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Abstract: Methodologies for estimation based on the Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories and for decomposition based on energy use are systematically combed in this paper. Finally, the great meaning of these methodologies used in GHG emission estimation and decomposition for low carbon economy research is boldly affirmed.
關鍵詞: 溫室氣體排放量;清單指南;估算方法;因素分解法
Key words: greenhouse gas emission amount;guidelines for inventories;estimation methodology;decomposition methodology
中圖分類號:X322 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)19-0223-02
0引言
自1990年開始至今,聯(lián)合國氣候變化政府間專家委員會(IPCC)連續(xù)了四次全球氣候評估報告,逐漸明確了“人類活動是引起大氣中溫室氣體排放增加,并進而引起全球氣候變暖的主要原因”這一基本認識。1992年,聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會通過了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(簡稱《公約》)。這是世界上第一個旨在“將大氣中溫室氣體的濃度穩(wěn)定在防止氣候系統(tǒng)受到危險的人為干擾的某一水平上”以應對氣候變(暖)化的國際公約,具體而言就是“個別地或共同地使溫室氣體的人為排放回復到1990年的水平”。而要實現(xiàn)這一目標,首要的任務就是對各國溫室氣體排放情況――包括歷史的和現(xiàn)實的排放量進行估算,并在此基礎上識別影響溫室氣體排放的主要因素。
1基于《國家溫室氣體排放清單指南》的溫室氣體排放量估算
1.1 《國家溫室氣體排放清單指南》的出現(xiàn)及發(fā)展溫室氣體(greenhouse gas, GHG)是指大氣中那些吸收和重新放出紅外輻射的自然的和人為的氣態(tài)成分。它以二氧化碳(CO2)為主,同時包括甲烷 (CH4)、氧化亞氮(N2O)、氫氟碳化物 (HFCS)、全氟化碳 (PFCS)、六氟化硫(SF6)。
早在二十世紀八十年代晚期,各種國家溫室氣體清單就開始大量出現(xiàn),但由于參照標準和應用范圍不同,這些清單存在很大的不確定性。為促進有關氣候變化和應對氣候變化的信息交流,加快對歷史及未來溫室氣體排放量的估算和預測,1996年,IPCC編寫并了第一版《國家溫室氣體排放清單指南》(簡稱《指南》),首次界定了溫室氣體、排放源與匯的類別,從而為各國溫室氣體排放量估算確立了基本一致的范圍。隨后幾年,IPCC又相繼編寫了《1996年IPCC國家溫室氣體清單指南修訂本》、《國家溫室氣體清單優(yōu)良作法指南和不確定性管理》、《土地利用、土地利用變化和林業(yè)優(yōu)良作法指南》等。這些規(guī)定最終匯集成《2006年IPCC國家溫室氣體清單指南》。
《2006年國家溫室氣體排放清單》包括一般指導及報告、能源、工業(yè)過程和產(chǎn)品使用、農業(yè)林業(yè)和其他土地利用、廢棄物共6卷。總的看來,IPCC《指南》提供了編制清單通用的基本方法、表式和可供參考的基本參數(shù),具有較高的參考價值和指導意義,目前各國正嘗試用這些標準來制定適用于本國的溫室氣體人為源排放和匯清除估算清單,以便向《公約》組織匯報。但由于IPCC《指南》對實際數(shù)據(jù)的可獲得性考慮不足,使得該《指南》用于各個國家或地區(qū)時仍然面臨較大的不確定性。其中,所提供的排放系數(shù)與各國實際排放系數(shù)的差異是影響溫室氣體排放量估算質量的重要原因。目前,只有美國芝加哥、韓國Chuncheon(春川市)等地區(qū)對石油、煤油、柴油、型煤、天然氣和火力發(fā)電行業(yè)的CO2排放系數(shù)進行了實測。2006年,我國根據(jù)ACM0002方法指南確定了中國區(qū)域電網(wǎng)的基準線排放因子,從而促進了CDM項目的開發(fā)。
1.2 溫室氣體排放量估算方法對溫室氣體排放量估算的廣泛關注基本上是從1992年《公約》建立前后開始的。有關全球變暖和溫室效應的熱烈討論以及對保持氣候穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展必要性的認識促使一些組織機構開始設計溫室氣體排放量和大氣污染物排放量的估算方法和手段,以便評價組織對環(huán)境造成的影響。Paul等人開發(fā)出一個根據(jù)可獲得燃料清單信息來估算組織機構排放量的軟件系統(tǒng)。由于人為活動(如能源利用)造成的排放源容易準確計算,但土地使用及其他自然現(xiàn)象引起的排放量卻很難獲得,因此有關溫室氣體排放量的估算研究更多集中在化石能源利用領域。David等對1988年國內化石燃料消耗排放的溫室氣體占全國溫室氣體的比例進行估算發(fā)現(xiàn),能源數(shù)據(jù)的統(tǒng)計來源不同以及對溫室氣體成分界定的不同導致計算結果出現(xiàn)較大誤差。
從基于能源利用的溫室氣體(碳)排放估算方法來看,目前主要有實測法、物料衡算法和排放系數(shù)法。這三種方法是估算的基本工具,在使用過程中各有所長,互為補充。排放系數(shù)法的應用由于有IPCC《指南》可供參考,相對而言是最多的。這種方法往往與碳排放分解技術相結合,用于對各地區(qū)、行業(yè)某一時期內基于能源利用的CO2排放量進行估算和分解,剖析影響CO2排放較大的因素,從而為相關政策的制定提供指導。另外,也有部分研究機構采用AIM/排放模型估算和預測溫室氣體排放量。
從基于非能源的CO2排放估算方法來看,目前單獨研究的不多。M.L. Neelis開發(fā)出一種基于非能源消耗的CO2排放估算表格模型(NEAT),可以用于幫助政府根據(jù)IPCC《指南》進行碳儲量計算。同期,意大利的S. La Motta將NEAT模型及IPCC方法應用到了本國基于非能源消耗的CO2排放量估算中。
2有關碳排放量影響因素的分解方法
有關溫室氣體排放(主要是碳排放)量的分解研究始于二十世紀末。1991年,Torvanger使用迪氏指數(shù)分解法對9個經(jīng)合組織國家制造業(yè)在1973-1987年間基于能源消費的CO2排放量進行因素分解,首次提出了能源強度的概念及其對CO2排放的重要影響。隨后,B. W. Ang對行業(yè)層面的能源消費和能源需求進行分解分析,構建了因素分解分析的方法論,并提出一種不留殘差的分解方法――對數(shù)平均迪氏指數(shù)分解法(Log Mean Divisia Index method,LMDI),從而為后來基于能源使用的碳排放影響因素研究及其在地區(qū)、部門及行業(yè)等范疇的應用奠定了模型基礎。
目前關于CO2排放分解的研究相對較多,從這些研究來看,發(fā)達國家的研究較多,發(fā)展中國家的研究相對較少。大多數(shù)研究呈現(xiàn)的觀點基本相似,即:從某一時段看,某一地區(qū)或部門基于能源利用的碳(或CO2)排放量的變化與其經(jīng)濟發(fā)展速度有關,影響CO2排放的因素主要包括:燃料(主要是指化石燃料,如煤、石油、天然氣)排放系數(shù)、燃料消費結構、產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟結構、部門或地區(qū)能源強度、人均GDP等。每一種因素對CO2排放的貢獻不同,其中能源強度的貢獻相對較大。
3結語
通過多年來全球科學家、專家學者及政府部門的共同努力,有關溫室氣體排放的估算與因素分解研究已經(jīng)建立起一套較為完整的方法論體系。在此基礎上,發(fā)展低碳經(jīng)濟也有了較為科學的評價方法和控制依據(jù)。
參考文獻:
[1]Katrina Brown and Neil Adger, Estimating National Greenhouse Gas Emissions Under The Climate Change Convention, Global Environmental Change, Volume 3, Issue 2, June 1993, Pages 149-158.
[2]David Von Hippel; Paul Raskin; Susan Subak; Dmitry Stavisky. Estimating Greenhouse Gas Emissions From Fossil Fuel Consumption Two Approaches Compared,Nergy Policy, Volume 21, Issue 6, June 1993, Pages 691-702.
