田云　張俊飚　尹朝靜　吳賢榮

摘要

研究農(nóng)業(yè)碳排放的動態(tài)分布特征與趨勢演進規(guī)律對于農(nóng)業(yè)碳減排政策的合理制定具有重要意義。本研究在科學測算31個省（市、區(qū)）2002-2011年農(nóng)業(yè)碳排放量的基礎(chǔ)上，以農(nóng)業(yè)碳強度為指標，利用基尼系數(shù)和核密度估計法，系統(tǒng)考察了我國農(nóng)業(yè)碳排放的地區(qū)差距及分布動態(tài)演進。研究結(jié)論揭示：①中國農(nóng)業(yè)碳排放呈現(xiàn)較為明顯的空間非均衡性特征?；谵r(nóng)業(yè)碳排放總量變化趨勢的差異可將31個地區(qū)劃分為“持續(xù)下降型”、“波動下降型”、“持續(xù)上升型”與“波動上升型”等四種類型；農(nóng)業(yè)碳強度均呈下降趨勢，但降幅差異較大。②基尼系數(shù)測算結(jié)果表明，全國農(nóng)業(yè)碳排放空間分布的總體差距正逐步擴大。其中，東部地區(qū)處于高度平均；中部地區(qū)擴大趨勢較為明顯；西部地區(qū)呈“蝙蝠型”變化特征。③Kernel密度估計表明，我國農(nóng)業(yè)碳排放的地區(qū)差距在樣本考察期內(nèi)呈下降態(tài)勢，但降幅相對有限。從三大區(qū)域來看，東部地區(qū)差距在變小的同時還出現(xiàn)了四極分化現(xiàn)象；中部地區(qū)差距逐漸縮??；西部地區(qū)則經(jīng)歷了先擴大后縮小的過程，總體呈縮小態(tài)勢但幅度較小。

關(guān)鍵詞中國；農(nóng)業(yè)碳排放；分布動態(tài)；趨勢演進；Kernel密度

中圖分類號F323；X22

文獻標識碼A

文章編號1002-2104（2014）07-0091-08doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2014.07.014

胡錦濤同志在十八大報告中提出了大力推進生態(tài)文明建設(shè)，而著力推進低碳發(fā)展則是實現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)的重要途徑。二、三產(chǎn)業(yè)是產(chǎn)生碳排放的主導部門，但快速發(fā)展的農(nóng)業(yè)卻也是加速氣候變暖的重要誘因。發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域推行溫室氣體減排和適應氣候變化的戰(zhàn)略舉措，提高農(nóng)業(yè)應對氣候變化的能力，將是促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個重要途徑。為了探索農(nóng)業(yè)低碳之路，越來越多的學者圍繞農(nóng)業(yè)碳排放問題展開研究，形成了大量研究成果，但卻主要集中在農(nóng)業(yè)碳排放的測算、時空比較以及驅(qū)動機理的探索等少數(shù)研究視角。其中，閔繼勝等[1]、田云等[2]、賀亞亞等[3]先后基于大農(nóng)業(yè)視角測算了我國以及湖北省農(nóng)業(yè)碳排放量并對其時空演變規(guī)律及結(jié)構(gòu)特征進行了分析；而驅(qū)動機理的探究則集中在農(nóng)地利用碳排放[4]與農(nóng)業(yè)能源碳排放領(lǐng)域[5]。除此之外，也有學者圍繞農(nóng)業(yè)碳排放的區(qū)域公平性[6]、農(nóng)業(yè)碳足跡的測度與分析[7]以及農(nóng)業(yè)科技進步等外部因素對農(nóng)業(yè)碳排放的影響進行了研究[8]。

上述文獻或基于國家層面探討了農(nóng)業(yè)碳排放的總體現(xiàn)狀，或基于特定視角探究了農(nóng)業(yè)碳排放一些基本特質(zhì)，這對豐富農(nóng)業(yè)碳排放問題研究體系，并對其展開深入分析奠定了堅實基礎(chǔ)。不過，在進行區(qū)域比較時通常只選擇了某一年（即截面數(shù)據(jù)）作為比較點，而鮮有學者利用面板數(shù)據(jù)對農(nóng)業(yè)碳排放的動態(tài)分布與趨勢演進進行探討。事實上，鑒于農(nóng)業(yè)碳排放的特殊性，其減排政策的制定應避免全國一盤棋，而應結(jié)合各省區(qū)實際，構(gòu)建差異化的減排政策體系。了解各省區(qū)近些年農(nóng)業(yè)碳排放的基本現(xiàn)狀、分布動態(tài)與趨勢演進則是實現(xiàn)這一目的重要前提。基于此，本文將在全面測算我國31個省（市、區(qū)）2002-2011年農(nóng)業(yè)碳排放量的基礎(chǔ)上，以農(nóng)業(yè)碳強度為指標，對我國農(nóng)業(yè)碳排放的地區(qū)差距及分布動態(tài)演進進行實證研究，以期為差異化農(nóng)業(yè)碳減排政策的制定以及碳減排目標的實現(xiàn)提供必要的參考依據(jù)。

