关键词:农业温室气体排放;县域;时空差异;基尼系数;江苏 Abstract Agricultural greenhouse gases emissions account for a large proportion of global greenhouse gases emissions. The emission amount and intensity of greenhouse gases such as CO2, CH4 and N2O in 62 counties in Jiangsu Province from 2001 to 2014 were studied. By analyzing spatial patterns and the evolution of spatial variation according to Gini coefficients, the bearing and contribution of agricultural development was obtained. In this analysis, according to matrix clustering analysis the spatial region was divided and the inter-county relationship was quantitatively analyzed, which fully revealed the feature of agricultural greenhouse gases emissions—difference among spatial regions and its revolution with time. The annual fluctuation in emissions in the province varied significantly and increased rapidly after 2007 with average annual growth of 4.37%. However, the emission intensity showed a decreasing trend and an average annual decrease of 4.26%. The spatial agglomeration of agricultural greenhouse gas emissions was obvious. The emission intensity gradually tends to be balanced. Emission amount, emission intensity and ESC Gini coefficient were becoming more reasonable. However, ECC (economic level - greenhouse gases emission) Gini coefficient was still larger than 0.4 and showed a rising trend, which should receive special attention. In order to highlight regional differences in the bearing and contribution of agricultural development resulting from emissions, 62 county-units were divided into four categories: "High bearing capacity - high economic contribution" type", High bearing capacity - low economic contribution" type, "Low bearing capacity - high economic contribution" type, "Low bearing capacity-low economic contribution" type. This study provides a scientific basis for counties in Jiangsu Province to develop energy-saving and emission-reduction policies to achieve low-carbon agriculture.
Keywords:agricultural greenhouse gases emission;county;spatial and temporal variation;Gini coefficient;Jiangsu -->0 PDF (9698KB)元数据多维度评价相关文章收藏文章 本文引用格式导出EndNoteRisBibtex收藏本文--> 陈慧, 付光辉, 刘友兆. 江苏省县域农业温室气体排放:时空差异与趋势演进[J]. 资源科学, 2018, 40(5): 1084-1094 https://doi.org/10.18402/resci.2018.05.20 CHENHui, FUGuanghui, LIUYouzhao. Spatial and temporal variation and trend evolution of county-based agricultural greenhouse gas emissions in Jiangsu Province[J]. RESOURCES SCIENCE, 2018, 40(5): 1084-1094 https://doi.org/10.18402/resci.2018.05.20
本文参考相关研究成果,测算各县域单元农业温室气体排放量(表1),并引入排放强度这一指标,衡量排放量与农业经济水平的关系。农业温室气体排放强度(CI)的计算公式为: (1) 式中G为农业温室气体排放量(万t);A为当年农业总产值(万元)。 Table 1 表1 表1江苏省主要农业温室气体排放量测算体系 Table 1Estimation system of main agricultural greenhouse gases in Jiangsu Province