在過去的三十多年中我們國家通過改革開放取得了舉世矚目的成就,但我們也為此付出了極大的代價。
說到環(huán)境問題,首先我們就應當關注的是溫室效應,說到這里有同學就要說了,溫室效應是全球性的,不只是我們國家的問題,但在過去的三十年,我們國家的確是溫室氣體的大的排放國,在過去的三十年中我國家的用煤量一直呈增長態(tài)勢,到×年,我們國家的年用煤量是36億噸,比其他國家的總和還多。溫室效應所產(chǎn)生的影響是我們無法想像的。最近我看了一本書《繼續(xù)生存十萬年,人類能否作到》它對溫室效應的影響大概是這樣描述的:如果按照現(xiàn)在這個溫度增長速度,喜瑪拉雅山的終年積雪會在20××年全部融化,大家應該知道,喜瑪拉雅山是長江源頭,如果喜瑪拉雅山的終年積雪全部融化,那到了枯水期長江的水量將嚴重不足,這必將對長江沿岸及長江三角洲的生產(chǎn)造成嚴重影響。另外溫室效應還會水氣循環(huán)加快,導致氣候的不確定因素增加,極端惡劣天氣增多,降水分布更加不均勻,從而導致水土流失和土地沙漠化。另外溫室效應還會使西伯利亞凍土溶化,釋放封存在凍土中的甲烷等溫室氣體,加劇溫室效應。好在最近幾年我們意識到了它的危害,世界上許多國家都在積極的減少溫室氣體的排放,但這些都還遠遠不夠。
相比溫室效應,霧霾是最近幾年才被我門重視,霧霾已經(jīng)嚴重得影響到人們的生活,雖然我們的感受不是特別深,那時因為我門生活在攀枝花這個奇葩的地方。但如過你生活在北上廣地區(qū),那么幾乎你每天出門都必須戴上口罩,就像在攀枝花生活的到女同學出門必須打傘一樣。當我準備要以環(huán)境話題來演講時,我看了看一段記錄片,柴靜自費拍的《穹頂之下》。這里邊有兩個調查讓我感到震驚。一個是柴靜采訪一個女孩,問她:你見過藍天嗎?那個女還回答見過。然后柴靜又問:什么時候?那個女孩回答:小時候。看到這里的時候我在想,我是有多么幸運的來到了攀枝花,天天都能夠見到藍天,白云和陽光。另一個是調查顯示,杭州一年中霧霾天數(shù)竟然在200天以上。多么恐怖的數(shù)字。自古就有一句話:‘上有天堂,下有蘇杭。’現(xiàn)在的杭州還配不配得上這句話,就要打個問號了。雖然霧霾引起的后果很嚴重,但對霧霾的治理可能性要比治理溫室效應大的多,霧霾的主要原因是汽車尾氣不達標和煤燃燒氣體不達標造成的,只要國家加大對環(huán)境犯罪的打擊。強制要求企業(yè)對燃煤氣體達標排放,那么就會大大減小霧霾對人們的危害。
關鍵詞 農田;溫室氣體;凈排放;影響因素
中圖分類號 X22 文獻標識碼 A 文章編號 1002-2104(2011)08-0087-08 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.08.014
進入工業(yè)革命以來,大氣中CO2濃度在不斷升高,全世界大多數(shù)科學家已一致認為,不斷增長的CO2濃度正導致全球溫度上升,并可能帶來持續(xù)的負面影響[1]。地表和大氣之間的反饋對氣候變化起著至關重要的作用,而農業(yè)生產(chǎn)過程不僅改變了地表環(huán)境,而且改變了大氣、土壤和生物之間的物質循環(huán)、能量流動和信息交換的強度,因此帶來了一系列環(huán)境問題,如土地沙化退化、水土流失、溫室氣體排放增強等。近十多年來,溫室氣體排放增加引起的全球氣候變暖成為人們普遍關注的焦點,而農業(yè)則是CO2、CH4和N2O這三種溫室氣體的主要排放源之一[2]。據(jù)估計,農業(yè)溫室氣體占全球總溫室氣體排放的13.5%,與交通(13.1%)所導致溫室氣體排放相當[3]。因此,農田溫室氣體排放相關研究已成為目前國際研究熱點之一。
1 農田溫室氣體凈排放的涵義
農田是溫室氣體的排放源,但同時也具有固碳作用,研究農田溫室氣體排放的重點之一就是從“凈排放”的角度綜合考慮其“固”與“排”的平衡。如圖1所示,在農田生態(tài)系統(tǒng)中,作物通過光合作用吸收大氣中的CO2,而根和秸稈還田后分解轉化成較穩(wěn)定的有機碳(SOC),將CO2固定在土壤中。因此,SOC是農田生態(tài)系統(tǒng)的唯一的碳庫。SOC的形成和土壤呼吸是一個同時進行的過程,采用黑箱的理論方法可得出,農田土壤固碳和土壤呼吸的共同作用最終體現(xiàn)為SOC變化量(dSOC)。農田土壤能排放CO2、N2O和CH4,其中CO2排放來自秸稈分解及土壤呼吸,已包含于dSOC中,故不再重復計算[4],而CH4則是由有機碳通過一系列反應后轉化而成,從土壤釋放到大氣中后其增溫效應比CO2強,則須加以考慮。農田生產(chǎn)物資(柴油、化肥、農藥等)的使用所造成的溫室氣體(主要為CO2、N2O和CH4)排放亦需加以考慮。
綜上所述,農田溫室氣體凈排放計算組成因素為dSOC、農田土壤N2O和CH4的排放、農田生產(chǎn)物資的使用所造成的溫室氣體(主要為CO2、N2O和CH4)排放,影響以上組成因素的農業(yè)措施主要有耕作方式、施肥、水分管理、作物品種、輪作及間套作等。當土壤固定的碳(CO2-eq)大于農田土壤N2O和CH4、農田生產(chǎn)物資的使用所造成的
之則為碳源。
2 農田溫室氣體凈排放的主要影響因素
農業(yè)生產(chǎn)過程中采用的農業(yè)措施(如耕作、施肥、灌溉等)影響著SOC含量、農田土壤溫室氣體排放及物資投入量,從而影響了農田溫室氣體凈排放結果。因此,了解其主要的影響因素具有一定的現(xiàn)實指導意義,具體如下。
黃堅雄等:農田溫室氣體凈排放研究進展
中國人口•資源與環(huán)境 2011年 第8期2.1 耕作方式
2.1.1 耕作方式對農田土壤有機碳含量的影響
目前,國內外學者基本一致認為,與傳統(tǒng)翻耕相比,以少免耕和秸稈還田為主要特征的保護性耕作能主要提高0-10 cm土層SOC含量[5-10],而對深層SOC含量影響不大[11-12]。據(jù)估計,全世界平均每公頃耕地每年釋放C素為75.34 t[13],而保護性耕作則相對減少了對土壤的擾動,是減少碳損失的途徑之一。在美國,Kisselle等和Johnson等的研究表明,與傳統(tǒng)耕作相比,以少免耕和秸稈還田為主要特征的保護性耕作提高了土壤碳含量[5-6],美國能源部門的CSiTE(Carbon Sequestration in Terrestrial Ecosystems)研究協(xié)會收集了76個的農業(yè)土壤碳固定的長期定位試驗的數(shù)據(jù)進行分析,結果表明從傳統(tǒng)耕作轉變免耕,0-30 cm的土壤平均每年固定337±108 kg/hm2[14]碳。在加拿大,Vanden等分析對比了西部35個少耕試驗,結果表明平均每年土壤碳固定的增長量為320±150 kg/hm2 [8]碳。國內的許多研究亦表明保護性耕作能提高SOC含量,如羅珠珠等和蔡立群等的試驗表明,免耕和秸稈覆蓋處理可顯著增加SOC含量[9-10]。但也有部分的研究的結果表明免耕和秸稈還田沒有顯著增加土壤碳含量[15],可能的原因是SOC變化受氣候變化的影響或測定年限較短造成的[12]。總體而言,與傳統(tǒng)耕作相比,通過少免耕和秸稈還田等措施能提高SOC含量是受到廣泛認同的結論。
2.1.2 耕作方式對農田土壤溫室氣體排放的影響
(1)耕作方式對農田CH4排放的影響。農田CH4在厭氧條件下產(chǎn)生,而在有氧條件下,土壤中的甲烷氧化菌可氧化CH4并將其當作唯一的碳源和能源。甲烷氧化菌在團粒結構較好的壤土中可保護自己免受干擾[16],有利于其氧化CH4,而耕作方式對土壤團粒結構有一定的影響[17]。許多研究結果表明,與傳統(tǒng)耕作相比,保護性耕作減少CH4的排放。如David等在玉米農田的長期耕作試驗的研究結果表明免耕是CH4的匯,而深松和翻耕則為CH4的源[18]。Verlan等和Liebig等的研究亦得出類似的結果[19]。在國內,隋延婷研究表明玉米農田常規(guī)耕作處理的CH4排放通量大于免耕處理的CH4的排放通量,由于在常規(guī)耕制度下土壤受到耕作擾動,促進了分解作用,導致土壤有機質含量下降,而免耕制度下減少了對土壤的擾動,從而增加了土壤有機質的平均滯留時間,降低了CH4排放量[20]。但亦有部分研究結果表明保護性耕作增加了CH4的排放,如Rex等的研究表明在玉米大豆輪作體系中免耕比深松和翻耕排放更多的CH4[21]。總體而言,少免耕措施能基本減少CH4排放。
(2)耕作方式對農田N2O排放的影響。土壤中N2O的產(chǎn)生主要是在微生物的參與下,通過硝化和反硝化作用完成。目前,耕作方式對農田N2O排放的影響沒有較一致的結果。郭李萍研究表明,與傳統(tǒng)耕作相比,免耕措施和秸稈還田處理的小麥農田的N2O排放量比傳統(tǒng)耕作低,保護性耕作減少了土壤N2O的排放[22],李琳在研究不同耕作措施對玉米農田土壤N2O排放量影響的結果中表明,不同耕作方式土壤N2O排放量大小為翻耕>免耕>旋耕[23]。國外的一些研究結果亦與以上研究結果一致,如Malhi等的研究表明傳統(tǒng)耕作處理的N2O排放高于免耕[24]。David等在玉米農田的耕作試驗結果表明N2O年排放量最大為翻耕,其次為深松,最小免耕[18]。但也有部分研究結果與上述結果不同,如Bruce等的研究表明免耕會增加N2O的排放[25]。錢美宇在小麥農田的研究表明傳統(tǒng)耕作方式農田土壤N2O排放量較高,單純的免耕措施會降低N2O通量,而秸桿覆蓋和立地留茬處理會相對增加免耕處理的農田土壤N2O通量[26]。總體而言,少免耕措施比傳統(tǒng)耕作更能減少農田土壤N2O的排放的研究尚存在一定的爭議,可能是土壤、氣候等因素導致存在差異。
2.1.3 耕作方式對物資投入的影響
