基于碳足迹的安徽省农田生态系统碳源/汇时空差异

张精; 方堉; 魏锦达; 林佳壕; 陈培彬; 朱朝枝

doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2021.01.011

基于碳足迹的安徽省农田生态系统碳源/汇时空差异

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.01.011

1.
福建农林大学经济学院，福建　福州　350002
2.
福建农林大学艺术园林学院，福建　福州　350002

基金项目: 国家农业农村部重大农技推广项目（KN16013A）

详细信息

作者简介:
张精（1996−），男，硕士研究生。研究方向：生态农业、农村发展、多功能农业与区域发展（E-mail：1241212641@qq.com）

通讯作者:
朱朝枝（1963-），男，博士，教授。研究方向：生态农业、农村发展、多功能农业与农村发展（E-mail：3796826@163.com）

中图分类号: S 181
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出版历程
- 收稿日期: 2020-09-16
- 修回日期: 2020-10-20
- 刊出日期: 2021-01-31

Carbon Footprint-based Temporal and Spatial Analysis on Carbon Sources/Sinks at Farmlands in Anhui Province

1.
School of Economics, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian　350002, China
2.
College of Art and Landscape, Fujian Agriculture and Forestry University (Joint Office), Fuzhou, Fujian　350002, China

摘要

摘要: 目的研究安徽省碳源/汇时空动态变化规律及其碳足迹空间聚集特征，为安徽省持续推进农业低碳化提供理论依据。方法基于安徽省2008—2016年的农业投入品和农作物生物总量等相关统计数据，采用碳排放系数法计算安徽省的碳源/汇及其碳足迹，并利用ArcGIS和Geoda软件，运用空间可视化和空间自相关分析安徽省16个设区市9年间的碳源/汇时空特征与碳足迹在空间聚集上的表现。结果（1）安徽省的碳排放强度以黄山市、宿州市为主要贡献城市，总体上形成“南北高，中部低，两翼平衡”的基本格局，而碳吸收强度表现出以阜阳和蚌埠为主要贡献城市的“两头重，中间轻”的基本表征。（2）安徽省农田生态系统的碳排放在研究年限内表现出下降趋势，但碳吸收的变化呈不规律性，土地动态利用度的变更是其主要原因之一。结论安徽省的碳排放强度和碳吸收程度呈现出明显的阶段性特征，农田生态系统的碳足迹小于区域生态承载力，且具有空间自相关性，农业低碳化较好的城市对周围城市有一定的带动作用。建议在贯彻落实《安徽省绿色发展行动实施方案》的基础上，科学规划减排方案，因地制宜发展低碳农业，提高土地集约利用水平，进一步推进农业适度规模经营。
- 农田生态系统 /
- 碳排放 /
- 碳吸收 /
- 碳足迹 /
- 安徽省
Abstract: Objective To ensure a low-carbon agriculture for Anhui province, temporal and spatial variations on the carbon sources/sinks at the farmlands were analyzed based on the carbon footprints at selected localities. Method Statistical data on the related agricultural inputs and crop biomass in the province from 2008 to 2016 were applied to calculate the carbon sources/sinks and footprints using the emission coefficient method. ArcGIS and Geoda software helped visualize and auto-correlate the spatial and temporal characteristics of the selected 16 cities in 9 years. Results The emission intensity at the two major contributing municipalities, Huangshan and Suzhou, showed a trend of "high-in-the-north/south, low-in-the-central, and balanced-on-east/west", whereas, the absorption a mode of "heavy-on-both-ends and light-in-the-center" at Fuyang and Bengbu, the major contributing cities. The carbon emission of the ecosystem was declining during the study period, but the absorption irregular. The varied land uses over the years might contribute to the results. Conclusion The carbon emission intensity and absorption in the province varied with characteristic patterns. In general, the carbon footprints in the area were below the ecological tolerance capacity indicating rooms for spatial autocorrelation. Such surplus, thus, would allow the surrounding prefectures and cities a better situation in dealing with the environmental carbonization. Based on the finding, it appeared that the Action Plan for Implementing Green Development could be adequately carried out in Anhui with a scientifically planned low-carbon emission operation taking local conditions into consideration. The desirable land use and agricultural practices could be well accomplished without jeopardizing the target ecological improvement for the province.
- Farmland ecosystem /
- carbon emission /
- carbon absorption /
- carbon footprint /
- Anhui Province

