李 澗，鄭春梅

（北方工業(yè)大學(xué)，北京100144）

1 引言

“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”、“低碳發(fā)展”、“碳足跡”、“低碳城市”等一系列新概念的提出，旨在改善人類當(dāng)前的高碳發(fā)展模式。低碳農(nóng)業(yè)是相對(duì)于“高碳農(nóng)業(yè)”而言的。低碳農(nóng)業(yè)是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，這個(gè)概念要比廣義的生態(tài)農(nóng)業(yè)還要更廣泛，不僅包含了生態(tài)農(nóng)業(yè)倡導(dǎo)的低化肥、少農(nóng)藥、高效的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，還指在農(nóng)業(yè)能源消耗越來(lái)越多，種植、運(yùn)輸、加工等過(guò)程對(duì)電力、石油和煤氣等能源使用增加的同時(shí)，更注重農(nóng)業(yè)的整體能耗與排放的降低。

對(duì)于低碳農(nóng)業(yè)的影響因素有許多學(xué)者進(jìn)行過(guò)研究。師帥等（2013）基于黑龍江省近20年的數(shù)據(jù)進(jìn)行協(xié)整分析，結(jié)果表明化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的投入是增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放的主因。姚延婷等（2010）認(rèn)為農(nóng)村用電量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)用柴油量、化肥施用量等是溫室氣體的主要來(lái)源。鄭恒（2010）分析我國(guó)溫室氣體現(xiàn)狀后得出幾個(gè)結(jié)論：化肥過(guò)量使用導(dǎo)致溫室其他排放增多；化石能源高消耗導(dǎo)致溫室氣體排放量大；農(nóng)業(yè)碳排放量與化肥施用量、能源消費(fèi)顯著相關(guān)。漆雁斌（2010）通過(guò)計(jì)量回歸得出，農(nóng)業(yè)碳排放與能源消耗、化肥施用量和二氧化碳排放有著非常顯著的相關(guān)性?？梢钥闯鲛r(nóng)業(yè)碳排放的主要影響因素就是化肥、農(nóng)藥的過(guò)量使用、農(nóng)用機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)村用電量，但對(duì)于農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施方面對(duì)于農(nóng)業(yè)碳排放的研究尚不足，本文將以農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施作為研究對(duì)象，分析其對(duì)低碳農(nóng)業(yè)的影響。

2 農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)低碳農(nóng)業(yè)作用機(jī)制

農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施是低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)與前提。農(nóng)村教育文化等項(xiàng)目的建設(shè)可以從根本上提高農(nóng)村勞動(dòng)者的素質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)村可持續(xù)發(fā)展。道路交通等項(xiàng)目的發(fā)展有利于加強(qiáng)農(nóng)村與外界社會(huì)的聯(lián)系和交流，會(huì)促使農(nóng)村傳統(tǒng)觀念改變（鞠晴江，2006）。政府加大對(duì)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的投入，建立有效的農(nóng)業(yè)防災(zāi)、救災(zāi)體系，加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施、農(nóng)業(yè)生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，有利于提高低碳農(nóng)業(yè)的綜合生產(chǎn)力，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的活力，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村的可持續(xù)發(fā)展（韋寧衛(wèi)，2011）。

農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施分為物質(zhì)基礎(chǔ)設(shè)施與社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施兩大類，前者是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中必需的，但沒(méi)有直接參與生產(chǎn)活動(dòng)的一些物質(zhì)條件，如農(nóng)用灌溉、公共水利設(shè)施、發(fā)電站、道路、運(yùn)輸設(shè)施等，可以改善生產(chǎn)條件，抵抗逆境；后者是為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更好的進(jìn)行而提供服務(wù)的一些非物質(zhì)或社會(huì)條件，如教育機(jī)構(gòu)、土壤保持機(jī)構(gòu)等，側(cè)重于提供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的社會(huì)條件。

3 農(nóng)業(yè)物質(zhì)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)低碳農(nóng)業(yè)的影響

農(nóng)業(yè)物質(zhì)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施、電力基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施三大方面，它對(duì)于農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)有重要意義。

