李鑫杰，馬 梅*，向 榮

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010；2.中共呼和浩特委員會(huì)黨校，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010)

在新時(shí)代，要從根本上破解人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾，必須堅(jiān)持農(nóng)業(yè)農(nóng)村優(yōu)先發(fā)展，加快農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化進(jìn)程。但現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展方式粗放的問(wèn)題仍然存在，具體表現(xiàn)為耕地?cái)?shù)量減少、質(zhì)量下降、投入品過(guò)量使用、農(nóng)業(yè)面源污染等問(wèn)題仍然嚴(yán)峻，這使得推動(dòng)綠色發(fā)展和資源永續(xù)利用十分迫切?？茖W(xué)證據(jù)表明，在最近的幾十年里，由耕地排放出的溫室氣體總量已超過(guò)全球人類活動(dòng)所排放溫室氣體總量的30%，等同于150億t的CO，這是全球變暖的原因之一；根據(jù)IPCC的統(tǒng)計(jì)，全球每年農(nóng)業(yè)減排技術(shù)會(huì)減少5 500～6 000 Mt的CO排放量。又由于《京都議定書(shū)》條約內(nèi)容的生效，現(xiàn)階段我國(guó)所面臨的農(nóng)業(yè)碳減排任務(wù)仍然嚴(yán)峻，中央以及各級(jí)政府都對(duì)農(nóng)業(yè)如何適應(yīng)氣候變化給予了極大的關(guān)注，而農(nóng)業(yè)碳減排問(wèn)題也成為目前研究的重中之重。

20世紀(jì)90年代一些學(xué)者已對(duì)不同農(nóng)業(yè)土地利用方式的碳排放量進(jìn)行了分析，主要對(duì)某些地區(qū)通過(guò)土地利用方式的轉(zhuǎn)變而排放到空氣中的CO增量進(jìn)行研究；到21世紀(jì)，關(guān)于不同土地利用方式所排放CO的研究?jī)?nèi)容不斷豐富。有學(xué)者通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法將森林的碳儲(chǔ)量與土地利用方式的碳排放進(jìn)行結(jié)合來(lái)研究CO排放量的增減，得出由于耕地面積的不斷增加及森林面積的不斷減少使得碳排放量不斷上升。還有學(xué)者對(duì)在不同土地利用方式下采用定量分析的方法，將產(chǎn)生的CO量進(jìn)行對(duì)比研究，發(fā)現(xiàn)雖然農(nóng)用地的碳排放量處于較低水平，但呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(shì)。有些學(xué)者將能源消耗納入分析范圍，通過(guò)DEA模型對(duì)其可能產(chǎn)生的CO量進(jìn)行研究，得出能源利用率低下造成了較高的碳排放。除此之外，又有學(xué)者把幾個(gè)不同省份及縣級(jí)市作為研究對(duì)象，利用LMDI分解法更加深入地對(duì)碳排放量因不同土地利用方式而產(chǎn)生的不同變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳排放量的增加主要是由于農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的不斷增長(zhǎng)。

綜上所述，對(duì)某地區(qū)不同農(nóng)業(yè)土地利用方式下碳排放的有關(guān)分析學(xué)者們已經(jīng)做了豐富的研究，但將農(nóng)業(yè)用地的碳排放源與林地、草地等碳匯結(jié)合起來(lái)進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究較少。因此，筆者采用2012—2017年林地和草地面積等數(shù)據(jù)，從農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的角度，研究目前我國(guó)農(nóng)業(yè)土地利用產(chǎn)生的碳排放狀況及林地與草地所形成的碳匯，并進(jìn)一步分析農(nóng)業(yè)人口人均碳排放量及耕地利用碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的關(guān)系，從而有助于掌握目前我國(guó)碳排放和碳匯的狀況及其對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響，同時(shí)可幫助調(diào)整農(nóng)業(yè)用地結(jié)構(gòu)，為我國(guó)制定農(nóng)業(yè)碳減排政策提供可參考的依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

該研究的林地面積、草地面積及農(nóng)業(yè)人口等相關(guān)指標(biāo)主要來(lái)源于2013—2018年《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、2012—2017年《中國(guó)國(guó)土資源公報(bào)》及2013—2018年《中國(guó)人口和就業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒》，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)機(jī)械、灌溉面積相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源于2013—2018年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》。

耕地利用碳排放從4個(gè)方面產(chǎn)生：一是肥料的生產(chǎn)和使用過(guò)程；二是農(nóng)藥的生產(chǎn)和使用過(guò)程；三是農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用；四是灌溉過(guò)程中化石燃料所形成的碳排放。由上述4個(gè)方面，列出如下碳排放量的估算公式：

=∑=∑·

(1)

式中，為農(nóng)用土地利用產(chǎn)生的碳排放量；為不同農(nóng)用土地利用產(chǎn)生的碳排放量；為碳排放源的碳排放量；為碳排放系數(shù)。根據(jù)以前學(xué)者的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，農(nóng)用土地碳排放的計(jì)算系數(shù)可分別得到，如表1所示。

表1 農(nóng)業(yè)用地碳排放系數(shù)及參考源Table 1 Agricultural land carbon emission coefficient and reference source