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图 1 安徽省行政区划分布

Figure 1. Administrative divisions of Anhui Province

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图 2 安徽省各设区市生态格局（耕地利用动态）特征

Figure 2. Ecological patterns (dynamic farmland use) at districts and cities in Anhui

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图 3 安徽省各设区市碳排放强度空间分布

Figure 3. Spatial distribution of carbon emission intensity at cities in Anhui

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图 4 安徽省各设设区市NEP强度空间分布

Figure 4. Spatial distribution of NEP intensity at cities in Anhui

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图 5 安徽省农田生态系统碳足迹指数局部 Moran’s I 空间分布

Figure 5. Partial Moran’s indices on spatial carbon footprints of farmlands in Anhui

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表 1 安徽省农业碳排放源系数

Table 1. Coefficients of agricultural carbon emission sources in Anhui

碳源　　　　　 Carbon sources	相应指标　　　 Corresponding index	碳排放系数 Emission factor	系数来源 Data sources
化肥 Fertilizer	化肥使用量 Amount of fertilizer used	0.8956 (kg·kg⁻¹)	ORNL
农药 Pesticide	农药使用量 Amount of pesticide used	4.9341 （kg·kg⁻¹)	ORNL
农膜 Agricultural film	农用薄膜使用量 Amount of agricultural film used	5.1800 （kg·kg⁻¹)	IREEA
农业机械 Agricultural machinery	农业机械总动力 Power of agricultural machinery	0.1800（ kg·kw⁻¹)	IPCC
土壤翻耕 Plowing	农作物播种面积 Sown area of crops	312.6000 （g·hm⁻²)	IACAU
水稻种植 Rice planting	有效灌溉面积 Effective irrigation area	266.4800 （g·hm⁻²)	IPCC

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表 2 安徽省主要农作物的经济系数和碳吸收率

Table 2. Economic coefficient and carbon absorption rate of main crops in Anhui

作物种类 Crop species	主要农作物　　 Main crops	经济系数 Economic coefficient	碳吸收率 Carbon absorption rate
粮食作物 Food crops	水稻 Rice	0.4144	0.4500
	小麦 Wheat	0.4853	0.4000
	玉米 Corn	0.4709	0.4000
	薯类 Potato	0.4226	0.6500
	大豆 Soybeans	0.4500	0.3500
	谷子 Millet	0.4500	0.5000
经济作物 Crops	棉花 Cotton	0.4500	0.1000
	花生 Peanut	0.4500	0.4300
	油菜籽 Rapeseed	0.4500	0.2500
	甘蔗 Sugar cane	0.4500	0.5000
	烟草 Tobacco	0.4500	0.5500
	芝麻 Shiba	0.4500	0.1450
园林作物 Garden crops	蔬菜 Vegetables	0.4500	0.6500

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表 3 2008—2016年年安徽省耕地变化时间差异

Table 3. Time variations on farmland use in Anhui, 2008-2016

年份 Years	耕地面积 Cultivated area/（10⁶ hm²）
2008年	4.144981
2009年	4.171222
2010年	4.181295
2011年	4.184323
2012年	4.184235
2013年	4.188104
2014年	5.876415
2015年	5.876638
2016年	5.873000

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表 4 2008—2016年安徽省省各市耕地空间差异（耕地利用动态度）

Table 4. Spatial variations on farmlands at cities in Anhui (degree of dynamic farmland use), 2008-2016

