基于碳足跡的安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯時(shí)空差異

張 精，方 堉，魏錦達(dá)，林佳壕，陳培彬，朱朝枝

（1. 福建農(nóng)林大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，福建 福州 350002；2. 福建農(nóng)林大學(xué)藝術(shù)園林學(xué)院，福建 福州 350002）

0 引言

【研究意義】工業(yè)革命后，世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類生產(chǎn)活動(dòng)的增加導(dǎo)致溫室氣體排放激增，全球氣候變暖問題凸顯。20 世紀(jì)70 年代起，學(xué)界日益重視和加強(qiáng)碳變化對(duì)人類生產(chǎn)生活影響的研究，并逐漸認(rèn)可碳足跡這一新的研究方法。生態(tài)足跡是指生產(chǎn)特定單位人口所消費(fèi)的所有資源和吸納這些人口所產(chǎn)生的所有廢棄物所需要的生物生產(chǎn)土地的總面積與水資源量[1]。碳足跡則是在生態(tài)足跡的基礎(chǔ)上提出的，它是對(duì)人類的某項(xiàng)生產(chǎn)生活活動(dòng)直接或間接引起的二氧化碳排放量的度量。碳源、碳匯問題就本質(zhì)而言是碳的流量問題，碳源表示向大氣圈釋放碳的通量，即碳排放，碳匯則可理解為從大氣圈中消除碳量的過程，即碳吸收[2]。碳足跡是在生態(tài)足跡概念上的引申發(fā)展，學(xué)界目前認(rèn)為碳足跡主要包括兩種定義：一是如上文所說的，即常識(shí)中的碳排放量（t）；二是因使用化石燃料排放的CO2所需的生產(chǎn)性土地面積，即碳排放的占地面積（hm2）[3]。本文中所采用的碳足跡核算主要是第二種定義。作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)碳排放貢獻(xiàn)度較大，是重要的碳源和碳匯。安徽省作為農(nóng)業(yè)大省，近幾年來生產(chǎn)水平不斷提高，耕地面積起伏變動(dòng)較大。截至2019 年，安徽全省農(nóng)業(yè)常住人口占總?cè)丝诘?5.31%，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整趨向合理。在鄉(xiāng)村振興發(fā)展戰(zhàn)略的大背景下，安徽省應(yīng)充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)大省的優(yōu)勢(shì)，以農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)推動(dòng)農(nóng)村發(fā)展、農(nóng)民增收。因此，準(zhǔn)確評(píng)估農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳源、碳匯，對(duì)制定合理的農(nóng)業(yè)減排措施具有重要的指導(dǎo)意義。開展安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究，可為安徽省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供借鑒，同時(shí)也可為其他農(nóng)業(yè)大省的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)提供參考?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】眾多學(xué)者針對(duì)安徽省農(nóng)田碳排放的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其影響因素進(jìn)行研究，李穎[4]、鄒露[5]、胡中應(yīng)[6]等根據(jù)脫鉤效應(yīng)構(gòu)建模型對(duì)安徽省農(nóng)田系統(tǒng)的碳排放進(jìn)行了分析，李穎、李琦等[7?8]從時(shí)空序列的角度比對(duì)了不同年份安徽省農(nóng)業(yè)碳排放的變化；在碳源及碳排放影響因素的相關(guān)研究方面，R.Lal[9]認(rèn)為農(nóng)業(yè)碳排放量存在差異主要由不同的耕作方式導(dǎo)致，Li Hong[10]、Jiang Jingjing[11]研究發(fā)現(xiàn)農(nóng)田灌溉、機(jī)耕、農(nóng)業(yè)柴油、農(nóng)膜、農(nóng)藥及化肥等農(nóng)業(yè)要素的投入與農(nóng)業(yè)碳排放有重要關(guān)系，這與國(guó)內(nèi)報(bào)道的研究結(jié)果大致趨同?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】迄今學(xué)者們從碳源/碳匯的角度對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放問題研究尚待進(jìn)一步深入，尤其在區(qū)域時(shí)空的分布和集聚性研究方面，因此有必要探討安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳源/匯時(shí)空差異及碳足跡在空間聚集上的表現(xiàn)。【擬解決的問題】本文著眼于區(qū)域經(jīng)濟(jì)視角，以安徽省耕地動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合前人的研究成果，分析2008—2016 年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放/吸收的趨勢(shì)及其變化因素，以期為安徽省持續(xù)推進(jìn)農(nóng)業(yè)低碳化提供理論和實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