江苏省农业温室气体排放总量大幅增加,由2001年9477.69万t增加到2014年11 500.08万t,年均增加1.64%(图1a),大致可分为4个阶段:①大幅下降期(2001—2003年),温室气体排放量由9477.69万t下降至8151.52万t,环比降幅达13.99%;②大幅增长期(2003—2005年),年均增加10.52%,受2003年异常减少的影响,该阶段出现最大增幅,达18.98%;③小幅下降期(2005—2007年),年均降幅5.37%;④快速上涨期(2007—2014年),排放量迅速增加,年均增加4.37%。由于历年农业总产值的持续增长,排放强度年际变化表现为明显下降趋势(图1b),年均降幅达4.26%,表明其经济效率逐步提高。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图1江苏省农业温室气体排放量及排放强度变化情况 -->Figure 1Changes of agricultural greenhouse gas emissions and emission intensity in Jiangsu Province -->
4.2 时空差异分析
4.2.1 县域空间格局变动 为加强可比性,按照2014年排放量、排放强度均值的0.5倍以下、0.5~1.0倍、1.0~1.5倍、1.5倍以上4个区间将各县域单元划分高、较高、中度、低4种排放区和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4级排放强度类型区[21](图2、图3)。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图22001年、2014年农业温室气体排放量分布注:图中“南京”等地级市,指该市市辖区,下同;该图基于江苏省标准地图服务网站下载的审图号为苏S(2013)115号的标准地图制作,底图无修改。 -->Figure 2Distribution chart of agricultural greenhouse gas emissions in 2001, 2014 -->
显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图32001年、2014年农业温室气体排放强度分布注:该图基于江苏省标准地图服务网站下载的审图号为苏S(2013)115号的标准地图制作,底图无修改。 -->Figure 3Distribution of agricultural greenhouse gas emission intensity in 2001, 2014 -->
从排放量来看,高排放区数量明显增加,2014年比2001年增加了12个,中度排放区逐步演变为较高、高排放区(图2)。而且空间集聚特征明显,高排放区集中于苏北地区和沿海地区中部,且高值区域逐渐向此处集聚,这与该区域农业经济快速发展有关,该区域农业基础相对薄弱,又是承载全省粮食自给和安全的重要区域,其农业投入增速较大,但发展仍相对粗放,是排放量增加的重要因素。如由较高排放区转变为高排放区的睢宁县,2014年比2001年农业总产值增长了4.6倍,排放量增加了1.9倍,其单位播种面积使用的农业机械总动力也同步增加了2.1倍,是经济较发达的昆山市1.3倍,可见其农业发展仍相对粗放。 排放强度更便于横向比较(图3)[30]。从数量上看,2001年排放强度Ⅰ级4个、Ⅱ级7个、Ⅲ级3个、Ⅳ级48个,2014年依次为16个、17个、13个、16个。2001年排放强度相对集中于Ⅳ级,之后逐步向均衡化发展,到2014年分布已经相对离散。2001年排放强度高值遍布全省,而2014年则相对集中于苏北地区中部、苏中部分区域,与高排放区分布大致相同。 4.2.2 县域差异演变 2001—2014年各县域单元间排放量标准差由610上升到903,年均增长3.69%;变异系数则从3.99上升到4.87,年均增长1.70%。可分3个阶段(图4a):①2001—2003年,为第一波动期,标准差在2003年达到最低值,为536;②2004—2007年,为第二波动期,两者均在2005年达到峰值;③2008年之后是后续增长期,标准差和变异系数增速年均分别为4.96%、1.82%,均高于研究时段均值,表明县域间相对、绝对差距进一步扩大。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图4排放量和排放强度标准差与变异系数变化情况 -->Figure 4Standard deviation and variation coefficient of emission and emission intensity -->
4.3.1 区域差异比较 采用3.4章节所述公式,计算各县域单元农业温室气体排放承载系数ESC与农业经济贡献系数ECC(表2)。 Table 2 表2 表22001年、2014年各县域单元ESC与ECC Table 2ESC and ECC of each county in 2001, 2014
序号
地区
2001年
2014年
序号
地区
2001年
2014年
ESC
ECC
ESC
ECC
ESC
ECC
ESC
ECC
1
南京市辖区
0.85
1.01
1.02
1.19
32
灌云县
1.06
0.39
0.97
0.50
2
浦口区
1.71
0.47
1.04
1.67
33
灌南县
1.03
0.36
1.07
0.51
3
江宁区
0.60
0.87
1.23
1.54
34
淮安市辖区
0.88
1.13
1.10
1.27
4
六合区
1.12
0.56
1.05
0.84
35
涟水县
0.60
0.81
1.07
0.44
5
溧水区
1.28
0.56
1.23
1.02
36
洪泽县
1.13
0.27
1.19
0.63
6
高淳区
1.26
0.68
1.29
1.58
37
盱眙县
0.69
0.56
1.02
0.39
7
无锡市辖区
1.18
1.90
1.18
9.60
38
金湖县
1.30
0.28
1.27
0.50
8
江阴市
1.10
0.66
1.03
1.57
39
盐城市辖区
0.88
5.90
1.09
4.60
9
宜兴市
0.60
1.16
1.21
0.86
40
响水县
0.92
0.27
0.87
0.42
10
徐州市辖区
0.96
2.43
0.80
2.07
41
滨海县
1.00
0.48
0.83
0.35
11
丰县
0.82
0.42
0.62
0.39
42
阜宁县
1.12
0.35
0.95
0.39
12
沛县
0.99
0.54
0.88
0.68
43
射阳县
1.12
1.01
1.15
0.70
13
睢宁县
0.92
0.36
0.75
0.39
44
建湖县
1.29
0.56
1.16
0.55
14
新沂市
0.87
0.56
0.75
0.47
45
东台市
0.78
0.47
0.83
0.47
15