1研究方法與樣本數(shù)據(jù)

1.1研究方法

核密度作為一種重要的非參數(shù)方法，已成為研究不均衡分布的常用方法。該方法主要用于隨機變量的概率密度進行估計，用連續(xù)的密度曲線描述隨機變量的分布形態(tài)。假設(shè)隨機變量X的密度函數(shù)為f（x），在點x的概率密度可以由公式（1）進行估計：

f（x）=1Nh∑Ni=1KXi-xh（1）

其中N為觀測值的個數(shù)；h為帶寬；K（·）為核函數(shù)，它是一種加權(quán)函數(shù)或平滑轉(zhuǎn)化函數(shù)；Xi為獨立同分布的觀測值；x為均值。

在Kernel密度估計中，由于核密度函數(shù)對帶快的選擇非常敏感，確定適當?shù)膸抙對于獲得最優(yōu)擬合結(jié)果就顯得尤為重要，因為它可以決定核密度估計精度和Kernel密度圖的平滑程度。由此可見，帶寬的選擇對Kernel密度估計的重要性遠大于核函數(shù)[9]。在實踐中，樣本越多，對帶寬的要求越小，但也不能太小，即h是N的函數(shù)，且應滿足公式（2）：

limN→∞h（N）=0；limN→∞Nh（H）=N→∞（2）

核函數(shù)是一種加權(quán)函數(shù)或平滑函數(shù)，根據(jù)Kernel密度函數(shù)表達形式的差異，可以分為高斯核、Epanechnikov核、三角核、四次核等類型。本研究將選擇常用的高斯核函數(shù)對我國農(nóng)業(yè)碳排放的分布動態(tài)演進進行估計，其函數(shù)表達式如公式（3）所示：

K（x）=12πexp-x22（3）

由于非參數(shù)估計無確定的函數(shù)表達式，通常需采用圖形對比的方式來考察其分布變化。一般而言，作出核密度估計結(jié)果的圖形并進行觀察，可得到變量分布的位置、形態(tài)和延展性等3方面信息。

1.2樣本數(shù)據(jù)與農(nóng)業(yè)碳排放量測算

1.2.1樣本數(shù)據(jù)

本文實證研究將以碳強度作為農(nóng)業(yè)碳排放指標，該指標需通過計算得來，其獲取涉及兩大類數(shù)據(jù)，一是農(nóng)業(yè)碳排放量，二是地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值（即農(nóng)業(yè)GDP），二者相除即為農(nóng)業(yè)碳排放強度指標。樣本包括除港、澳、臺之外的我國其他31個?。ㄊ?、區(qū)），選擇2002-2011年為地區(qū)層面樣本數(shù)據(jù)的考察周期，鑒于各?。ㄊ小^(qū)）統(tǒng)計年鑒均公布了1952=100或者1978=100的不變地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值指數(shù)，本文參考各地區(qū)統(tǒng)計年鑒原始數(shù)據(jù)，以2005年=100，換算成2005年的不變價地區(qū)生產(chǎn)總值指數(shù)，然后用各省（市、區(qū)）2005年的當年價地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值乘以該不變指數(shù)即可得到各自2005年的不變價地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值。

1.2.2農(nóng)業(yè)碳排放量測算

本文綜合多位學者研究成果，將從三方面考察農(nóng)業(yè)碳排放量：一是農(nóng)用物資投入所引發(fā)的碳排放，具體包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油直接使用以及農(nóng)業(yè)灌溉耗費電能所導致的碳排放，相關(guān)排放系數(shù)來自田云等[10]的研究。二是稻田所引發(fā)的甲烷排放，由于我國不同地區(qū)水熱條件存在較大差異，導致水稻在同一地區(qū)的不同生長周期或者不同地區(qū)的同一生長周期CH4排放系數(shù)也不盡相同；為此，本研究將參考閔繼勝等[1]所測算的帶有地區(qū)差異性的CH4排放系數(shù)。三是畜禽養(yǎng)殖所引發(fā)的碳排放，包括腸道發(fā)酵所引起的CH4排放以及糞便管理系統(tǒng)中所導致的CH4和N2O排放；具體到我國，主要涉及牛（分為水牛、奶牛和黃牛）、馬、驢、騾、駱駝、豬、羊（分為山羊和綿羊）、家禽、兔等畜禽品種；相關(guān)排放系數(shù)均源于IPPC。據(jù)此，構(gòu)建農(nóng)業(yè)碳排放測算公式如下：

