中，農用柴油換算成標準煤，碳排放量的單位統(tǒng)一使用104t，農業(yè)生產總值的單位統(tǒng)一使用萬元，為消除農業(yè)經濟的滯后影響，本文所采用的農業(yè)生產總值滯后1 a計算。

根據碳源特性，采用直接碳排放系數的計算方法，其公式為：

E=∑Ti×δi

(1)

式中：E——農用地的碳排放總量(t);Ti——碳源排放量(t);δi——碳源系數。所用碳源碳排放系數詳見表1。

表1　農地利用碳源碳排放系數參照表

2.2脫鉤理論

“脫鉤”理論是一種評估經濟增長與資源環(huán)境壓力的方法[3]，用脫鉤彈性系數來表示，它反映了資源利用過程中碳排放變化相對于經濟變化的相關程度，用以分析經濟的增長變化與資源環(huán)境壓力變化的相應關系。脫鉤彈性系數計算公式為：

(2)

式中：e——脫鉤彈性系數; CE——農地利用過程中碳排放量(t);P——農業(yè)生產總值(萬元);t0，t1——時間段的起止時刻。

根據彈性系數值的不同，脫鉤彈性分為如下3種類型[15-17]，進一步將負脫鉤分為擴張負脫鉤、強負脫鉤、弱負脫鉤；脫鉤分為弱脫鉤、強脫鉤、衰退脫鉤；連接分為擴張連接和衰退連接共8大類狀態(tài)(表2)[18-21]。

2.勇于創(chuàng)新增收入。物業(yè)費的收取工作是成本管理的重點，也是難點。東辛物業(yè)站在推行“一站式”服務的基礎上，采取了大廳坐收、“買贈”等靈活多樣的方式收取物業(yè)費，并在實踐中探索總結出了“四門六注意”工作法。此法的內涵主要是注重與居民進行有效溝通、提升服務質量及收費的適時跟進。同時，加大對歷史欠費戶的清欠力度，按照“分門別類、逐一破解”的指導思想，最大限度地清欠物業(yè)費。另外，還拓展服務范圍，為轄區(qū)經營商戶提供物業(yè)服務，并著手收取物業(yè)費，促進了小區(qū)的和諧共贏。

表2　脫鉤等級與彈性比較

3　基于投入視角的農地利用碳排放變化特征分析

3.1山東省農地利用碳排放時間變化特征分析

由圖1可知，2000—2012年山東省農地利用所產生的碳排放大體經歷先上升后下降2個時間段。第1時間段為2000—2007年，山東省碳排放量呈加速增長態(tài)勢，從7.12×106t增長到8.86×106t，平均每年增加2.18×105t。2007年的碳排放量是2000—2012年碳排放量最高值，達到8.86×104t，主要是由2007年化肥、農膜、農用柴油的過度使用所導致的。第2階段為2007—2012年，全省碳排放量出現波動下降走勢，到2012年年底，全省農地利用碳排放達到8.38×104t。其中2007—2009年下降最快，2010年出現小幅度回升，主要原因是2010年化肥、農膜、農用柴油所導致的碳排放量較2009年有所增加，且農藥碳排放量的減少量少于前者的增加值。整體上看，近幾年山東省的碳排放量逐漸趨于穩(wěn)定，主要原因是化肥穩(wěn)定在4.24×104t ～4.26×104t，農膜穩(wěn)定在1.64×104t ～1.67×104t，且其他投入要素增減變化可相互抵消。

