云南能源碳足跡核算與植被碳承載力研究

□張旭杰，付 偉，張曼飛，凡 哲

（西南林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 云南 昆明 650224）

21 世紀(jì)以來，世界各國(guó)都在謀求經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，伴隨工業(yè)化石燃料肆意使用，導(dǎo)致CO2排放量迅速增加[1]，森林等植被面積銳減，各國(guó)都面臨著碳減排的壓力，能源消耗碳足跡和植被碳承載力越來越受關(guān)注。

目前，國(guó)內(nèi)外已有不少關(guān)于碳足跡的研究成果。SOVACOOL 等（2010）[2]對(duì)全球12 個(gè)大城市碳足跡進(jìn)行了評(píng)價(jià)。KENNY 等（2009）[3]以愛爾蘭為例，對(duì)6 種碳足跡計(jì)算模型的效果進(jìn)行對(duì)比。Benjamin 等（2011）[4]從城市、產(chǎn)業(yè)碳足跡角度，計(jì)算分析了倫敦、北京等12 個(gè)城市的農(nóng)業(yè)、交通業(yè)、建筑業(yè)和工業(yè)能源使用、廢棄物等方面的碳足跡。Hertwich（2009）[5]等采用MRIO 模型研究了多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的碳足跡，結(jié)果表明，發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)碳足跡更高，且主要集中在產(chǎn)品生產(chǎn)和運(yùn)輸業(yè)；發(fā)展中國(guó)家碳足跡較低，且集中于食品和服務(wù)業(yè)。Marilyn 等（2009）[6]對(duì)美國(guó)大城市人均碳足跡進(jìn)行研究得出，大城市的能源利用率更高。趙榮欽等（2010）[7]研究了中國(guó)不同產(chǎn)業(yè)空間的碳足跡。韓艷莉等（2011）[8]研究了青海省碳足跡動(dòng)態(tài)變化。趙先貴等（2013）、肖玲等（2013）[9]、李媛等（2011）[10]分別對(duì)北京、山東、寧夏的碳足跡和碳承載能力進(jìn)行了研究分析。

云南自然資源豐富，植被覆蓋面積廣，在國(guó)家綠色發(fā)展理念下研究其碳足跡與碳承載力，可以為當(dāng)?shù)卮罅Πl(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)提供幫助，對(duì)我國(guó)總碳承載力貢獻(xiàn)也有重要意義，還可以補(bǔ)充云南能源消耗碳足跡與碳承載力的研究?jī)?nèi)容。

1 云南能源碳足跡模型構(gòu)建

碳足跡是從生態(tài)足跡概念中延伸出來的，首先由英國(guó)提出[11]，之后被應(yīng)用到其他領(lǐng)域。碳足跡指在一定時(shí)期、一定區(qū)域內(nèi)為滿足人們生產(chǎn)生活方式的需要所排放出CO2的總量。

研究云南煤炭、焦炭、天然氣、汽油、煤油、柴油、燃料油及電力這8 種消耗量較大的傳統(tǒng)能源CO2排放量[12]。根據(jù)2006 年IPCC 為《聯(lián)合國(guó)氣候框架公約》及《京都議定書》中《國(guó)家溫室氣體指南》第2 卷（能源）第6 章提供的參考方法計(jì)算碳足跡[13]。

式中：CE為燃燒能源時(shí)釋放的CO2量，t；Ei為消耗第i種能源的量，t；EFi為消耗第i種能源轉(zhuǎn)化成CO2所需要的轉(zhuǎn)化系數(shù)。

電力屬于二次能源消耗，不直接排放CO2，因此借鑒2006 年國(guó)家的《省級(jí)溫室氣體清單編制指南（試行）》中云南電力CO2排放系數(shù)，即0.714 kg/(kW·h)。其余能源折合標(biāo)準(zhǔn)煤參考系數(shù)來源于2015 年《中國(guó)能源統(tǒng)計(jì)年鑒》附錄4。

2 云南植被碳承載力模型構(gòu)建

碳承載力是指能夠固定CO2的植被，主要研究森林、草地和農(nóng)作物這3 種植被的固碳量[14]。總的碳承載力包括森林固碳量、草地固碳量和農(nóng)作物固碳量的總和。基本計(jì)算公式見下式。

式中：CB為云南植被總碳承載力，t；Cf為云南森林碳承載力，t；Cg為云南草地碳承載力，t；Cp為云南農(nóng)作物碳承載力，t。

2.1 云南森林碳承載力模型構(gòu)建

總面積乘以森林的平均凈生態(tài)生產(chǎn)力再乘以CO2和C 的分子量比率，得出云南森林碳承載力?；居?jì)算公式見下式[15]。

式中：Cf為森林碳承載力，t；Af為森林面積，hm2；CNEP，f為森林平均生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，取值3.809 6 t/hm2；為CO2和C 的分子量比率，即換算系數(shù)。

2.2 云南草地碳承載力模型構(gòu)建

草地面積乘以草地的平均生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力，再乘以CO2和C 的分子量比率，得出云南草地碳承載力。基本計(jì)算公式見下式。

式中：Cg為云南草地碳承載力，t；Ag為云南草地面積，hm2；CNEP，g為草地的平均生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力取值，0.948 3 t/hm2。