農業(yè)是能源使用的主要部分,Osman等指出,能源消耗指數(shù)和農業(yè)生產(chǎn)力有極顯著的正相關性[27]。耕作方式改變意味著化石燃料的使用亦發(fā)生改變。農業(yè)生產(chǎn)過程中,耕地和收獲兩個環(huán)節(jié)耗能最大,實踐表明,采用“免耕法”或“減少耕作法”每年每公頃能節(jié)省23 kg燃料碳。日本在北海道研究認為,在少耕情況下,每公頃可節(jié)省47.51 kg油耗,相當于125.4 kgCO2的量,總的CO2釋放量相比傳統(tǒng)耕作減少15%-29%[28]。實施保護性耕作將秸稈還田,能保土保水[29-30],從而減少了養(yǎng)分和水分投入所造成的溫室氣體排放。所以,培育土壤碳庫是節(jié)約能源、減少污染、培肥土壤一舉多得的措施[31]。晉齊鳴等的研究指出,保護性耕作田的致病菌數(shù)量較常規(guī)農田有較大幅度提高,并隨耕作年限的延長而增加[32]。Nakamoto等的研究表明旋耕增加了冬季雜草的生物量,翻耕減少了冬季和夏季雜草多樣性[33]。類似的,Sakine的研究表明深松處理雜草密度最高,其次為旋耕,最小為翻耕[34]。因此,因保護性耕作導致土壤病害和草害的加重很可能會導致農藥的使用量增加。總而言之,采取保護性耕作在一定程度上可減少柴油、肥料等的投入,但卻可能增加農藥等的投入,其對減少農田溫室氣體排放的貢獻需綜合兩者的效應。
2.2 施肥
2.2.1 施肥對農田土壤有機碳含量的影響
在農田施肥管理措施中,秸稈和無機肥配施、秸稈還田、施有機肥、有機肥和無機肥的施用均能提高SOC的含量[35-36],其中,有機肥和無機肥配施的固碳潛力較大[37]。Loretta等在麥玉輪作體系中長期施用有機肥和無機肥的試驗結果表明,從1972至2000年,單施無機氮肥處理的SOC均變化不明顯,而有機糞肥和秸稈分別配施無機氮肥均能顯著提高SOC含量[38]。Cai等在黃淮海地區(qū)開展14年定位的試驗結果表明,施用NPK肥和有機肥均能提高0-20 cm土層土壤的有機碳含量。有機肥處理的SOC含量最高,為12.2 t/hm2碳,NPK處理的作物產(chǎn)量最高,但SOC含量卻較低,為3.7 t/hm2碳,對照為1.4 t/hm2碳。因此,有機肥和無機化肥配施既能保證產(chǎn)量,又能提高SOC含量[37]。Purakayastha等的研究亦得出相同結論[39]。總而言之,施肥(特別是配施)能提高SOC含量的研究結果較一致。
2.2.2 施肥對農田土壤溫室氣體排放的影響
農田是N2O和CH4重要的排放源之一,其中農田N2O排放來自土壤硝化與反硝化作用,而施用氮肥可為其提供氮源。N2O的排放量與氮肥施用量成線性關系,隨著無機氮施用的增加,N2O的產(chǎn)生越多[40]。項虹艷等的研究表明施氮處理對紫色土壤夏玉米N2O排放量顯著高于不施氮肥處理[41]。Laura等的試驗也得出了相同的結果,且有機物代替化肥能減少N2O的排放[42]。孟磊等在旱地玉米農田的研究及秦曉波等在水稻田的研究表明施有機肥處理下N2O的排放通量比施無機肥處理小[43-44],但在水稻田中施有機肥促進了CH4的排放[45]。石英堯等的研究表明隨著氮肥用量的增加,稻田CH4排放量增加[46]。此外,施肥種類對溫室氣體排放亦有一定的影響[47]。總體而言,施肥對土壤N2O和CH4排放有影響,N2O排放主要受無機氮肥影響較大,且在一定程度上隨氮肥用量的增大而增大,而CH4主要受有機物料的影響較大,可能是有機物料為CH4的產(chǎn)生提供了充足的碳源。
2.3 水分管理
農田土壤N2O在厭氧和好氧環(huán)境下均能產(chǎn)生,而CH4則是在厭氧環(huán)境下產(chǎn)生。水分對土壤農田透氣性具有重要的調節(jié)作用,是影響農田土壤N2O和CH4排放的重要因素之一。旱地土壤含水量與土壤中的硝化作用和反硝化作用具有重要的相關性,N2O排放通量與土壤含水量顯著正相關,直接影響著土壤N2O的排放[48]。Ponce等的試驗指出,在一定程度上隨著土壤含水量的增加,N2O的產(chǎn)生越多,提高含水量促進N2O的產(chǎn)生[49],Laura等亦得出相似的研究結果[42]。Liebig等、Metay等和郭李萍在其研究當中均指出CH4在旱地土壤表現(xiàn)為一個弱的碳匯[19,22],其對農田溫室氣體排放的貢獻較小。因此,在旱田的水分管理中要提倡合理灌溉。
水稻田是一個重要的N2O和CH4的排放源,并且排放通量的時空差異明顯[50]。稻田淹水下由于處于極端還原條件,淹水期間很少有N2O的排放[22],但稻田淹水制造了厭氧環(huán)境,有利于CH4的產(chǎn)生[51],且管理措施對其有重要影響,假如水稻生長季至少擱田一次,全球每年可減少4.1×109t的CH4排放,但擱田增加了N2O的排放[52]。Towprayoon等的研究亦得出了類似的結論[53],因此,稻田水分對減少N2O和CH4排放有相反作用,需綜合進行平衡管理。
2.4 作物品種、輪作及間套作
品種對農業(yè)減排亦有重要作用。如水稻品種能影響CH4排放,由于根氧化力和泌氧能力強的水稻品種能使根際氧化還原電位上升,抑制甲烷的產(chǎn)生,同時又使甲烷氧化菌活動增強,促進甲烷的氧化,則產(chǎn)生的甲烷就減少,排放量亦會減少[54]。抗蟲棉的推廣亦能減少農藥使用,減少了農藥制造的能耗;培育抗旱作物能減少對水分的需求量,使之更能適應在逆境中生長,增加了生態(tài)系統(tǒng)的生物量,作物還田量增加,有利于SOC的積累。品種的改良與引進能增加生物多樣性,改善了作物生態(tài)環(huán)境,可減少物資的投入[55]。因此,品種選育是減少農田溫室氣體排放的途徑之一。
輪作、間套作在一定程度上能減少農田溫室氣體排放。Andreas等指出,輪作比耕作更有減排潛力,其對20年的長期定位的試驗結果分析表明,玉米-玉米-苜蓿-苜蓿輪作體系土壤固碳量較大,每年固碳量為289 kg/hm2碳,而玉米-玉米-大豆-大豆輪作體系表現(xiàn)為碳源。與玉米連作對比,將豆科植物整合到以玉米為主的種植系統(tǒng)能帶來多種效益,如提高產(chǎn)量、減少投入、固碳并減少溫室氣體的排放。玉米和大豆、小麥和紅三葉草輪作能減少相當于1 300 kg/hm2CO2的溫室氣體。苜蓿與玉米輪作每年能減少至少2 000 kg/hm2CO2。豆科植物具有固氮作用,比減少氮肥使用、減少化肥生產(chǎn)和土壤碳固定減少溫室氣體排放更有顯著貢獻[8]。West and Post總結了美國67個長期定位試驗,表明輪作使土壤平均每年增加200±120 kg/hm2碳[56]。Nzabi等的研究表明,豆科植物秸稈還田能提高SOC,但由豆科種類決定[57]。Rao等研究表明,間作使SOC減少[58]。Maren等研究表明,玉米與大豆間作系統(tǒng)N2O排放量顯著比玉米單作少但比大豆單作多,且間作系統(tǒng)是比較大的CH4匯[59]。陳書濤等研究表明不同的輪作方式對N2O排放總量影響不同[60]。總體而言,作物類型對溫室氣體排放具有較大的差異性,部分輪作模式和間作模式對提高農田SOC含量,減少農田溫室氣體排放具有一定的貢獻。
3 討 論
3.1 國內外關于農田溫室氣體凈排放研究的差異
人們在關注到固碳減排的重要性的同時,也意識到了農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)具有巨大的固碳潛力。固碳指大氣中的CO2轉移到長期存在的碳庫的過程[4,61],農田生態(tài)系統(tǒng)中的碳庫則是土壤有機碳庫。據(jù)估計,到2030年全球農業(yè)技術減排潛力大約為5.5×109-6.0×109 t CO-ep2,其中大約89%可通過土壤固碳實現(xiàn)[3]。然而,系統(tǒng)范圍的界定對土壤固碳潛力計算的結果存在較大的影響。目前,國內和國外在此方面的研究取向存在著一定的差異。
國外學者關于農田溫室氣體排放計算的相關研究大多考慮了農業(yè)措施(如物資投入)造成的隱藏的溫室氣體排放[61-63],并得出了一些比較有價值的結論,如Ismail等根據(jù)肯塔基州20年的玉米氮肥長期定位試驗計算結果表明,施用氮肥顯著地促進了土壤碳固定,然而來自氮肥使用所排放的CO2抵消了土壤固定的碳的27%-65%。類似的,瑞士的Paustian等也指出41%土壤固定的碳被氮肥生產(chǎn)使用所抵消。Gregorich等則指出增長的有機碳被生產(chǎn)使用的氮肥抵消了62%[63]。
相較之下,國內對農田溫室氣體排放的研究主要集中在農田土壤的碳源碳匯范圍,多數(shù)沒有考慮物資投入所造成的排放。國內從“凈排放”進行的相關研究較少,類似問題從近期開始得到重視,如逯非等就提出了凈減排潛力(Net Mitigation Potential,NMP)[64],如伍芬琳等估算了華北平原小麥-玉米兩熟地區(qū)保護性耕作的凈碳排放[65],但沒有考慮農田土壤N2O和CH4的排放。韓賓等從耕作方式轉變的角度研究了麥玉兩熟區(qū)的固碳潛力[66],亦沒有考慮農田土壤N2O和CH4的排放。
綜上所述,國內外關于農田溫室氣體排放的研究差異主要在于對溫室氣體排放計算范圍的界定,考慮隱藏的碳排放更能體現(xiàn)農田溫室氣體的真實排放。農田溫室氣體凈排放能真實地反應出一系列農業(yè)措施的綜合效應是碳源還是碳匯,具有重要的指導意義,需加以重視。
3.2 研究展望
