新疆农业碳排放强度的时空特征与溢出效应探讨

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论文字数:46212 论文编号:sb2024050614310052355 日期:2024-05-23 来源:硕博论文网

本文是一篇经济论文,本文在分析新疆农业发展现状的基础上从农地利用、水稻种植、畜禽养殖和秸秆焚烧碳源测算新疆农业碳排放,基于2001—2021年新疆14个地州(市)的农业碳排放总量、农业碳排放强度数据,剖析了新疆农业碳排放强度的时空特征,并建立空间计量模型对新疆农业碳排放强度的空间溢出效应进行探究,分析各解释变量对新疆农业碳排放强度的贡献程度。
第1章绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背景
全球变暖是当今人类最为关注的全球性环境问题,自工业革命以来,随着人类活动加剧,大量温室气体的排放导致地球表面平均温度不断升高、冰川消融、海平面上升等,不仅威胁生态系统的平衡,还影响人类的生存。1972年,各国政府首次在联合国人类环境会议上讨论环境问题,此后,《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》再到《巴黎协定》的接连颁布,“碳中和”作为一项国家层面的发展理念,在各国范围内得到广泛接纳。如今,全球越来越多的国家开始将“碳中和”转化为国家战略,截至当前,已有130多个国家相继承诺“碳中和”目标。2022年,《中国气候变化蓝皮书》指出,最近20年全球平均温度较工业化前水平高出1.01摄氏度,且中国升温速率高于同期全球平均水平,是20世纪初以来中国的最暖时期。面对温室效应加剧、全球变暖对人类生存和发展的严峻挑战,中国不断提高应对气候变化的行动力度。2016年,国务院印发《“十三五”控制温室气体排放工作方案》,争取推动我国二氧化碳排放于2030年前达到峰值。2020年9月,中国在第75届联合国大会一般性辩论上作出“二氧化碳排放实现碳达峰、碳中和”的庄严承诺。同年12月,习近平主席在气候雄心峰会上宣布,2030年单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005下降65%以上。二十大报告中更是明确提出要积极稳妥推进“碳达峰”“碳中和”,表明中国积极参与应对气候变化全球治理,坚定不移走绿色发展之路的决心。
联合国政府间气候变化专门委员会第四次评估报告指出,全球人为气体排放总量的13.5%来自农业,且农业已成为全球第二大温室气体排放来源。根据联合国粮农组织《2016年粮食及农业状况》报告,世界约有20%的温室气体来自农、林、渔业和畜牧生产,而考虑加工、包装、运输和零售等整个产业链后,这一比例将增加到25%,因此,农业面临较大的碳减排任务。从源头追溯,农业不仅是全球重要的温室气体排放源,更是国民经济中唯一创造碳汇的部门,农业减排对于实现“碳达峰”“碳中和”潜力巨大。