安徽省位于中國(guó)華東地區(qū)，介于東經(jīng)114°54′-119°37′、北 緯29°41′-34°38′，全 省 總 面 積14.01萬km2，有八百里的沿江城市群和皖江經(jīng)濟(jì)帶，內(nèi)擁長(zhǎng)江水道，外承沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)輻射，是我國(guó)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省和重要的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地。安徽地勢(shì)由平原、丘陵、山地構(gòu)成，區(qū)域范圍內(nèi)有淮河、長(zhǎng)江、錢塘江三大水系。安徽省屬于暖溫帶與亞熱帶過渡地區(qū)，淮河以北屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，淮河以南為亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。同時(shí)，安徽省作為長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要組成部分，處于全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的戰(zhàn)略要沖和國(guó)內(nèi)幾大經(jīng)濟(jì)板塊的樞紐地帶，經(jīng)濟(jì)、文化與長(zhǎng)三角其他地區(qū)有著不可分割的聯(lián)系。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究中所采用的數(shù)據(jù)主要來源于2009—2017年出版的《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》，其中的碳源主要包括：化肥使用量、農(nóng)膜使用量、農(nóng)藥使用量、農(nóng)作物種植面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和灌溉面積；碳匯則涵蓋了各類作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及耕地面積。由于2007年之前和2017 年之后碳排放量指標(biāo)和碳吸收量指標(biāo)的數(shù)據(jù)不全，故而采用2008—2016 年度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放強(qiáng)度和碳吸收強(qiáng)度進(jìn)行分析，包括區(qū)間內(nèi)各設(shè)區(qū)市農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放特征、碳吸收特征及碳足跡特征。

研究涉及的安徽省行政區(qū)劃分布shp 矢量數(shù)據(jù)（圖1）來源于中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所。

1.3 研究方法

1.3.1 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放量估算 借鑒學(xué)者對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放源的分類[12]，主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品和農(nóng)業(yè)主要生產(chǎn)活動(dòng)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入品包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)機(jī)具，而農(nóng)業(yè)主要生產(chǎn)活動(dòng)則針對(duì)有效灌溉和土地翻耕作業(yè)。

安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放量采用的估算公式為：

圖 1 安徽省行政區(qū)劃分布Fig. 1 Administrative divisions of Anhui Province

式中，T代表安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放總量（t），Ti表示第i種碳源的碳排放量，Ei表示第i種碳源的數(shù)量，δi代表第i種碳源的碳排放系數(shù)。農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)碳源的排放系數(shù)主要來自IPCC 等機(jī)構(gòu)已公布的數(shù)據(jù)。本文采用的6 種碳源的排放系數(shù)具體見表1。

1.3.2 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳匯計(jì)算 碳匯主要由農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種作物在全生育周期內(nèi)對(duì)碳的吸收。結(jié)合已經(jīng)公布的中國(guó)主要農(nóng)作物分類和安徽省實(shí)際種植的作物種類，將研究的作物種類限定在以下幾種種類中（表2），主要包括糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物和園林作物。則農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中碳匯的計(jì)算公式為：

式中，i—第i種農(nóng)作物，Ct—農(nóng)田系統(tǒng)的總碳吸收量（t），Cd—第i類作物全生育期的碳吸收量（t），Cf—第i類作物合成單位質(zhì)量干物質(zhì)需要吸收的碳（t），Dw—生物產(chǎn)量，Y—第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，Hi—第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)。安徽省主要農(nóng)作物碳吸收率（Cf）和經(jīng)濟(jì)系數(shù)（Hi）見表2。

