李園園，薛彩霞，柴朝卿，姚順波，李 衛(wèi)

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，陜西 楊陵 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，陜西 楊陵 712100）

氣候變暖已成為威脅人類(lèi)生存和可持續(xù)發(fā)展的全球性挑戰(zhàn)，“氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)之父”尼古拉斯·斯特恩曾提出“如果全球溫室氣體排放照舊，那么將對(duì)地球生態(tài)系統(tǒng)造成重大影響”［1］。作為負(fù)責(zé)任的大國(guó)，中國(guó)于2020年宣布力爭(zhēng)在2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。增加固碳和減少碳排是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的兩條路徑。IPCC全球氣候變化評(píng)估報(bào)告指出農(nóng)田具有重要的固碳能力和潛力，但耕作措施對(duì)其具有重要影響［2］。傳統(tǒng)耕作方式因頻繁干擾土壤而不利于土壤有機(jī)碳的存儲(chǔ)，興起于美國(guó)“黑風(fēng)暴”事件的現(xiàn)代保護(hù)性耕作則是一種可以有效提高土壤碳儲(chǔ)量和減少碳排的耕作技術(shù)［3］，其在全球范圍內(nèi)每年的土壤固碳量約為0.74×109～1.00×109t［4］，目前已被世界多個(gè)國(guó)家應(yīng)用。中國(guó)在20世紀(jì)60年代引進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)，2002年正式推廣，至2019年其應(yīng)用面積已達(dá)7719.953萬(wàn)hm2。那么，保護(hù)性耕作在中國(guó)近二十年的推廣是否起到了固碳減排作用？作用大小如何？各區(qū)域間是否存在差異？以及差異背后的驅(qū)動(dòng)力有哪些？這些問(wèn)題的答案不僅可以為優(yōu)化不同區(qū)域保護(hù)性耕作的推廣政策提供決策依據(jù)，而且對(duì)于減緩氣候變暖、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要參考價(jià)值。

1 文獻(xiàn)綜述

保護(hù)性耕作是低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，既可以提高土壤碳儲(chǔ)量，又可以降低碳排放?，F(xiàn)有文獻(xiàn)關(guān)于保護(hù)性耕作固碳減排的研究，主要聚焦于利用田間實(shí)驗(yàn)測(cè)度免耕和秸稈還田等不同措施對(duì)土壤固碳和溫室氣體排放的影響。目前，學(xué)者們對(duì)“保護(hù)性耕作可以提高土壤固碳能力［5-6］”已基本達(dá)成共識(shí)。研究表明，保護(hù)性耕作較傳統(tǒng)耕作方式顯著提高了土壤的固碳速率、有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)及其儲(chǔ)量［6-7］。當(dāng)然，其固碳效應(yīng)的發(fā)揮還與不同措施是否聯(lián)合使用［8］、作物種植制度［9］以及土壤類(lèi)型［10］等因素有關(guān)。保護(hù)性耕作的實(shí)施改變了土壤的理化性質(zhì)和生物環(huán)境，進(jìn)而影響到微生物的分解、厭氧發(fā)酵等活動(dòng)，最終將直接或間接影響溫室氣體排放，但學(xué)者們對(duì)其減排效應(yīng)的研究結(jié)論尚未達(dá)成共識(shí)。已有文獻(xiàn)中關(guān)于免耕對(duì)溫室氣體排放的影響形成了促進(jìn)、抑制或無(wú)顯著影響三種觀點(diǎn)［11-13］，這是由于學(xué)者們研究的作物類(lèi)型、種植制度、位點(diǎn)條件等差異造成的。秸稈還田腐解后能有效增加土壤孔隙度，一般被認(rèn)為能增加溫室氣體排放［14］。也有學(xué)者采用Meta分析法綜合評(píng)估了一定區(qū)域保護(hù)性耕作的固碳減排效應(yīng)［14-15］。

