广元市近25年来农牧业碳收支时空变化及预测研究

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本文以广元市为研究区域,在探讨该市农业结构特征的基础上,运用参数估算法和IPCC清单估算法测算该市近25年来(1995-2019)农牧业碳收支量、净碳汇量并分析其时空动态特征;基于GM(1,1)和ARIMA模型预测该市及各区县未来6年(2020-2025)年农牧业碳排放量及变化趋势与区域差异;针对该市低碳农业发展存在问题,提出相应的低碳发展对策。主要研究结论如下:(1)广元市近25年来农业结构以种植业(46.79%)和畜牧业(41.20%)为主,并呈多样化发展趋势,各区县农业结构差异显著;全市年均复种指数为251.92%,呈波动增加趋势;作物播面粮经比为77.76:22.24。粮食作物中水稻和玉米单产较高,经济作物中花生和油菜单产较高,两者均呈波动上升趋势;经济作物单产变异程度大于粮食作物,作物间差异明显。年均农资投入强度以化肥投入强度(4.48t/hm2)最大,农资投入强度呈波动上升趋势。该市畜牧业养殖结构以猪为主(猪养殖头数占牲畜头数的74.37%,猪肉产量占畜禽肉产量的73.00%),并呈波动上升趋势。该市各区县农业发展的区域差异较明显。(2)广元市近25年来种植业年均碳吸收量为17.58 × 105t,年均碳吸收强度为9.68t/hm2,两者均呈波动上升趋势;碳吸收量作物构成以大春粮食作物(42.71%)为主,且呈上升趋势。各区县碳吸收差异显著,其中,剑阁县碳吸收强度(12.57t/hm2)最大,青川县(5.47t/hm2)最小。该市农牧业年均碳排放量为86.32 × 104t,年均碳排放强度为5.46t/hm2,前者呈波动下降趋势,后者呈波动上升趋势;农牧业碳排放构成依次为畜禽养殖(42.51%)>农田土壤(20.70%)>农资投入(20.63%)>秸秆焚烧(16.16%),各类别碳排放波动变化较大。高碳排放强度区集中在苍溪和剑阁两县,各区县不同碳源类别碳排放强度差异显著。该市近25年来表现为净碳汇效应,年均净碳汇量为83.94 × 104t,年均净碳汇强度为4.12t/hm2,两者均呈波动上升趋势。各区县净碳汇差异显著,其中剑阁县年均净碳汇量占比(47.37%)最大,利州区占比最小(2.97%)。该市净碳汇强度空间差异较大。该市各区县碳收支及净碳汇重心均位于昭化区境内,碳吸收在西北方向有所增加,碳排放重心偏向南方,净碳汇变化较复杂,整体向南移动。(3)广元市未来6年(2020-2025)农牧业碳排放预测范围为80.85 × 104t~83.17 × 104t,呈下降趋势;种植业碳排放预测范围为54.05 × 104t~56.23 × 104t,呈上升趋势;畜牧业碳排放预测范围在25.29 × 104t~28.42 × 104t波动,呈下降趋势。该市农牧业碳排放预测的区域差异较大:除昭化区(5.99%)和苍溪县(2.34%)呈上升趋势外,其它区县均呈下降趋势,下降幅度依次为利州区(8.73%)>青川县(7.26%)>剑阁县(6.72%)>旺苍县(1.16%)>朝天区(1.09%);种植业碳排放未来6年均呈上升趋势,上升幅度依次为利州区(0.58%)<青川县(1.34%)<剑阁县(2.72%)<苍溪县(4.08%)<昭化区(6.41%)<朝天区(9.54%)<旺苍县(10.79%);畜牧业碳排放除昭化区呈上升趋势(6.58%)外,其它区县畜牧业碳排放均呈下降趋势,下降幅度依次为青川县(27.10%)>利州区(17.97%)>旺苍县(16.77%)>剑阁县(13.68%)>朝天区(7.39%)>苍溪县(7.24%)。(4)广元市低碳农业发展存在问题:预测表明种植业碳排放未来将进一步增加;作物碳吸收年际波动大,区域差异显著;农资投入中化肥使用碳排放占比大,化肥和农膜使用量呈上升趋势;秸秆焚烧碳排放增速快,玉米秸秆焚烧碳排放占比大,油菜秸秆焚烧碳排放增长最快;畜牧业生产碳排放占比突出,畜禽粪便利用率低。今后可采取以下措施:高度重视种植业碳排放,推进种植业规模化和低碳化;因地制宜加强农田基本设施建设,稳定农业生产和作物碳吸收;以化肥和农膜为重点,提升农资投入利用效率;以玉米和油菜为主,加强作物秸秆的高效利用;改进养殖技术,加强畜禽粪便综合利用。
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