基于縣域尺度的湖南省農(nóng)業(yè)碳排放時(shí)空特征分析*

李遠(yuǎn)玲，王金龍，楊 伶※

（1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，湖北武漢 430070；2.中南林業(yè)科技大學(xué)商學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410004）

0 引言

氣候變化已成為廣泛關(guān)注的全球性問(wèn)題。2015年中國(guó)簽署了《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》，提出中國(guó)未來(lái)將繼續(xù)實(shí)施碳減排政策，力爭(zhēng)在2005年的基礎(chǔ)上，于2030年中國(guó)全行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排60%～65%。農(nóng)業(yè)低碳生產(chǎn)是鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要指示，也是建設(shè)美麗中國(guó)的內(nèi)在需要[1]。在我國(guó)目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，依舊存在著化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用機(jī)械的過(guò)度使用和煤炭等化石燃料的大量消耗，這種高碳排放的農(nóng)業(yè)模式造成了土地資源嚴(yán)重破壞、環(huán)境不斷惡化、碳排量持續(xù)增長(zhǎng)等諸多惡性問(wèn)題[2]。在國(guó)家“十三五”發(fā)展戰(zhàn)略中，國(guó)務(wù)院批復(fù)了《關(guān)于中部崛起的有關(guān)意見》，要求中部6省深入認(rèn)識(shí)中部地區(qū)崛起的重要性，推動(dòng)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展，提高中部地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的能力。湖南省位于東部沿海和中西部地區(qū)過(guò)渡帶、長(zhǎng)江開放經(jīng)濟(jì)帶，近年來(lái)正以良好的勢(shì)頭向前發(fā)展，但長(zhǎng)期以來(lái)，經(jīng)濟(jì)水平居中，資源能源開發(fā)過(guò)程中環(huán)境保護(hù)力度不夠，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的分析研究有助于現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的解決。

1977年Bolin在美國(guó)首次發(fā)表關(guān)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)碳源與陸地生態(tài)系統(tǒng)碳匯關(guān)系的論壇后，農(nóng)業(yè)碳排放問(wèn)題逐漸成為國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)。國(guó)外的研究主要集中在如何確定碳排放源和農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素，指出農(nóng)用機(jī)械制造消耗的能源是碳排放的重要來(lái)源，并對(duì)30個(gè)經(jīng)合組織國(guó)家的農(nóng)業(yè)碳排放進(jìn)行了研究，認(rèn)為燃料結(jié)構(gòu)和能源強(qiáng)度對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放有重要影響。針對(duì)如何制定碳減排策略，研究者認(rèn)為最有效的途徑是加強(qiáng)作物生產(chǎn)，增加光合作用[3-5]；國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的研究主要集中在如何計(jì)算農(nóng)業(yè)碳排放量以及農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)系兩個(gè)方面。研究者從化肥、耕作、農(nóng)膜等六個(gè)方面的碳源計(jì)算了我國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放量，研究了農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的作用關(guān)系[6-7]。上述研究中，在農(nóng)業(yè)碳排放的綜合測(cè)度上，大多數(shù)研究者從農(nóng)業(yè)物資投入的角度構(gòu)建農(nóng)業(yè)碳排放體系，但較少考慮畜牧業(yè)等碳源對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響，且針對(duì)小尺度區(qū)域的農(nóng)業(yè)碳排放時(shí)空特征的研究還比較少。文章借鑒已有的研究成果，以湖南省為例，基于122個(gè)縣域單元分析了區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放的時(shí)空演化特征，旨在為各省市區(qū)發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)、制定減排政策提供建議。

1 研究方法

1.1 目的和范圍確定

農(nóng)業(yè)碳排放量的核算是研究農(nóng)業(yè)碳排放的重要前提。該研究旨在對(duì)湖南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)相關(guān)的碳排放展開探討，因此將核算范圍界定為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的邊界內(nèi)，具體包括從播種到收獲整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放。根據(jù)《IPCC國(guó)家溫室氣體清單指南》（2006）對(duì)農(nóng)業(yè)溫室氣體的定義[8]，核算的農(nóng)業(yè)溫室氣體主要為二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）。