地区　　　　 Area	2008—2012年	2012—2016年
地区　　　　 Area	土地利用动态度 Land use dynamics	土地利用动态度 Land use dynamics
合肥市 Hefei Ctiy	2.2093	2.6297
芜湖市 Wuhu Ctiy	3.7307	2.1266
蚌埠市 Bengbu Ctiy	0.0756	1.1204
淮南市 Huainan Ctiy	−0.0491	8.0240
马鞍山市 Maanshan Ctiy	5.9795	1.6102
淮北市 Huaibei Ctiy	−0.0389	1.0165
铜陵市 Tongling Ctiy	−0.1100	12.0515
安庆市 Anqing Ctiy	0.1990	1.0691
黄山市 Huangshan Ctiy	−0.0568	1.8956
滁州市 Chuzhou Ctiy	0.1256	3.0261
阜阳市 Fuyang Ctiy	0.0034	0.5087
宿州市 Suzhou Ctiy	0.0402	0.7708
六安市 Luan Ctiy	0.0757	0.7806
亳州市 Bozhou Ctiy	0.0348	0.7901
池州市 Chizhou Ctiy	0.0713	2.6746
宣城市 Xuancheng Ctiy	0.0706	2.4338

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表 5 2008—2016年安徽省农田生态系统碳排放强度

Table 5. Carbon emission intensity in ecosystem of farmlands in Anhui, 2008-2016

地区　　　　 Area	碳排放强度 Carbon intensity/（t·hm⁻²）
地区　　　　 Area	2008年	2009年	2010年	2011年	2012年	2013年	2014年	2015年	2016年
合肥市 Hefei Ctiy	0.3446	0.3510	0.3869	0.3524	0.3733	0.3790	0.2281	0.2244	0.2142
芜湖市 Wuhu Ctiy	0.5499	0.5439	0.6075	0.3736	0.3008	0.3001	0.1588	0.1634	0.1549
蚌埠市 Bengbu Ctiy	0.3361	0.3394	0.3455	0.3561	0.3734	0.3780	0.2879	0.2923	0.2815
淮南市 Huainan Ctiy	0.3834	0.3849	0.4035	0.4159	0.4280	0.4454	0.1505	0.2968	0.2909
马鞍山市 Maanshan Ctiy	0.3986	0.3788	0.3813	0.3437	0.3210	0.3281	0.2429	0.2392	0.2355
淮北市 Huaibei Ctiy	0.1700	0.1777	0.1848	0.2565	0.2508	0.2494	0.2155	0.1978	0.1953
铜陵市 Tongling Ctiy	0.3436	0.3384	0.3111	0.3087	0.3155	0.3332	0.0802	0.2162	0.1999
安庆市 Anqing Ctiy	0.3947	0.3737	0.3378	0.3949	0.3867	0.3998	0.2593	0.2758	0.2497
黄山市 Huangshan Ctiy	0.6239	0.5727	0.5896	0.6260	0.6537	0.6697	0.4538	0.4573	0.4337
滁州市 Chuzhou Ctiy	0.1866	0.1893	0.1829	0.1875	0.1912	0.1945	0.1127	0.1149	0.1134
阜阳市 Fuyang Ctiy	0.2361	0.2481	0.2645	0.2677	0.2840	0.2949	0.2746	0.2731	0.2694
宿州市 Suzhou Ctiy	0.4170	0.4424	0.4524	0.4636	0.4727	0.4728	0.4050	0.4065	0.4078
六安市 Luan Ctiy	0.2299	0.2478	0.2790	0.2959	0.3114	0.3269	0.2659	0.1510	0.1469
亳州市 Bozhou Ctiy	0.1748	0.1785	0.1828	0.1911	0.2007	0.2053	0.1783	0.1770	0.1732
池州市 Chizhou Ctiy	0.4817	0.4382	0.4706	0.4605	0.4406	0.4407	0.2587	0.2543	0.2504
宣城市 Xuancheng Ctiy	0.2928	0.2995	0.3083	0.3308	0.3648	0.3632	0.2028	0.2017	0.1812
合计 Compounding	5.5637	5.5042	5.6882	5.6251	5.6685	5.7812	3.7752	3.9416	3.7980

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表 6 2008—2016年安徽省农田生态系统碳吸收强度

Table 6. Carbon absorption intensity in ecosystem of farmlands in Anhui, 2008-2016