鑒于國內農田溫室氣體排放研究的重要性及不足,在未來關于農田溫室氣體排放計算的研究當中,需注重以下兩點:一是加強各種農業(yè)措施對農田溫室氣體排放影響的研究。農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是一種復雜的系統(tǒng),由于氣候、土壤等的差異,同一研究問題得出的結論存在一定的差異,加強研究不同的農業(yè)措施對溫室氣體排放的影響及機制,在各個環(huán)節(jié)中調控農田溫室氣體排放具有重要的意義。主要包括以下內容:①綜合考慮農業(yè)措施對深層SOC含量的影響條件下,研究農田土壤是否為一個碳匯。以往對其的研究主要集中在土壤表層,如保護性耕作能提高表層SOC含量,但亦得出保護性耕作對深層SOC含量影響不大[11-12],僅極少研究報道保護性耕作能提高深層SOC含量[67];②加強耕作措施和施肥對SOC增長潛力的研究[68],如由于氣候及土壤環(huán)境有差異,如同一物質的玉米秸稈在中國東北地區(qū)的腐殖化系數(shù)為0.26-0.48,而在江南地區(qū)則是0.19-0.22[69],從而對SOC的累計影響較大。中國農業(yè)的區(qū)域性特點明顯,了解不同區(qū)域的SOC增長潛力在該領域研究具有重要意義;③加強輪作和間套作對SOC含量及溫室氣體排放的影響。在國內,輪作和間套作對溫室氣體排放的研究較少,如陳書濤等的研究表明玉米-小麥輪作農田的N2O年度排放量比水稻-小麥輪作高[60]。Oelbermann等研究表明間作能提高SOC含量[70];④研究減少物質投入的農業(yè)措施,且主要為減少氮肥的投入。保護性耕作對減少化石能源有重要作用,但農業(yè)投入造成溫室排放和農田土壤N2O排放的主要因素為氮肥生產(chǎn)及投入;⑤水稻田水分管理。連續(xù)淹水條件下水稻田排放的溫室氣體主要為CH4,而擱田可減少CH4排放,但卻增加了排放N2O排放增加。因此,需要在水稻田提出適宜的水分管理制度。二是加強國內農田溫室氣體凈排放的計算研究。國內近年來對農田溫室氣體的排放的計算目前,國內對凈排放的研究存在不足,主要關注在SOC及農田土壤溫室氣體排放兩方面。近年國外學者對國內學者發(fā)表文章的回應就體現(xiàn)了國內在該方面研究的不足[71-72]。值得一提的是,農田投入所造成的溫室氣體排放清單對凈排放研究具有重要影響,如生產(chǎn)等量的純N、P2O5和K2O,如發(fā)達國家的生產(chǎn)造成的溫室氣體排放分別約是我國的31.1%、40.5%和45.3%[14,73]。因此,排放清單研究有待進一步的加強和跟蹤研究。
總之,加強該領域的研究,能在溫室氣體減排的角度上得出最佳的減排措施及途徑,能為提出更合理的建議和制定更準確的決策提供一定的參考依據(jù)。
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Research Progress of Net Emission of Farmland Greenhouse Gases
HUANG Jianxiong CHEN Yuanquan SUI Peng GAO Wangsheng
WANG Binbin WU Xuemei XIONG Jie SHI Xuepeng SUN Ziguang
(Circular Agriculture Research Center of China Agricultural University, Beijing 100193,China)
關鍵詞:土地利用 碳排放 低碳管理
中圖分類號:X322 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)02(b)-0093-02
近幾十年來,全球氣候正在逐漸變暖,造成這種現(xiàn)象主要是由于二氧化碳等氣體的不斷排放所致。氣候的不正常變化體現(xiàn)了目前環(huán)境所處的危機,因此,減少溫室效應氣體的排放勢在必行。土地利用關系到環(huán)境的變化和溫室氣體的排放,而且,通過土地利用和變化引起的直接碳排放所占比例較大,對于全球碳循環(huán)有很大的影響。因此,通過土地利用角度開展人為碳排放的相關研究正在不斷提升日程,而且,由于土地利用導致的溫室氣體排放的原因復雜,不能一概而論。該文主要探討了土地利用碳排放效應及其低碳管理研究進展。
1 土地利用碳排放效應研究進展
1.1 核算
為了更好地研究土地利用的直接碳排放效應,理解其過程,并不斷優(yōu)化該項工作,需要通過核算的方式進一步確定土地利用產(chǎn)生的直接碳排放量,這是開展各種工作的基礎。上至國家,下至城市和區(qū)域,關于土地利用的核算研究可謂涉及多方面。
在國家層面,IPCC的相關國家溫室氣體清單指南十分具有代表性,該指南可以為世界溫室氣體排放提供參考[1]。UNFCCC等權威機構先后推出了關于世界碳排放的相關歷史數(shù)據(jù),極大地推動了土地利用核算的相關研究進展。
在區(qū)域層面,IPCC的國家清單法依然是主要的核算方式。但由于該核算體系中的確性參數(shù)不能反映不同區(qū)域的情況,很難體F出區(qū)域的差異性,更側重整體核算,因此,我國的一些學者更側重于采用機理模型、樣地清查等方法[2]。中國市場成為主要的研究對象,通過植被―土壤―氣候相互關系的機理模型來模擬自然碳循環(huán)。通過該機理模型的核算,可以準確核算碳排放量,但是卻無法解決由于區(qū)域差異造成的一些問題。還有學者用樣地清查法測算碳累積量,這樣就可以根據(jù)節(jié)點算出碳的排放量。還有學者利用衛(wèi)星遙感與地圖數(shù)據(jù)進行核算,重在通過生物量推算出碳排放與變化,該方法的核算尺度廣泛,但是結果卻容易受到影響。
在城市層面,受到城市、社會、經(jīng)濟等方面的影響,核算的方法尚不完善。目前,采用全面核算的研究主要是發(fā)達國家學者的研究成果。國際理事會提供的溫室氣體評估和預測軟件是進行全面核算的主要軟件,該軟件可支持許多城市的評估結果對比,使評估結果更加權威。目前,以紐約、多倫多為首的多個發(fā)達國家城市加入到這一理事會中,應用該軟件進行全面核算。作為非會員的中國并沒有使用該軟件的權利。還有一部分學者采用樣地清查法進行碳排放的核算。中國也開始使用該方法,不過研究成果有限,還沒有大面積在全國開展研究。樣地清查法不適合大尺度研究,結果存在許多不確定性。近幾年來,微氣象學渦度技術可以直接通過觀測得到二氧化碳的排放數(shù)據(jù),在我國,該項技術還沒有大規(guī)模使用。
1.2 機理研究
碳排放以人為因素影響居多,研究土地利用直接碳排放效應的機理從而制定科學的土地利用規(guī)劃。土地利用類型轉換碳排放機理易于理解,人類活動會影響碳排放,比如砍伐樹木、植樹造林等活動都會影響植物的生物量和植被的碳儲量。關于碳排放,主要是由于許多城市大力發(fā)展工業(yè)造成的[3]。城市需要不斷發(fā)展,擴大規(guī)模和建設,相應的土地利用與覆被變化研究層出不窮,但相對的土壤、區(qū)域植被碳儲量研究成果有待于進一步提高。國內關于這一方面的研究,主要有學者對上海城市土壤的有機碳和無機碳影響,找到影響城市土壤有機碳含量的方法,其主要采取樣地清查法。
另外,土地管理也是機理研究的工作重點。不同的土地利用類型不同,承擔的內容不同,那么其碳排放的機制也會有不同。在農田生態(tài)系統(tǒng)中,其所面臨的碳排放可謂是最為嚴重,一旦農田使用的土壤中碳有了變化,就會影響整個農田生態(tài)系統(tǒng)正常運行。學者從不同角度研究了農田生態(tài)系統(tǒng)碳排放問題。有的認為氣候、人為因素、土壤所產(chǎn)生的一系列化學反應等作用會深刻影響農田土壤碳排放。還有人認為長期免耕十分有利于土壤中有機碳的含量穩(wěn)定和增長。還有學者認為不同的施肥方式會對農田土壤的有機碳產(chǎn)生很大影響,使用有機肥和無機肥能夠大大提高土壤中有機碳的含量。
聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署的《氣候變化的影響和適應評估報告》,呼吁各國迅速采取行動措施適應氣候變化,在制定經(jīng)濟發(fā)展計劃時將適應氣候變化問題納入其中。將適應氣候變化納入到我國戰(zhàn)略環(huán)境影響評價在目前構建環(huán)境友好型社會中有積極的現(xiàn)實意義,應該得到政府決策部門和科學研究機構的廣泛關注。寧夏自治區(qū)把適應氣候變化納入了“十一五”規(guī)劃,成為我國第一個把應對氣候變化納入地方中長期規(guī)劃的省份。
將適應氣候變化納入戰(zhàn)略環(huán)評的必要性
由于全球環(huán)境演變,可持續(xù)發(fā)展面臨新問題,突出表現(xiàn)在全球溫室氣體減排效果不明顯,氣候問題會更加突出。面對國際前沿熱點以及國家迫切需要,環(huán)境學科發(fā)展面臨新的機遇與挑戰(zhàn),未來要應對氣候變化和氣象災害,確保糧食及水安全,因此須加強研究已有氣候變化對環(huán)境影響的規(guī)律,抓住氣候變化與全球減災熱的機遇,努力使環(huán)境學科的發(fā)展適應全球主流政策,按市場機制的發(fā)展模式,開發(fā)新技術,推動多元化投資方式的實現(xiàn)。為此有必要在戰(zhàn)略環(huán)評中納入適應氣候變化的內容,從戰(zhàn)略高度評價應對氣候變化的行動與計劃。
(一)國際社會關于氣候變化響應的認識
由于過去溫室氣體的累積排放,氣候變暖已不可避免,有必要采取適應措施以應對變暖所造成的影響。目前我們尚未對適應的限制因素或成本有清晰的了解,還因為有效適應措施在很大程度上取決于具體的、地理的和氣候的風險因子。也取決于制度、政治和財政方面的制約。雖然多數(shù)技術和策略已被一些國家了解并得到開發(fā),但已有的評估并未指出,各種措施選擇是如何有效降低風險的,特別是在變暖更厲害、影響更嚴重的情況下以及脆弱群體的反應。此外,履行適應措施在環(huán)境、經(jīng)濟、信息、社會、態(tài)度和行為等方面還存在著相當大的障礙。對發(fā)展中國家而言,特別是資源的有效利用以及適應能力建設尤為重要。