圖1　山東省2000-2012年碳排放量

3.2山東省農地利用碳排放空間特征分析

2012年山東省由于農地利用所產生的平均碳排放強度為109.82 t/km2。其中，碳排放強度最高的是威海市，為225.42 t/km2,碳排放強度最低的是濱州市，為65.70 t/km2，并且只有6個地級市超過了該省的平均水平，占該省總數的35.29%，可見農地利用碳排放地域性很強，且差異顯著。為更直觀顯示區(qū)域空間差異特征，將其轉入ArcGIS進行空間分析。將計算的該省農地利用碳排放強度等級劃分為4個(圖2)。 (1) 高強度排放區(qū)，碳排放強度在160 t/km2以上，主要集中在山東省東部的煙臺、威海，兩市產生的碳排放量較高，農地面積過低。 (2) 較高強度排放區(qū)，碳排放強度為125～160 t/km2，主要集中在中部偏東地區(qū)的濰坊、日照。其中濰坊市碳排放量處于全省最高，而其農地利用面積僅次于臨沂市；日照市產生的碳排放量較低，農地面積較少。 (3) 中強度排放區(qū)，碳排放強度處于25～50 t/km2，主要集中在中部地區(qū)，包括東營市、聊城市、德州市、淄博市、濟南市、濟寧市、臨沂市、棗莊市和東部的青島市。其中東營市、濟南市、淄博市、棗莊市屬于農地利用碳排放量低，農地利用面積少；德州市、聊城市、濟寧市、臨沂市、青島市屬于碳排放量高且農地利用面積多。 (4) 低強度排放區(qū)，碳排放強度為25 t/km2以下，包括濱州市、萊蕪市、泰安市、菏澤市。其中濱州市、萊蕪市、泰安市屬于農地利用碳排放低，且農地面積少；菏澤市屬于農地利用碳排放多，且農地利用面積較多。根據圖2可以看出，山東省農地利用的碳排放強度呈東高西低的空間分異格局，高強度地區(qū)處于東部沿海，較高強度地區(qū)往西移至濰坊市和日照市，中等強度地區(qū)連片狀分布在全省，低強度地區(qū)分布在中等強度地區(qū)之間，呈散射狀分布。

圖2　山東省2012年土地利用碳排放強度空間分布

3.3山東省農地利用碳排放彈性特征分析

結合原數據，運用脫鉤彈性計算公式，計算得到2000—2012年山東省17個地級市農地利用碳排放脫鉤值，并按照脫鉤彈性值進行脫鉤類型劃分，共得到6種脫鉤類型(表3)。由表3可看出，山東省2000—2012年，不同年份脫鉤類型差異明顯，且有集中趨勢，整體上，從擴張負脫鉤變化為弱脫鉤，近幾年變化為強脫鉤，表明山東省在經濟發(fā)展過程中，有效的減少了農地利用所產生的碳排放量，掌握了經濟發(fā)展和農地利用碳排放量之間的規(guī)律。山東省脫鉤類型存在明顯的地區(qū)差異，共存在6種脫鉤類型，分別是：擴張連接、強脫鉤、弱脫鉤、擴張負脫鉤、強負脫鉤、弱負脫鉤且不同地區(qū)不同年份脫鉤類型差異懸殊，但是整體上，該省脫鉤類型出現減少趨勢，最終集中在弱脫鉤和強脫鉤兩大類型，即農業(yè)的發(fā)展與農地利用產生的碳排放關聯性不強。依據13 a來碳排放彈性特征，可將歷年各個地級市脫鉤類型變化分為3大類。 (1) 農業(yè)產值增加速度相對快于農地利用碳排放變化，農業(yè)經濟增長不依賴于農地的投入，變現為以強脫鉤、弱脫鉤和擴張連接為主，主要包括濟南市、棗莊市、濰坊市、泰安市、日照市、聊城市、濱州市7個地級市。此種類型是一種比較合理的農地利用模式，在保證經濟增長的同時，兼顧農地利用碳排放的增長量，并取得明顯的效果。 (2) 表現為農地碳排放變化速度由快于轉變?yōu)槁谵r業(yè)生產總值增速，農業(yè)經濟增長漸漸脫離農地的投入，從以擴張負脫鉤、強負脫鉤為主，轉變?yōu)橐詮娒撱^、弱脫鉤為主，主要包括青島市、臨沂市、德州市、菏澤市4個市。此種類型實現了農地利用由不合理到較合理的轉變，在經濟發(fā)展過程中，有意識控制農地利用碳排放的增長且取得了初步的成果。 (3) 表現為農業(yè)生產總值與農地利用碳排放之間的脫鉤關系不固定，多種脫鉤類型并存，主要包括淄博市、東營市、煙臺市、濟寧市、威海市、萊蕪市。此種類型表明以上6個地級市在經濟發(fā)展過程中不能準確把握農業(yè)經濟發(fā)展和農地利用產生的碳排放之間的關系，造成經濟發(fā)展或過度依賴或不依賴農地投入的現象。

