基于SD模型的湖北省農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)仿真與政策優(yōu)化

徐 磊,董 捷,張俊峰2,李 璐

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理學(xué)院,湖北 武漢 430070;2.中南財經(jīng)政法大學(xué) 公共管理學(xué)院,湖北 武漢 430073)

基于SD模型的湖北省農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)仿真與政策優(yōu)化

徐 磊1,董 捷1,張俊峰2,李 璐1

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué) 公共管理學(xué)院,湖北 武漢 430070;2.中南財經(jīng)政法大學(xué) 公共管理學(xué)院,湖北 武漢 430073)

從系統(tǒng)論視角出發(fā),利用系統(tǒng)動力學(xué)(SD)方法分析農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)的反饋機理,構(gòu)建湖北省農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)動態(tài)仿真模型,選取產(chǎn)業(yè)就業(yè)政策、農(nóng)業(yè)投資和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策作為可控參數(shù)變量,通過改變參數(shù)值和組合方式設(shè)置了12種情景進行政策模擬,并基于農(nóng)業(yè)碳排放效率最佳的原則,運用超效率數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型(DEA)對預(yù)測結(jié)果進行了評價和政策優(yōu)化。研究結(jié)果表明:單獨政策調(diào)控不能有效提高碳排放效率,三個政策共同調(diào)節(jié)后的效率優(yōu)于單獨政策和雙政策調(diào)節(jié),多政策共同調(diào)節(jié)方案是減少碳排放效率最佳的模式。該研究為分析農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)動力機制提供了有力的理論依據(jù),為我國科學(xué)制定低碳農(nóng)業(yè)政策提供了決策參考。

農(nóng)業(yè)碳排放;系統(tǒng)動力學(xué);仿真;政策模擬

1 引言

全球氣候變暖已成為世界各國共同關(guān)注的重點問題之一,碳排放量逐年增加是導(dǎo)致全球氣候變暖的重要因素[1]。世界經(jīng)濟快速發(fā)展使工業(yè)生產(chǎn)成為最主要的碳排放源,而農(nóng)業(yè)作為基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè),隨著生產(chǎn)技術(shù)和條件的不斷改善,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動導(dǎo)致的碳排放也不可忽視,農(nóng)業(yè)已成為導(dǎo)致溫室氣體排放的第二大重要來源[2]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與氣候變化密切相關(guān)[3]。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的加快,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)物資大量投入,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動導(dǎo)致的碳排放逐漸增加,由此導(dǎo)致的氣候變化

已日益引起人們的廣泛重視。

目前國內(nèi)外關(guān)于農(nóng)業(yè)碳排放的研究逐步成熟,研究方向主要集中在農(nóng)業(yè)碳排放測算[4]、演變特征[5]及影響因素[6]分析方面。在農(nóng)業(yè)碳排放時空特征分析方面,學(xué)者們從區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與碳排放脫鉤的時空差異[7]、農(nóng)業(yè)碳排放空間效應(yīng)和驅(qū)動機制[8,9]進行了探索;在農(nóng)業(yè)碳排放績效評價方面,有學(xué)者從農(nóng)業(yè)碳排放效率差異及動態(tài)特征[10]、收斂特征等[11]方面進行了研究；在農(nóng)業(yè)碳排放仿真方面,國內(nèi)外學(xué)者多利用系統(tǒng)動力學(xué)原理進行碳排放過程的仿真和預(yù)測[12,13]。由上可知,農(nóng)業(yè)碳排放的研究主要集中在從不同視角下對農(nóng)業(yè)碳排放的機理、特征、績效等方面,而從系統(tǒng)角度出發(fā),對省域范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)的動力機制和仿真研究較少。此外,在碳排放政策情景仿真與選擇大多都采用定性分析,缺乏定量研究方法,本文在建立農(nóng)業(yè)碳排放仿真模型的基礎(chǔ)上,對不同政策情景下的仿真結(jié)果進行了碳排放效率評價,選取最佳方案作為低碳農(nóng)業(yè)政策制定的參考和基準,拓展了政策選擇路徑,具有一定的現(xiàn)實意義。