1.2 清單分析

基于大農(nóng)業(yè)角度，參考相關(guān)學(xué)者研究成果[9-10]，結(jié)合湖南省縣域農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和數(shù)據(jù)的可獲得性，將農(nóng)業(yè)碳源排放清單確定如下。

1.2.1 農(nóng)地利用碳排放

農(nóng)地利用碳排放主要來(lái)自化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用薄膜、農(nóng)用柴油、灌溉耗電等農(nóng)業(yè)投入的生產(chǎn)、運(yùn)輸和使用過(guò)程中產(chǎn)生的碳排放，以及農(nóng)地翻耕造成土壤有機(jī)碳流失引起的碳排放。表1列出了農(nóng)地利用各種碳源因子及排放系數(shù)。

表1 農(nóng)地利用各類碳源因子

1.2.2 水稻種植產(chǎn)生CH4排放

由于我國(guó)幅員遼闊、地形復(fù)雜、氣候環(huán)境差異顯著，不同地區(qū)水稻種植排放CH4情況也存在差異。該文根據(jù)閔繼勝等[15]將湖南省早稻、中季稻和晩稻碳排放系數(shù)分別取值為0.15t/hm2、0.56 t/hm2和0.34 t/hm2，并基于各品種水稻種植面積計(jì)算水稻碳排放量。由于該系數(shù)已經(jīng)包含了施肥對(duì)稻田CH4排放的影響，因此在計(jì)算稻田CH4排放量時(shí)不再單獨(dú)考慮施肥導(dǎo)致的CH4排放。

1.2.3 農(nóng)地N2O排放

該文參考《省級(jí)溫室氣體清單編制指南》中的農(nóng)用地N2O排放清單[16-17]，將農(nóng)業(yè)N2O排放劃分為直接和間接排放，直接排放包括農(nóng)田施入氮肥和秸稈還田直接產(chǎn)生的N2O排放，直接排放系數(shù)δi選用指南推薦值為0.010 9 t N2O/t N，間接排放包括土壤中揮發(fā)氮（以NH3和NOx形式）沉降后引起的NO2排放，以及氮淋溶和徑流引起的NO2排放，其排放系數(shù)δi分別為0.01 t N2O/t N和0.007 5t N2O/t N。測(cè)算對(duì)象選取湖南省種植面積相對(duì)較大的主要農(nóng)作物：水稻、冬季小麥、大豆、玉米、蔬菜和其他旱地作物（棉花、油菜、花生、麻類、薯類和煙葉）。計(jì)算公式為：

式（1）至（4）中，TN表示農(nóng)田施肥直接輸入氮量，F(xiàn)N表示施用氮肥輸入氮量，F(xiàn)c表示施用復(fù)合肥輸入氮量，Ts為農(nóng)作物秸稈還田氮量，Wp為作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，HI為經(jīng)濟(jì)系數(shù)，DW為干重比，Ns為秸稈含氮率，Rs為秸稈還田率，RT為根冠比，Nr為根含氮率，秸稈還田率參照《中國(guó)溫室氣體清單研究》取值45.6%，其他參數(shù)取值見于表2。Ta表示大氣沉降氮量，Te表示禽畜排泄氮量，畜禽年排泄氮量參考指南中牛、豬、羊、家禽的氮排泄率分別為50、16、12、0.6 kg N/(head·a)，Tr表示氮淋溶和徑流損失的氮量。

表2 主要農(nóng)作物參數(shù) %

1.2.4 畜牧業(yè)碳排放

依據(jù)所界定的邊界范圍，將畜牧業(yè)碳排放分為飼料作物種植、飼料的加工與運(yùn)輸、畜禽飼養(yǎng)環(huán)節(jié)耗能、禽畜腸胃發(fā)酵和糞便管理5個(gè)過(guò)程[18]。該文選定豬、牛、羊和家禽作為研究對(duì)象，并參考孟祥海等[19]的方法來(lái)核算畜牧業(yè)碳排放為：