表3　山東省2000-2012年農地利用碳排放特征分析

由圖3可得，2000年脫鉤類型空間差異十分明顯，且分布比較分散，主要有4種類型： (1) 擴張負脫鉤，主要分布在山東省東部地區(qū)，包括淄博市、臨沂市、德州市、菏澤市。 (2) 強負脫鉤，主要分布在山東省東部和北部地區(qū)，包括青島市、東營市、煙臺市、濰坊市、泰安市、萊蕪市、濱州市。 (3) 弱脫鉤，主要分布在山東省南部地區(qū)，包括棗莊市、濟寧市、日照市。 (4) 強脫鉤包括濟南市、威海市、聊城市。

圖3　山東省2000-2012年農地利用碳排放脫鉤類型分布

2006年山東省的脫鉤類型分別是強脫鉤和弱脫鉤，且以弱脫鉤為主。 (1) 弱脫鉤，主要分布在全省大部分地區(qū)，包括濟南市、青島市、淄博市、東營市、煙臺市、濰坊市、威海市、日照市、萊蕪市、臨沂市、德州市、菏澤市，共計12個地級市。 (2) 強脫鉤，主要集中在東部沿海地區(qū)的煙臺市、青島市、日照市和中西部地區(qū)的淄博市、德州市。較2000年該省農業(yè)經濟發(fā)展對農地投入的依賴程度呈下降趨勢，本階段農業(yè)經濟發(fā)展雖不再過度依賴農地投入，但是仍然存在關聯，其彈性系數e處于0～0.8之間，是一種比較合理的農地利用經濟發(fā)展模式。

2012年該省脫鉤類型分別是強脫鉤和弱脫鉤，且以強脫鉤為主，較2006年強脫鉤的數目增多至11個地級市。 (1) 強脫鉤，分布在全省多個地級市，包括濟南市、淄博市、煙臺市、濰坊市、濟寧市、威海市、日照市、臨沂市、德州市、濱州市，共計10個地級市。 (2) 弱脫鉤，主要集中在青島市、棗莊市、東營市、泰安市、萊蕪市、聊城市、菏澤市，共計7個地級市。較2006年，脫鉤類型保持不變的分別是青島市、東營市、萊蕪市，兩個時間段均為弱脫鉤，3個地級市的農業(yè)經濟增長不依賴于農地利用投入，是一種較合理的農地利用經濟發(fā)展模式，碳減排取得明顯效果；濟寧市和濱州市兩時間段均為強脫鉤，2市的農地利用經濟發(fā)展模式非常合理，在保證經濟增長的同時，控制了農地利用的碳排放量。

4　結 論

(1) 山東省農地利用碳排放量不斷上升，2000—2012年山東省碳排放總量年均增長9.77×104t，可分為兩個階段。2000—2007年，山東省碳排放量由7.12×106t迅速增加至8.86×106t；2007—2012年，碳排放量波動下降，減少到8.39×106t。期間，各地級市碳排放量有逐年減少的走勢，但是下降幅度不高，仍需進一步控制。究其原因，主要是農膜、化肥、農用柴油的使用產生了過高的碳排放量。

(2) 山東省農地利用碳排放強度呈東高西低的空間分異格局，高強度地區(qū)處于東部沿海的煙臺市、威海市，其中威海市為225.42 t/km2，煙臺市為161.47 t/km2；較高強度地區(qū)往西移至濰坊市和日照市，其中濰坊達到了114.60 t/km2；中等強度地區(qū)呈連片分布在全省，均處于25～50 t/km2；低強度地區(qū)分布在中等強度地區(qū)之間，呈散射狀分布，碳排放強度均在25 t/km2以下。

(3) 山東省目前主要表現為強脫鉤與弱脫鉤并存的狀態(tài)，并以強脫鉤為主，是一種比較科學的農地經濟發(fā)展模式。2000—2012年該省共劃分為6種脫鉤類型，且擴張負脫鉤、強負脫鉤、弱負脫鉤、擴張連接呈逐漸減少的趨勢，弱脫鉤和強脫鉤呈逐漸增多的趨勢。農地經濟的增長逐漸脫離對于農地的投入的依賴，向著一種更合理的農地利用經濟發(fā)展模式轉變，但部分地區(qū)依然存在三高的粗放式經營狀態(tài)。