學(xué)者們關(guān)于保護(hù)性耕作固碳減排效應(yīng)已做了大量研究，但仍存在可完善之處：①學(xué)者們通過(guò)田間試驗(yàn)對(duì)“保護(hù)性耕作的固碳減排效果受作物類(lèi)型、位點(diǎn)條件、種植制度等的影響”已形成一致結(jié)論，但基于宏觀視角的研究較為不足，更何況中國(guó)各地區(qū)資源稟賦和技術(shù)推廣程度等存在較大差異。②生物固碳是農(nóng)業(yè)碳匯的重要來(lái)源之一［16］，保護(hù)性耕作會(huì)影響作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量進(jìn)而帶來(lái)生物固碳的變化，但現(xiàn)有文獻(xiàn)并未將其納入保護(hù)性耕作的固碳效應(yīng)。③盡管部分學(xué)者對(duì)不同區(qū)域保護(hù)性耕作的固碳減排效應(yīng)進(jìn)行了綜合分析，但尚未對(duì)其背后的驅(qū)動(dòng)力予以探究。綜上，該研究基于保護(hù)性耕作田間實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的Meta分析結(jié)果與系統(tǒng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在測(cè)度2000—2019年中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯的基礎(chǔ)上，采用探索性空間數(shù)據(jù)分析方法揭示其時(shí)空格局特征，運(yùn)用地理探測(cè)器探究其空間分異的驅(qū)動(dòng)力，以期為優(yōu)化保護(hù)性耕作的推廣政策、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)及緩解氣候變暖提供參考依據(jù)。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

2.1 中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯測(cè)度

保護(hù)性耕作具有碳匯和碳源的雙重屬性［3］，其核心措施——免耕和秸稈還田主要通過(guò)土壤固碳和生物固碳兩種方式發(fā)揮碳匯效應(yīng)，但兩種措施的聯(lián)合使用在不同碳匯方式下的交互效應(yīng)不同。免耕和秸稈還田聯(lián)合使用時(shí)的土壤固碳效應(yīng)小于各自單獨(dú)使用時(shí)的土壤固碳效應(yīng)之和，即存在反協(xié)同效應(yīng)；生物固碳源于保護(hù)性耕作對(duì)作物產(chǎn)量的影響，免耕通常會(huì)帶來(lái)減產(chǎn)，而秸稈還田具有增產(chǎn)作用［17］，但秸稈還田對(duì)免耕的減產(chǎn)有減緩效應(yīng)［15］。雖然免耕和秸稈還田實(shí)施之后產(chǎn)生了與之前不同的溫室氣體排放量，但未發(fā)現(xiàn)其存在顯著交互效應(yīng)［18］。需要說(shuō)明的是：保護(hù)性耕作碳匯碳排考慮的是作物生長(zhǎng)全生命周期中的碳吸收和碳排放，這與IPCC［19］、李克讓?zhuān)?6］和田云等［20］測(cè)算農(nóng)業(yè)碳的方式一致。保護(hù)性耕作凈碳匯的具體測(cè)算方式參考薛彩霞等［21］的研究：

其中：C為保護(hù)性耕作凈碳匯，C1、C2和C3分別為保護(hù)性耕作的土壤固碳、生物固碳和溫室氣體排放，其他各參數(shù)詳見(jiàn)薛彩霞等［21］的研究。

2.2 探索性空間數(shù)據(jù)分析

探索性空間數(shù)據(jù)分析（Exploratory Spatial Data Analysis，ESDA）是以空間關(guān)聯(lián)測(cè)度為核心對(duì)事物的空間分布格局進(jìn)行描述與可視化分析以揭示其在空間上的相互作用關(guān)系。

2.2.1 全局莫蘭指數(shù)

全局莫蘭指數(shù)（Global Moran’sI）是描述所有空間單元在整個(gè)研究區(qū)域上與周邊地區(qū)的平均關(guān)聯(lián)程度。公式如下：

其中：n為空間單元數(shù)；wij為空間權(quán)重矩陣；xi和xj分別為空間單元i和j的屬性值；-x為x的平均值。I值域?yàn)椋?1，1］，若I＜0，表示呈空間負(fù)相關(guān)；若I＞0，表示呈空間正相關(guān)；I=0表示隨機(jī)分布。

2.2.2 熱點(diǎn)分析

熱點(diǎn)分析（Getis-Ord Gi*）可識(shí)別具有統(tǒng)計(jì)顯著性的高值（熱點(diǎn)）和低值（冷點(diǎn)）空間聚類(lèi)，用于揭示局部區(qū)域空間集聚特征。公式如下：

其中：S為保護(hù)性耕作凈碳匯在整體區(qū)域上的標(biāo)準(zhǔn)差；若G*i為正且顯著，表示i周?chē)闹递^高，即熱點(diǎn)區(qū)，否則為冷點(diǎn)區(qū)。