表 1 安徽省農(nóng)業(yè)碳排放源系數(shù)Table 1 Coefficients of agricultural carbon emission sources in Anhui

表 2 安徽省主要農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)系數(shù)和碳吸收率Table 2 Economic coefficient and carbon absorption rate of main crops in Anhui

式中：E為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放總量，含義同于公式（1）中的T；NEP反映該地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的農(nóng)作物所能達(dá)到的碳吸收強(qiáng)度，即1 hm2的植被1 年吸收的碳量（C·hm?2·a?1）；Ct為該地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中所有農(nóng)作物全生育期對(duì)碳的吸收量；S為耕地面積。

如果區(qū)域生態(tài)承載力（耕地面積）小于區(qū)域農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡，則會(huì)出現(xiàn)碳生態(tài)赤字；若區(qū)域農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡小于區(qū)域生態(tài)承載力，則表現(xiàn)為碳生態(tài)盈余[14]。

式中，CED為碳生態(tài)赤字，CER為碳生態(tài)盈余，CEC為生態(tài)承載力，即耕地面積[14]。

1.3.3 農(nóng)田碳足跡核算 本文所采用的碳足跡定義為消耗碳排放所占用的生產(chǎn)性土地面積（即CEF），計(jì)算公式為[13]：

2 結(jié)果與分析

2.1 安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)格局特征分析

從《安徽省統(tǒng)計(jì)年鑒》2008—2016 年的數(shù)據(jù)看，安徽省在這9 年間的耕地面積總體上呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)而后突然躍升的趨勢(shì)，2013 年是一個(gè)較大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（表3）。9 年期間安徽省的耕地面積共增加了1.684 896×106hm2，增長(zhǎng)幅度較大。

表 3 2008—2016 年年安徽省耕地變化時(shí)間差異Table 3 Time variations on farmland use in Anhui, 2008-2016

土地利用動(dòng)態(tài)度是真實(shí)反映土地利用類型動(dòng)態(tài)變化程度的指數(shù)，單一土地利用動(dòng)態(tài)度可以表達(dá)特定區(qū)域一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型變化情況[15]。為了切實(shí)反映安徽省各區(qū)市耕地面積的確切變化，研究中采用土地利用動(dòng)態(tài)度進(jìn)行剖析，其中，為反映安徽省在兩個(gè)等距時(shí)間段內(nèi)的耕地利用情況，以2012 年為時(shí)間節(jié)點(diǎn)，將安徽省的土地利用動(dòng)態(tài)變化度分為兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行分析。土地利用動(dòng)態(tài)度計(jì)算公式為：

式中：Ua、Ub為研究初期及研究末期單一土地利用類型的數(shù)量；T為研究時(shí)段，本式中T的單位為年，K值為安徽省耕地土地利用的年變化率。

利用ArcGIS 10.6 進(jìn)行可視化分析，可以得出，2008—2012 年，安徽省大多數(shù)設(shè)區(qū)市土地利用動(dòng)態(tài)度的變動(dòng)幅度都比較小，從?0.11 到1 之間不等，部分設(shè)區(qū)市的動(dòng)態(tài)度甚至為負(fù)值，只有合肥市、蕪湖市和馬鞍山市的土地利用動(dòng)態(tài)度大于1，整體而言全省的耕地情況變化較?。?012—2016 年，安徽省全省16 個(gè)設(shè)區(qū)市所表現(xiàn)出的耕地面積變化程度較高，動(dòng)態(tài)度指數(shù)都表現(xiàn)出正值，且絕大多數(shù)設(shè)區(qū)市土地利用動(dòng)態(tài)度的變化都在1 以上。從整體來看，耕地面積的差異反應(yīng)的較為明顯，衡量尺度產(chǎn)生重大變化，銅陵市的土地利用動(dòng)態(tài)度甚至達(dá)到了12.051 5，土地利用度在1 以上的設(shè)區(qū)市有12 個(gè)（表4，圖2）。