2 研究區(qū)概況

湖北省位于我國中部,地處長江中游段,是我國的農(nóng)業(yè)大省,也是重要的糧食產(chǎn)區(qū)和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地,農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展較快。根據(jù)《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展公報》[14],2015年湖北省全省第一產(chǎn)業(yè)增加值3309.84億元,實現(xiàn)穩(wěn)步增長,全年糧食種植面積446.60萬hm2,糧食總產(chǎn)量達到2703.30萬t,畜牧業(yè)發(fā)展勢頭較平穩(wěn),全省生豬出欄數(shù)達到4363.20萬頭。湖北省是我國最先開展低碳發(fā)展實驗的“5省8市”之一,湖北省農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展不僅是政策的要求,在全國范圍還具有典型示范作用。但隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展,湖北省實現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳減排的壓力逐漸增加,發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)的要求十分緊迫。

3 研究方法與數(shù)據(jù)來源

3.1 系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型

系統(tǒng)動力學(xué)(System Dynamics,SD)創(chuàng)立于1956年,其創(chuàng)始人Forrester教授著重研究了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與動態(tài)行為的相互關(guān)系,并綜合系統(tǒng)科學(xué)、反饋理論、計算機仿真等多個學(xué)科,將其廣泛應(yīng)用于系統(tǒng)分析、決策和預(yù)測[15]。系統(tǒng)動力學(xué)建模主要包括以下幾個步驟:①明確系統(tǒng)模型建立的目的,確定系統(tǒng)邊界。②分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu),構(gòu)建系統(tǒng)流程圖,并確定方程式及參數(shù)。③檢驗?zāi)Ｐ汀８鶕?jù)模型仿真效果不斷改進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù),檢驗?zāi)Ｐ偷臏蚀_性。本文主要利用系統(tǒng)動力學(xué)建模軟件Vensimplus進行系統(tǒng)仿真與預(yù)測。

3.2 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(Data Envelopment Analysis,DEA)是由Charnes、Cooper等學(xué)者[16]在“相對效率評價”概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的系統(tǒng)分析方法,但CCR模型無法對多個決策單元在效率值為1的情況下進行比較。1993年Anersen等學(xué)者[17]提出了一種超效率DEA模型,它能對有效前沿面上的評價對象做進一步的比較,克服了CCR模型無法對有效決策單元繼續(xù)評價的缺陷。超效率DEA模型評價的基本思想是:在進行某個決策單元效率評價時,生產(chǎn)集不包含該決策單元的投入和產(chǎn)出,傳統(tǒng)DEA模型則將這一決策單元包括在內(nèi)[18];在進行效率評價時,無效決策單元的效率值與傳統(tǒng)的DEA模型測算出的效率值一致,但有效決策單元可使其投入按一定比例增加而其效率不變,將投入增加的比例記為超效率評價值[19],具體計算方法參見有關(guān)文獻[19,20]。

3.3 研究思路及數(shù)據(jù)來源

本文利用Vensimplus軟件平臺,建立了農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)仿真模型,對不同政策情景的碳排放系統(tǒng)進行了仿真,得出系統(tǒng)變量的預(yù)測值,進而利用DEA模型進行農(nóng)業(yè)碳排放效率評價,分析不同政策的仿真結(jié)果,將農(nóng)業(yè)碳排放效率作為政策選擇的主要條件,給出優(yōu)選后的政策方案,并以湖北省為實證進行了研究,為實現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展及提高碳排放效率提供政策參考和依據(jù)。

本文建立的系統(tǒng)模型和分析問題所涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要來源于2001—2009年的《中國能源統(tǒng)計年鑒》、《中國國土資源年鑒》、《湖北省統(tǒng)計年鑒》、《湖北省農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》,并參考了相關(guān)年份的湖北省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報等資料,土地利用數(shù)據(jù)主要來源于2000—2008年的湖北省土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)建模與仿真

4.1 系統(tǒng)目的與邊界

構(gòu)建農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)仿真模型的目的:主要是分析農(nóng)業(yè)碳排放內(nèi)各子系統(tǒng)之間的反饋關(guān)系,模擬湖北省2000—2020年農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)動態(tài)變化,并找出影響系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵政策因素;通過SD仿真和預(yù)測,分析農(nóng)業(yè)碳排放、經(jīng)濟與人口系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,設(shè)置不同政策組合方案,分析不同情景下農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)投入與產(chǎn)出的變量值,為碳排放效率評價提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本文的研究系統(tǒng)邊界為:在空間上是以湖北省行政區(qū)范圍作為研究邊界;在時間上是以2000—2008年作為仿真基期,2009—2020年作為預(yù)測期,仿真步長設(shè)置為1年。