2 農(nóng)業(yè)土地利用碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的庫(kù)茲涅茲曲線實(shí)證分析

由表2可知，我國(guó)農(nóng)地利用碳排放增長(zhǎng)明顯，從2012年的830 515萬(wàn)t到2017年的835 874萬(wàn)t，年均增長(zhǎng)率為0.13%。隨著耕地碳排放量的增加，再加上耕地面積的逐年減少，平均1 hm耕地碳排放量從2012年的614.47 kg增加到2017年的619.71 kg，年均增長(zhǎng)率為0.17%，高于農(nóng)業(yè)用地碳排放量的總增長(zhǎng)率。2012—2017年我國(guó)生態(tài)環(huán)境逐步得到改善，使我國(guó)林地面積和草地面積的減少率都在逐漸降低，再加上我國(guó)的退耕還林還草政策，使得林地和草地面積相較于2008年都得到了明顯的增加。

計(jì)算結(jié)果表明，林地碳匯總量從2012年的12 416.4萬(wàn)t增加到2017年的12 387.2萬(wàn)t，增長(zhǎng)率為-0.24%。草地是第二大碳匯，近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，草原面積減少的速度正在逐漸加快。草地面積除在青海、江西、寧夏等省份有所增加外，在其他大部分省份都有所減少，而且草地的斷片化也很明顯，全國(guó)成片草地的面積總共減少了7%，過(guò)度放牧及草地開(kāi)墾為農(nóng)田是導(dǎo)致草地面積減少的主要因素。隨著草地面積的減少和草地退化，草地碳匯逐漸減少。由表2可知，草地碳匯從2012年的461.09萬(wàn)t下降到2017年的460.53萬(wàn)t，雖然減少的數(shù)量不大，但趨勢(shì)明顯。

表2 2012—2017年我國(guó)不同農(nóng)業(yè)土地利用方式下的碳功能結(jié)果Table 2 Carbon function results under different agricultural land use patterns in China from 2012 to 2017 106 t

模型構(gòu)建與庫(kù)茲涅茨曲線估計(jì)。 根據(jù)環(huán)境庫(kù)茲涅茨假說(shuō)，環(huán)境質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間存在二次多項(xiàng)式函數(shù)關(guān)系(倒“U”曲線)，它表明環(huán)境壓力隨著人均收入的增加而增加，當(dāng)收入增加到一定水平時(shí)，環(huán)境壓力隨著收入的增加而下降。

基本模型如下：

(2)

其中，是指某國(guó)家或地區(qū)在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)遭受到的環(huán)境壓力，通常使用環(huán)境質(zhì)量或污染物排放強(qiáng)度指標(biāo)來(lái)表示；是指在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)出值，通常由國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值或人均國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值進(jìn)行表示。該研究中的是指農(nóng)業(yè)人口人均碳排放量及耕地利用的碳排放量，是人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。

一般認(rèn)為倒“U”型曲線的基本函數(shù)是二次函數(shù)及三次函數(shù)，且回歸方程中二次項(xiàng)系數(shù)顯著并小于0(針對(duì)二次函數(shù)來(lái)說(shuō))，但如果數(shù)據(jù)只有一段是單調(diào)凸的，方程中二次項(xiàng)系數(shù)同樣會(huì)表現(xiàn)為顯著，從而也會(huì)表現(xiàn)為倒“U”型曲線。因此，該研究通過(guò)Utest檢驗(yàn)在驗(yàn)證方程二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)且顯著的基礎(chǔ)上，如果極值點(diǎn)也在相應(yīng)的臨界值范圍內(nèi)，就證實(shí)變量之間呈倒“U”型關(guān)系。

Utest檢驗(yàn)的假設(shè)如下：

H：Monotone or U shape；H：Inverse U shape

當(dāng)接受原假設(shè)時(shí)，此時(shí)的曲線形狀為單調(diào)或“U”型曲線，否則為倒“U”型曲線。

農(nóng)業(yè)人口人均碳排放量和人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的倒“U”型關(guān)系驗(yàn)證。OLS回歸結(jié)果顯示(表4)，=12.744(Sig.=0.034)，回歸方程總體顯著，又根據(jù)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果，自變量顯著影響因變量，因此，得到如下回歸方程：

(3)

表3 人均碳排放量與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的回歸結(jié)果Table 3 Regression results of per capita carbon emissions and per capita agricultural output

由回歸分析得出方程二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值且表現(xiàn)顯著(<0.05)，且在此基礎(chǔ)上繼續(xù)驗(yàn)證其倒“U”型是否正確。根據(jù)庫(kù)茲涅茨曲線估計(jì)結(jié)果(表5)，可得處的斜率為正(=2.53)、處的斜率為負(fù)(=-5.17)，適當(dāng)“U”型檢驗(yàn)的-value=2.53即值為0.042 8拒絕原假設(shè)，且極值點(diǎn)處于臨界值范圍內(nèi)。因此，證實(shí)我國(guó)人均碳排放量與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出兩者的關(guān)系呈現(xiàn)倒“U”型關(guān)系。由表5可得拐點(diǎn)為7 467.435元，即當(dāng)超過(guò)這一臨界值時(shí)，隨著人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的進(jìn)一步增加，人均碳排放量會(huì)降低。然而，對(duì)于人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值低于7 467.435元臨界水平的地區(qū)，人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與人均碳排放量之間存在著正相關(guān)關(guān)系，隨著人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的增加，人均農(nóng)業(yè)碳排放量會(huì)不斷上升。