由于土地利用動(dòng)態(tài)度的變化較為明顯，故而在研究碳排放量的過程中中加入碳排放強(qiáng)度來衡量安徽省16 個(gè)設(shè)區(qū)市不同年份的碳排放特征，而此處的碳排放強(qiáng)度并非日常研究中所指的單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的增長(zhǎng)所產(chǎn)生的二氧化碳排放量，而是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中單位面積的碳排放強(qiáng)度。如果其碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，則說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向低碳化方向發(fā)展。

2.2 安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放強(qiáng)度時(shí)空差異

2008—2016 年安徽省農(nóng)田利用所產(chǎn)生的碳排放總量呈現(xiàn)出逐年減少的趨勢(shì)，更直觀呈現(xiàn)為碳排放總量單位面積強(qiáng)度的起伏（表5），2008—2016 年的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放強(qiáng)度由5.563 7 t·hm?2降至3.798 0 t·hm?2，減幅達(dá)1.46 倍。各設(shè)區(qū)市在2008—2016 年的排放趨勢(shì)也呈現(xiàn)出不同的變化，通過比較16 個(gè)市9 年間的碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)，可以得出，9 年間16 個(gè)設(shè)區(qū)市的碳排放主要貢獻(xiàn)城市為黃山市、蕪湖市、宿州市和池州市，其中黃山市和宿州市的碳排放強(qiáng)度始終維持在較高的水平，結(jié)合到16 個(gè)設(shè)區(qū)市兩個(gè)時(shí)段的土地利用動(dòng)態(tài)度變化，碳排放總量的不斷增高和耕地面積維持在較低水平是主要原因之一。

表 4 2008—2016 年安徽省省各市耕地空間差異（耕地利用動(dòng)態(tài)度）Table 4 Spatial variations on farmlands at cities in Anhui (degree of dynamic farmland use), 2008-2016

圖 2 安徽省各設(shè)區(qū)市生態(tài)格局（耕地利用動(dòng)態(tài)）特征Fig. 2 Ecological patterns (dynamic farmland use) at districts and cities in Anhui

通過進(jìn)一步轉(zhuǎn)置排列安徽省16 個(gè)設(shè)區(qū)市碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS 10.6 進(jìn)行可視化分析，得到安徽16 個(gè)市的碳排放強(qiáng)度指數(shù)空間分布圖（圖3），從橫縱向兩個(gè)角度比對(duì)安徽省碳農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放情況，碳排放強(qiáng)度衡量尺度分別為0.19～0.79 t·hm?2、0.20～0.24 t·hm?2、0.25～0.34 t·hm?2、0.35～0.48 t·hm?2、0.49～0.62 t·hm?2。從空間分布看，2008 年黃山市的碳排放強(qiáng)度最高，達(dá)到0.623 9 t·hm?2，碳排放量及其強(qiáng)度遠(yuǎn)超過安徽省其他地區(qū)，其次為蕪湖市，碳排放水平為0.549 9 t·hm?2；淮北市、滁州市和亳州市處于全省碳排放的較低水平，碳排放強(qiáng)度指數(shù)在0.17～0.19 t·hm?2；其余各設(shè)區(qū)市均處于0.20～0.48 t·hm?2。與2008 年相比，2011 年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排放空間分布情況變化不大，較為突出的是蕪湖市碳排放強(qiáng)度降低明顯，而淮北市增至0.256 5 t·hm?2。從2014 年看，部分設(shè)區(qū)市的指標(biāo)變動(dòng)較大，蕪湖市、滁州市和亳州市的碳排放降至全省較低水平，均低于0.19 t·hm?2，中部城市碳排放則略微回升，但黃山、宿州兩市的碳排放水平仍然超過全省均值。2016 年，全省各市碳排放水平均達(dá)到2008 年以來最低標(biāo)準(zhǔn)，除黃山市、宿州市以外，各設(shè)區(qū)市碳排放強(qiáng)度在0.30 t·hm?2以下。