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1.2国内外研究综述
1.2.1国外研究综述
1.2.1.1农业碳排放测算研究
1997年,《京都议定书》首次以国际性法规的形式限制发达国家的温室气体排放,并指出农业生产碳排放为农田土壤气体排放、稻田甲烷排放、动物肠道发酵气体排放、粪便管理气体排放、草原及农作物残留物田间燃烧气体排放等方面。国外学者主要着眼于农业生产投入及土地利用视角对农业碳排放的测算进行研究。
首先是农业生产投入视角,如Mclaughlin等(2000)通过估算液体猪粪和无机肥在玉米试种过程中的能源投入情况,得出牲畜粪便不仅对农作物产量没有影响,还可以产生较大的节能潜力的结论[1]。Dyer等(2010)研究加拿大农业生产中农业机械的投入及农药、化肥的使用对农业碳排放的影响,进而得出农业生产要素投入是产生农业碳排放的来源之一[2]。Galic M等(2019)实地研究了冬小麦种植期间不同化肥投入对土壤二氧化碳排放、碳固存和土壤质量的影响,结果表明过度耕作和施肥不当会导致土壤碳流失、增加大气中二氧化碳的排放量[3]。其次是土地利用视角,如West等(2002)通过作物轮作、覆盖作物等农业管理方式,使用全碳循环分析法对土壤中的碳进行封存[4]。Lal等(2004)传统耕作方式所产生的碳排放量是精耕和免耕产生碳排放量的6倍左右,并指出合理耕作的重要性[5]。Woomer P L(2004)指出农业碳排放的产生与农业土地利用方式的转变有较大的联系,农业土地利用方式同样影响着农业碳排放量的产生[6]。Lubowski R N等(2005)调查了土壤碳封存的成本,发现不同的土地利用方式导致的土壤碳排放及固碳能力存在差异[7]。Anjali Dubey等(2009)通过对1990—2005年印度和美国农业系统碳排放的评估,发现转变农业耕作方式有利于实现土壤固碳,从而促进农业可持续发展[8]。Vleeshouwers L M(2010)在前者的基础上通过构建农业碳排放测算体系,对欧洲农地利用碳排放进行测算后提出对土壤中有机碳封存的方法和措施[9]。Timilsina A等(2019)对农田土壤表层二氧化碳进行研究,探讨种植各种作物的土壤和管理措施的二氧化碳排放量[10]。
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第2章概念界定与理论基础
2.1相关概念界定
2.1.1碳排放
碳排放被认为是全球变暖的原因之一,其主要成分是温室气体中的二氧化碳,通常人们认为碳排放就是二氧化碳排放,然而这种理解并不全面。《京都议定书》中将温室气体界定为六种气体,分别是二氧化碳(CO2)、氢氟碳化物(HFCS)、甲烷(CH4)、全氟化碳(PFCS)、氧化亚氮(N2O)、六氟化硫(SF6),可以看出,碳排放不仅仅是二氧化碳气体,而是混合温室气体的总称。人类的任何活动都有可能造成碳排放,各种燃油、煤炭、天然气等在使用过程中都会产生碳排放,城市运转、人类日常生活也会不断地产生二氧化碳。大量碳排放造成的影响主要分为两个方面,一方面,碳排放的增加会使大气温度升高,从而导致全球气候变暖;另一方面,碳排放会对生态环境造成很大破坏,比如SO2引起植物类群变化、CO2引起森林生态系统透气性改变等。碳排放的不断增加不仅威胁生态系统的平衡,还会严重影响人类日常生活。因此,必须采取控碳减排措施来保护生态环境,实现经济发展与环境保护的双重目标。
2.1.2碳排放强度
碳排放强度是指每单位国民生产总值所产生的二氧化碳量,即碳排放强度为碳排放量与GDP的比值,主要用来衡量一国经济发展水平同碳排放量之间的关系,如果某国家或地区在经济增长的同时,每单位国民生产总值所带来的二氧化碳量在下降,说明该国家或地区实现了低碳发展。与碳排放量不同,碳排放强度是一个相对指标,即相对于经济增长而言,碳排放量增加或者减少。正是由于碳排放强度在衡量碳排放量的同时考量了经济发展水平,可以全面表征某国家或地区的经济发展水平、能源消费结构和资源利用等情况,所以被作为衡量环境质量的重要依据。一般情况下,碳排放强度会随着经济发展水平的提升和技术进步而呈下降趋势,但是,碳排放强度也受某国家或地区的产业结构、能源强度等多方面因素影响。因此,为准确衡量各地区的农业碳排放情况,本文以碳排放强度为指标,并分析多种影响因素对新疆农业碳排放强度的空间效应,准确把握新疆农业碳排放强度的特点,为新疆发展低碳农业提供有力借鉴。
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2.2主要理论基础
2.2.1外部性理论
外部性也称溢出效应和外部影响,通常表示没有相关交易存在时,某一主体的行为使另一主体受到损失或者得到利益的情形。在经济学领域,外部性的含义非常重要。19世纪90年代,著名学者马歇尔首次提出“外部经济”概念,他提出企业生产规模的扩大以及生产费用的减少是由外部因素影响导致的,比如市场规模的大小、交通是否便捷、竞争对手的发展状况等。20世纪初,“福利经济学之父”庇古在马歇尔研究的基础上完善了“外部经济”的概念,提出了“外部不经济”概念,即企业发展为其他企业或者整个社会带来损失,此时企业的边际社会成本大于企业的边际私人成本。相反,“外部经济”为企业发展或其他企业或者社会带来收益且没有获得回报,此时社会收益大于私人收益。20世纪60年代,科斯在前人的基础上进一步完善了外部性理论,被后人广泛应用。可见,外部性主要研究私人成本与社会成本之间、私人收益与社会收益之间的关系。
在能源领域中,外部性集中表现为因任意开采、利用、耗费自然资源等污染环境,影响社会发展,造成生态系统的不平衡。具体到农业碳排放的外部性问题,主要表现为农业生产过程中产生的碳排放严重影响全球气候变化,造成环境污染等。相反,如果某区域的减排降碳在收益自身的同时惠及周边地区,也体现出碳排放的外部性问题。基于此,碳减排工作需要政府统筹各区域发展实际,因地制宜制定减排政策,这也是本文研究各地州(市)农业碳排放的意义所在。
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第3章 新疆农业发展现状及农业碳排放强度测算 ................. 21
3.1 研究区概况 .............................. 21
3.2 新疆种植业发展现状分析 ..................................... 22 
第4章 新疆农业碳排放强度的时空特征分析 .................. 36
4.1 新疆农业碳排放强度的时序特征分析 ............................ 36
4.1.1 新疆农业碳排放总量时序特征分析........................ 36
4.1.2 新疆农业碳排放结构时序特征分析......................... 37
第5章 新疆农业碳排放强度空间溢出效应分析 ................................ 50
5.1 模型构建与指标选取 .............................. 50
5.1.1 模型构建 ......................................... 50
5.1.2 空间权重矩阵设定 ............................. 52
第5章新疆农业碳排放强度空间溢出效应分析
5.2新疆农业碳排放强度空间相关性分析
5.2.1全局空间相关性分析
根据公式5-15计算出2001—2021年新疆农业碳排放强度的全局Moran’s I指数,如表5-2所示。研究期内,新疆农业碳排放强度的全局Moran’s I指数均为正数,且均在10%的水平下通过检验,表明新疆农业碳排放强度在地理空间上存在正相关关系。从时间变化趋势来看,全局Moran’s I指数呈现“下降—上升—下降”的变化态势,尤其是2015年以来,新疆农业碳排放强度的全局Moran’s I指数平稳上升,这表明新疆各地州(市)农业碳排放强度的空间相关性不断加强,各地区之间的依赖程度越来越高。