3.1 農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施

農(nóng)田土壤中含有大量的有機(jī)碳，其主要來(lái)源于以各種形式進(jìn)入土壤的有機(jī)物料，特別是農(nóng)作物殘?bào)w，如秸稈、糞肥、綠肥等。影響其含量的因素有很多，其中土壤中的水分是主要影響因素之一。在干濕交替的季節(jié)里，土壤團(tuán)聚體會(huì)崩潰，使得其體內(nèi)受到保護(hù)的有機(jī)碳暴露出來(lái)，致使土壤呼吸強(qiáng)度在極短的時(shí)間內(nèi)大幅度提高，消耗大量的有機(jī)碳。而在干燥或干旱的情況下，土壤微生物會(huì)因失水而大量死亡，這也會(huì)影響到有機(jī)碳的分解速率，改變其含量。降雨后，土壤微生物數(shù)量激增，活性增強(qiáng)，激發(fā)了土壤的呼吸強(qiáng)度，分解土壤有機(jī)碳增加（Orchard V A，Cook F J，1983；陳勝全、李凌皓、韓興國(guó)，2003），而降雨對(duì)土壤呼吸速率的影響因土壤溫度狀況而異（Singh J S，Gupta S R，1977）。農(nóng)田水利設(shè)施的任務(wù)就是灌溉與排水，人為的改變土壤水分狀況，它主要包括田間灌排工程、灌區(qū)、灌區(qū)抗旱水源工程、水庫(kù)、塘壩、蓄水池、水窖、水井、引水工程和泵站等。因此農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施可以影響到土壤有機(jī)碳的含量。

3.2 能源基礎(chǔ)設(shè)施

現(xiàn)階段能源的使用主要是指消耗化石能源，這一過(guò)程會(huì)排放大量的CO2，是一個(gè)高碳產(chǎn)業(yè)，而新型能源的發(fā)展與使用又是現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的重要切入點(diǎn)。因此，能源消耗是中國(guó)節(jié)能減排的重點(diǎn)，也是中國(guó)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的重要支撐。作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中必不可少的條件之一，能源消耗也是農(nóng)業(yè)碳排放的主要源頭之一，實(shí)現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展同樣離不開對(duì)它的改革。

3.3 交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施

交通運(yùn)輸業(yè)一直是低碳經(jīng)濟(jì)關(guān)注的重點(diǎn)，汽車數(shù)量的急劇增加加劇了溫室氣體濃度的增長(zhǎng)，隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)的重視，我國(guó)農(nóng)村有了很大的發(fā)展，農(nóng)村的交通運(yùn)輸也成為發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的重要組成部分。農(nóng)村交通運(yùn)輸?shù)闹饕绞接泄?、鐵路、水路，這些對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品的運(yùn)輸來(lái)說(shuō)是必不可少的，但同時(shí)占用了大量的土地資源，由于我國(guó)土地資源有限，人均耕地面積不到世界水平的40%，因此必須充分的利用有限的土地資源，選擇既能滿足需求，又能節(jié)約資源、低碳環(huán)保的運(yùn)輸方式。同時(shí)，交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，有助于加強(qiáng)農(nóng)村與外界的溝通與聯(lián)系，從而了解更多的科學(xué)知識(shí)與生產(chǎn)技能，促進(jìn)低碳農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

4 模型選取與說(shuō)明

本文將采用協(xié)整檢驗(yàn)分析農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與低碳農(nóng)業(yè)之間有無(wú)長(zhǎng)期穩(wěn)定的關(guān)系。協(xié)整指的是多個(gè)非平穩(wěn)經(jīng)濟(jì)變量的某種線性組合是平穩(wěn)的，主要研究一些非平穩(wěn)的經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列存在的長(zhǎng)期均衡問(wèn)題，步驟如下。

4.1 平穩(wěn)性檢驗(yàn)

在對(duì)經(jīng)濟(jì)時(shí)間序列進(jìn)行協(xié)整檢驗(yàn)時(shí)，首先必須進(jìn)行變量的平穩(wěn)性檢驗(yàn)。即要求該時(shí)間序列數(shù)據(jù)的隨機(jī)過(guò)程的特征不會(huì)隨著時(shí)間推移而變化，之所以要對(duì)時(shí)間序列進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)，就是要克服“偽回歸”現(xiàn)象。

假設(shè)一個(gè)回歸模型為Yt＝?0＋?1Xt1＋u1，如果?1＝1，則該時(shí)間序列Yt存在一個(gè)單位根，這時(shí)就 被稱為單位根過(guò)程。對(duì)兩式兩邊減去后，得到如下結(jié)論：

其中，這時(shí)檢驗(yàn)就?1＝1變?yōu)闄z驗(yàn)β＝0是否成立，檢驗(yàn)β＝0 是否成立的過(guò)程即單位根檢驗(yàn)，本文采用ADF檢驗(yàn)，其基本假設(shè)為：