E=∑Ei=∑Ti·δi（4）

其中，E為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量，Ei為各類碳源碳排放量，Ti為各碳排放源的量，δi為各碳排放源的碳排放系數(shù)。

化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油使用量以及農(nóng)業(yè)灌溉面積等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動數(shù)據(jù)來自《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》；水稻播種面積源自《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》；牛、馬、驢等畜禽數(shù)量出自《中國畜牧業(yè)年鑒》。同時，由于畜禽飼養(yǎng)周期存在差異，在實際計算中需對其年均飼養(yǎng)量進行調(diào)整，本文參照閔繼勝等[1]的計算方法，對畜禽年平均飼養(yǎng)量進行調(diào)整。其中，對于出欄量大于1的生豬、家禽和兔，其生長周期分別取200天、55天和105天。當出欄量大于或等于1時，平均飼養(yǎng)量根據(jù)出欄量進行調(diào)整，公式如下：

Ni=Days_alivei×Mi365（5）

其中，Ni為i種牲畜年平均飼養(yǎng)量，Days_alivei為i種牲畜平均生長周期，Mi為i種牲畜年生產(chǎn)量（出欄量）。

當出欄率小于1時，牲畜年平均飼養(yǎng)量根據(jù)年末存欄進行調(diào)整，即

Ni=（Cit+Ci（t-1））/2（6）

其中，Ni為i種牲畜年平均飼養(yǎng)量，Cit、Ci（t-1）分別表示i種牲畜第t年年末存欄量和第t-1年年末存欄量。

為了便于分析，在對農(nóng)業(yè)碳排放量進行加總時將統(tǒng)一將C、CH4、N2O置換成標準CO2，依據(jù)IPCC第四次評估報告（2007），1tCH4、N2O所引發(fā)的溫室效應分別等同于25 t CO2和298 t CO2所產(chǎn)生的溫室效應。

2研究結(jié)果與分析

2.1描述性統(tǒng)計分析

基于前文所給出的農(nóng)業(yè)碳排放測算公式，分別測算我國31個?。ㄊ小^(qū)）2002年、2005年、2008年及2011年的農(nóng)業(yè)碳排放量，并結(jié)合各自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值計算出農(nóng)業(yè)碳強度，具體數(shù)據(jù)見表1。

2.1.1我國省級區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放量及時序演變特征

結(jié)合表1可知，2011年，農(nóng)業(yè)碳排放量居于前5位的省份依次是河南、湖南、四川、江蘇和山東，分別排放了相當于6 856.24萬t、6 737.26萬t、6 492.83萬t、5 780.24萬t和5 637.33萬t CO2當量的溫室氣體；北京、天津、上海、寧夏和海南則依次排在后5位，分別排放了相當于223.73萬t、310.52萬t、348.40萬t、565.60萬t和880.72萬t CO2當量的溫室氣體。相比2002年，各地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放量均有較為明顯的增減變化。其中，北京等12個地區(qū)

E=∑Ei=∑Ti·δi（4）

其中，E為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量，Ei為各類碳源碳排放量，Ti為各碳排放源的量，δi為各碳排放源的碳排放系數(shù)。

化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油使用量以及農(nóng)業(yè)灌溉面積等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動數(shù)據(jù)來自《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》；水稻播種面積源自《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》；牛、馬、驢等畜禽數(shù)量出自《中國畜牧業(yè)年鑒》。同時，由于畜禽飼養(yǎng)周期存在差異，在實際計算中需對其年均飼養(yǎng)量進行調(diào)整，本文參照閔繼勝等[1]的計算方法，對畜禽年平均飼養(yǎng)量進行調(diào)整。其中，對于出欄量大于1的生豬、家禽和兔，其生長周期分別取200天、55天和105天。當出欄量大于或等于1時，平均飼養(yǎng)量根據(jù)出欄量進行調(diào)整，公式如下：

