湖北省农业碳排放及基于K-means聚类算法的县级碳排放研究

张再杰; 杨伟芳

doi:10.12371/j.ynau(s).202209104

湖北省农业碳排放及基于K-means聚类算法的县级碳排放研究

doi: 10.12371/j.ynau(s).202209104

张再杰¹,
杨伟芳^2, ,

1.
贵州财经大学绿色发展战略研究院，贵州贵阳 550025
2.
贵州财经大学大数据应用与经济学院，贵州贵阳 550025

详细信息

作者简介:
张再杰（1969—），男，贵州福泉人，研究员，主要从事区域经济、产业经济研究

通讯作者:
杨伟芳（1999—），女，河南焦作人，硕士研究生，主要从事产业经济研究

中图分类号: X 22
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出版历程
- 收稿日期: 2022-09-28
- 录用日期: 2022-11-02
- 修回日期: 2022-11-02
- 网络出版日期: 2022-11-21
- 刊出日期: 2023-04-15

Agricultural Carbon Emissions in Hubei Province and County-level Carbon Emission Research Based on K-means Clustering Algorithm

Zaijie ZHANG¹,
Weifang YANG^{2
, ,}

1.
Green Development Strategy Research Institute, Guizhou University of Finance and Economics, Guiyang 550025, China
2.
College of Big Data Application and Economics, Guizhou University of Finance and Economics, Guiyang 550025, China

摘要

摘要: 基于2011—2020年湖北省相关农业数据，运用IPCC碳排放系数法，对湖北省农业碳排放进行测度，在此基础上，利用K-means聚类算法，以碳排放量和碳排放强度为指标对湖北省73个县域单元进行“排放—效率”类型划分，结合农林牧副渔总产值对各个聚类碳排放情况进行分析。结果表明：湖北省农业碳排放总量整体呈现下降趋势但伴随着一定的年际波动，根据波动特征可大致归为“持续上升—平稳上升—持续下降”三个阶段，碳排放强度整体呈现下降趋势；基于碳排放构成的差异将73个县域单元划分为8类不同的地区。与低排放区相比，高排放地区对碳排放的贡献更大，碳排放规模与农林牧副渔总产值之间呈正相关；与基期相比，HE−LE（高排放—低效率）地区县域单元个数有所减少；以红安县、安陆市、沙洋县为代表的HE−LE（高排放—低效率）地区是湖北省农业碳排放的重排放区，推行相应的农业碳减排举措有助于减排目标的实现。
- 农业碳排放 /
- K-means聚类算法 /
- 县域尺度
Abstract: Based on the relevant agricultural data in Hubei Province from 2011 to 2020, the IPCC carbon emission coefficient method was used to measure the agricultural carbon emission in Hubei Province. The index divided 73 county units in Hubei Province into “emission-efficiency” types, and analyzed the carbon emissions of each cluster in combination with the total output value of agriculture, forestry, animal husbandry, and by-fishing. The research results show that: the total agricultural carbon emission in Hubei Province showed a downward trend as a whole, but it was accompanied by a certain inter-annual fluctuation. According to the characteristics of the fluctuation, it could be roughly classified into three stages: “continuously rising-smoothly rising-continuously decreasing” , and the overall carbon emission intensity presented declining trend; 73 county units were divided into 8 different regions based on differences in carbon emission composition. Compared with low-emission areas, high-emission areas contributed more to carbon emissions, and there was a positive correlation between the scale of carbon emissions and the total output value of agriculture, forestry, animal husbandry and by-fishing; compared with the base period, HE-LE (High Emission-Low Efficiency) counties number of units had decreased; HE-LE (High Emission-Low Efficiency) areas represented by Hong'an County, Anlu City, and Shayang County were the heavy emission areas of agricultural carbon emissions in Hubei Province, and corresponding agricultural carbon emission reductions were implemented. The measures would contribute to the achievement of emission reduction targets.
- agricultural carbon emissions /
- K-means clustering algorithm /
- county scale

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图 1 2011—2020年湖北省农业碳排放情况

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图 2 2011年和2020年各聚类区域农林牧副渔总产值规模