原假設(shè)：Hβ ＝0，存在單位根；備擇假設(shè)：H0：QUOTEβ＜0，不存在單位根。

如果得到的ADF統(tǒng)計(jì)量大于顯著性水平下的臨界值，則接受原假設(shè)，表明存在單位根，序列是非平穩(wěn)的，反之亦然。

4.2 協(xié)整檢驗(yàn)

對(duì)于時(shí)間序列的協(xié)整檢驗(yàn)，常用的有兩種方法，一個(gè)是E-G 兩步法，由恩格爾和葛蘭杰共同提出，另一個(gè)是由為Johansan提出的極大似然法。協(xié)整關(guān)系檢驗(yàn)最常用的方法是EG 兩步法，其過(guò)程如下：

第一步是對(duì)時(shí)間序列Yt的分量序列進(jìn)行靜態(tài)回歸，公式表示為βTYt＝ut，其中｛ut｝為隨機(jī)誤差序列。利用觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)普通最小二乘法進(jìn)行擬合，得到殘差序列。然后，檢驗(yàn)殘差序列的平穩(wěn)性，即利用ADF檢驗(yàn)殘差序列是否平穩(wěn)。若殘差序列是平穩(wěn)的，則可以確定時(shí)間序列Yt的分量序列之間存在協(xié)整關(guān)系。第二步，為進(jìn)一步考察因變量和自變量之間的短期波動(dòng)對(duì)長(zhǎng)期影響的關(guān)系，可以建立誤差修正模型ECM。

4.3 數(shù)據(jù)說(shuō)明

本文研究是農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)對(duì)低碳農(nóng)業(yè)的影響，指標(biāo)的選取如表1。

表1 指標(biāo)與數(shù)據(jù)

（1）Y是單位耕種面積的農(nóng)業(yè)碳排放，即農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)作物總播種面積的比。

（2）有效灌溉面積，在一般情況下，有效灌溉面積應(yīng)等于灌溉工程或設(shè)備已經(jīng)配備，能夠進(jìn)行正常灌溉的水田和水澆地面積之和，它與農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)該是正相關(guān)關(guān)系，因此本文選用的是有效灌溉面積來(lái)反應(yīng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)低碳農(nóng)業(yè)的影響。

（3）鄉(xiāng)道，道路的發(fā)展程度是衡量交通運(yùn)輸是發(fā)展的重要指標(biāo)，農(nóng)村道路主要有鄉(xiāng)道與村道，但由于村道在2006年才開始統(tǒng)計(jì)，因此本文只選用鄉(xiāng)道來(lái)反應(yīng)交通運(yùn)輸基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)低碳農(nóng)業(yè)的影響。

（4）農(nóng)用柴油消耗量，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中使用最多的能源是柴油，因此本文選用農(nóng)村用電量應(yīng)電力基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)低碳農(nóng)業(yè)的影響。以上數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)公路水路交通統(tǒng)計(jì)》。

5 模型檢驗(yàn)與結(jié)果

5.1 單位根檢驗(yàn)

首先對(duì)各個(gè)變量取自然對(duì)數(shù)以使數(shù)據(jù)趨勢(shì)線性化和消除時(shí)間序列中存在的異方差，同時(shí)其回歸系數(shù)又代表了彈性的意義。結(jié)果如表2。

表2 單位根檢驗(yàn)

由表2可以 看 出，變 量lnY、lnX1、lnX2的ADF 統(tǒng)計(jì)量均大于10%臨界值，因此它們均是非平穩(wěn)時(shí)間序列變量，但lnX3在5%的顯著性水平下平穩(wěn)。在經(jīng)過(guò)一階差分后，D（LnY）、D（lnX1）、D（lnX2）、D（lnX3）的ADF統(tǒng)計(jì)量均小于10%臨界值，不存在單位根，即序列是平穩(wěn)的，即為一階單整，因此滿足協(xié)整檢驗(yàn)的前提條件，可以檢驗(yàn)lnY及主要相關(guān)變量之間是否存在協(xié)整關(guān)系。

5.2 協(xié)整檢驗(yàn)與協(xié)整方程

先對(duì)變量做靜態(tài)回歸，即采用普通最小二乘法進(jìn)行回歸。把所有變量引入方程，進(jìn)行回歸分析，見(jiàn)表3。

由表3可以得出回歸方程：

由表3可知，模型的 為0.813921，說(shuō)明模型的擬合優(yōu)度較高，樣本回歸方程的代表性較強(qiáng)。DW 值為1.87，在2的附近，說(shuō)明模型中不存在自相關(guān)問(wèn)題。從表3中可以看出lnX2和lnX3的回歸系數(shù)通過(guò)了顯著性水平為1%的顯著性檢驗(yàn)，而lnX1的回歸系數(shù)通過(guò)了10%的顯著性檢驗(yàn)。說(shuō)明有效灌溉面積、農(nóng)用柴油量每增加1%，單位耕種面積的碳排放就增加43%、34%；每增加鄉(xiāng)道1%，單位耕種面積的碳排放就減少23%。對(duì)回歸方程的殘差序列進(jìn)行平穩(wěn)性檢驗(yàn)，即采用ADF檢驗(yàn)殘差序列是否存在單位根。見(jiàn)表4。