2.3 地理探測(cè)器

地理探測(cè)器是由王勁峰等基于空間分異理論提出的探測(cè)空間分異性并揭示其背后驅(qū)動(dòng)力的統(tǒng)計(jì)學(xué)方法［22］，該研究中涉及因子探測(cè)和交互作用探測(cè)。

2.3.1 因子探測(cè)

因子探測(cè)是探測(cè)自變量對(duì)因變量空間分異的解釋程度，用q值度量。公式如下：

其中：q值值域?yàn)椋?，1］，q值越趨近于1，表示自變量的解釋力越強(qiáng)，反之越弱；q值等于1或0時(shí)表示因變量空間分異被自變量完全控制或完全無(wú)關(guān)；其他參數(shù)參考王勁峰等［22］的研究。

2.3.2 交互作用探測(cè)

交互作用探測(cè)是評(píng)估自變量X1和X2共同作用時(shí)是否會(huì)增加或減弱對(duì)因變量空間分異的解釋力（表1）。

表1 兩個(gè)自變量對(duì)因變量交互作用的類(lèi)型

2.4 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來(lái)源

保護(hù)性耕作屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，其效應(yīng)的發(fā)揮依賴(lài)于農(nóng)業(yè)資源條件和自然環(huán)境，社會(huì)經(jīng)濟(jì)是保護(hù)性耕作推廣的“助推器”。借鑒相關(guān)文獻(xiàn)［23-24］，基于科學(xué)性和可獲得性原則，將可能影響保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的因素劃分為農(nóng)業(yè)資源、社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境三個(gè)維度，各變量選擇及數(shù)據(jù)來(lái)源見(jiàn)表2。以2000—2019年中國(guó)30個(gè)省份（西藏及港澳臺(tái)地區(qū)數(shù)據(jù)缺失較多，未將其納入）為樣本，為使經(jīng)濟(jì)類(lèi)指標(biāo)可比，給予平減處理，即以2000年為基期進(jìn)行折算。特別說(shuō)明的是，選取“（小麥+玉米播種面積）/農(nóng)作物總播種面積”表征種植結(jié)構(gòu)，原因有二：①保護(hù)性耕作技術(shù)的“中國(guó)化”起源于種植小麥玉米的農(nóng)區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)小麥玉米的保護(hù)性耕作技術(shù)和農(nóng)機(jī)具領(lǐng)先于水稻和經(jīng)濟(jì)作物；②保護(hù)性耕作技術(shù)以農(nóng)業(yè)機(jī)械為載體，旱作農(nóng)區(qū)的小麥玉米機(jī)械化水平高于水田作業(yè)的水稻及經(jīng)濟(jì)作物的機(jī)械化水平。

表2 變量選擇及數(shù)據(jù)來(lái)源

3 結(jié)果分析

3.1 中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯時(shí)序變化特征

3.1.1 全國(guó)及不同區(qū)域保護(hù)性耕作凈碳匯變化

圖1顯示，第一，2000—2019年全國(guó)及各區(qū)域保護(hù)性耕作凈碳匯均呈增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，自2010年增幅明顯增大，這是因?yàn)樽?002年正式推廣保護(hù)性耕作以來(lái)，各地經(jīng)過(guò)探索已形成了較為科學(xué)的區(qū)域技術(shù)模式和先進(jìn)的專(zhuān)用機(jī)具；2009年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和發(fā)改委頒布《保護(hù)性耕作工程建設(shè)規(guī)劃（2009—2015年）》，進(jìn)一步推動(dòng)了保護(hù)性耕作的應(yīng)用。第二，各區(qū)域保護(hù)性耕作凈碳匯變化趨勢(shì)不盡相同。中部地區(qū)增幅最大，原因是中國(guó)現(xiàn)代保護(hù)性耕作于1992年最先在山西進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)，2002年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定規(guī)劃推進(jìn)保護(hù)性耕作時(shí)，適用于中部地區(qū)北方省份旱作農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作技術(shù)及農(nóng)機(jī)具較為先進(jìn)且適用，2014年增幅又明顯提升，則是因?yàn)樗镛r(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作技術(shù)取得重大進(jìn)展，推動(dòng)了中部地區(qū)南方省份保護(hù)性耕作的應(yīng)用。西部地區(qū)在2000年保護(hù)性耕作的凈碳匯量最多，之后增長(zhǎng)平穩(wěn)。原因是保護(hù)性耕作因沙塵暴而起，沙塵暴多發(fā)的西部地區(qū)在技術(shù)推廣之前已得到應(yīng)用，之后國(guó)家提出在“三北”地區(qū)示范推廣以形成“西北風(fēng)沙源頭區(qū)”保護(hù)性耕作帶［25］，因此其技術(shù)在西部地區(qū)穩(wěn)步推進(jìn)。東部地區(qū)自2010年趨于平緩，這可能受到其經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向和種植制度影響。東北地區(qū)總量較小且呈“U”形變化，2012年之前呈下降趨勢(shì)，這是由于其秸稈還田實(shí)施面積遠(yuǎn)大于免耕面積，秸稈還田帶來(lái)的溫室氣體排放會(huì)抵消部分碳匯效應(yīng)。