4.2 系統(tǒng)構(gòu)成

在分析各子系統(tǒng)之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)上,設(shè)置農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)的各種變量,并分析各子系統(tǒng)內(nèi)變量之間的邏輯和因果關(guān)系,建立系統(tǒng)流程圖,見圖1。耕地是進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的重要承載基礎(chǔ),也是土地作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素功能的體現(xiàn)。耕地子系統(tǒng)間接影響種植業(yè)生產(chǎn)活動中的碳排放量,耕地面積決定了可播種面積,進而影響種植業(yè)碳排放系統(tǒng)。耕地增加主要是通過土地開發(fā)、整理及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面;耕地減少主要是由于建設(shè)用地占用、生態(tài)退耕、災(zāi)毀及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)改變等方面的原因。種植業(yè)與畜牧業(yè)生產(chǎn)子系統(tǒng)是農(nóng)業(yè)碳排放的重要來源之一。在模型結(jié)構(gòu)中,播種總面積受到耕地變化的影響,同時與復(fù)種指數(shù)也有一定程度的關(guān)系,而種植業(yè)投資通過推動農(nóng)業(yè)物資使用來影響碳排放水平。畜牧養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的碳排放主要是受到畜牧業(yè)投資的影響,本文只考慮投資對畜牧業(yè)發(fā)展的動力機制,其投資水平通過刺激和改變牲畜養(yǎng)殖數(shù)量來影響該系統(tǒng)的碳排放水平。在人口與經(jīng)濟發(fā)展子系統(tǒng)中,人口子系統(tǒng)為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展提供勞動力,是推動經(jīng)濟發(fā)展的重要動力?？?cè)丝跀?shù)量主要受到人口增長率和減少率的影響,是系統(tǒng)中重要的狀態(tài)變量之一。經(jīng)濟發(fā)展是推動整個碳排放系統(tǒng)的根本動力,該子系統(tǒng)主要受到從業(yè)人員和農(nóng)業(yè)投資政策的影響。此外,農(nóng)業(yè)投資政策也是影響種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)活動的重要變量因素之一。

圖1 農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)流程

4.3 參數(shù)確定

模型中狀態(tài)變量的初始值以2000年為基準輸入,對參數(shù)變量賦值的方法主要有:參照已有研究、資料統(tǒng)計、取平均值及表函數(shù)等,由于參數(shù)作用不同,賦值方法也各異;確定各種輔助變量間的方程式主要通過統(tǒng)計數(shù)據(jù),結(jié)合變量之間的邏輯與因果關(guān)系,通過計量回歸、經(jīng)驗公式等方法確立。

表1 農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)主要變量歷史性檢驗

4.4 模型檢驗

SD模型在進行仿真預(yù)測之前還要進行模型歷史性檢驗,通過比較系統(tǒng)中變量仿真值與真實值的擬合情況[21],確定系統(tǒng)是否具有可信度以及模型的有效性如何。本文選取對系統(tǒng)影響較大的狀態(tài)變量和主要的輔助變量進行檢驗,歷史性檢驗結(jié)果見表1。所選取變量的仿真值與真實值擬合的誤差均小于5%,符合復(fù)雜系統(tǒng)模型仿真的誤差要求,可進行政策模擬。

5 政策模擬與選擇

5.1 政策模擬

農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)是一個受經(jīng)濟、社會、土地等多方面政策影響的復(fù)雜系統(tǒng),本文主要從對整個系統(tǒng)控制的角度出發(fā),兼顧政策調(diào)整的可行性,選取了經(jīng)濟子系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)投資政策,表示為農(nóng)業(yè)資產(chǎn)總投資占GDP的比例;耕地子系統(tǒng)中農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策,表示為農(nóng)用地調(diào)整為耕地的比例;選取人口子系統(tǒng)中第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)政策,表示為第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)占總從業(yè)人數(shù)的比例,利用3個政策變量進行情景仿真的調(diào)控參數(shù)。由于每個政策變量都可進行調(diào)控且能自由調(diào)整變化幅度。因此,所選的3個政策變量組合在理論上會有相當數(shù)量的候選方案,將每種政策變化情景進行仿真和測算是十分困難的,也不具有可行性。本文從單政策變量、雙政策變量及三政策變量分類調(diào)整入手,通過大量仿真模擬,逐步選出包括自然發(fā)展模式在內(nèi)共計12種具有代表性的方案,作為其他政策變量調(diào)整和組合的參照,具體政策調(diào)整值見表2。