安徽省的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放空間分布相對(duì)穩(wěn)定，形成以黃山市、宿州市為主要貢獻(xiàn)城市的“南北高，中部低，兩翼平衡”格局；在碳排放總量不斷下降的趨勢(shì)下，2011 年之后碳排放強(qiáng)度均低于0.49 t·hm?2，2014 年略微反彈，但不影響該年份作為指標(biāo)下降總趨勢(shì)的一個(gè)指向性存在，2014 年后，全省各設(shè)區(qū)市碳排放水平均穩(wěn)定下降。

結(jié)合統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)、耕地?cái)?shù)據(jù)及研究結(jié)果，淮北平原地勢(shì)平坦，土地集中連片，有利于農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)，農(nóng)業(yè)機(jī)械、化肥、農(nóng)藥的使用量有所增加，使得區(qū)域碳排放水平出現(xiàn)波動(dòng)；而皖南則以山地丘陵地形為主，土地利用較為集約，各類農(nóng)業(yè)投入要素較為集中，單位面積農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能源消耗水平更高，同時(shí)，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)上皖南更為突出的表現(xiàn)在第二、三產(chǎn)業(yè)比重較大，農(nóng)戶兼業(yè)化水平較高，間接導(dǎo)致各類農(nóng)資的過量投入，使得區(qū)域碳排放量水平逐漸增加。但總體而言，安徽省農(nóng)田碳排放強(qiáng)度的空間分布較為均勻，趨勢(shì)較為穩(wěn)定。

表 5 2008—2016 年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放強(qiáng)度Table 5 Carbon emission intensity in ecosystem of farmlands in Anhui, 2008-2016

2.3 安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收強(qiáng)度時(shí)空差異

2008—2016 年安徽省農(nóng)田利用所能達(dá)到的碳吸收強(qiáng)度水平（NEP）總體上呈現(xiàn)先上升后下降再回升的趨勢(shì)（表6）；由2008 年的141.493 9 t·hm?2上 升到2013 年的167.312 9 t·hm?2，2014 年驟降到118.253 1 t·hm?2，而后又回升到120 t·hm?2以上的水平。各設(shè)區(qū)市在2008—2016 年間的吸收趨勢(shì)也呈現(xiàn)出不同的變化，比較16 個(gè)設(shè)區(qū)市9 年間的碳排放強(qiáng)度數(shù)據(jù)，可以得出，碳吸收貢獻(xiàn)城市為阜陽市和蚌埠市，說明即便在耕地利用動(dòng)態(tài)度出現(xiàn)大幅變化的情況下，兩市的各類作物產(chǎn)量和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)始終處于較高的水平。

進(jìn)一步轉(zhuǎn)置排列安徽省16 個(gè)設(shè)區(qū)市碳吸收強(qiáng)度數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS 10.6 進(jìn)行可視化分析，得到安徽16 個(gè)市的NEP 指數(shù)空間分布圖（圖4），從時(shí)空兩個(gè)角度比對(duì)安徽省碳農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收情況，NEP 衡量尺度分別為5.6～5.7 t·hm?2、5.8～7.5 t·hm?2、7.6～9.0 t·hm?2、9.1～11.0 t·hm?2、12.0～16.0 t·hm?2。從空間分布看，2008 年阜陽、蚌埠和黃山為第一梯隊(duì)，NEP 指標(biāo)在12 t·hm?2以上，黃山市依舊為農(nóng)田碳吸收強(qiáng)度中表現(xiàn)最突出的城市，超出全省平均水平。全省碳吸收強(qiáng)度水平總體較高，NEP 在7.6 t·hm?2以上的設(shè)區(qū)市占全省的87.5%。到 2011 年，全省總體碳吸收水平向上增長(zhǎng)，淮南市和蕪湖市加入第一梯隊(duì)，但總體的分布格局相對(duì)穩(wěn)定，與2008 年相比變化不大，碳吸收水平較低的設(shè)區(qū)市仍然是六安市、滁州市和淮北市，這在2014 年和2016 年的數(shù)據(jù)表現(xiàn)中也未見明顯的變化。