圖1 2000—2019年中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯演變趨勢(shì)

3.1.2 不同保護(hù)性耕作措施凈碳匯變化

圖2顯示，第一，2000—2019年兩種保護(hù)性耕作措施的凈碳匯均呈上升態(tài)勢(shì)，其中秸稈還田凈碳匯大于免耕措施，說(shuō)明秸稈還田通過(guò)輸入有機(jī)質(zhì)所帶來(lái)的固碳減排效應(yīng)大于免耕通過(guò)減少土壤擾動(dòng)而帶來(lái)的固碳減排效應(yīng)。第二，兩種措施的凈碳匯呈階段性變化，秸稈還田在2000—2009年為緩慢增長(zhǎng)期，2010—2019年為快速增長(zhǎng)期，其凈碳匯由620.188萬(wàn)t上升至2019年的2583.768萬(wàn)t；免耕則與之相反，2000—2011年增長(zhǎng)速度較快，之后趨于平穩(wěn)，2019年其凈碳匯為848.783萬(wàn)t。第三，兩種措施聯(lián)合使用時(shí)交互作用抵減的凈碳匯相對(duì)較少，2000年不足10萬(wàn)t，2015年達(dá)到峰值259.643萬(wàn)t，占當(dāng)年凈碳匯的10.22%，之后在波動(dòng)中略微下降，2019年為238.167萬(wàn)t，這源于兩種措施聯(lián)合使用時(shí)的交互作用方向相反。

圖2 不同保護(hù)性耕作措施凈碳匯時(shí)序特征

3.2 中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯空間演變特征

通過(guò)趨勢(shì)分析反映保護(hù)性耕作凈碳匯在空間上的演變特征。在趨勢(shì)分析中，XZ平面上的曲線表示分析變量在東西方向上的趨勢(shì)，YZ平面上的曲線表示其在南北方向上的趨勢(shì)。圖3顯示，東西方向上，保護(hù)性耕作凈碳匯在2000年表現(xiàn)為自西向東遞減且呈“U”型分布，隨著時(shí)間推移“U”型程度逐漸減弱，說(shuō)明其在東西方向上的差異逐漸縮小。南北方向上，2000年表現(xiàn)為自北向南遞減趨勢(shì)，隨后在2010年和2019年呈倒“U”型分布，表明南北方向上的分異特征愈加明顯。垂直方向上，空間中的點(diǎn)隨時(shí)間推移呈增高態(tài)勢(shì)，說(shuō)明保護(hù)性耕作凈碳匯增勢(shì)顯著。

圖3 中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯2000年、2010年和2019年的趨勢(shì)分析

3.3 探索性空間數(shù)據(jù)分析

表3中各期Moran’sI均為正且通過(guò)了10%的顯著性檢驗(yàn)，表明保護(hù)性耕作凈碳匯在空間上整體呈正相關(guān)關(guān)系，即相鄰省份保護(hù)性耕作凈碳匯高值區(qū)和低值區(qū)相對(duì)集聚。

表3 中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯的Moran’s I

圖4為保護(hù)性耕作凈碳匯的局部空間特征。結(jié)果顯示，2000年熱點(diǎn)區(qū)涉及甘肅、內(nèi)蒙古、山西等省區(qū)，冷點(diǎn)區(qū)僅貴州和湖南。2010年熱點(diǎn)區(qū)向南偏移，聚集在山西、河北和山東等省區(qū)，海南和浙江為冷點(diǎn)區(qū)。2019年熱點(diǎn)區(qū)較2010年未發(fā)生明顯變化，冷點(diǎn)區(qū)新增四川且呈離散分布。綜上，2000—2019年熱點(diǎn)區(qū)由北向南偏移，但分布相對(duì)集中；冷點(diǎn)區(qū)分布較為零散，且涉及省區(qū)相對(duì)較少，即保護(hù)性耕作凈碳匯冷熱點(diǎn)分區(qū)明顯，空間分異特征顯著。