邳州市
1.05
0.55
0.82
0.61
46
大丰市
1.11
0.65
0.99
0.56
16
常州市辖区
1.04
2.15
1.03
3.33
47
扬州市辖区
1.30
1.62
1.26
2.14
17
溧阳市
0.95
0.69
1.27
0.74
48
宝应县
0.80
1.08
1.29
0.64
18
金坛市
1.27
0.48
1.11
0.99
49
仪征市
1.07
0.43
1.19
0.57
19
苏州市辖区
1.04
3.06
0.98
6.17
50
高邮市
1.33
0.64
1.32
0.70
20
常熟市
0.81
1.15
1.19
0.95
51
镇江市辖区
1.06
2.69
1.07
3.00
21
张家港市
1.18
0.65
1.20
1.00
52
丹阳市
1.13
0.55
1.25
0.76
22
昆山市
1.12
0.96
1.19
1.95
53
扬中市
1.14
0.83
1.15
0.95
23
太仓市
1.16
1.11
1.04
1.17
54
句容市
1.24
0.50
1.26
0.81
24
南通市辖区
1.14
3.60
1.10
3.51
55
泰州市辖区
1.10
2.06
1.13
1.80
25
海安县
1.00
0.53
0.93
0.56
56
兴化市
1.41
0.61
1.28
0.56
26
如东县
1.01
0.54
1.06
0.55
57
靖江市
1.01
0.40
1.08
0.44
27
启东市
0.69
0.66
0.86
0.83
58
泰兴市
0.88
0.42
1.04
0.44
28
如皋市
0.86
0.35
0.93
0.47
59
宿迁市辖区
0.94
2.54
0.97
1.88
29
海门市
0.71
0.54
0.82
0.73
60
沭阳县
1.02
0.44
1.02
0.44
30
连云港市辖区
0.87
2.96
0.95
1.87
61
泗阳县
0.83
0.41
0.95
0.53
31
东海县
0.92
0.38
0.96
0.39
62
泗洪县
0.89
0.37
0.92
0.38
新窗口打开 通过表2可以看出,2014年高邮市ESC居于全省第1位,其吸收量贡献率是其排放贡献率的1.32倍,生态容量较高。而丰县是ESC最低地区,仅为0.62,排在倒数2~10位大都为苏北地区北部的县域单元,生态容量较低,影响了其他地区利益。 2014年无锡市辖区ECC最高,达9.60,表明其经济贡献率是其排放贡献率的9.60倍,农业产出贡献较高;苏州市辖区、盐城市辖区分列2、3位,两地经济贡献系数值较高,分别为6.17、4.60,但与无锡市辖区相比差距较为明显;排在4~12位的地区,除昆山市外,均为地级市市辖区。滨海县是ECC最低县域单元,仅为0.35,排在倒数2~10位的地区以苏北地区中部区域为主,农业产出贡献较低。 4.3.2 排放基尼系数分析 通过测算主要指标基尼系数(图5),可以看出:2001—2014年排放量、排放强度、ESC基尼系数均值分别为0.3141、0.3018、0.0986,处于合理范围,但ECC基尼系数均值为0.4414,处于“差距较大”状态,各年均超过警戒线“0.4”,并有不断扩大的趋势。2014年ECC>1的21个县域单元排放量占全省的26.30%,但贡献了60.86%农业总产值;而ECC<1的41个县域单元仅贡献的产值仅占39.14%,却产生了73.70%的温室气体排放量。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图52001—2014年主要指标基尼系数 -->Figure 5Gini coefficient of main indicators from 2001 to 2014 -->
总体而言,排放量、排放强度以及ESC均处于“相对合理”等级及以下;但ECC超过了“0.4”的分配差距警戒线,苏北等经济相对落后区域排放所占比重是其产值贡献率的多倍,这种情况仍有上涨的趋势,应引起特别注意。 4.3.3 农业发展承载贡献矩阵聚类分析 参照田云等的研究[22],按照ESC、ECC>1或<1的组合,采用矩阵聚类分析将62个县域单元划分为四类(图6)。 显示原图|下载原图ZIP|生成PPT 图62001年和2014年农业发展承载贡献分类示意注:该图基于江苏省标准地图服务网站下载的审图号为苏S(2013)115号的标准地图制作,底图无修改。 -->Figure 6Chart of bearing and contribution of agricultural development categories in 2001, 2014 -->
本文研究为制定差异化的农业节能减排政策,特别是确定各行政区域温室气体排放限额目标任务奠定了基础。研究结果表明,江苏省县域农业温室气体排放大幅增加,且存在较大的时空差异,这就要求地方政府特别是省级政府在制定农业节能减排政策,分配节能减排限额目标任务时应充分考虑这种差异性,即差异化的制定农业节能减排目标任务,避免政策“一刀切”[22]。具体包括两个方面: (1)制定差异化的排放目标任务和激励措施。根据国家制定的“地方政府对本行政区域节能减排负总责”的要求,省级政府可以根据四类不同类型区制定分配准则,例如“高承载力-高经济贡献”类型区应确定更高的节能减排任务;“高承载力-低经济贡献”类型区在确定较高的节能减排任务的同时,辅以财政奖励,肯定其贡献,以免影响其减排积极性 [22];“低承载力-高经济贡献”类型区应承担适中的减排任务;“低承载力-低经济贡献”类型区可以适当减少减排任务,同时加大资金扶持和政策倾斜。 (2)制定差异化的现代农业发展思路。各类地区应结合自身特征制定不同的农业发展方向,例如“高-高”类型区应大力发展现代化的生态农业、休闲农业,结合自身经济实力强的优势,适当发展农业综合体,运用先进低碳技术,实现农业低碳化;“高-低”类型区应以“绿色”农产品为核心,发展生态农业,提升该类区域农业经济效益;“低-高”类型区以优化农业产业结构为主,改善农作物种植方式、品种,适当向林业、渔业等低碳排放转变;“低-低”类型区应积极争取增加农业资金投入,开展测土配方、土地整治等措施,提升农业综合实力,逐步发展低碳农业。当然,该研究还需要进一步深入,如不同地区自然条件、耕作制度、产业结构以及其他产业部门对农业温室气体排放的影响,仍需进一步深化,其影响程度尚需运用数学方法量化分析。 The authors have declared that no competing interests exist.
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