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《中国科学院广州地球化学研究所》 2017年
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中国大陆种植业能源消费温室气体排放研究

甄伟  
【摘要】:控制温室气体排放,实现低碳绿色增长已成为当今世界发展潮流。在应对气候变化方面,中国面临着巨大的国际压力。因此,如何实现各产业节能减排成为当前学术界研究热点。作为世界农业大国之一,中国的种植业消费了大量来自其它产业部门的农业生产资料,同时逐渐表现出对能源消费的高度依赖。对能源高度依赖导致大量温室气体排放。本文从消费者角度对中国大陆31个省级行政区域种植业及主要农作物能源消费温室气体排放的现状、结构、变化趋势及影响因素进行研究,为中国大陆种植业寻求降低能源消费温室气体排放对策提供科学依据。本文第二章采用能量平衡法从消费者角度核算了1997-2014年间中国大陆及其31个省级行政区域种植业能源消费温室气体排放量。结果表明,中国大陆种植业农作物产量、能源消费量和能源消费温室气体排放量持续增长。但农作物产量的提高和能源消费量并非呈共消长关系,说明中国大陆种植业具有一定的能源消费温室气体排放减排潜力。区域间种植业能源消费温室气体排放量存在显著差异,13个粮食主产区种植业能源消费温室气体排放量占中国大陆种植业温室气体排放量的65%以上。第三章采用核密度估计、泰尔系数以及空间自相关分析研究了区域种植业能源消费温室气体排放趋势演进及时空差异。结果表明:(1)研究期内各省级行政区温室气体排放量的差距在逐渐扩大,并表现出两极分化的演化态势。(2)泰尔系数二阶段嵌套分解发现中国大陆种植业能源消费温室气体排放强度差异不断降低。其中,粮食主产区和非粮食主产区之间的区域间差异缩小幅度较大,而各区域内差异仅有小幅缩小。(3)空间自相关分析结果表明,1997-2014年间中国大陆31个省级行政区种植业能源消费温室气体排放在全局上均具有显著的空间自相关性,在局域上具有空间局域相关性和空间异质性。基于拓展的卡亚波特恒等式,第四章定量分析了1997-2014年间中国大陆及其31个省级行政区种植业能源消费温室气体排放的驱动因素。结果表明,农作物单位面积产量、种植业能源强度和农作物种植面积是中国大陆种植业能源消费温室气体排放量增长的三大增排因素;而温室气体排放系数和种植业能源结构是中国大陆种植业能源消费温室气体排放量增长的两大减排因素。各因素在不同区域的作用效果存在一定差异。在各种影响因素中,种植业能源强度并未发挥其减排潜力,同时优化化肥消费结构对中国大陆及各区域种植业节约能源降低能源消费温室气体排放量具有重要作用。第五章应用EIO-LCA分析了1990-2010年间中国大陆29种主要农作物能源消费及能源消费温室气体排放现状、结构及变化趋势。结果表明,研究期内多数粮食作物能源强度和能源消费温室气体排放强度有所提高;而多数经济作物能源强度和能源消费温室气体排放强度有所下降。各种作物之间在能源强度和能源消费温室气体排放强度方面存在显著差异,经济作物能源强度和能源消费温室气体排放强度显著高于粮食作物。化肥是各农作物能源强度和能源消费强度的主要载体。通过敏感性分析发现农业机械和农药能源消费同样具有导致高温室气体排放的潜势。不容忽视的是农作物能源消费温室气体排放同间接能源消费之间存在逐渐加强的共消长关系。此外本文还利用结构路径分析探讨了各类农业生产资料能源消费管理的优先级。
【关键词】:能源消费温室气体排放 因素分解 EIO-LCA 结构路径分析 种植业 主要农作物 中国大陆
【学位授予单位】:中国科学院广州地球化学研究所
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:F326.1;X712
【目录】:
  • 摘要6-8
  • ABSTRACT8-15
  • 第1章 引言15-32
  • 1.1 选题背景与意义15-18
  • 1.2 国内外研究进展18-27
  • 1.2.1 种植业能源消费温室气体排放现状研究进展18-21
  • 1.2.2 种植业能源消费温室气体排放时空差异研究进展21-22
  • 1.2.3 种植业能源消费温室气体排放驱动因素研究进展22-24
  • 1.2.4 农作物能源消费温室气体排放研究进展24-26
  • 1.2.5 当前种植业能源消费温室气体排放研究不足26-27
  • 1.3 论文研究目标与内容27-29
  • 1.3.1 论文研究目标27-28
  • 1.3.2 论文研究内容28-29
  • 1.4 论文技术路线与结构29-32
  • 1.4.1 论文技术路线29-30
  • 1.4.2 论文组织结构30-32
  • 第2章 中国大陆种植业能源消费温室气体排放现状32-60
  • 2.1 中国大陆及31个省级行政区种植业能源消费温室气体排放核算方法32-36
  • 2.1.1 种植业能源消费量核算方法32-33
  • 2.1.2 种植业能源消费温室气体排放核算方法33-34
  • 2.1.3 种植业农作物产量核算方法34
  • 2.1.4 数据的选取及来源34-36
  • 2.2 中国大陆种植业能源消费现状36-46