圖4 中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯的冷熱點(diǎn)分布

3.4 保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異驅(qū)動(dòng)力分析

鑒于地理探測(cè)器要求自變量為類(lèi)型變量，借助Arc-GIS10.7進(jìn)行類(lèi)型劃分，其中，土壤類(lèi)型依據(jù)《1：100萬(wàn)中華人民共和國(guó)土壤圖》中的分類(lèi)系統(tǒng)進(jìn)行劃分，其他連續(xù)變量依據(jù)自然斷點(diǎn)法進(jìn)行離散化和類(lèi)別化處理。

3.4.1 因子探測(cè)

考慮到各因子驅(qū)動(dòng)力度可能隨時(shí)間推移發(fā)生變化，以2000年、2010年和2019年為研究時(shí)點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析（表4）。

（1）農(nóng)業(yè)資源因素。農(nóng)業(yè)資源稟賦是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的基礎(chǔ)條件。其中，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的q值超過(guò)了0.496，維度內(nèi)排序穩(wěn)居第1，維度間排序升至第5，表明農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平是驅(qū)動(dòng)保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的重要因素。保護(hù)性耕作的實(shí)施依賴(lài)于機(jī)械作業(yè)，而機(jī)械作業(yè)實(shí)施的力度取決于農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，2004年《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》的頒布以及農(nóng)民購(gòu)機(jī)補(bǔ)貼政策的實(shí)施使得農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高［26］，保護(hù)性耕作得以持續(xù)推廣。

種植結(jié)構(gòu)的q值由0.476下降至0.245，說(shuō)明其驅(qū)動(dòng)力度逐漸衰退。中國(guó)現(xiàn)代保護(hù)性耕作起源于種植小麥玉米的旱作區(qū)，在技術(shù)推廣初期，小麥玉米保護(hù)性耕作機(jī)具較為成熟，以種植小麥玉米為主的省份具有優(yōu)勢(shì)，“十一五”期間水稻保護(hù)性耕作機(jī)具取得進(jìn)展，自此以種植水稻為主的省份保護(hù)性耕作得到大力推廣，縮小了由種植結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的差異。

畝均化肥的排序明顯上升，說(shuō)明其驅(qū)動(dòng)力度逐漸增強(qiáng)，原因是化肥有助于作物增產(chǎn)，而作物增產(chǎn)與生物固碳呈正相關(guān)關(guān)系。耕地面積和復(fù)種指數(shù)的排序位于中后位置，說(shuō)明其驅(qū)動(dòng)作用相對(duì)較弱。

（2）社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政府推廣是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的重要推力。其中，保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度的q值超過(guò)了0.559，排序位于前3，表明技術(shù)推廣是主要驅(qū)動(dòng)力之一。2002年國(guó)家正式啟動(dòng)旱作區(qū)保護(hù)性耕作項(xiàng)目，之后多年的中央一號(hào)文件中均提出“推廣保護(hù)性耕作”，以及各地實(shí)施的農(nóng)機(jī)具補(bǔ)貼和作業(yè)補(bǔ)貼為保護(hù)性耕作的推廣提供了良好的政策環(huán)境和推廣環(huán)境，因而其實(shí)施面積顯著提高。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的q值在2000年均超過(guò)了0.602，之后有所下降。原因是，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)農(nóng)民務(wù)農(nóng)的機(jī)會(huì)成本越高，越傾向于采用機(jī)械替代人工勞動(dòng)，而保護(hù)性耕作依托于農(nóng)業(yè)機(jī)械，故經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的驅(qū)動(dòng)力度較大。保護(hù)性耕作兼具生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益，在鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值越高的省份推廣面積較大，因而鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的驅(qū)動(dòng)作用也較強(qiáng)；而農(nóng)業(yè)技術(shù)存在外溢現(xiàn)象，保護(hù)性耕作通過(guò)農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)在實(shí)現(xiàn)技術(shù)溢出效應(yīng)的同時(shí)，弱化了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度。