表4 殘差序列的ADF單位根檢驗(yàn)結(jié)果

上述結(jié)果表明，lnY和lnX1、lnX2、lnX3之間存在協(xié)整關(guān)系。回歸方程的殘差序列在10%的顯著性水平下平穩(wěn)。

5.3 誤差修正模型的建立

通過(guò)上述協(xié)整分析，得出我國(guó)單位耕地面積碳排放與灌溉面積、鄉(xiāng)道、農(nóng)用柴油量之間存在長(zhǎng)期的均衡關(guān)系，但是要想知道對(duì)于它們之間的短期動(dòng)態(tài)均衡關(guān)系就必須建立誤差修正模型。誤差修正模型考慮了長(zhǎng)期均衡關(guān)系以及短期調(diào)節(jié)作用。根據(jù)以上分析，以lnY的一階差分D（lnY）為因變量，lnX1的一階差分，D（lnX1）、lnX2的一階差分D（lnX2）、lnX3的一階差分D（lnX3）、滯后一起的誤差修正項(xiàng)e（-1）為自變量，建立誤差修正模型，見(jiàn)表5。

表5 誤差修正模型回歸分析結(jié)果

得到的誤差修正模型為：

由表5可以得知，為0.909386，說(shuō)明模型的擬合優(yōu)度很高，樣本回歸方程的代表性強(qiáng)。DW 值為1.849890，在2 的 附 近，說(shuō) 明 不 存 在 自 相 關(guān) 問(wèn) 題。DlnX1、DlnX2、DlnX3均沒(méi)有通過(guò)檢驗(yàn)，誤差項(xiàng)e（-1）的估計(jì)系數(shù)為-0.969449，體現(xiàn)了對(duì)偏離的修正，上一期偏離越遠(yuǎn)，本期修正量越大，即系統(tǒng)存在誤差修正機(jī)制。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）單位播種面積的農(nóng)業(yè)碳排放與有效灌溉面積、農(nóng)用柴油消耗量之間存在長(zhǎng)期的均衡關(guān)系，且為正相關(guān)。究其原因可能是農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施的修建使得土壤水分狀況變化劇烈，不有利于土壤有機(jī)碳的固定。農(nóng)用柴油的消耗本身就是一個(gè)高碳的過(guò)程，因此消耗量越大，單位播種面積的碳排放越多。鄉(xiāng)道的修建使得農(nóng)產(chǎn)品可以迅速進(jìn)入市場(chǎng)，降低了貯藏時(shí)間，減少了碳排放，并且便利的交通使農(nóng)民加強(qiáng)了與外界的聯(lián)系，增強(qiáng)了低碳意識(shí)。

（2）單位播種面積的農(nóng)業(yè)碳排放與鄉(xiāng)道之間存在長(zhǎng)期的均衡關(guān)系，且呈負(fù)相關(guān)。這可能是因?yàn)猷l(xiāng)道的修建使得農(nóng)產(chǎn)品可以迅速進(jìn)入市場(chǎng)，降低了貯藏時(shí)間，減少了碳排放，并且便利的交通使農(nóng)民加強(qiáng)了與外界的聯(lián)系，增強(qiáng)了低碳意識(shí)。

（3）單位播種面積的農(nóng)業(yè)碳排放與有效灌溉面積、鄉(xiāng)道、農(nóng)用柴油量之間沒(méi)有明顯的短期動(dòng)態(tài)均衡關(guān)系。這可能是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施修建包含了技術(shù)進(jìn)步的因素與農(nóng)村固定投資，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是一個(gè)緩慢的過(guò)程，科技進(jìn)步產(chǎn)生的實(shí)際效應(yīng)傳導(dǎo)到低碳農(nóng)業(yè)上需要一定的時(shí)間。而農(nóng)村固定投資在一定時(shí)期內(nèi)不會(huì)發(fā)生變化，也導(dǎo)致了農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施與碳排放之間沒(méi)有顯著的短期動(dòng)態(tài)均衡。

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