地区　　　　 Area	碳吸收强度 Carbon absorption intensity/（t·hm⁻²）
地区　　　　 Area	2008年	2009年	2010年	2011年	2012年	2013年	2014年	2015年	2016年
合肥市 Hefei Ctiy	8.0934	8.5719	9.2573	9.1052	9.5338	9.9062	6.4889	6.8433	6.9687
芜湖市 Wuhu Ctiy	10.6183	11.9451	12.3375	11.9622	12.5617	13.1915	9.1397	9.7159	9.9971
蚌埠市 Bengbu Ctiy	12.1127	12.8036	13.0883	13.4103	13.8964	14.2592	11.7347	12.3349	12.7143
淮南市 Huainan Ctiy	10.4132	10.9796	11.4300	12.0941	12.5013	13.0209	4.5523	6.8379	7.0267
马鞍山市 Maanshan Ctiy	5.5699	5.6629	5.7776	8.7451	8.9369	8.9497	6.4100	6.5935	6.7238
淮北市 Huaibei Ctiy	5.6594	5.9315	6.1941	6.4207	6.8647	7.0898	5.5868	5.8983	5.6488
铜陵市 Tongling Ctiy	7.4939	7.8319	7.8630	7.9990	8.0947	8.2470	2.1170	5.7207	5.7169
安庆市 Anqing Ctiy	8.7599	8.9339	9.0800	9.3496	9.4024	9.3258	7.6782	7.1895	7.4181
黄山市 Huangshan Ctiy	13.5548	13.5868	14.0691	14.5866	14.8632	15.0912	10.2189	10.3397	10.3609
滁州市 Chuzhou Ctiy	6.9129	7.2112	7.2560	7.3283	7.2676	7.3644	4.2967	4.4054	4.4176
阜阳市 Fuyang Ctiy	11.9364	12.3582	13.3042	13.6117	13.9766	14.5621	13.6001	15.0862	15.8398
宿州市 Suzhou Ctiy	8.3276	8.7971	9.1668	9.6248	10.1741	10.5855	9.7436	10.3402	9.7610
六安市 Luan Ctiy	6.4619	6.4522	6.6673	6.8745	6.7621	6.8324	5.8772	4.6940	4.6523
亳州市 Bozhou Ctiy	7.9405	8.5743	8.9205	9.3538	9.6207	9.9018	8.6890	9.0917	9.1709
池州市 Chizhou Ctiy	8.9836	9.1032	9.9954	10.4597	10.0184	9.9260	6.2536	6.3232	6.0993
宣城市 Xuancheng Ctiy	8.6555	8.8145	8.8785	9.0186	9.0935	9.0593	5.8484	5.9961	5.9179
合计 Compounding	141.4939	147.5578	153.2856	159.9442	163.5681	167.3129	118.2351	127.4106	128.4342

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表 7 2008—2016年安徽省各设区市生产性土地面积

Table 7. Areas of productive land at cities in Anhui, 2008-2016

地区　　　　 Area	生产性土地面积 Productive land area/（10⁶ hm²）
地区　　　　 Area	2008年	2009年	2010年	2011年	2012年	2013年	2014年	2015年	2016年
合肥市 Hefei Ctiy	0.2172	0.2195	0.2188	0.3376	0.3372	0.3360	0.5605	0.5605	0.5588
芜湖市 Wuhu Ctiy	0.0906	0.0833	0.0828	0.1758	0.1751	0.1754	0.2679	0.2679	0.2682
蚌埠市 Bengbu Ctiy	0.2894	0.2908	0.2933	0.2951	0.2949	0.2967	0.3772	0.3772	0.3775
淮南市 Huainan Ctiy	0.1147	0.1143	0.1144	0.1134	0.1133	0.1132	0.3411	0.3411	0.3406
马鞍山市 Maanshan Ctiy	0.0500	0.0492	0.0484	0.1246	0.1247	0.1244	0.1750	0.1750	0.1750
淮北市 Huaibei Ctiy	0.1350	0.1359	0.1359	0.1361	0.1337	0.1340	0.1681	0.1680	0.1677
铜陵市 Tongling Ctiy	0.0241	0.0236	0.0236	0.0235	0.0234	0.0235	0.0940	0.0940	0.0941
安庆市 Anqing Ctiy	0.2849	0.2970	0.2983	0.2980	0.2991	0.3032	0.3794	0.3794	0.3791
黄山市 Huangshan Ctiy	0.0473	0.0480	0.0476	0.0474	0.0466	0.0464	0.0688	0.0688	0.0687
滁州市 Chuzhou Ctiy	0.3951	0.3981	0.4042	0.4071	0.4076	0.4075	0.7163	0.7163	0.7159
阜阳市 Fuyang Ctiy	0.5748	0.5745	0.5745	0.5757	0.5753	0.5743	0.6492	0.6492	0.6485
宿州市 Suzhou Ctiy	0.4756	0.4795	0.4811	0.4805	0.4804	0.4801	0.5721	0.5721	0.5730
六安市 Luan Ctiy	0.4273	0.4323	0.4330	0.4339	0.4354	0.4361	0.5214	0.5214	0.5204
亳州市 Bozhou Ctiy	0.4958	0.4973	0.4994	0.4997	0.5002	0.4983	0.5990	0.5990	0.5989
池州市 Chizhou Ctiy	0.0815	0.0845	0.0822	0.0829	0.0830	0.0833	0.1383	0.1383	0.1384
宣城市 Xuancheng Ctiy	0.1518	0.1530	0.1533	0.1531	0.1545	0.1556	0.2484	0.2480	0.2485