圖 3 安徽省各設(shè)區(qū)市碳排放強(qiáng)度空間分布Fig. 3 Spatial distribution of carbon emission intensity at cities in Anhui

從2014 和2016 年的數(shù)據(jù)看，由于土地利用狀況的極速變化，安徽省中部以南地區(qū)的碳吸收水平都出現(xiàn)了下滑，均倒退了1 個(gè)衡量尺度；除亳州、淮南兩市的碳吸收水平下降外，安徽省北部地區(qū)的碳吸收水平總體穩(wěn)定。

從時(shí)空分布看，安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收空間分布相對(duì)穩(wěn)定，形成以阜陽和蚌埠為主要貢獻(xiàn)城市的“兩頭重，中間輕”的基本格局；但從時(shí)間序列看，安徽省的碳吸收強(qiáng)度指標(biāo)表現(xiàn)出無穩(wěn)定規(guī)律可循的情況。由于碳吸收強(qiáng)度的核算標(biāo)準(zhǔn)是碳吸收總量和耕地面積的變化，這也說明了安徽省全省的作物生產(chǎn)在2008—2016 年之間處于較不穩(wěn)定的水平。

阜陽市和蚌埠市作為安徽省除合肥市以外人口數(shù)量居2～3 位的城市，是安徽省的工農(nóng)業(yè)重鎮(zhèn)，對(duì)經(jīng)濟(jì)作物和糧食作物的需求旺盛，加上地處平坦的淮北平原，土地集中連片，農(nóng)業(yè)規(guī)模經(jīng)營(yíng)較為普遍，因而土地利用動(dòng)態(tài)變化度在2008—2016 年間表現(xiàn)較為穩(wěn)定。在這兩個(gè)影響因素作用下，兩市的主要農(nóng)作物生物產(chǎn)量穩(wěn)步上升，碳吸收強(qiáng)度位居全省前列。

表 6 2008—2016 年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳吸收強(qiáng)度Table 6 Carbon absorption intensity in ecosystem of farmlands in Anhui, 2008-2016

2.4 安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡及其空間相關(guān)性

根據(jù)公式（4），對(duì)安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡進(jìn)行核算，從數(shù)據(jù)上看（表7～8），安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡均小于同期生產(chǎn)性土地面積（耕地），說明安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為碳生態(tài)盈余，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳生態(tài)盈余可以部分補(bǔ)充其他行業(yè)的碳生態(tài)赤字[16]，有助于促進(jìn)安徽省生態(tài)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

空間自相關(guān)性是指一個(gè)研究區(qū)域與其相鄰區(qū)域中的某一現(xiàn)象、屬性值的相關(guān)聯(lián)程度[13]。空間自相關(guān)分析一般分為全局與局部自相關(guān)分析，全局自相關(guān)研究總區(qū)域的空間自相關(guān)，局部自相關(guān)只分析一個(gè)或幾個(gè)特定區(qū)域單元的聚類情況[17]。因此，本研究以全局和局部空間自相關(guān)性分安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳足跡空間分異。

2.4.1 碳足跡全局自相關(guān) 采用基于共同點(diǎn)和面的鄰接空間權(quán)重確定鄰近位置，鄰接方式為Queen 鄰接且秩取1，用Geoda 軟件分析空間權(quán)重與空間相關(guān)性。對(duì)2008 年、2011 年、2014 年和2016 年的碳足跡指數(shù)，以單變量莫蘭指數(shù)（Univariate Morans I）分析全局空間自相關(guān)。結(jié)果顯示，4 年間Moran’s I 值呈先上升后下降的趨勢(shì)，分別為?0.005、0.003 7、0.106 0和0.087，表示空間具有一定的相關(guān)性，空間聚集效果有先上升后下降的趨勢(shì)；4 年起的Z-統(tǒng)計(jì)值分別為0.393 3、0.659 6、1.060 8、0.935 5，各區(qū)域相關(guān)性并不顯著。