受教育程度是影響農(nóng)戶(hù)技術(shù)采用決策的重要因素之一［27］，保護(hù)性耕作的經(jīng)濟(jì)效益具有滯后性和長(zhǎng)期性，受教育程度更高的農(nóng)民對(duì)其認(rèn)同度更高，也更愿意采用，即驅(qū)動(dòng)作用；但受教育程度更高的農(nóng)民更容易獲得非農(nóng)就業(yè)機(jī)會(huì)，由于非農(nóng)就業(yè)的勞動(dòng)報(bào)酬比從事農(nóng)業(yè)更具優(yōu)勢(shì)，可能導(dǎo)致其不關(guān)心農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不愿意采用保護(hù)性耕作技術(shù)，即抑制作用。表4中受教育程度的q值逐漸增加，維度間排序升至第4，說(shuō)明受教育程度的驅(qū)動(dòng)作用在增強(qiáng)，抑制作用在減弱。財(cái)政支農(nóng)水平的q值不斷下降，說(shuō)明其驅(qū)動(dòng)作用呈弱化趨勢(shì)?？赡艿脑蚴牵芟抻诿骷?xì)數(shù)據(jù)的獲取，文中采用的財(cái)政支農(nóng)水平數(shù)據(jù)涵蓋范圍較大。

表4 因子探測(cè)結(jié)果

（3）自然環(huán)境因素。自然環(huán)境是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的外部情景。其中，日照在2000年和2019年排序穩(wěn)居第1，表明日照是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的主要驅(qū)動(dòng)力之一。日照是作物生長(zhǎng)過(guò)程中光合作用的基礎(chǔ)要素，對(duì)土壤表層微生物的活動(dòng)及農(nóng)作物的生長(zhǎng)影響較大［28］，而土壤表層環(huán)境、微生物的活動(dòng)則與土壤固碳和生物固碳效果緊密相關(guān)［29］，且中國(guó)緯度跨度廣，各地區(qū)日照時(shí)長(zhǎng)差異顯著。2010年的q值僅為0.246，這可能與同期國(guó)家政策推廣強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)作用上升有關(guān)。

降水的q值逐漸減小且排序降至第10，表明降水的驅(qū)動(dòng)力度在逐漸減弱。降水是農(nóng)作物吸收水分的重要來(lái)源，對(duì)作物產(chǎn)量有重要影響，但只有適量降水才會(huì)使作物增產(chǎn)，降水過(guò)多或過(guò)少都不利于作物生長(zhǎng)［30］。有研究顯示土壤表層有機(jī)物的分解、溫室氣體排放也會(huì)受降水的影響［31］，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年年均降水量較2010年明顯減少，這可能是其驅(qū)動(dòng)力弱化的原因之一。氣溫和土壤類(lèi)型排序相對(duì)靠后，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)作用較小。

3.4.2 交互作用探測(cè)

各因素交互探測(cè)的結(jié)果表明，雙因子交互作用對(duì)保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的解釋力度均強(qiáng)于單因子作用，且交互類(lèi)型以雙因子增強(qiáng)和非線性增強(qiáng)為主。限于篇幅，分別對(duì)2000年、2010年和2019年的結(jié)果進(jìn)行排序，取q值位于前10的交互因子進(jìn)行分析（表5）。

表5 交互探測(cè)結(jié)果

從時(shí)間視角來(lái)看，位于前10的交互因子各不相同。2000年農(nóng)業(yè)資源和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的交互作用較大；2010年“保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度+其他因子”交互作用顯現(xiàn)；2019年“經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平+其他因子”和“受教育程度+其他因子”的交互作用增強(qiáng)。2000年保護(hù)性耕作尚處于試驗(yàn)階段，其固碳排碳效應(yīng)受農(nóng)業(yè)環(huán)境和機(jī)械化水平影響較大。隨著保護(hù)性耕作的正式推廣、《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》的實(shí)施以及連續(xù)多年政策的支持，保護(hù)性耕作作業(yè)面積顯著增加，因而2010年保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度與其他因子的交互作用凸顯。2015—2019年國(guó)家對(duì)保護(hù)性耕作的推廣沒(méi)有明確的規(guī)劃引領(lǐng)，農(nóng)民是技術(shù)的直接使用者，受教育程度越高意味著對(duì)保護(hù)性耕作的認(rèn)知度與認(rèn)可度越高，技術(shù)采用率也越高［27］，由此受教育程度與其他因子的交互作用增強(qiáng)。作業(yè)補(bǔ)貼是影響農(nóng)戶(hù)采用保護(hù)性耕作的重要因素［32］，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高的省份利用財(cái)政推廣保護(hù)性耕作的力度越大，因而經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與其他因子的交互作用增強(qiáng)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