式（5）至（7）中，Ti為畜禽生產(chǎn)消耗的i類飼料糧量，包括玉米、小麥和大豆，Qj為j類畜禽產(chǎn)品年產(chǎn)量，包括豬肉、牛肉、羊肉、禽肉，tj為單位畜禽產(chǎn)品耗糧系數(shù)，參照《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》[20]，qj為j類畜禽飼料配方中i類糧食所占比重，參照謝鴻宇等[21]提供的各類畜禽精飼料配方；Te為畜禽生產(chǎn)消耗電能引起的CO2排放量，Tc為畜禽生產(chǎn)消耗煤引起的CO2排放量，APPj為j類畜禽年平均飼養(yǎng)量，依據(jù)出欄率大小的不同調(diào)整各自年平均飼養(yǎng)量，生豬、家禽的平均壽命周期分別為200 d、55 d[22]。costje、costjc為j類畜禽每頭(只)用電、用煤支出,參照《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》，pricee、pricec為畜禽養(yǎng)殖用電、用煤?jiǎn)蝺r(jià)，參照國(guó)家發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于提高華中電網(wǎng)電價(jià)的通知》（發(fā)改價(jià)格[2008]1681號(hào)文）[23]。畜牧業(yè)碳源對(duì)應(yīng)的排放系數(shù)參見表3。

表3 畜牧業(yè)碳源碳排放系數(shù)（kg/(head·a)）

1.3 碳排放測(cè)算方法

根據(jù)對(duì)湖南省農(nóng)業(yè)碳排放源的確定和對(duì)不同碳源排放系數(shù)選取，該文采用碳轉(zhuǎn)化系數(shù)法對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放總量進(jìn)行測(cè)算，并引入碳排放強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，構(gòu)建測(cè)算公式為:

式（8）（9）中，E是農(nóng)業(yè)碳排放總量，Ei是各類碳源產(chǎn)生的碳排放量，Ti是各類碳源選取數(shù)據(jù)量，δi為各碳源因子的碳排放系數(shù)，Ii是農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度，Vi是農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值，下標(biāo)i為碳源種類。

1.4 碳排放空間格局分析

空間自相關(guān)是指區(qū)域內(nèi)不同屬性值變量之間的依賴性，通過(guò)局部莫蘭指數(shù)可以考察在局部區(qū)域內(nèi)是否存有相似或相異的指標(biāo)值集聚的情況，分析湖南省農(nóng)業(yè)碳排放的空間影響。在該研究中，空間權(quán)重矩陣使用鄰接的標(biāo)準(zhǔn)，即如果縣單元i和j有公共邊界，那么空間權(quán)重值Wij為1，否則為0。同時(shí)，空間自相關(guān)的結(jié)果被Z值驗(yàn)證。

2 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 研究區(qū)概況

湖南省位于中國(guó)中南部，面積21.182 9萬(wàn)km2，占全國(guó)領(lǐng)土的2.21%。湖南省屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫在16～18℃。湖南省是全國(guó)主要的糧食生產(chǎn)基地，多年來(lái)，糧食、麻類、棉花、烤煙等主要農(nóng)副產(chǎn)品的產(chǎn)量均在全國(guó)領(lǐng)先。近年來(lái)，湖南省農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)改善，農(nóng)業(yè)的規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力進(jìn)一步提高。2019年全省農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值達(dá)5 361.62億元，其中農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為2 664.3億元，糧食總產(chǎn)量為3 022.9萬(wàn)t，農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力為6 338.57萬(wàn)kW。