非氣候壓力的出現(xiàn)會加劇氣候變化的脆弱性。例如氣候波動和氣候災害、不能公平地獲取資源并導致貧窮、無法保障的糧食安全、經(jīng)濟的全球化趨勢、沖突以及艾滋病等疾病的發(fā)生等。
未來氣候變化影響的脆弱性不僅取決于氣候變化,還取決于發(fā)展途徑。在不同情景下,地區(qū)之間在人口、收入和技術發(fā)展上可能存在巨大差異,而這些因素通常對氣候變化的脆弱性程度起到很大的決定性作用。在中高排放情景(以人均收入較低、人口增長巨大為特征)下預估的受影響人口數(shù)量相當大。
可持續(xù)發(fā)展能夠降低對氣候變化影響的脆弱性,氣候變化也能阻礙各國實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的能力。通過提高適應能力并增強恢復能力,可持續(xù)發(fā)展能夠降低對氣候變化影響的脆弱性。然而,目前幾乎還沒有促進可持續(xù)發(fā)展計劃把適應氣候變化的影響或提高適應能力明確地納入其中。
(二)國際社會關于氣候變化響應的行動
現(xiàn)在已針對觀測到的和預估的氣候變化采取了部分適應措施,但仍有限。自政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第三次評估以來,有越來越多的人類活動適應已有和未來氣候變化的證據(jù)被觀測到。例如,在基礎設施項目的設計中考慮應對氣候變化因素,如在青藏鐵路設計和建設中考慮了未來氣候變暖對凍土地帶路基的影響。
兼顧適應和減緩的措施,最能夠降低與氣候變化有關的風險。提高適應能力的途徑之一就是把氣候變化影響納入到發(fā)展規(guī)劃中予以考慮,如通過“把適應措施包含在土地利用規(guī)劃和基礎設施設計中”,“把降低脆弱性的措施包含在現(xiàn)有的降低災害風險策略中”等方式。
氣候變化影響造成的損失將因全球溫度的不斷升高而逐年增加。IPCC評估清楚地表明,未來溫度升高不足1℃-3℃的氣候變化的區(qū)域影響是混合的,但會增加適應成本。然而,如果溫度升高超過約3℃,很可能所有區(qū)域不利影響更為嚴重,而發(fā)展中國家預期會承受大部分損失。如果變曖4℃,全球平均損失可達國內生產(chǎn)總值(GDP)的1%-5%。目前。國際社會正在制定針對不同階段影響的應對措施。
如何把適應氣候變化納入戰(zhàn)略環(huán)評
(一)戰(zhàn)略環(huán)評和氣候變化
與戰(zhàn)略環(huán)境影響評價相關的氣候變化問題可以歸納為下面幾點:
氣候變化:包括對已有變化的評估和對未來變化的預測。這些變化包括海平面上升、溫度和降雨的變化、極端事件(如暴風雨和干旱事件)發(fā)生頻率的變化。
影響復雜:氣候變化無疑會產(chǎn)生一系列的影響,正面影響和負面影響的類型和強度在不同的區(qū)域表現(xiàn)也不一致。
適應措施:氣候變化影響的嚴重程度取決于所采取怎樣的適應措施。這些措施包括改善洪水風險管理和防止在海平面上升地段建設不合適的建筑。
減緩措施:人類采取的減少人為活動對氣候系統(tǒng)影響的直接行動,特別是減少溫室氣體排放的措施,這些措施包括提高能源效率,提高建筑物的絕熱效果,增加可再生能源的比例等。
人類共識:未來的人為活動必須減少溫室氣體的排放,走低碳經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展道路。
(二)戰(zhàn)略環(huán)評各個階段都要考慮氣候變化的影響以及適應氣候變化的措施
在戰(zhàn)略環(huán)評中開展評價氣候變化對規(guī)劃的影響不同于評估其他方面的影響。首先,氣候變化是多種原因復合累計效應的結果,是多種活動(包括人類活動)累積產(chǎn)生的效果,雖然每一個單獨的活動所產(chǎn)生的影響可能很有限,但是這些有限的影響累積起來就會造成非常嚴重的影響;其次,在戰(zhàn)略環(huán)評中一般需要考慮下面兩項與氣候變化有關的重要內容,包括:氣候變化對規(guī)劃所產(chǎn)生的影響及約束(一般在戰(zhàn)略環(huán)評前言部分描述);規(guī)劃對未來溫室氣體排放的影響(一般在戰(zhàn)略環(huán)評的預測和評估階段)。
(三)與氣候變化一致的目標和指標:氣候變化基準的描述和監(jiān)測
戰(zhàn)略環(huán)評的目標和指標中應該包括未來可能的氣候變化相關內容,與可能的應對氣候變化相關的目標和指標要一致,并可以實施。
(四)確定未來可能的氣候變化導致的主要問題和約束
氣候變化可能導致的影響包括高溫的風險,暖冬后的寒潮、干熱的夏天、海平面上升,以及洪澇風險的增加、某些極端天氣氣候事件(強風暴、干旱等)增加等。這些影響結合其他因子的作用可以導致對以下領域的重要影響。
對水供需和水質的影響:氣候變化可能會導致夏季河流水位下降,冬季上升,這一影響可能惡化(或加重)水質問題和水資源問題。
對糧食安全的影響:氣候變化可能增加糧食生產(chǎn)的波動性,使糧食供不應求、全球糧價持續(xù)上漲。
對生物多樣性的影響:夏季的洪澇可能嚴重影響濕地。溫度升高可能影響物種習性,導致物種遷移甚至消亡。
對人體健康的影響:事故和某些疾病對天氣非常敏感,熱的天氣可以加速疾病和病菌的傳播。
(五)將氣候變化的適應措施納入到評價規(guī)劃中
氣候變化的影響只有通過多方面的行動才能得以解決。我國已經(jīng)提出并采取了一系列有效措施減少溫室氣體的排放,下一步,要優(yōu)先把減少溫室氣體的建議納入到評價規(guī)劃中。
低碳農業(yè)是指在保障社會需求的前提下,通過科技、政策、管理等措施節(jié)約資源、降低投入、減少排放、控制污染.提高資源的利用轉化效率、生產(chǎn)的經(jīng)濟效益和碳捕獲碳匯能力.實現(xiàn)生產(chǎn)全過程(產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后)直接和間接排放的溫室氣體最小化的農業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)從此定義可以看出.低碳農業(yè)的目的是使農業(yè)源溫室氣體凈排放最小化其實現(xiàn)途徑是改變以“高能耗、高物耗、高排放和高污染”為特征的“石油農業(yè)”、“機械農業(yè)”和“化學農業(yè)”等高碳農業(yè)形態(tài).代之以“節(jié)能、降耗、減排、控制污染”為特征的生態(tài)農業(yè)、有機農業(yè)、循環(huán)農業(yè)等新型農業(yè)形態(tài)從功能上看.一方面.低碳農業(yè)是通過農業(yè)生產(chǎn)方式的轉變來減少溫室氣體的排放農業(yè)源溫室氣體排放主要表現(xiàn)在四個方面:一是化肥過度使用。農業(yè)中最大的溫室氣體排放源是氮肥在農業(yè)生產(chǎn)過程中施用的氮肥.大約只有一半被作物吸收剩余的氮肥或滲人土壤,成為主要的水污染源;或以氮氧化物的形式排放到空氣中.造成的溫室效應幾乎是CO的300倍:二是畜禽糞便不當處理畜牧業(yè)排放的溫室氣體主要是牛羊等家畜在反芻消化過程中排放的CH氣體,以及動物糞便處理過程中產(chǎn)生的CI-I.、CO,等。聯(lián)合國糧農組織2006年的報告指出.畜牧業(yè)造成的溫室氣體排放量.按等量二氧化碳測量占全球總量的18%.超過全球交通運輸業(yè)排放量,位居第二;三是耕地源溫室氣體。聯(lián)合國糧農組織指出.耕地釋放的溫室氣體.已經(jīng)超過全球人為溫室氣體排放總量的30%,相當于150t的CO2;四是秸稈焚燒及森林減少秸稈燃燒會排放大量的二氧化碳如能在上述四個方面采用生態(tài)農業(yè)、有機農業(yè)、循環(huán)農業(yè)等新型農業(yè)生產(chǎn)方式.就會大大降低農業(yè)源溫室氣體排放另一方面.農業(yè)系統(tǒng)具有碳匯功能。所謂碳匯,就是通過采用免耕、植樹、植草等方式將空氣中的碳固定到土壤中。農業(yè)耕地和非耕地(如園地)上種植和養(yǎng)殖的農業(yè)系統(tǒng),包括稻田、魚塘等人工濕地.具有碳[功能。研究表明,水稻、甘蔗、木薯和果用瓜4種連作或高桿作物系統(tǒng)每年作物凈生產(chǎn)力吸收二氧化碳量大于土壤二氧化碳的排放量:花生、大豆、花卉和蔬菜4種矮稈作物系統(tǒng)每年作物凈生產(chǎn)力吸收二氧化碳量也大于于土壤二氧化碳的排放量:大多數(shù)農作物在生育期間都具有碳匯功能。在撂荒期才體現(xiàn)碳源作用。
2美國發(fā)展低碳農業(yè)的經(jīng)驗
