宁夏市域尺度下畜牧业碳排放时空演变及驱动因子研究

摘要 以宁夏5个市2001—2020年畜牧存栏统计数据为基础，探究畜牧养殖业碳排放的时空变化规律及驱动因子。结果表明，2001—2020年宁夏各市畜牧业碳排放总体呈增长趋势。在相同时限内，固原市和吴忠市碳排放增幅较大，石嘴山市增幅相对稳定。碳排放量主要受政策、经济、技术、行业因素影响。

关键词 畜牧业；碳排放；时空特征；驱动因子；宁夏

中图分类号 X713  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）10-0080-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.10.018

Study on the Spatial and Temporal Evolution of Carbon Emissions from Animal Husbandry and the Driving Factors at the Municipal Scale in Ningxia

REN Hui-qin1，QI Ya-rong2，WANG Jia-yi3 et al

（1.School of Geography and Planning，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021;2.School of Civil and Hydraulic Engineering，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021;3.School of Ecology and Environment，Ningxia University，Yinchuan，Ningxia 750021）

Abstract Based on the statistical data of animal husbandry inventory in five cities in Ningxia from 2001 to 2020，this study explores the spatiotemporal variation patterns and driving factors of carbon emissions from animal husbandry.The result showed that the overall trend of carbon emissions from livestock farming in Ningxia cities from 2001 to 2020 was increasing.Within the same time frame，carbon emissions increased more in Guyuan City and Wuzhong City，while the increase in Shizuishan City was relatively stable.Carbon emissions were mainly influenced by policy，economic，technological and industry factors.

Key words Animal husbandry;Carbon emission;Spatial and temporal characteristics;Driving factors;Ningxia

基金项目 国家自然科学基金项目（42277466）。

作者简介 任惠芹（1999—），女，陕西榆林人，硕士研究生，研究方向：自然地理与环境变化。*通信作者，教授，博士，博士生导师，从事环境地理与全球变化研究。

收稿日期 2023-06-25

在全球低碳转型的趋势下，我国力争在2030年前实现碳达峰，争取在2060年前实现碳中和。农业是国民经济的基础，关乎社会稳定和国家的长远发展，而畜牧养殖业随着粪尿的排放、肠道气体排放及畜牧呼吸产生的碳排放及环境污染不容忽视。农业作为我国温室气体的第三大排放源，“碳减排”行动刻不容缓。2022年颁布的《农业农村减排固碳实施方案》将“畜牧业减排降碳”作为六大重点任务之一，将“畜牧低碳减排行动”作为十大重大行动之一［1］。《宁夏应对气候变化“十四五”规划》中全区单位GDP CO2排放下降幅度达到16%，宁夏畜牧业“十四五”规划中提出宁夏畜牧业快速发展的同时，畜牧养殖过程产生的温室气体会给环境带来一定压力。因此分析宁夏畜牧养殖业碳排放影响因素，对制定畜牧养殖业碳减排政策、指导畜牧养殖业低碳发展具有重要意义。

我国畜牧碳排放量的研究大多为趋势分析。如郭险峰等［2］利用2000—2019年面板数据研究我国31个省份的农业碳排放状况，碳排放部分只考虑CH4排放，总体呈下降趋势，年均增长率为1.13%；田云等［3］对我国30个省份2005—2019年的农业碳排放量进行了测定，畜牧养殖方面采用2006年IPCC排放因子法，结果表明，测量期间畜牧碳排放量呈明显下降趋势；胡双利等［4-11］通过IPCC清单推荐的参数，测算畜牧业碳排放量，得到畜牧业碳排放的原因和趋势。Kythreotou等［12］对塞浦路斯温室气体排放的贡献进行研究，结果表明，农业排放的重要来源是肠道发酵和粪肥管理，提高能源效率和可再生能源有助于降低农场经营成本，改善空气质量和减少温室气体排放水平。Dogˇan等［13］通过面板数据分析，揭示经济合作组织发展中国家的牲畜活动与CO2排放之间的关系，结果表明，牛和家禽的存栏数与CO2排放量总体上存在显著的正相关关系，但与羊的饲养没有显著的统计学关系，畜牧业活动对气候变化的影响很重要，因为它们对CO2排放有贡献。Forabosco等［14］研究发现发展中国家产生了大量温室气体排放，主要是由于动物饲养系统、饲料生产和粪肥管理效率低下造成的。Zwane等［15］研究1990—2019年可再生能源消费和农业经济增长对非洲农业碳排放的影响，结果表明，农业增长促进了农业碳排放。Koondhar等［16］对畜禽养殖业碳排放问题不断探讨，围绕碳排放量的测算，研究内容涉及不同的测算方法、温室气体的种类、动物类别、系统边界、尺度、区域等，计算得到碳排放量数据之后，围绕其时空分布特征、减排措施、影响因素进行深入分析。

根据IPCC的界定，畜牧温室气体排放主要包括牲畜肠道甲烷排放、粪便甲烷排放和粪便氧化亚氮排放3个部分。该研究根据《省级温室气体清单编制指南（试行）》，确定畜牧各类温室气体排放因子，计算出3个部分温室气体排放量并转换成相对应的CO2当量，汇总计算得到宁夏不同市区年度CO2当量排放总量，同时分析宁夏地区畜牧业碳排放的时间变化和空间分布情况。