2.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

該研究相關(guān)數(shù)據(jù)均出自《湖南農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》（2008—2018），農(nóng)林牧漁業(yè)的總產(chǎn)值以2007年為基準(zhǔn)期進(jìn)行了換算。為了便于計(jì)算碳排放量的總和，該文統(tǒng)一將CH4、N2O所導(dǎo)致的溫室效應(yīng)換成標(biāo)準(zhǔn)碳（C）所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，依據(jù)IPCC第四次評(píng)估報(bào)告(2007)，1 t CH4、N2O所引發(fā)的溫室效應(yīng)分別相當(dāng)于25 t CO2（約合6.82t C）、298 t CO2（約合81.27 t C）所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)。由于化肥的縣域數(shù)據(jù)中只給出了實(shí)物量，該文根據(jù)2007年市域化肥實(shí)物量和折純量的數(shù)據(jù)，并參考化肥折純量計(jì)算表得出化肥折純率。其中氮肥、磷肥、鉀肥和復(fù)合肥折純率分別為26.4%、13.8%、49.6%、45%，并假設(shè)湖南省其他年份的折純率不變。2016年部分化肥缺失量采取均值法用2015年和2017年的均值進(jìn)行填補(bǔ)。2006年年末羊存欄量數(shù)據(jù)缺失，按照已有年末存欄量和羊肉產(chǎn)量做一元線性回歸分析來(lái)估算出缺失年份的年末存欄量。

3 研究結(jié)果與分析

3.1 農(nóng)業(yè)碳排放時(shí)序變化特征

2007—2017年湖南省122個(gè)縣（市、區(qū)）農(nóng)業(yè)碳排放總量和強(qiáng)度的時(shí)序變化特征如圖1和圖2所示。2007—2017年湖南省122個(gè)縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)的有115個(gè)，占總個(gè)數(shù)的94.26%。但各縣域的下降幅度不同，下降幅度最大的5個(gè)縣域依次為芙蓉區(qū)、岳塘區(qū)、長(zhǎng)沙縣、石峰區(qū)、岳陽(yáng)樓區(qū)，年平均下降率為20.64%、13.72%、12.78%、12.61%、10.48%。其中下降幅度低于5%的縣域有63個(gè)，占下降總縣域的51.64%，安鄉(xiāng)縣下降幅度最小，不超過(guò)1%。農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度呈正增長(zhǎng)的縣域有7個(gè)，按增長(zhǎng)由快到慢依次為天心區(qū)、岳麓區(qū)、開福區(qū)、蘆淞區(qū)、雨湖區(qū)、雨花區(qū)、天元區(qū)，其中天心區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度最大，由2007年的417.32 kg/萬(wàn)元增加至2017年的1 156.91 kg/萬(wàn)元，平均每年以10.73%的速度增長(zhǎng)。

圖1 2007—2017年湖南省縣域農(nóng)業(yè)碳排放總量變化特征

圖2 2007—2017年湖南省縣域農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度變化特征

根據(jù)各縣域單元碳排放總量變化速度的不同，湖南省122個(gè)縣（市、區(qū)）可被劃分為快速下降、緩慢下降、緩慢增長(zhǎng)和快速增長(zhǎng)4類。

（1）快速下降型。湖南省共有57個(gè)縣（市、區(qū)）農(nóng)業(yè)碳排放總量表現(xiàn)為逐年快速減少，占總個(gè)數(shù)的46.72%。年均下降幅度超過(guò)10%的縣（市、區(qū)）有芙蓉區(qū)、雨花區(qū)和岳塘區(qū)，其年均下降率依次為38.43%、14.79%、11.03%。

（2）緩慢下降型。34個(gè)縣（市、區(qū)）農(nóng)業(yè)碳排放總量表現(xiàn)為緩慢減少，占總個(gè)數(shù)的27.87%，年均變化率均小于1%。其中，南岳區(qū)、珠暉區(qū)、寧遠(yuǎn)縣、湘陰縣、芷江侗族自治縣的下降幅度最小，平均每年以0.07%、0.08%、0.09%、0.11%、0.15%的速度下降。