美國從市場機制和農業(yè)政策兩方面入手來解決農業(yè)溫室氣體排放問題美國以相對完善的技術體系、服務體系為支撐.構建標準的碳交易市場.用市場機制作為基礎性力量來推動美國低碳農業(yè)的發(fā)展美國于2003年成立了芝加哥氣候交易所.這是全球第一個具有法律約束力、基于國際規(guī)則的溫室氣體排放登記、減排和交易的平臺。它試圖用市場機制來解決溫室效應這一日益嚴重的社會問題美國農戶參與芝加哥碳交易市場的途徑有兩種:一種是作為碳排放者加入.另一種是作為碳抵消額提供者加入美國政府主要是激勵農戶成為碳抵消提供者如果農戶的碳排放并不顯著.那么農戶可通過以下三種方式中的任意一種來獲得碳財務證券契據(jù)(CFI),并可以到芝加哥碳交易所交易。(1)保護性耕作。這是一個合同項目.要求農戶在固定范圍的土地上連續(xù)5年以上使用免耕方式.在此基礎上.基于項目及地點的不同.按照標準比率給該農戶發(fā)放碳抵消額.通常比率范圍每英畝每年為0.12~0.15公t。另外.此類項目需要通過芝加哥氣候交易所認可的第三方組織來進行評估(2)草地保護項目。芝加哥氣候交易所給那些增加草地覆蓋率的農戶發(fā)放CFI契據(jù)但農戶種植時間要求至少10時間。另外.此類項目也有一個具體基本碳儲量標準要求.如果農戶能夠提供一個更高的碳儲量證據(jù).可以從芝加哥碳交易所獲得更高的CFI契據(jù)。農戶所得的CFI契據(jù).有20%是應對自然災害而準備的碳儲備.災情中所損失的土壤碳儲量將從中扣除其余80%的CFI契據(jù).可以拿到市場上交易。(3)農業(yè)沼氣。對于用特定方法處理沼氣甲烷的農戶給予信用額的辦法信用額的給定.從以下兩者中取其少者一是如果沒有這樣的措施.所排放的甲烷的理論值:二是實際處理的甲烷的量。通過建立芝加哥氣候交易所這一平臺.就能把企業(yè)(或公司)和農戶聯(lián)系起來實際上是一種“企業(yè)——碳交易所——農戶”的低碳農業(yè)發(fā)展模式某些已達標的會員可以賣出超標減排量并獲得額外利潤而未完成減排目標的會員可以通過農業(yè)碳匯等手段去彌補.但其所購的碳匯量的比例不能超過其目標減排量的一半科研結果顯示.采用免耕后每年每英畝可以減少0.17~0.35t碳排放.相當于每英畝0.5~ItCO,.而參與碳匯交易的農民每年每英畝可獲得3.5美元的收益依阿華州的農業(yè)主管部門從2003年開始實施碳匯一舉成功.現(xiàn)已將碳匯市場擴大到了全美。除了建立標準化的碳交易市場f芝加哥氣候交易所)之外.美國政府還通過行政手段。推出了一系列農業(yè)政策、法規(guī)以解決農業(yè)溫室氣體排放問題。
3從經(jīng)濟學的角度看美國低碳農業(yè)及啟示
農業(yè)作為重要的溫室氣體排放源.除了土地自身的碳釋放外.化肥施用量、畜牧業(yè)與水稻種植業(yè)等也不同程度影響著農業(yè)源溫室氣體的排放量。從經(jīng)濟學角度看.農業(yè)溫室氣體減排問題源于排放的負外部性美國經(jīng)濟學家薩繆爾森認為.當一個行為主體在生產(chǎn)和消費過程中給第三方強加了非自愿的成本或利潤時.外部性就產(chǎn)生了這種外部性的實質是使行為主體的私人收益和社會收益不一致.私人成本與社會成本不一致負外部性是指行為主體將本應自己負擔的一部成本轉嫁給社會來承擔農業(yè)生產(chǎn)活動產(chǎn)生的負外部性導致農業(yè)資源配置效率的低下、生態(tài)環(huán)境惡化和大量溫室氣體的產(chǎn)生要根治這一外部性從經(jīng)濟學思想淵源看有兩條路徑:
①庇古的征稅和補貼。1920年,英國經(jīng)濟學家庇古在《福利經(jīng)濟學》中指出.某一經(jīng)濟主體的行為給社會造成不需要付出代價的損失.那就是負外部性這時.其邊際私人成本小于邊際社會成本當出現(xiàn)這種情況時.依靠市場是解決不了這種損害的.即所謂“市場失靈”.必須通過政府的干預來解決這一問題。庇古指出,如果某一種生產(chǎn)要素在生產(chǎn)中的邊際私人凈收益和邊際社會凈收益相等.同時它在各生產(chǎn)用途的邊際社會凈收益都相等.這就意味著資源配置達到最佳狀態(tài)在邊際私人凈收益與邊際社會凈收益相背離的情況下.單靠市場力量是不可能達到帕累托最優(yōu)的要消除這種背離.政府必須進行干預.對邊際私人凈收益對于邊際社會凈收益的部門征稅.使對邊際私人凈收益小于邊際社會凈收益的部門實行獎勵和補貼.使其二者相等。庇古認為,通過征稅和補貼,就可以實現(xiàn)外部性內部化。這種政策建議被后人稱為“庇古稅(PigouTax)”;
②科斯的明晰產(chǎn)權.通過市場自由交易權利使社會利益達到最大。1960年.美國芝加哥大學教授科斯,在著名論文《社會成本問題》中表達了被后人稱為“科斯定理”的思想:只要交易成本為零,無論把初始產(chǎn)權賦予誰.市場機制都會驅使人們自由談判.最后資源配置達到帕累托最優(yōu)。如果交易成本不為零.則不同的權利界定會帶來不同效率的資源配置也就說.由于交易成本的存在.在不同的產(chǎn)權制度下.交易成本不同.從而對資源配置的效率會有不同的影響。所以.在有交易成本的情況下.制度對產(chǎn)權的初始安排和重新安排的選擇是重要回過頭來看美國低碳農業(yè)的做法首先.美國通過建立一個統(tǒng)一的碳權交易市場——芝加哥氣候交易所(cox)碳交易遵循科斯定理.即以二氧化碳為代表的溫室氣體需要治理.而治理溫室氣體則會給企業(yè)(或農戶)造成成本差異就像普通商品一樣.各會員可以以碳排放權為標的進行自由的交易.其背后實際上體現(xiàn)出人們的一種權利(產(chǎn)權)的交易由此。借助碳權交易便成為市場經(jīng)濟框架下解決溫室氣體排放問題最有效率方式。這樣,碳交易把氣候變化這一科學問題、減少碳排放這一技術問題與可持續(xù)發(fā)展這一經(jīng)濟問密地結合起來.以市場機制來解決這個科學、技術、經(jīng)濟綜合問題。需要指出,碳交易本質上是一種金融活動.但與一般的金融活動相比.它更緊密地連接了金融資本與基于綠色技術的實體經(jīng)濟:一方面金融資本直接或間接投資于創(chuàng)造碳資產(chǎn)的項目與企業(yè):另一方面來自不同項目和企業(yè)(或農戶)產(chǎn)生的減排量進入碳金融市場進行交易.被開發(fā)成標準的金融工具政府利用以產(chǎn)權交易制度為基礎的碳權交易市場.發(fā)揮自由市場的成本激勵機制.從而產(chǎn)生市場的供給行為和需求行為.最后實現(xiàn)市場價格機制配置資源的功能。政府作為外部性市場成本的“創(chuàng)造者”.
正是其不可或缺的成本激勵手段形成了市場的成本級差效果.以“級差地租”的經(jīng)濟性引導資本、勞動力等生產(chǎn)要素的流向。其次.政府介入.推出一系列農業(yè)政策。盡管這些政策大都以激勵機制為主(主張農戶自愿減排),如對農民的減排行為提供補貼和獎勵.對農業(yè)碳減排方面的研究與技術推廣給予公共財政支持。但同時政府也推出了強制性行政措施.如實施農業(yè)碳排放限額制度和征收碳稅等原因在于.農業(yè)減排成本不容易被內部化,換言之,農民在做生產(chǎn)決策時,不會將這部分成本考慮進來。因此.美國通過制定農業(yè)碳排放限額和征收碳稅等辦法把這些成本內部化.借此對農民的生產(chǎn)決策實施影響農業(yè)是化石燃料的消費大戶.一方面.天然氣是生產(chǎn)化肥的重要原料,另一方面.農業(yè)生產(chǎn)也直接消費大量的能源在實施農業(yè)碳排放限額制度和碳稅背景下.如果不能提高化石燃料的使用效率.或者對化石能源實行綠色化替代.那么農業(yè)生產(chǎn)成本就將上升.進而會降低農民的收益.并通過價格對農產(chǎn)品消費者產(chǎn)生影響考慮到農產(chǎn)品是缺乏價格彈性的產(chǎn)品.碳稅的負擔絕大部分會由農產(chǎn)品消費者承擔.但同時也會對農業(yè)內部資源重新配置產(chǎn)生重要影響那些使用較多化石燃料的農產(chǎn)品.其需求及利潤可能會出現(xiàn)下降.這些農產(chǎn)品將在市場上處于價格劣勢而被其他產(chǎn)品所代替碳稅對農業(yè)溫室氣體排放的最終影響.取決于碳稅收人的使用如果碳稅收入被用來促進低碳產(chǎn)品的消費.或直接降低了碳消費.農業(yè)溫室氣體排放將會減少如果碳稅收入被用來促進其他高化石燃料的產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費.則碳稅的減排效果會被沖淡.碳稅對資源重新配置的效果也將抵消相對價格變化過程中的替代效應因此.加大對低碳技術的發(fā)展和使用方面的投資.或改變消費方式而選擇綠色消費.將會促進碳稅對農業(yè)碳減排的作用綜上分析.美國主要通過市場和行政手段兩方面來推動美國低碳農業(yè)的發(fā)展。
借鑒美國經(jīng)驗,建議如下:
關鍵詞:碳交易;制度經(jīng)濟學;理論分析
中圖分類號:F113.3 文獻標志碼:A 文章編號:1673-291X(2012)11-0001-03
針對日益嚴重的氣候變化問題,各國紛紛采取行動進行節(jié)能減排以控制溫室氣氣體排放。為此,國際社會經(jīng)過漫長的談判過程,終于達成了一系列多變法律框架協(xié)議,取得了顯著的合作減排的成果。從某種角度來講,全球合作應對氣候問題的舉措與其說是一個環(huán)境條約,不如說更像是一個貿易條約。因此,環(huán)境問題的法律規(guī)制背后蘊涵著深刻的經(jīng)濟學理論基礎。
一、碳交易的定義與內涵
碳排放權交易的概念源于20世紀經(jīng)濟學家提出的排污權交易概念,即在一定范圍內滿足環(huán)境質量要求的條件下,授予國家或私人以一定數(shù)量合法的二氧化碳等污染物排放權,允許對排放權視同商品進行買賣,調劑余缺,實現(xiàn)碳排放總量控制。碳交易越來越成為市場經(jīng)濟國家重要的環(huán)境經(jīng)濟政策,與《聯(lián)合國氣候變化框架公約》和《京都議定書》密切相關。
(一)《聯(lián)合國氣候變化框架公約》