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第6章结论与展望
6.1主要结论
本文在分析新疆农业发展现状的基础上从农地利用、水稻种植、畜禽养殖和秸秆焚烧碳源测算新疆农业碳排放,基于2001—2021年新疆14个地州(市)的农业碳排放总量、农业碳排放强度数据,剖析了新疆农业碳排放强度的时空特征,并建立空间计量模型对新疆农业碳排放强度的空间溢出效应进行探究,分析各解释变量对新疆农业碳排放强度的贡献程度。研究得出以下结论:
(1)新疆农业碳排放总量和农业碳排放强度分别呈现“波动上升”“持续下降”的时序特征,畜禽养殖是新疆主要的农业碳源。新疆农业碳排放总量大致经历了“平稳上升—缓慢下降—快速上升—波动下降”的变化趋势,由2001年的1969.18万吨增加至2021年的2551.77万吨,以年均1.41%的速度累积增加582.59万吨;新疆农业碳排放强度变化趋势大致分为“快速下降—缓慢下降—平稳下降”3个阶段。核密度估计曲线整体呈现左移态势,峰值显著提升,波峰宽度略有缩小,且农业碳排放强度低于均值的地州(市)数量逐渐增多,各地州(市)农业碳排放强度的差距逐渐缩小。
(2)新疆农业碳排放空间分布特征变化明显,农业碳排放总量整体呈现“南多北少”的空间分布特征,高值区主要分布在南疆地区及北疆局部地区,低值区分布在东疆。各地州(市)农业碳排放强度均呈现递减态势,但降幅差异较大,空间分布呈现“南北高、中间低”的特征。2021年新疆全区14个地州(市)的农业碳排放量均低于500万吨,农业碳排放强度均低于2吨/万元,其中伊犁州农业碳减排效果最为突出,乌鲁木齐市、哈密市、巴州、吐鲁番市、阿克苏、塔城和喀什等地的农业碳排放强度较低,每万元农牧业产值产生的碳排放不到1吨。
参考文献(略)


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