圖 4 安徽省各設(shè)設(shè)區(qū)市NEP 強(qiáng)度空間分布Fig. 4 Spatial distribution of NEP intensity at cities in Anhui

2.4.2 碳足跡局部自相關(guān) 利用Geoda 軟件，基于局部Moran’s I 統(tǒng)計(jì)分析4 年碳足跡局部空間自相關(guān)性，將局部空間自相關(guān)數(shù)值運(yùn)用 ArcGIS10.6 進(jìn)行空間分布分析（圖5），顯示顯著區(qū)域在0.05 水平上。安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)地理單元分為不顯著、高-高、低-低、低-高和高-低5 種空間相關(guān)類別，其中不顯著類別表示該區(qū)域在0.05 水平上碳足跡指數(shù)空間自相關(guān)性不顯著，高-高類別代表該區(qū)域與周圍地區(qū)都具有較高的碳足跡值，低-低類別表示該區(qū)域與周圍地區(qū)一樣具有較低的碳足跡值，低-高類別為該區(qū)域碳足跡值低、周圍地區(qū)碳足跡高，高-低類別為該區(qū)域碳足跡值高、周圍地區(qū)碳足跡低。高-高與低-低類別反映的是碳足跡空間的聚集，而低-高與高-低類別反映碳排放空間的分異。

從2008 年的空間分布圖看，呈現(xiàn)低-高類別的有淮北市，呈現(xiàn)低-低類別的有池州市、宣城市和蕪湖市。2011 年碳足跡的空間分布僅有池州、宣城兩座城市呈現(xiàn)低-低類別，其他城市的類別均為不顯著相關(guān)。2014 年，空間分布與2011 年相比不大，除低-低類別依然是池州市和宣城市以外，淮南市呈現(xiàn)出低-高類別的聚集特征。與前3 年相比，2016 年的碳足跡空間分布差別較大，池州市和宣城市呈現(xiàn)出低-低類別，淮南市呈現(xiàn)出高-高類別，而低-高類別的聚集特征則出現(xiàn)在蚌埠市。

總體上看，盡管安徽省內(nèi)多數(shù)城市呈現(xiàn)相關(guān)性不顯著，但呈現(xiàn)出低-低類別空間聚集特征的城市主要聚集在皖南，而低-高類別聚集特征的城市則主要聚集在中部以北。說明安徽省的農(nóng)田生態(tài)碳足跡的空間聚集效應(yīng)較強(qiáng)，集聚特征較為明顯，異質(zhì)性小且變動(dòng)幅度穩(wěn)定。

表 7 2008—2016 年安徽省各設(shè)區(qū)市生產(chǎn)性土地面積Table 7 Areas of productive land at cities in Anhui, 2008-2016

表 8 2008—2016 年安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳足跡Table 8 Carbon footprints of farmlands in Anhui, 2008-2016

3 結(jié)論與建議

綜上所述，通過核算分析安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放和碳吸收的時(shí)空變化，發(fā)現(xiàn)該省的碳排放強(qiáng)度和碳吸收程度呈現(xiàn)出明顯的階段性特征，盡管總體上農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳排放強(qiáng)度在下降，但全省農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)由于碳吸收強(qiáng)度在各年份表現(xiàn)呈不穩(wěn)定趨勢(shì)，因此安徽省農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳排壓力較大，農(nóng)業(yè)低碳化仍然存在一定程度的挑戰(zhàn)。其次，安徽省農(nóng)田碳排放強(qiáng)度在總體上形成以黃山、宿州為主要貢獻(xiàn)城市的“南北高，中部低，兩翼平衡”基本格局，而碳吸收強(qiáng)度表現(xiàn)出以阜陽和蚌埠為主要貢獻(xiàn)城市的“兩頭重，中間輕”的基本表征，即使全省整體上呈現(xiàn)出碳生態(tài)盈余，但碳排放的熱點(diǎn)區(qū)域在空間分布上表現(xiàn)不平衡性。結(jié)合碳排放核算與碳足跡指標(biāo)在4 個(gè)時(shí)期的空間自相關(guān)性，低碳化表現(xiàn)較好的地區(qū)依靠空間聚集效應(yīng)向周圍地區(qū)輻射，具有一定的溢出效應(yīng)。同時(shí)，土地利用的變化在減排過程中，也發(fā)揮了不可忽視的作用。