1992年5月22日聯(lián)合國政府間談判委員會就氣候變化問題達成了《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(The United Nations Framework Convention on Climate Change,UNFCCC,以下簡稱《公約》),并于同年6月4日在巴西里約熱內盧舉行的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上通過,于1994年3月21日正式生效。《公約》具有法律約束力。該公約由序言以及26條正文組成,是世界上第一個為了控制二氧化碳等溫室氣體排放,應對全球變暖給人類帶來不利影響的國際公約。《公約》將全球各國分成兩組:附件I國家和非附件I國家[1]。前者是指那些對氣候變化負有重大歷史責任的工業(yè)化國家; 后者主要包括發(fā)展中國家。對發(fā)達國家和發(fā)展中國家規(guī)定的義務和履行義務的程序有所區(qū)別,要求對氣候變化負有重大歷史責任的工業(yè)化國家采取具體措施控制溫室氣體的排放,并向發(fā)展中國家提供資金以支付他們履行公約義務所需的費用。而發(fā)展中國家只承擔提供溫室氣體源與溫室氣體匯(“源”是指向大氣排放溫室氣體的任何過程的活動; “匯”是指從大氣中清除溫室氣體的任何過程或活動)的國家清單的義務。同時,《公約》建立了一個向發(fā)展中國家提供資金和技術,使其能夠履行公約義務的資金機制[2]。但是,在此公約中,遺憾的是它并沒有對其確立的“最終目標”——把大氣中的溫室氣體濃度穩(wěn)定在一個安全水平中的概念“安全水平”予以量化界定。只規(guī)定各國根據(jù)“共同但有區(qū)別的原則”,由附件I國家首先采取行動,在2000年底以前將溫室氣體排放量降低到本國1990年的水平。因此,它也成為了后來國際社會為應對氣候變化問題進行國際合作的基本框架。
(二)《京都議定書》的制定及發(fā)展
1997年12月,在日本京都召開的第3次締約方大會上,經(jīng)過了復雜激烈的談判之后,終于通過了《京都議定書》(Kyoto Protocol,以下簡稱《議定書》)。《議定書》具有里程碑的意義。主要從兩個方面來講,一是《議定書》比之《公約》規(guī)定了具有約束力的減排目標和時間表,它是各國政府第一次考慮接受具有法律約束力的限控或減排溫室氣體的義務;第二,它建立了一系列旨在削減溫室氣體減緩成本的、創(chuàng)新性的“合作機制”,即國際排放貿易(Interbnational Emissions Trading,IET)、聯(lián)合履行機制(Joint Implementation,JI) 、清潔發(fā)展機制(CDM)[3]。IET允許附件I國家之間相互轉讓它們的部分“容許的排放量”(“排放配額單位”);JI允許附件I國家從其他工業(yè)化國家的投資項目產(chǎn)生的減排量中獲取減排信用,結果實際相當于工業(yè)化國家之間轉讓了同等量的“減排單位”;而CDM允許附件I的投資者從其在發(fā)展中國家實施的、并有利于發(fā)展中國家可持續(xù)發(fā)展的減排項目中獲取“經(jīng)認證的減排量” 。
因為有了京都議定書的法律約束,各國的碳排放額開始成為一種稀缺的資源,因而也具有了商品的價值和進行交易的可能性,并最終催生出一個以二氧化碳排放權為主的碳交易市場。由于二氧化碳是最普遍的溫室氣體,也因為其他五種溫室氣體根據(jù)不同的全球變暖潛能,以二氧化碳來計算其最終的排放量,因此,國際上把這一市場簡稱為“碳市場”。
二、碳交易的經(jīng)濟學理論分析
在古典經(jīng)濟學的視野之中,產(chǎn)品是市場需要的產(chǎn)物,通過市場的消費,產(chǎn)品的價值得以實現(xiàn),從而產(chǎn)品的生產(chǎn)者實現(xiàn)他們的利益[4]。環(huán)境問題的產(chǎn)生也是根植于生產(chǎn)活動這一人類最本質的活動的。在從事生產(chǎn)活動的時候人們面臨要處理的兩大關系——人與自然的關系和人與人的關系。隨著科技的發(fā)展,人與自然的作用與被作用也越來越明顯和緊張,人類對環(huán)境的利用和侵害直接反過來又威脅到了人類本身的生活狀態(tài),環(huán)境治理比以往任何時候都顯得更為迫切和需要,這也是全球環(huán)境市場形成和發(fā)展的源泉。
(一)制度經(jīng)濟學理論
這種論點直接來源于科斯(Coase)的產(chǎn)權管理思想的經(jīng)濟學解釋。現(xiàn)代產(chǎn)權理論是對傳統(tǒng)的外部性理論的擴展,主要討論了外部侵害導致的“社會成本問題”。它用制度分析的方法研究具有稀缺性的資源如何達到最佳配置,并且依據(jù)新古典微觀經(jīng)濟學的主體性范疇和力量模型來分析“個人和企業(yè)實施一定行動的權利轉讓及其對生產(chǎn)和銷售的影響”。
假設產(chǎn)權明晰和沒有交易成本,擁有產(chǎn)權的各方可以在不需要政府干預的情況下,通過討價還價協(xié)調利益,實現(xiàn)無成本的優(yōu)化管理。由于對于大氣等人類共有資源,產(chǎn)權不易界定,于是國際組織或政府之間通過談判分配許可額度,來建立許可額度的交易市場。因此,這也可理解為一種市場優(yōu)化的配置,也是一種對產(chǎn)權管理方法的近似值。西方學者在應用這種經(jīng)濟學理論分析氣候變化的問題時,將大氣作為人類的共有資源。溫室氣體排放表現(xiàn)為全球外部性,在非合作的條件下,一國的減排水平?jīng)Q定于本國的減排成本與全球總邊際效益曲線交點的局部最優(yōu);在合作的條件下,減排水平取決于自身的減排成本與全球總邊際損失曲線的交點,即社會最優(yōu)。從“經(jīng)濟人”的假設出發(fā)看待各國,所有國家都希望自己獲利,而此時一國擁有的廉價減排機會為全球共享,同時它的經(jīng)濟損失可以通過國際資源轉移加以補償[5]。現(xiàn)實當中,在非合作條件下,不同損失情況時的減排都主要集中在歐盟和美國,撇開發(fā)展中國家不討論,因為這些國家相對減排成本太高;在合作條件下,全球減排1個百分點,全球總福利上升,CDM機制中的附件I國家也獲得了GDP的凈增值利益。
(二)交易成本理論
交易成本一詞是科斯在1937年《企業(yè)的性質》一書中首次提出的,并在《社會成本問題》中對交易成本的含義作了比較詳細的解釋。科斯指出:任何一項交易的達成,都需要契約的議定、對合約執(zhí)行的監(jiān)督、討價還價以及了解有關生產(chǎn)者和消費者的生產(chǎn)與需求的信息等,在這一過程中產(chǎn)生的費用就是“交易成本”[6]。由于市場交易不是處于一種沒有摩擦力的真空狀態(tài),所以,“零交易成本”是不可能存在的。相反,有時候因成本過高而使交易無法達成。為了克服市場交易的固有缺陷,企業(yè)應當盡可能地降低交易成本。奧立弗·威廉姆森在科斯的基礎上更進一步,指出交易成本還分為事前成本和事后成本,前者是指起草、談判和保障契約履行的成本,后者指的是調整契約、糾正事后的不適當而進行討價還價的成本、與管理結構有關的組織與操作成本、約束成本等。①
在科斯定律所假定的零交易成本的世界里,人們可以通過交易來改變初始的權利界定。這說明,在這個假定世界里,法律規(guī)定對于資源效益配置是不起作用的,就好比摩擦力相對物體運動在真空世界不起阻力作用一樣(第一定律) 。然而,這個假定正是為了證明在有交易成本的世界里,法律制度所起的作用:在交易成本為正的情況下,不同的權利界定和分配制度,則會帶來不同效率的資源配置(第二定律) 。
在研究方法上,交易成本理論從法律降低交易成本的基本功能出發(fā),為論證法律的合理性提供了嶄新的視角,并進而通過主體對交易規(guī)則的理性選擇而實現(xiàn)法律的優(yōu)化。正因如此,交易成本理論才成為經(jīng)濟分析法學之法律經(jīng)濟分析的基本路徑。
競爭與合作是國際社會存在與發(fā)展的基本形態(tài),變動不居、紛繁復雜、撲朔迷離的國際關系,總是表現(xiàn)為競爭與合作混合狀態(tài)。由于權利的稀缺性使競爭成為國際關系的常態(tài),也正是由于權利的稀缺性促使國家必須進行權利的交易以滿足各自需要。而全球化的浪潮更是“使一切國家的生產(chǎn)和消費都成為世界性的”。交易的前提是權利的界定,原則是構成國際秩序的基石。國家作為國際市場的平等主體,在各種形式的國際交往中讓渡著自己的國家權利。而這種國家權利的存在是正常國際交易的前提和實質性內容。在相互依賴日益加深的世界中,任何國家要想實現(xiàn)自身的發(fā)展,就必須與其他國家展開廣泛的交往。要想實現(xiàn)正常的國際交往,國家之間必然需要相互出讓各自的某些權利。因此,在相互依賴的條件下,國家間權利的相互讓渡就成為一種普遍的現(xiàn)象。國家間的交往形式也以明示或者默示的契約形態(tài)表現(xiàn)出來。可以說,以“契約性條約”②為基本形式、以國家間的權利讓渡為主要內容是國家間交往的核心和實質。國際法之經(jīng)濟分析的理論意義在于,當漢斯·摩根索和愛德華·卡爾等現(xiàn)實主義學者對國際法作用產(chǎn)生質疑的時候,國際法的經(jīng)濟分析論證了國際法在國際社會的基本功能。國家以條約確定彼此間的權利歸屬,用準確的語言設定權利義務關系,以最大限度地減少國際交往的不確定性和促進穩(wěn)定的預期。國際組織將國際交往的規(guī)則固定化,并以組織化特征使國際法的強制性得到進一步加強。國際組織的監(jiān)督機制和大量的國際司法及仲裁機構則構成了國際交往的外部監(jiān)督機制。這一切都在很大程度上減少了交易成本,促進了國際間的合作。
在國際社會共同應對氣候問題的合作路徑上,交易主體根據(jù)交易成本理論理性地選擇最有效的國際法律制度來降低交易成本,從而實現(xiàn)對國際法本身的優(yōu)化,這是推動國際環(huán)境合作不斷發(fā)展變化的內在原因之一。比如,為了降低締約成本,《京都議定書》的出臺便是循著這一路徑達成的條約。所以,對國際法各個領域的經(jīng)濟分析也應該成為國際法學的新的研究路徑。
(三)福利經(jīng)濟學理論
福利經(jīng)濟學中的外部性理論是環(huán)境經(jīng)濟學這一學科建立的理論基礎。該理論一方面揭示了市場經(jīng)濟活動中一些低效率資源配置的原因,另一方面又為如何解決環(huán)境外部不經(jīng)濟性問題提供了可選擇的思路。