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表 8 2008—2016年安徽省农田生态系统碳足迹

Table 8. Carbon footprints of farmlands in Anhui, 2008-2016

地区　　　　 Area	碳足迹 Carbon Footprint/(10⁶ hm²)
地区　　　　 Area	2008年	2009年	2010年	2011年	2012年	2013年	2014年	2015年	2016年
合肥市 Hefei Ctiy	0.0092	0.0090	0.0091	0.0131	0.0132	0.0129	0.0197	0.0184	0.0172
芜湖市 Wuhu Ctiy	0.0047	0.0038	0.0041	0.0055	0.0042	0.0040	0.0047	0.0045	0.0042
蚌埠市 Bengbu Ctiy	0.0080	0.0077	0.0077	0.0078	0.0079	0.0079	0.0093	0.0089	0.0084
淮南市 Huainan Ctiy	0.0042	0.0040	0.0040	0.0039	0.0039	0.0039	0.0113	0.0148	0.0141
马鞍山市 Maanshan Ctiy	0.0036	0.0033	0.0032	0.0049	0.0045	0.0046	0.0066	0.0064	0.0061
淮北市 Huaibei Ctiy	0.0041	0.0041	0.0041	0.0054	0.0049	0.0047	0.0065	0.0056	0.0058
铜陵市 Tongling Ctiy	0.0011	0.0010	0.0009	0.0009	0.0009	0.0010	0.0036	0.0036	0.0033
安庆市 Anqing Ctiy	0.0128	0.0124	0.0111	0.0126	0.0123	0.0130	0.0128	0.0146	0.0128
黄山市 Huangshan Ctiy	0.0022	0.0020	0.0020	0.0020	0.0020	0.0021	0.0031	0.0030	0.0029
滁州市 Chuzhou Ctiy	0.0107	0.0105	0.0102	0.0104	0.0107	0.0108	0.0188	0.0187	0.0184
阜阳市 Fuyang Ctiy	0.0114	0.0115	0.0114	0.0113	0.0117	0.0116	0.0131	0.0118	0.0110
宿州市 Suzhou Ctiy	0.0238	0.0241	0.0237	0.0231	0.0223	0.0214	0.0238	0.0225	0.0239
六安市 Luan Ctiy	0.0152	0.0166	0.0181	0.0187	0.0200	0.0209	0.0236	0.0168	0.0164
亳州市 Bozhou Ctiy	0.0109	0.0104	0.0102	0.0102	0.0104	0.0103	0.0123	0.0117	0.0113
池州市 Chizhou Ctiy	0.0044	0.0041	0.0039	0.0037	0.0036	0.0037	0.0057	0.0056	0.0057
宣城市 Xuancheng Ctiy	0.0051	0.0052	0.0053	0.0056	0.0062	0.0062	0.0086	0.0083	0.0076
合计 Compounding	0.1314	0.1296	0.1292	0.1392	0.1389	0.1388	0.1833	0.1750	0.1690

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