（3）緩慢增長(zhǎng)型。18個(gè)縣（市、區(qū)）的碳排放總量表現(xiàn)為較慢增長(zhǎng)，占總縣單元的14.75%。該類縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放總量年均增長(zhǎng)幅度不超過(guò)1%，其中增長(zhǎng)速度最慢的5個(gè)縣（市、區(qū)）依次為祁陽(yáng)縣、臨武縣、臨澧縣、望城區(qū)、新田縣。

（4）快速增長(zhǎng)型。13個(gè)縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放總量逐年快速增長(zhǎng)，占總個(gè)數(shù)的10.66%。其中年均變化率超過(guò)5%的有蘆淞區(qū)、雨湖區(qū)和岳麓區(qū)，分別為7.92%、7.63%和6.56%。

3.2 農(nóng)業(yè)碳排放空間演變特征

3.2.1 農(nóng)業(yè)碳排放區(qū)域特征

參考國(guó)內(nèi)研究者對(duì)省域及縣域尺度農(nóng)業(yè)碳排放空間格局分析方法[27-28]，依據(jù)2017年湖南省122個(gè)縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放總量均值的0.5倍、1.0倍和1.5倍，分成低碳、中碳、較高碳和高碳排放區(qū)4類，其農(nóng)業(yè)碳排放總量空間分布如圖3所示。從圖3中可以看出，湖南省北部、東部和中部地區(qū)的碳排放量相對(duì)較高，西部和南部地區(qū)的碳排放量相對(duì)較低，整體以洞庭湖區(qū)、長(zhǎng)株潭城市群、衡陽(yáng)市為中心向西部和南部遞減，總體分布格局與湖南省馬蹄形地形相似。

圖3 2017年湖南省縣域農(nóng)業(yè)碳排放總量空間分布

（1）低碳排放區(qū)主要分布在大湘西地區(qū)和長(zhǎng)株潭城市群中部地區(qū)，其中碳排放量最少的區(qū)域?yàn)檐饺貐^(qū)、雨花區(qū)、雁峰區(qū)、天心區(qū)和南岳區(qū)，依次為0.006 5萬(wàn)t、0.23萬(wàn)t、0.61萬(wàn)t、0.63萬(wàn)t、1.05萬(wàn)t。究其原因，湘西地區(qū)自然條件、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水平都很低，農(nóng)業(yè)投入不足，集約經(jīng)營(yíng)水平低，此外多山地、地勢(shì)崎嶇不平，農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用受到限制，導(dǎo)致碳排放量少。長(zhǎng)株潭城市群中部地區(qū)是湖南省經(jīng)濟(jì)的核心區(qū)，雖然在全省中城鎮(zhèn)化水平和人口密度最高，經(jīng)濟(jì)發(fā)展快，但農(nóng)業(yè)比重不高，耕地面積小，農(nóng)業(yè)碳排放量少，2017年長(zhǎng)株潭地區(qū)第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值僅占總產(chǎn)值的4.18%。

（2）中碳排放區(qū)主要分布湘南地區(qū)和大湘西地區(qū)，該區(qū)域多為中低山區(qū)，地勢(shì)高，多旅游型城市，種植業(yè)比重相對(duì)小，農(nóng)業(yè)發(fā)展水平不高，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放總量較少。

（3）較高碳排放區(qū)主要分布在湖南省中部地區(qū)。湘中地區(qū)盆地、河谷眾多，地勢(shì)較低。湘、資、沅、澧四水流域沿岸土層深厚，適宜作物種植。同時(shí)，離中心城區(qū)較近，更接近于大型消費(fèi)市場(chǎng)，有利于農(nóng)資和農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸，農(nóng)民積極性高，農(nóng)業(yè)規(guī)模較大，且農(nóng)業(yè)模式仍以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主，碳排放相對(duì)較高。