  • 2.2.1 中国大陆种植业整体能源消费现状36-40
  • 2.2.2 中国大陆31个省级行政区种植业能源消费现状40-46
  • 2.3 中国大陆种植业能源消费温室气体排放现状46-58
  • 2.3.1 中国大陆种植业整体能源消费温室气体排放现状46-51
  • 2.3.2 中国大陆省级行政区域种植业能源消费温室气体排放现状51-58
  • 2.4 本章小结58-60
  • 第3章 中国大陆种植业能源消费温室气体排放动态演进与空间差异60-83
  • 3.1 研究方法和数据来源60-65
  • 3.1.1 核密度估计60-61
  • 3.1.2 泰尔系数嵌套分解61-63
  • 3.1.3 空间自相关63-64
  • 3.1.4 数据来源及处理64-65
  • 3.2 中国大陆种植业能源消费温室气体排放动态演进分析65-71
  • 3.2.1 中国大陆种植业能源消费温室气体排放量核密度估计65-68
  • 3.2.2 中国大陆种植业能源消费温室气体排放强度核密度估计68-71
  • 3.3 中国大陆种植业能源消费温室气体排放区域差异分析71-74
  • 3.4 中国大陆种植业能源消费温室气体排放空间异质性分析74-81
  • 3.4.1 全局自相关分析74-75
  • 3.4.2 局域自相关分析75-81
  • 3.5 本章小结81-83
  • 第4章 中国大陆种植业能源消费温室气体排放驱动因素83-116
  • 4.1 中国大陆种植业能源消费温室气体排放因素分解模型的构建83-86
  • 4.1.1 中国大陆种植业能源消费温室气体排放因素分解模型83-85
  • 4.1.2 数据的选取及来源85-86
  • 4.2 中国大陆种植业能源消费温室气体排放因素分解86-96
  • 4.2.1 低速增长阶段因素分解88-90
  • 4.2.2 高速增长阶段因素分解90-92
  • 4.2.3 中高速增长阶段因素分解92-94
  • 4.2.4 三阶段驱动因素特征94-96
  • 4.3 中国大陆省级行政区域种植业能源消费温室气体排放驱动因素96-108
  • 4.3.1 低速增长阶段区域因素分解96-99
  • 4.3.2 高速增长阶段区域因素分解99-102
  • 4.3.3 中高速增长阶段区域因素分解102-104
  • 4.3.4 1997-2014 年区域因素分解104-108
  • 4.4 中国大陆种植业能源消费温室气体排放驱动因素分析108-114
  • 4.4.1 农作物单位面积产量108-109
  • 4.4.2 种植业能源强度109-110
  • 4.4.3 种植业能源结构110-112
  • 4.4.4 温室气体排放系数112-113
  • 4.4.5 农作物种植面积113-114
  • 4.5 本章小结114-116
  • 第5章 中国大陆主要农作物能源消费温室气体排放116-151
  • 5.1 研究方法与数据来源116-123
  • 5.1.1 混合EIO-LCA模型116-119
  • 5.1.2 能源强度和能源消费温室气体排放强度119
  • 5.1.3 敏感性分析119-120
  • 5.1.4 结构路径分析120-121
  • 5.1.5 数据来源及处理121-123
  • 5.2 中国大陆主要农作物能源消费现状123-128
  • 5.2.1 能源强度对比123-125
  • 5.2.2 能源结构对比125-127
  • 5.2.3 能源消费强度变化127-128
  • 5.3 中国大陆主要农作物能源消费温室气体排放现状128-138
  • 5.3.1 温室气体排放强度对比128-131
  • 5.3.2 温室气体排放结构对比131-133
  • 5.3.3 温室气体排放强度变化133-138
  • 5.4 农作物能源消费温室气体排放变动趋势及结构路径分析138-148
  • 5.4.1 变化趋势分析138-142
  • 5.4.2 敏感性分析142-145
  • 5.4.3 结构路径分析145-148
  • 5.5 本章小结148-151
  • 第6章 结论与展望151-158
  • 6.1 主要结论151-155
  • 6.1.1 中国大陆种植业能源消费温室气体排放现状151-152
  • 6.1.2 中国大陆种植业能源消费温室气体排放动态演进与空间差异152-153
  • 6.1.3 中国大陆种植业能源消费温室气体排放驱动因素153-154
  • 6.1.4 中国大陆主要农作物能源消费温室气体排放154-155
  • 6.2 主要创新点155-156
  • 6.3 不足与展望156-158
  • 6.3.1 研究不足156-157
  • 6.3.2 研究展望157-158
  • 参考文献158-173
  • 附录173-180
  • 致谢180-181
  • 作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果181-182

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