(4) 山東省脫鉤類型存在明顯的空間分布規(guī)律，尤其在2006年以后，脫鉤類型主要集中在弱脫鉤和強脫鉤兩種類型，且強脫鉤占據大部分地區(qū)。強脫鉤從山東省的東部和西部兩側向中部地區(qū)擴展，最終占據了濟南市、淄博市、煙臺市、濰坊市、濟寧市、威海市、日照市、臨沂市、德州市、濱州市，共計10個地級市；弱脫鉤從南部地區(qū)向西南地區(qū)轉變。山東省農地利用碳排放和經濟發(fā)展之間存在一種科學的、合理的彈性關系，符合中國生態(tài)文明建設的標準。

5　對策建議

(1) 提高對于農地利用的科技投入。進一步加強農地利用碳排放的控制，充分利用科學手段，切實提高化肥、農膜等農用產品的能效，減少其用量，從而減少農地利用的碳排放量。同時，應盡快轉變農地利用方式，提倡農地利用低碳化，做到在保證經濟又好又快發(fā)展的同時，最大限度的節(jié)能減排。

(2) 科學測算農地利用產生的碳排放。針對農地利用碳排放，建立有效的碳排放與農地投入的數據分析平臺，合理分配不同農用物質的投入比例，避免過多使用高碳排放的物質。使得政府有關部門在掌握各類碳源的碳排放的情況下，制定科學、合理、低碳的農地政策，在追求經濟發(fā)展的同時，控制碳排放量。

(3) 積極推廣農用技術，掌握農地利用低碳化的方法。大力宣傳可持續(xù)發(fā)展思想和節(jié)能減排政策，樹立良好綠色形象，使每個人都投入到共創(chuàng)低碳家園的行動中來，形成一股社會力量。

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Input Perspective-Based Decoupling of Carbon Emissions of Agricultural Land Utilization and Economic Development in Shandong Province

LIU Jie1, LIANG Hongmei1, ZENG Yelong2, QIN Weishan1, LI Mengwei1, JING Zhaorui1

(1.SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,LudongUniversity,Yantai，Shandong264025,China; 2.SchoolofForestry,GuizhouUniversity,Guiyang,Guizhou550025,China)

[Objective] By exploring the link between carbon emission of agricultural land utilization and economic development in Shandong Province from 2000 to 2012， theoretical reference to carbon emission reduction and low-carbon economy development was provided to facilitate the formulation of agricultural policy. [Methods] From the input perspective of agricultural land utilization, applying carbon emission calculation model and decoupling elasticity method, this article calculated the carbon emissions of agricultural land utilization in 17 prefecture-level cities of Shandong Province from 2000 to 2012, and demonstrated the decoupling relationship between economic development and the carbon emissions on agricultural land utilization. Decoupling were classified into different types, upon which, the association evolvement of carbon emission and economic development was elucidated. [Results] (1) Carbon emissions had grown significantly in Shandong Province during 2000 to 2012. It was 7.12 million tons in 2000, and it was 8.39 million tons 12 years later, with an average annual increase of 97,700 tons. Weifang City contributed the most, while Laiwu City was the least. (2) There was a significant spatial differences in carbon intensity of agricultural land utilization in Shandong Province, with a spatial pattern of high in the east and low in the west. (3) Decoupling was prevailed widely by strong decoupling, though both strong and weak decoupling existed. (4) Decoupling was obvious spatially distributed. Of which strong decoupling was common, and weak decoupling mainly was concentrated in the Southwest. [Conclusion] The decoupling elasticity between agricultural land utilization emissions and economic development was reasonable to some extent in Shandong Province, but government still needs to increase the investment in science and technology for agricultural land utilization, and to make a reasonable assignment of material inputs for agricultural use.

carbon emission; agricultural land utilization; decoupling theory; Shandong Province

2015-09-18

2015-10-30

魯東大學2015大學生科技創(chuàng)新項目“基于投入視角的山東半島農地利用碳排放與經濟發(fā)展脫鉤研究”(ld151077); 國家自然科學基金項目(41171096; 41501129)

劉潔(1994—),女(漢族),山東省菏澤市人,本科生,研究方向為資源環(huán)境與城鄉(xiāng)規(guī)劃管理。E-mail:cookie2012_lj@163.com。

梁紅梅(1974—),女(漢族),湖北省荊州市人,講師,博士,主要從事土地資源管理方面的研究。E-mail:lincida201@163.com。

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1000-288X(2016)04-0303-06

F124.5