（4）高碳排放區(qū)主要分布在洞庭湖區(qū)、衡陽(yáng)市和長(zhǎng)株潭城市群東部、西部地區(qū)，其中寧鄉(xiāng)市、桃源縣、瀏陽(yáng)市、衡陽(yáng)縣和衡南縣的碳排放量最大，分別為50.36萬(wàn)t、47.24萬(wàn)t、46.17萬(wàn)t、42.61萬(wàn)t和41.58萬(wàn)t。這些地區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)條件好，地形平坦，水源豐富，土壤肥沃，因此土地種植面積大，成為糧食的主產(chǎn)地。同時(shí)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程投入生產(chǎn)要素的能力強(qiáng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度高，農(nóng)田灌溉設(shè)施完善，這有利于農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收，同時(shí)也導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放居高不下。

3.2.2 局部空間自相關(guān)分析

選取2007年、2012年和2017年3年為樣本進(jìn)行分析，參照局部莫蘭指數(shù)分別繪制出湖南省的農(nóng)業(yè)碳排放總量的莫蘭散點(diǎn)圖（圖4）和LISA聚類地圖（圖5）。其中，Moran's I為莫蘭指數(shù)，莫蘭散點(diǎn)圖中一、三象限分別表示高高集聚和低低集聚特征，二、四象限分別表示低高集聚和高低集聚特征。數(shù)據(jù)點(diǎn)若位于第一、三象限，說(shuō)明這些區(qū)域的農(nóng)業(yè)碳排放在空間分布上存在正相關(guān)，數(shù)據(jù)點(diǎn)若位于第二、四象限說(shuō)明存在著負(fù)相關(guān)。

圖4 2007年、2012年和2017年湖南省縣域農(nóng)業(yè)碳排放總量莫蘭散點(diǎn)

就各象限數(shù)據(jù)點(diǎn)的離散程度而言，高高型集聚區(qū)域和低低型集聚區(qū)域的數(shù)據(jù)點(diǎn)的離散程度較小，說(shuō)明碳排放高值區(qū)間和低值區(qū)間的差異較小，而高低集聚區(qū)和低高集聚區(qū)的差異程度較大。湖南省大部分縣域落在第一、三象限中，說(shuō)明高碳排放區(qū)和低碳排放區(qū)多呈現(xiàn)各自集聚的狀態(tài)。選取的2007年、2012年和2017年3年中，農(nóng)業(yè)碳排放量呈現(xiàn)高高或低低集聚形態(tài)的縣域單元數(shù)分別為88個(gè)、91個(gè)和93個(gè)，高低或低高集聚的縣域單元數(shù)分別為34個(gè)、31個(gè)和29個(gè)，說(shuō)明在研究時(shí)段內(nèi)農(nóng)業(yè)碳排放量的空間均質(zhì)性不斷增強(qiáng)，異質(zhì)性不斷減弱，但幅度較小。從各象限演變軌跡來(lái)看，2007—2012年高高集聚區(qū)域在縮小，低低集聚區(qū)域在擴(kuò)大，整體向好的趨勢(shì)發(fā)展。而2012年后，高高集聚區(qū)域呈現(xiàn)擴(kuò)大之勢(shì)，低低集聚區(qū)域開始縮小，其中資陽(yáng)區(qū)、衡山縣、江華瑤族自治縣由低高集聚演變?yōu)楦吒呒?，宜章縣由低低集聚演變?yōu)楦叩图?，洪江市由低低集聚演變?yōu)榈透呒垲愋?，這也是值得關(guān)注的地方。