該研究在對(duì)中國(guó)30個(gè)省份（未涉及香港、澳門(mén)、臺(tái)灣和西藏地區(qū)）2000—2019年保護(hù)性耕作凈碳匯效應(yīng)進(jìn)行測(cè)度分析的同時(shí)，運(yùn)用探索性空間數(shù)據(jù)分析法揭示其時(shí)空格局特征，并采用地理探測(cè)器分析其空間分異的驅(qū)動(dòng)力，主要結(jié)論如下。

（1）保護(hù)性耕作凈碳匯呈逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)，但不同區(qū)域和不同措施保護(hù)性耕作凈碳匯及增幅存在差異。具體來(lái)說(shuō)，中部地區(qū)凈碳匯及增幅最大，西部地區(qū)次之，東部地區(qū)位居第三，東北地區(qū)位居最后；秸稈還田的凈碳匯及增幅均大于免耕措施，兩種措施交互作用抵減的凈碳匯相對(duì)較少，其在峰值年份2015年的值為259.643萬(wàn)t，僅占當(dāng)年凈碳匯的10.22%。

（2）保護(hù)性耕作凈碳匯在空間上呈現(xiàn)出北高南低、西高東低的分布格局，且隨著時(shí)間的推移，東西方向差異逐漸減小，南北方向差異逐漸凸顯；探索性空間數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示保護(hù)性耕作凈碳匯呈空間正相關(guān)關(guān)系且冷熱點(diǎn)分區(qū)明顯，表明存在空間分異現(xiàn)象。

（3）地理探測(cè)器結(jié)果表明，保護(hù)性耕作凈碳匯的空間分異受農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度和日照的驅(qū)動(dòng)作用較大，且交互作用強(qiáng)于單因子作用，在技術(shù)推廣前期“保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度+其他因子”的交互作用凸顯，“經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平+其他因子”和“受教育程度+其他因子”的交互作用在后期逐漸顯現(xiàn)。

4.2 討論

基于宏觀視角探索2000—2019年中國(guó)保護(hù)性耕作凈碳匯時(shí)空分異特征及其驅(qū)動(dòng)力，所得結(jié)論既是對(duì)保護(hù)性耕作技術(shù)效果的豐富，也可以為優(yōu)化推廣保護(hù)性耕作政策提供參考。相比以往研究，該研究在以下兩方面得到了深化：①考量了保護(hù)性耕作整體的“純”碳匯效應(yīng)。從固碳和排碳雙向視角出發(fā)，通過(guò)反協(xié)同系數(shù)和減緩系數(shù)剝離出免耕和秸稈還田措施聯(lián)合采用時(shí)的交互效應(yīng)得到保護(hù)性耕作的凈碳匯效應(yīng)。研究顯示保護(hù)性耕作具有較大的凈碳匯效應(yīng)，說(shuō)明保護(hù)性耕作技術(shù)有助于緩解氣候變暖，是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑之一。②研究視野由田間試驗(yàn)拓展為宏觀層面。從宏觀層面測(cè)算中國(guó)不同區(qū)域和不同措施的保護(hù)性耕作凈碳匯效應(yīng)，并分析探討了其空間分異的驅(qū)動(dòng)力，這為“雙碳”背景下優(yōu)化保護(hù)性耕作的區(qū)域性推廣政策提供了參考依據(jù)。盡管保護(hù)性耕作以機(jī)械化為載體，其在作業(yè)過(guò)程中使用的化石燃料會(huì)產(chǎn)生碳排放，但免耕減少了由機(jī)械化翻耕旋耕過(guò)程中燃油消耗所造成的碳排放，該研究假定這兩者相抵消，可能對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確性有一定影響。當(dāng)然，該研究還存在不足之處，如保護(hù)性耕作的固碳和排碳系數(shù)受SOC初始儲(chǔ)量、種植制度等多種因素影響，該研究所采用的測(cè)算參數(shù)是平均效果且以省域?yàn)檠芯砍叨?，未?lái)可從市域、縣域等進(jìn)行更深入的研究。另外，保護(hù)性耕作兼具生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)實(shí)現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略和綠色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義，未來(lái)可將其生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益銜接在一起開(kāi)展更系統(tǒng)性的研究。