2.3 云南農(nóng)作物碳承載力模型的構(gòu)建

第i類農(nóng)作物1 單位中所含的碳量、1-水分系數(shù)、1+根冠比、生物產(chǎn)量、CO2和C 的分子量比率這5部分乘積，得出云南農(nóng)作物碳承載力。不同農(nóng)作物的植被碳儲(chǔ)量估計(jì)參數(shù)是根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料整理所得?；居?jì)算公式見下式。

式中：CP為云南農(nóng)作物碳承載力，t；Ci為云南單位生物量中的含碳率，%；Wi為云南第i類農(nóng)作物果實(shí)的水分系數(shù)，%；Ri為云南省第i類農(nóng)作物根冠比系數(shù)；Pi為云南省第i類農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，t。

3 云南能源碳足跡和植被碳承載力分析

3.1 云南能源碳足跡分析

從數(shù)字上來看，能源碳足跡總量先增后減，總體水平呈上升趨勢(shì)；從2008 年的27 248.37 萬t 增加到2012 年的36 436.96 萬t，增加了9 188.59 萬t，增長(zhǎng)率為33.72%；2017 年減少到31 740.23 萬t，與2008 年相比增加了4 491.86 萬t，增長(zhǎng)率為16.48%。

煤炭碳足跡在總能源碳足跡中占比最大，煤炭的碳足跡減少量并不明顯。從2008 年的15 186.66 萬t 減少到2017 年的14 372.06 萬t，僅減少了814.60 萬t；2009—2010 年漲幅為12%，從15 776.95 萬t 增加到17 709.80 萬t，增加了近2 000 萬t；2013 年后，煤炭碳足跡開始下降，2013—2015 年每年平均負(fù)增長(zhǎng)率為11%。焦炭碳足跡次之，2008 年碳足跡4 054.66 萬t，2017 年碳足跡2 896.74 萬t，減少了1 157.92 萬t，負(fù)增長(zhǎng)率為28.56%，平均年負(fù)增長(zhǎng)率為3%。2012 年、2013 年碳足跡突增，其余年份均呈下降態(tài)勢(shì)。

除了煤炭、焦炭外，電力、汽油和柴油能源碳足跡在上升，其中電力和汽油逐年上升，并且幅度較大。從數(shù)字來看，電力2008 年碳足跡5 919.06 萬t，2017 年碳足跡10 981.96 萬t，增加了5 062.90 萬t；汽油在2008 年碳足跡536.76 萬t，2017 碳足跡1 004.55 萬t，增加了467.80 萬t；柴油2008 年碳足跡1 301.35 萬t，2017 年碳足跡1 919.19 萬t，增加了617.84 萬t。煤油、天然氣和燃料油在整個(gè)能源消耗碳足跡中占比較小，其對(duì)碳足跡的影響也比較小。

3.2 云南植被碳承載力實(shí)證分析

2008—2017 年云南總的植被碳承載力呈現(xiàn)上漲趨勢(shì)，2008 年碳承載力為33 952.42 萬t，2017 年碳承載力41 630.53 萬t，增加了7 678.11 萬t，增長(zhǎng)率為22.61%。其中，森林碳承載力在植被總碳承載力中占75%，是固碳的主要力量，從2008 年的25 391.25 萬t增長(zhǎng)到2017 年的32 136.58 萬t，增加了6 745.33 萬t，增長(zhǎng)率為26.57%，總碳承載力的增加很大一部分原因是森林碳承載力的增加。草地和農(nóng)作物碳承載能力相對(duì)較弱，草地碳承載力最小，對(duì)總碳承載力貢獻(xiàn)小，平均僅占5%；農(nóng)作物是云南植被碳承載力重要的組成部分，占比在23%～24%，從2008 年的8 289.15 萬t增長(zhǎng)到2017 年的9 442.83 萬t，增加了1 153.68 萬t，增長(zhǎng)率為13.92%，農(nóng)作物的碳承載力是先增后減的趨勢(shì)，在2015 年達(dá)到了峰值，為10 003.53 萬t，而后減少，但減幅不大。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)云南2008—2017 年能源碳足跡與植被碳承載力進(jìn)行了計(jì)算和分析，得出以下結(jié)論。2008—2017 年碳足跡先增后減，2008 年碳足跡27 248.37 萬t，2017 年碳足跡31 740.23 萬t，增加了4 491.86 萬t，增長(zhǎng)率為16.48%，從2013 年開始又逐年減少。

在碳足跡中，煤炭、焦炭和電力占比較高，達(dá)到91%，因此這3 種能源是云南省碳足跡的最大貢獻(xiàn)者。植被碳承載力除了2010 年略有下降外均呈上升態(tài)勢(shì)，從2008 年的33 952.42 萬t 增加到2017 年的41 630.53 萬t，增長(zhǎng)了7 678.11 萬t，增長(zhǎng)率為22.61%，其中森林占據(jù)75%左右的比例，是云南固碳中的主要力量，農(nóng)作物占比為23%～24%，森林和農(nóng)作物是碳承載力重要的組成部分。

云南碳盈余先減后增，2008 年、2009 年碳盈余為6 000 萬t，2010—2014 年均碳盈余僅為1 232.63 萬t，2015—2017 年均碳盈余為9 512.15 萬t，碳盈余有多有少，總體生態(tài)承載力較好。