1  研究方法与数据来源

1.1 研究方法 根据宁夏畜牧业饲养出栏数据的可获得性，动物肠道发酵甲烷排放源包括非奶牛、奶牛、绵羊、猪。各种动物肠道发酵甲烷、粪便发酵甲烷、粪便发酵氧化亚氮排放量等于动物的存栏量乘以相对应的排放因子，总排放量等于各种动物的排放量相加求和。在《省级温室气体清单编制指南（试试）》中，不同动物在不同地区的排放因子不同，鉴于宁夏相关实测数据较少，故采用《省级温室气体清单编制指南（试行）》给出的推荐值（表1）。该研究采取《省级温室气体清单编制指南（试行）》中温室气体估算方法对宁夏5个市温室气体排放量进行估算，再转换为CO2当量排放量（即碳排放量）。

基于宁夏畜牧饲养状况和数据的可获取性，该研究指定猪、非奶牛、奶牛和绵羊为畜牧肠道甲烷、粪便甲烷、粪便氧化亚氮排放的主要来源。

动物的肠道甲烷排放量：

ECH4，enteric，i=EFCH4，enteric，i×APi×10-7（1）

式中：ECH4，enteric，i和EFCH4，enteric，i分别为第i种动物肠道甲烷排放量（万t/a）和甲烷排放因子推荐值［kg/（头·a）］；APi为第i种动物的数量［头（只）］。

动物的粪便甲烷排放量：

ECH4，manure，i=EFCH4，manure，i×APi×10-7（2）

式中：ECH4，manure，i为第i种动物粪便甲烷排放量（万t/a）；EFCH4，manure，i为第i种动物粪便甲烷排放因子推荐值［kg/（头·a）］；APi为第i种动物的数量［头（只）］。

动物的粪便氧化亚氮排放量：

EN2O，manure，i=EFN2O，manure，i×APi×10-7（3）

式中：EN2O，manure，i为第i种动物粪便氧化亚氮排放量（万t/a）；EFN2O，manure，i为第i种动物粪便氧化亚氮排放因子推荐值［kg/（头·a）］；APi是第i种动物的数量［头（只）］。

ECH4，enteric=ECH4，enteric，i（4）

ECH4，manure=ECH4，manure，i（5）

EN2O，manure=EN2O，manure，i（6）

式中：ECH4，enteric为动物肠道发酵产生的甲烷总排放量（万t/a）；ECH4，manure、EN2O，manure分别为动物粪便甲烷、氧化亚氮总排放量（万t/a）。

1.2 数据来源与处理 该研究中2001—2020年宁夏各地区主要畜牧的年底存栏数等数据均来自历年的《宁夏统计年鉴》，其中中卫市的数据为2001—2016年。数据采用Excel 2010、Origin软件、ArcGIS软件进行整理分析。

2 结果与分析

2.1 碳排放时间变化分析 从宁夏5个市2001—2020年碳排放量趋势（图1）可以看出，2001—2020年宁夏各个市畜牧业碳排放量总体水平呈增长趋势。其中，银川市2001—2020年碳排放量整体呈上升趋势，2009年以后增长速度放缓。固原市2001—2005年碳排放量呈先增加后下降的趋势，2006—2016年碳排放量呈上升趋势，2017年碳排放量明显减少。吴忠市2001—2005年碳排放量增减浮动较大，2007—2020年呈增加趋势，吴忠市碳排放量波动起伏大，可能因吴忠市绵羊、牛养殖数目大的影响，碳排放量也随之发生变动。石嘴山市2001—2020年前5年碳排放量呈增减起伏。中卫市碳排放量2001—2016年整体呈增长趋势。

参考《省级温室气体清单编制指南（试行）》给出的排放因子推荐值，计算出2001—2020年银川市温室气体排放量和碳排放量，具体见图2。从图2可以看出，银川市2001年碳排放量为10.59万t，2006年碳排放量为22.38万t，2008年碳排放量为52.48万t，2020年碳排放量为75.86万t。宁夏银川市温室气体排放量在2001—2020年整体呈上升趋势，在2006年增加幅度大，之后趋于平缓，在2008年之后起伏波动小。

对宁夏5个市的碳排放量进行线性拟合，得到5个市碳排放量趋势图的斜率与截距，得出线性拟合图（图3）。银川市、固原市、石嘴山市、中卫市、吴忠市的碳排放量拟合方程分别为y=3 214-1.64x、y=3 629-1.84x、y=2 955-1.48x、y=7 320-3.66x、y=12 209-6.11x，其趋势图斜率分别为1.64、1.84、1.48、3.66、6.11。2001—2020年5个市畜牧业碳排放量趋势图中吴忠市斜率最大，中卫市次之，斜率最小的为石嘴山市。

从图1可以看出，宁夏固原市2001—2020年碳排放量增加了77.79万t，2007年碳排放量出现大幅度增长，2016年碳排放量为80.21 万t，比2015年碳排放量增加0.49万t，可能受2014年政府颁布的《畜禽规模养殖污染防治条例》影响，执行禁养、限养政策，对许多养殖场进行关停整治，畜牧产品生产能力受到冲击，从而导致养殖数量减少，碳排放量也减少。吴忠市2001—2020年碳排放量增加106.16万t；中卫市2001—2020年碳排放量增加了44.00万t；石嘴山市2001—2020年碳排放量增加了23.31万t。2017年以来，生猪价格逐步回升，养猪业形势趋好，石嘴山市后10年碳排放量增加18.67万t（表2），10年后，吴忠市碳排放量增加69.17万t，中卫市碳排放量增加33.66万t，固原市碳排放量增加30.44万t，银川市碳排放量增加23.39万t，石嘴山市畜牧业碳排放量增加较少。