外部性理論即是指一種向第三人施加其并不情愿的成本或者效益的行為,換言之,是一種其影響無法完全體現(xiàn)在價格和市場交易之上的行為。外部性又可以分為正外部性和負外部性。正外部性又稱為外部經(jīng)濟性。當一個人發(fā)明了一種治理污染的好方法時,這一方法所帶來的益處將被其他很多人所享用,但這些人卻并未向發(fā)明者付費,這就是一種正外部性或稱外部經(jīng)濟性。同樣的,負外部性又稱為外部不經(jīng)濟性。排污的行為就是一種典型的引起負面影響的行為,而排污者并未將這些負面影響納入市場交易的成本與價格之中。因此,若排污者從排污行為中獲益,而治理污染的費用轉嫁到他人身上,就形成了所謂的外部不經(jīng)濟性。
對于環(huán)境資源這樣的公共物品來說,因為產(chǎn)權難以界定,環(huán)境資源易有被濫用的問題。為了避免更多的人免費使用環(huán)境資源,減少在排污行為中的外部不經(jīng)濟性,庇古教授提出了“庇古稅”的說法,即根據(jù)由權威機構或者政府給外部不經(jīng)濟性確定了一個合理負價格,據(jù)此征稅。“庇古稅”根據(jù)排污者對環(huán)境的危害程度來征稅,以此彌補私人和社會成本之間的差距。這是一種運用經(jīng)濟調控的手段,具有極強的理想色彩,在實踐操作中卻面臨很多的困難。比如說缺乏確定最優(yōu)排污量標準所需要的信息。并且“庇古稅”的征收標準的確定必須以對邊際私人純收益和邊際外部成本的確定為前提條件,而邊際外部成本的確定是十分困難的,環(huán)保部門要了解并掌握邊際私人純收益曲線也是困難重重,因為沒有切實可行的辦法使排污者向政府如實報告其成本和收益情況。
雖然這樣的一個理論帶著極強的理想主義色彩,但是也為我們解決環(huán)境問題提出了一個可以借鑒的思路。實踐中,通過拍賣的方式取得溫室氣體排放權指標,超出排放許可向大氣排放過量的溫室氣體要受到行政處罰就是這樣的一個思路的體現(xiàn)。
用經(jīng)濟學的理論和方法來研究法律是西方學者進行法律研究的常用方法。隨著經(jīng)濟學這一學科的演進,法律的經(jīng)濟分析方法得到了廣泛的運用。在環(huán)境保護法律合作的領域,用經(jīng)濟學的觀點來考察環(huán)境問題成為了全球氣候合作的理論支撐之一。
參考文獻:
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Analysis of the economic theory of the international carbon trading
CHEN Guan-ling
(International law college,south-west politics and law university,Chongqing 401120,China)
6月末,美國眾議院通過了《清潔能源安全法案》。如果參議院能批準與之類似的法案,這將成為美國控制碳排放領域最為重要的立法。
這一法案的核心條款,是在2012年啟動的名為“總量控制與排放交易”的溫室氣體排放權交易機制。這一機制,將對企業(yè)二氧化碳和其他溫室氣體的排放量設置額度。
這一法案的目標是,到2020年,將美國企業(yè)的溫室氣體排放量在2005年的基礎上減少17%;到2050年,進一步將溫室氣體排放量在2005年的基礎上減少83%。
一些環(huán)保人士對這一法案提出批評。他們認為,2020年的減排目標定得太低,并且時間也太晚。但是,我認為,合理的溫室氣體減排政策,開始的時候步子不必邁得太大;可以在全球變暖的跡象更明顯時,再采取更積極的舉措。
氣候變化對人類最大的威脅是急劇的氣候變暖,對全球造成劇烈危害,而這一情況出現(xiàn)的可能性當前尚無定論。人類適應相對溫和的氣候變暖,可能只需要付出相對較小的代價。
今后十年里,將會有更多的信息幫助我們判斷,是否需要采取更為積極的措施來應對嚴重的氣候變暖。如果確實需要這些舉措,那么,減少碳排放和增加碳存儲的努力,就應該超過眾議院法案中的目標。同時,如果全球氣候只發(fā)生溫和的變化,那么,可以適當降低2050年減排80%的目標。
溫室氣體減排開始時,步子不必邁得太大的另一原因,是需要確定歐洲以外的國家應該為減排付出多少努力。
今后十年,美國、歐洲和發(fā)展中國家,將是溫室氣體最主要的排放國。如果“金磚四國”(巴西、俄羅斯、中國和印度)不采取措施減少溫室氣體排放量,美國也許需要重新考慮它愿意付出多少努力。如果美國減排舉措越多,而美國企業(yè)向發(fā)展中國家轉移的越多,那么,就有必要重新考慮美國的減排政策。
接下來的十年,在確定全球變暖嚴重程度的同時,美國也應該大力投資于碳減排和碳存儲領域的突破性技術。
這些努力的目標應該是,一旦證明有必要在短時間內大力減少碳排放和增加碳存儲,美國研發(fā)的這些技術將能夠得到快速運用,并且不需要太高的成本。
參議院的法案提議設立碳存儲研發(fā)集團,并為這一集團每年提供10億美元用于相關研究。考慮到今后可能有必要對全球變暖作出快速反應,這些錢也許并不充裕。
根據(jù)參議院的法案,在今后十年里,幾乎所有的碳排放額度都會被直接分配給企業(yè),而不是拍賣給出價最高的競標者。
但是,用于拍賣的額度會逐步增加,直到絕大多數(shù)額度都通過拍賣分配。很多經(jīng)濟學家對今后數(shù)年免費發(fā)放排放額度提出批評,認為這浪費了提高聯(lián)邦政府收入的機會。考慮到今后幾年聯(lián)邦政府將面對巨額財政赤字,拍賣排放額度也許是當前增加聯(lián)邦政府財政收入的最好辦法。
但是,如果政府一開始就將排放額度拍賣,而不是將大部分額度給予受影響最嚴重的產(chǎn)業(yè),這一立法也許無法獲得足夠的政治支持。這是當前的政治現(xiàn)實。高能耗企業(yè)在政治領域有很大的影響力,它們會強烈反對開征碳稅,因為這會減少它們的利潤。排放額度拍賣的實質就是一種碳稅。
經(jīng)濟學家通常認為,增加一個新稅種后,如果政府的支出可以保持不變,就可以減少其他稅收。這一假設在用來分析問題時通常是可行的,但在政治上也許并不現(xiàn)實。一個新稅種帶來的財政收入,也許會被用于彌補增加的財政支出,而不是減少其他稅收。
以拍賣碳排放額度為例,如果政府將額外的財政收入浪費了,或者額外的財政支出扭曲了家庭和企業(yè)的行為,那么,還不如將排放指標先直接分配給企業(yè)。
引起氣候變化的原因是大氣中溫室氣體的增加。眾所周知,大氣的主要由氮氣(占78%))和氧氣(占21%)組成,但它們對氣候調節(jié)基本沒有作用。在剩下的1%中,包含了二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等溫室氣體。正是這不到1%的氣體,為地球提供了保暖——如果沒有它們,地球會比現(xiàn)在低30度。
現(xiàn)在的問題是人類活動產(chǎn)生了過多溫室氣體,導致全球氣候變暖。人類燃燒如煤、石油和天然氣等燃料產(chǎn)生二氧化碳,以及破壞森林降低了二氧化碳吸收能力,都是公認的溫室氣體增加的主要原因。
地球上的動植物,幾乎都受到氣候變化的影響,因此全球變暖對生物多樣性的影響巨大。例如春天的提早到來,使植物開花、青蛙產(chǎn)卵的日期都提前了。在英國的春天,蝴蝶出現(xiàn)時間在20年間提前了6天。在歐洲,樹木呈現(xiàn)“秋色”的時間也在變晚,這迫使遷徙的候鳥改變它們的行程,如果錯過了毛蟲生長旺季,它們的后代難免被餓死。于是越來越多的動物,為了適應氣候變化而不斷地改變其行為。這樣的改變很容易引起生態(tài)混亂。
由于全球變暖,一些地區(qū)的生物多樣性已經(jīng)明顯受到影響,例如哥斯達黎加的鳥類瀕臨威脅、坦桑尼亞的蚊子向高海拔處擴張、加利福尼亞的蝴蝶棲息地在喪失、并不耐寒的植物上升到新的海拔高度……其中最為知名的,無疑是位于澳大利亞的大堡礁,此前有科學家預言,大堡礁將在20年后消失殆盡。
然而根據(jù)最近的研究,在地球的歷史上,氣候變暖的時期往往會出現(xiàn)生物多樣性增加的情況,而不是預想中的滅絕周期的開始。不過,這并不意味著目前正在發(fā)生的“生物大滅絕”速度會減緩。
這一結果完全顛覆了之前的研究結果——全球變暖會讓生物多樣性減少。之所以會出現(xiàn)這個180度的大轉彎,是因為以前的研究工作是通過清點每個門類中最早和最后出現(xiàn)的物種,并假設這些物種僅生存于那個年代,從而判斷那個時間周期的生物多樣性。這種方法聽起來合乎邏輯,但卻犯了一個容易忽略的錯誤:由于各種原因,在漫長的地球歷史中,人們對其中某些地質時代的研究和認識,遠比其他的年代透徹和熟悉。因此,本次研究糾正了這一問,僅僅選用人們熟悉的時間周期作為研究對象。此外,與根據(jù)起源和滅絕時間假設生物生存的年代不同,這次研究僅僅計算了在每個周期內存在的物種數(shù)量。
在這樣的條件下,研究人員仔細地調查、研究了過去5.4億年的地球歷史,發(fā)現(xiàn)當溫度較高時,生物多樣性也隨之提高;而當溫度降低時,生物多樣性也會下降。
這確實是一個令人意外驚喜的研究結果。眾所周知,熱帶地區(qū)是公認的地球上生物多樣性最豐富的地區(qū),同時熱帶地區(qū)被認為會在全球變暖期間向外擴張。我們通過對歷史的研究,發(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)在溫度較低的時代,物種較為貧乏。對海洋生物以及海洋表面溫度的研究,我們也得出了相同的結論。
毫無疑問,氣候的變化會引起生物的滅絕和起源。不過令人意外的是,在變暖的條件下,新物種的起源速度已經(jīng)超過了舊物種的滅絕速度。
當然,這個研究結果并不能證明如今正在發(fā)生的全球變暖以及生物滅絕是無害甚至有益的。因為新的物種需要進化,而這動輒需要數(shù)萬年、甚至上百萬年的時間——遠遠慢于目前物種滅絕速度。