（1）由圖5可見，2007年湖南農(nóng)業(yè)碳排放量在空間分布上表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)。集聚顯著單元（26個(gè)）中，表現(xiàn)為高高集聚的縣（市、區(qū)）有17個(gè)，在顯著單元中占比最高，為65.38%。這些區(qū)域主要集中分布在湖南省東北部和中部，分別是湘陰縣、平江縣、汨羅市、安鄉(xiāng)縣、臨澧縣、赫山區(qū)、南縣、望城區(qū)、湘鄉(xiāng)市、衡東縣、祁東縣、常寧市、隆回縣、桃江縣、安化縣、雙峰縣和漣源市。低高集聚的縣（市、區(qū)）有7個(gè)，在顯著單元中占比為26.92%，主要分布在高高集聚特征區(qū)域的周邊，具體包含君山區(qū)、武陵區(qū)、津市市、雨湖區(qū)、韶山市、衡山縣、婁星區(qū)。僅有小部分縣（市、區(qū)）在空間分布上表現(xiàn)出低低集聚的特征，具體為蘆淞區(qū)和吉首市。沒(méi)有縣（市、區(qū)）表現(xiàn)為高低集聚的特征。

圖5 2007年、2012年和2017年湖南省縣域農(nóng)業(yè)碳排放總量LISA聚類

（2）2012年農(nóng)業(yè)碳排量空間集聚特征的顯著性有所增強(qiáng)，空間同質(zhì)性和異質(zhì)性加強(qiáng)。2012年表現(xiàn)為高高集聚的縣（市、區(qū)）數(shù)量增加為18個(gè)，低低集聚區(qū)域增加為5個(gè)。鼎城區(qū)、石門縣、沅江市由不顯著的空間特征轉(zhuǎn)變?yōu)榱烁吒呒郏饺貐^(qū)、天心區(qū)、雨花區(qū)由不顯著的空間特征演變?yōu)榈偷图?。表現(xiàn)為異質(zhì)性的縣（市、區(qū)）增加為8個(gè)，資陽(yáng)區(qū)、冷水江市由不顯著特征演變?yōu)榈透呒厶卣?，異質(zhì)性增強(qiáng)。

（3）2017年農(nóng)業(yè)碳排量空間同質(zhì)性繼續(xù)增強(qiáng)、異質(zhì)性減弱，幅度均較小。2017年農(nóng)業(yè)碳排量空間集聚特征表現(xiàn)為顯著的縣仍為31個(gè)，其中呈高高集聚特征的縣（市、區(qū)）增加至21個(gè)，具體變化為醴陵市、衡東縣由不顯著的空間特征演變?yōu)槌矢吒呒?，資陽(yáng)區(qū)、衡山縣由低高集聚演變?yōu)楦吒呒厶卣?。低低集聚特征的縣（市、區(qū)）仍為5個(gè)，空間分布格局呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。低高集聚特征的縣（市、區(qū)）減少至5個(gè)，異質(zhì)性減弱。

4 結(jié)論與討論

基于上述分析，說(shuō)明湖南省各縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放總量變化存在顯著的差異性。2007—2017年大部分縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放總量實(shí)現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng)；大部分縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度呈下降態(tài)勢(shì)，且下降速度較快，可見湖南省近年來(lái)農(nóng)業(yè)碳減排已取得了一定的成效。在碳排放減少的縣（市、區(qū)）中，仍有91.21%的縣（市、區(qū)）碳排放總量年均下降幅度低于5%，54.78%的縣（市、區(qū)）碳排放強(qiáng)度年均下降幅度不足5%，由此也說(shuō)明湖南省大部分縣域的低碳減排之路仍任重道遠(yuǎn)。從2017年各縣（市、區(qū)）農(nóng)業(yè)碳排放總量空間格局來(lái)看，農(nóng)業(yè)碳排放整體以洞庭湖區(qū)、長(zhǎng)株潭城市群、衡陽(yáng)市為中心向西部和南部遞減。2007—2017年湖南省各縣（市、區(qū)）的農(nóng)業(yè)碳排放在空間布局上存在顯著同質(zhì)性。高（低）碳排值區(qū)域與其鄰近的高（低）碳排值區(qū)域之間差異程度較小，集聚明顯。2007—2017年各縣（市、區(qū)）空間均質(zhì)性有增強(qiáng)之勢(shì)，空間異質(zhì)性有減弱之勢(shì)。