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表 1 农业碳源与碳排放系数

碳源名称

碳排放系数

参考来源

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表 2 水稻种植主导型和均衡型县域

类型	县（市、区）		比率/%
类型	县（市、区）		水稻种植		农用物资投入		畜禽养殖
水稻种植主导型	监利市	京山市	77.67	62.96	18.73	26.88	3.59	10.16
	公安县	安陆市	76.66	62.72	20.36	18.61	2.98	18.66
	荆州区	大冶市	76.48	62.54	16.24	24.19	7.28	13.27
	江陵县	大悟县	74.91	62.51	20.72	17.13	4.37	20.36
	洪湖市	罗田县	74.31	62.38	22.01	13.59	3.68	24.04
	赤壁市	武穴市	74.23	62.36	17.59	24.12	8.18	13.52
	云梦县	阳新县	71.85	61.51	16.38	22.84	11.78	15.65
	应城市	东宝区	71.67	61.16	19.56	18.22	8.77	20.62
	潜江市	孝昌县	69.19	59.77	22.45	18.49	8.36	21.73
	黄梅县	通城县	68.26	59.63	22.77	22.60	8.97	17.76
	仙桃市	崇阳县	67.82	59.41	27.39	18.88	4.79	21.71
	石首市	江夏区	66.29	58.16	22.72	21.39	10.99	20.44
	汉川市	来凤县	65.86	57.94	24.95	21.72	9.20	20.34
	黄陂区	英山县	65.54	57.53	26.73	18.87	7.73	23.60
	天门市	团风县	64.54	59.00	26.92	26.61	8.54	14.39
	沙洋县	钟祥市	64.45	58.38	24.35	28.29	11.21	13.33
	松滋市	宜城市	64.23	54.93	21.95	22.46	13.82	22.61
	孝南区	浠水县	64.16	52.66	22.74	23.30	13.09	24.05
	咸安区		63.63		22.98		13.39
均衡型	枣阳市	夷陵区	43.97	30.98	31.03	46.86	25.00	22.16
	利川市	宣恩县	42.84	27.87	30.87	33.35	26.29	38.78
	襄州区	远安县	42.14	48.50	32.71	27.60	25.15	23.90
	谷城县	老河口市	39.70	27.00	24.70	30.20	35.60	42.80
	红安县	房县	38.09	26.39	32.39	26.77	29.52	46.83
	竹山县	保康县	32.79	22.83	34.49	30.61	32.72	46.56
	咸丰县		32.27		39.56		28.17

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表 3 2011和2020年湖北省县域聚类结果

类型	2011年	2020年
HE−HE	应城市、荆州区、枝江市、当阳市、汉川市、黄陂区、洪湖市、天门市、公安县、潜江市、仙桃市、襄州区、钟祥市、枣阳市	应城市、武穴市、南漳县、荆州区、黄陂区、枣阳市、天门市、襄州区、仙桃市、潜江市、洪湖市、浠水县、麻城市、汉川市、宜城市、黄梅县、当阳市
HE−LE	南漳县、武穴市、松滋市、宜城市、浠水县、京山市、麻城市、监利市、孝昌县、谷城县、利川市、红安县、安陆市、蕲春县、黄梅县、沙洋县	松滋市、红安县、监利市、沙洋县、钟祥市、公安县、京山市、蕲春县、安陆市、江陵县
LE−HE	兴山县、保康县、黄州区、五峰县、远安县、秭归县、竹山县、蔡甸区、建始县、长阳县、英山县、宜都市、竹溪县、房县、丹江口市、嘉鱼县、云梦县、老河口市、赤壁市、恩施市、夷陵区、石首市、江夏区、大冶市、新洲区、阳新县、鹤峰县、巴东县、通城县、崇阳县、孝南区、大悟县	枝江市、孝昌县、大悟县、阳新县、石首市、孝南区、谷城县、利川市、大冶市、赤壁市、新洲区、咸安区、老河口市、云梦县、江夏区、崇阳县、夷陵区、嘉鱼县、通城县、竹溪县、恩施市、郧阳区、团风县、通山县、咸丰县、巴东县、宣恩县、宜都市、建始县、英山县、房县、长阳县、蔡甸区、丹江口市、竹山县、秭归县、郧西县、来凤县、远安县、五峰县、保康县、兴山县、鹤峰县、黄州区
LE−LE	通山县、来凤县、东宝区、郧西县、郧阳区、宣恩县、团风县、咸丰县、罗田县、咸安区、江陵县	罗田县、东宝区

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