基于此，為進(jìn)一步推進(jìn)安徽省農(nóng)業(yè)低碳化發(fā)展，提出以下幾點(diǎn)建議：

一是科學(xué)規(guī)劃農(nóng)業(yè)減排方案。各地區(qū)農(nóng)業(yè)管理部門應(yīng)貫徹落實(shí)《安徽省綠色發(fā)展行動(dòng)實(shí)施方案》，在確保農(nóng)作物生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量供給的前提下，做好節(jié)能減排工作；促進(jìn)農(nóng)藥化肥等農(nóng)業(yè)投入品使用減量化，擴(kuò)大秸稈還田和測(cè)土配方施肥技術(shù)推廣覆蓋范圍，鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)從業(yè)者改變生產(chǎn)行為，推行生態(tài)化種養(yǎng)模式，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)效率。減少使用化肥、增加施用有機(jī)肥、秸稈還田和免少耕4 種耕作管理方式是增強(qiáng)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)固碳能力的重要措施[18]，安徽省應(yīng)重視通過農(nóng)田減施化肥和增加有機(jī)肥來增強(qiáng)固碳能力；考慮到皖北以種植小麥為主，而皖南則主要種植水稻，因此秸稈還田的大規(guī)模推廣仍有發(fā)展?jié)摿Α?/p>

二是因地制宜、分類施策。減排過程中重點(diǎn)關(guān)注碳排放值高的設(shè)區(qū)市，同時(shí)在省級(jí)層面進(jìn)行宏觀調(diào)控和技術(shù)指導(dǎo)與推廣，科學(xué)布局各區(qū)域的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)；扎實(shí)推進(jìn)新安江流域生態(tài)經(jīng)濟(jì)示范區(qū)建設(shè)，構(gòu)建皖南山區(qū)綠色屏障，推動(dòng)低碳化表現(xiàn)較好的設(shè)區(qū)市依托溢出效應(yīng)輻射引領(lǐng)周邊城市，并通過農(nóng)業(yè)政策宣傳、農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)協(xié)調(diào)和生產(chǎn)協(xié)作等方式互助互動(dòng)，大力發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)[19]。按照低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展思路，安徽省應(yīng)逐步推廣循環(huán)農(nóng)業(yè)。安徽省屬于“國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)”和“重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)”，六安市、安慶市、黃山市和池州市是“重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)”，淮北平原、江淮丘陵和沿江平原則構(gòu)成了“國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)”。對(duì)于重點(diǎn)生態(tài)功能區(qū)，生態(tài)系統(tǒng)承載力相對(duì)脆弱，結(jié)合碳排放強(qiáng)度情況，應(yīng)選擇旅游休閑觀光農(nóng)業(yè)、庭院生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色有機(jī)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)等形式發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)[20]；而在國(guó)家農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)范圍內(nèi)，建議采用種養(yǎng)結(jié)合、發(fā)展立體農(nóng)業(yè)和促進(jìn)農(nóng)業(yè)副產(chǎn)品再利用的手段提高土地綜合利用率。

三是推進(jìn)農(nóng)業(yè)適度規(guī)模經(jīng)營(yíng)。特別是在農(nóng)戶兼業(yè)化水平較高的城市，推動(dòng)新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體建設(shè)，在確保耕地面積穩(wěn)定的前提下，加強(qiáng)土地集約利用水平；按照最新國(guó)土空間規(guī)劃條例，在推進(jìn)縣域國(guó)土空間規(guī)模編制和實(shí)施過程中，預(yù)留10%的土地專門用作農(nóng)業(yè)用地，實(shí)施用地總量規(guī)?？刂?；高效利用土地，提高復(fù)種指數(shù)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增效，穩(wěn)定保持安徽省的碳生態(tài)盈余。