表4 庫(kù)茲涅茨曲線估計(jì)(人均碳排放量與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出)Table 4 Kuznets curve estimates(carbon emissions per capita and agricultural output per capita)

耕地利用碳排放和人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的倒“U”型關(guān)系驗(yàn)證。為了進(jìn)一步分析耕地利用引起碳排放的4個(gè)方面和人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的是否呈倒U型關(guān)系，因此，依次將農(nóng)用化肥、農(nóng)藥使用、農(nóng)業(yè)機(jī)械及灌溉過(guò)程中化石燃料所形成的碳釋放這4種方式產(chǎn)生的碳排放和人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值進(jìn)行OLS回歸并驗(yàn)證其曲線形狀。

根據(jù)表5中模型1(農(nóng)用化肥碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出)的回歸結(jié)果可知，方程二次項(xiàng)系數(shù)為負(fù)值且顯著(<0.05)；又由U-test檢驗(yàn)可得：處的斜率為正(=4.87)、處的斜率為負(fù)(=-6.617 906)，適當(dāng)“U”型檢驗(yàn)的-value=4.87，值為0.008 28，拒絕原假設(shè)，且極值點(diǎn)處于臨界值范圍內(nèi)。因此，農(nóng)用化肥與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的曲線關(guān)系也確為倒“U”型，且拐點(diǎn)為8 237.213元；而模型2(農(nóng)藥使用產(chǎn)生的碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出)和模型4(灌溉過(guò)程燃燒的化石能源形成的碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出)雖然二次項(xiàng)系數(shù)都顯著且小于0，但并未通過(guò)U-test檢驗(yàn)；模型3(農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)生的碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出)方程的二次項(xiàng)系數(shù)雖為正，但并不顯著，因此，變量之間可能呈線性關(guān)系。

總結(jié)得出，隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，農(nóng)用化肥已在逐漸退出耕地利用的主要碳源，但在短期內(nèi)，農(nóng)用化肥仍將是農(nóng)業(yè)用地利用的主要碳源之一；中長(zhǎng)期來(lái)看，農(nóng)藥使用、灌溉過(guò)程中化石燃料所形成的碳釋放等能源使用的碳排放量會(huì)隨著人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的增加而增加。而這一結(jié)論得到證實(shí)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，未來(lái)我國(guó)的農(nóng)藥施用總量和單位面積農(nóng)藥施用量增長(zhǎng)趨勢(shì)有較大幅度降低，但仍存在很大的改善空間；而且農(nóng)業(yè)灌溉中存在不合理開(kāi)發(fā)利用以及較低的灌溉保障率，導(dǎo)致對(duì)灌溉的需求和要求也在不斷增加。

表5 庫(kù)茲涅茨曲線估計(jì)(耕地利用碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)出)Table 5 Kuznets curve estimates(cultivated land use carbon emissions and per capita agricultural output)

3 結(jié)論與建議

(1)2012—2017年，我國(guó)耕地碳排放年均增長(zhǎng)率為1.22%，林地碳匯年均增長(zhǎng)率為-2.96%，草地固碳率下降，年均增長(zhǎng)率為-1.89%。

(2)根據(jù)庫(kù)茲涅茨曲線的估計(jì)發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)人口人均碳排放量與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值兩者呈倒“U”型關(guān)系；耕地利用產(chǎn)生碳排放的4個(gè)方面中，農(nóng)用化肥使用產(chǎn)生的碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間也呈倒“U”型關(guān)系；而農(nóng)藥使用、農(nóng)業(yè)機(jī)械及灌溉過(guò)程燃燒的化石能源形成的碳排放與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值并不滿足倒“U”型應(yīng)該具備的條件，因此并不呈倒“U”型關(guān)系。

(1)不斷加強(qiáng)農(nóng)業(yè)土地資源的保護(hù)意識(shí)，提升我國(guó)農(nóng)業(yè)土地碳匯能力；并在不斷調(diào)整我國(guó)農(nóng)業(yè)土地利用方式基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)。

(2)對(duì)農(nóng)藥的買(mǎi)賣(mài)及使用要實(shí)行全程監(jiān)管，并加大執(zhí)法力度；對(duì)化肥的使用要實(shí)行總量控制法，科學(xué)合理地使用化肥，并逐漸實(shí)現(xiàn)有機(jī)肥的替換功能，不斷提高化肥的使用效率。

(3)合理選擇灌溉模式，并不斷完善相應(yīng)的灌溉技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)技術(shù)保障的同時(shí)，促進(jìn)水資源的高效利用；同時(shí)，不斷加強(qiáng)我國(guó)在農(nóng)業(yè)非常規(guī)水資源利用方面的基礎(chǔ)研究和相關(guān)政策法規(guī)的完善。