對(duì)湖南省縣域尺度農(nóng)業(yè)碳排放不同維度時(shí)序特征的分析，有利于依此總結(jié)出湖南省碳排放變化規(guī)律，預(yù)測(cè)未來(lái)農(nóng)業(yè)碳排放走向，對(duì)縣域農(nóng)業(yè)碳排放空間布局研究有助于各地因地制宜，推行有差別的農(nóng)業(yè)碳減排舉措[29-30]。

（1）加強(qiáng)科學(xué)指導(dǎo)，減少農(nóng)地利用碳排放。上述研究表明農(nóng)地利用是湖南省農(nóng)業(yè)碳排放的最大碳源。對(duì)于化肥、農(nóng)藥等的濫用，政府必須首先轉(zhuǎn)變農(nóng)民的傳統(tǒng)觀念，引導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)耕種，合理、適度使用農(nóng)業(yè)化學(xué)用品，注意廢棄農(nóng)膜和農(nóng)用物資包裝物的回收和循環(huán)利用，增加有機(jī)肥料的使用，促進(jìn)農(nóng)業(yè)資源再循環(huán)。在能源方面，政府應(yīng)幫助農(nóng)民淘汰耗費(fèi)大量能源和效率低下的農(nóng)業(yè)機(jī)械，并選擇更節(jié)能環(huán)保的機(jī)械來(lái)幫助農(nóng)民生產(chǎn)。

（2）科學(xué)處理牲畜糞便，合理開發(fā)沼氣資源。畜牧業(yè)養(yǎng)殖是湖南省近年來(lái)第二大農(nóng)業(yè)碳排放的來(lái)源。政府應(yīng)科學(xué)管理畜禽糞污，建設(shè)好糞污資源化利用設(shè)施，減少畜牧業(yè)養(yǎng)殖污染。具體可以將糞便轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，開發(fā)沼氣資源等，并加大宣傳和技術(shù)引進(jìn)力度，做好沼氣項(xiàng)目開發(fā)后的監(jiān)管工作。同時(shí)，要減少畜牧業(yè)的碳排放，必須大力推進(jìn)養(yǎng)殖規(guī)?；?、集約化，可以通過(guò)優(yōu)化牲畜的飼料結(jié)構(gòu)來(lái)減少腸道的發(fā)酵時(shí)間，減緩碳排放問(wèn)題。

（3）結(jié)合實(shí)際分區(qū)制定節(jié)能減排政策。湖南省各地農(nóng)業(yè)碳減排的實(shí)施成效不一，農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)和發(fā)展情況也不同，因此不能一概而論地去推進(jìn)碳減排措施，要根據(jù)具體實(shí)際情況來(lái)制定有效的減排政策。農(nóng)業(yè)碳排放高值區(qū)（即洞庭湖區(qū)、衡陽(yáng)市和長(zhǎng)株潭城市群東、西部地區(qū)，尤其是寧鄉(xiāng)市、桃源縣、瀏陽(yáng)市、衡陽(yáng)縣和衡南縣等地區(qū)）尤其應(yīng)給予高度重視，防止農(nóng)業(yè)碳排放區(qū)際差異進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)于農(nóng)業(yè)碳排放低值區(qū)（即湘西地區(qū)和長(zhǎng)株潭城市群中部地區(qū)）也不能輕易忽視，應(yīng)具體分析其碳排放水平較低的原因，揚(yáng)長(zhǎng)避短，防止低值區(qū)向高值區(qū)演變。對(duì)發(fā)展水平較低的地區(qū)，必須增加減排資金投入以及保證投入資金的有效使用，加強(qiáng)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，加快低碳農(nóng)業(yè)先進(jìn)技術(shù)的研發(fā)和推廣，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供技術(shù)支持。