Ni=Days_alivei×Mi365（5）

其中，Ni為i種牲畜年平均飼養(yǎng)量，Days_alivei為i種牲畜平均生長周期，Mi為i種牲畜年生產(chǎn)量（出欄量）。

當出欄率小于1時，牲畜年平均飼養(yǎng)量根據(jù)年末存欄進行調(diào)整，即

Ni=（Cit+Ci（t-1））/2（6）

其中，Ni為i種牲畜年平均飼養(yǎng)量，Cit、Ci（t-1）分別表示i種牲畜第t年年末存欄量和第t-1年年末存欄量。

為了便于分析，在對農(nóng)業(yè)碳排放量進行加總時將統(tǒng)一將C、CH4、N2O置換成標準CO2，依據(jù)IPCC第四次評估報告（2007），1tCH4、N2O所引發(fā)的溫室效應分別等同于25 t CO2和298 t CO2所產(chǎn)生的溫室效應。

2研究結(jié)果與分析

2.1描述性統(tǒng)計分析

基于前文所給出的農(nóng)業(yè)碳排放測算公式，分別測算我國31個?。ㄊ?、區(qū)）2002年、2005年、2008年及2011年的農(nóng)業(yè)碳排放量，并結(jié)合各自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值計算出農(nóng)業(yè)碳強度，具體數(shù)據(jù)見表1。

2.1.1我國省級區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放量及時序演變特征

結(jié)合表1可知，2011年，農(nóng)業(yè)碳排放量居于前5位的省份依次是河南、湖南、四川、江蘇和山東，分別排放了相當于6 856.24萬t、6 737.26萬t、6 492.83萬t、5 780.24萬t和5 637.33萬t CO2當量的溫室氣體；北京、天津、上海、寧夏和海南則依次排在后5位，分別排放了相當于223.73萬t、310.52萬t、348.40萬t、565.60萬t和880.72萬t CO2當量的溫室氣體。相比2002年，各地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放量均有較為明顯的增減變化。其中，北京等12個地區(qū)

E=∑Ei=∑Ti·δi（4）

其中，E為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放總量，Ei為各類碳源碳排放量，Ti為各碳排放源的量，δi為各碳排放源的碳排放系數(shù)。

化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、農(nóng)用柴油使用量以及農(nóng)業(yè)灌溉面積等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動數(shù)據(jù)來自《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》；水稻播種面積源自《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計資料》；牛、馬、驢等畜禽數(shù)量出自《中國畜牧業(yè)年鑒》。同時，由于畜禽飼養(yǎng)周期存在差異，在實際計算中需對其年均飼養(yǎng)量進行調(diào)整，本文參照閔繼勝等[1]的計算方法，對畜禽年平均飼養(yǎng)量進行調(diào)整。其中，對于出欄量大于1的生豬、家禽和兔，其生長周期分別取200天、55天和105天。當出欄量大于或等于1時，平均飼養(yǎng)量根據(jù)出欄量進行調(diào)整，公式如下：

Ni=Days_alivei×Mi365（5）

其中，Ni為i種牲畜年平均飼養(yǎng)量，Days_alivei為i種牲畜平均生長周期，Mi為i種牲畜年生產(chǎn)量（出欄量）。

當出欄率小于1時，牲畜年平均飼養(yǎng)量根據(jù)年末存欄進行調(diào)整，即

Ni=（Cit+Ci（t-1））/2（6）

其中，Ni為i種牲畜年平均飼養(yǎng)量，Cit、Ci（t-1）分別表示i種牲畜第t年年末存欄量和第t-1年年末存欄量。

為了便于分析，在對農(nóng)業(yè)碳排放量進行加總時將統(tǒng)一將C、CH4、N2O置換成標準CO2，依據(jù)IPCC第四次評估報告（2007），1tCH4、N2O所引發(fā)的溫室效應分別等同于25 t CO2和298 t CO2所產(chǎn)生的溫室效應。

2研究結(jié)果與分析

2.1描述性統(tǒng)計分析

基于前文所給出的農(nóng)業(yè)碳排放測算公式，分別測算我國31個?。ㄊ?、區(qū)）2002年、2005年、2008年及2011年的農(nóng)業(yè)碳排放量，并結(jié)合各自農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值計算出農(nóng)業(yè)碳強度，具體數(shù)據(jù)見表1。

2.1.1我國省級區(qū)域農(nóng)業(yè)碳排放量及時序演變特征

結(jié)合表1可知，2011年，農(nóng)業(yè)碳排放量居于前5位的省份依次是河南、湖南、四川、江蘇和山東，分別排放了相當于6 856.24萬t、6 737.26萬t、6 492.83萬t、5 780.24萬t和5 637.33萬t CO2當量的溫室氣體；北京、天津、上海、寧夏和海南則依次排在后5位，分別排放了相當于223.73萬t、310.52萬t、348.40萬t、565.60萬t和880.72萬t CO2當量的溫室氣體。相比2002年，各地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放量均有較為明顯的增減變化。其中，北京等12個地區(qū)