表2 湖北省農(nóng)業(yè)碳排放模型政策變量參數(shù)值

通過SD模型系統(tǒng)仿真,按三類共12種方案的政策參數(shù)值進行模擬,得出系統(tǒng)各變量2009—2020年的預(yù)測值,作為農(nóng)業(yè)碳排放效率測算的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過仿真結(jié)果分析,不同調(diào)控方案下農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)運行的狀態(tài)各異,但每一類別的變量仿真值相差不大,不同類別之間變量變化差異比較明顯,能反映出不同政策組合對系統(tǒng)運行的影響方向與趨勢。

圖2 不同方案農(nóng)業(yè)碳排放效率平均值比較

5.2 模擬結(jié)果評價與選擇

在利用DEA模型評價農(nóng)業(yè)碳排放效率時,首先需要對非期望產(chǎn)出指標中的農(nóng)業(yè)碳排放量進行處理,參考屈小娥[22]總結(jié)的處理方法,本文采用INP方法對非期望產(chǎn)出進行轉(zhuǎn)換分析,將農(nóng)業(yè)碳排放量作為投入指標,并擬將農(nóng)業(yè)碳排放效率平均值作為政策優(yōu)化的標準和參考系。系統(tǒng)仿真為選取農(nóng)業(yè)碳排放效率評價提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),根據(jù)DEA模型指標選擇的原則和要求[11,23],選取農(nóng)業(yè)總投資、第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)、耕地面積及農(nóng)業(yè)碳排放量作為投入指標,第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值作為產(chǎn)出指標,利用超效率DEA模型對湖北省農(nóng)業(yè)碳排放效率進行評價,運用DEA-SOLVER軟件測算,將所得預(yù)測期內(nèi)的碳排放效率取平均值后進行比較，具體情況見圖2。

在12種情景下的農(nóng)業(yè)碳排放效率評價結(jié)果分析見圖2。方案12為情景模擬中平均效率最佳的方案,而無政策調(diào)控的方案1平均效率最低,故將方案12作為政策效果最佳的推薦方案。平均效率最佳方案是三個政策綜合共同調(diào)控的結(jié)果,所得到的平均農(nóng)業(yè)碳排放效率值優(yōu)于其他方案。該方案第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)逐漸減少,符合湖北省農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)高級化和轉(zhuǎn)型的目標,也是我國進行新型城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢,政策選擇符合實際需求。湖北省是農(nóng)業(yè)大省,“三農(nóng)”發(fā)展勢頭良好,農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施投資與建設(shè)是加快新型農(nóng)業(yè)發(fā)展、提高農(nóng)民收入的有力保障。此外,農(nóng)業(yè)投資還是保證糧食安全和提升農(nóng)業(yè)碳排放效率重要政策之一,也符合“十三五”規(guī)劃及省農(nóng)業(yè)發(fā)展規(guī)劃中持續(xù)增加農(nóng)業(yè)投入的要求;農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目的是在保障耕地面積和質(zhì)量的前提下,優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),符合農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革要求,合理調(diào)整耕地、園地、林地等面積,不但有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益的提升,而且通過優(yōu)化還能發(fā)揮農(nóng)用地碳排放調(diào)節(jié)的重要作用,實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的碳減排。政策模擬和選擇的結(jié)果客觀上驗證了農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)是受多個子系統(tǒng)影響的復(fù)雜系統(tǒng),單個政策改變對系統(tǒng)行為影響十分有限,只有多個政策因素共同作用,才能逐步實現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳排放效率最佳,模擬結(jié)果符合湖北省農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展要求,可為低碳農(nóng)業(yè)建設(shè)提供政策參考。

6 結(jié)論與政策啟示

6.1 結(jié)論

本文從農(nóng)業(yè)碳排放碳源入手,從系統(tǒng)動力學(xué)角度對農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動力機制進行了剖析,并將SD模型與超效率DEA評價方法相結(jié)合,用于農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)仿真及政策優(yōu)化,并以湖北省進行了實證分析,主要得出以下結(jié)論:①SD模型與DEA模型相結(jié)合不僅能直觀地描述和解釋系統(tǒng)內(nèi)部各變量之間的互動機制,準確模擬出系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)及變量間作用的動態(tài)過程,還能為政策仿真和優(yōu)化提供可靠的依據(jù)和基礎(chǔ),實現(xiàn)農(nóng)業(yè)碳排放分析的動態(tài)性。②湖北省農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)政策模擬與評價結(jié)果顯示:在從業(yè)人數(shù)、農(nóng)業(yè)投資及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策三種措施綜合調(diào)控的作用下,農(nóng)業(yè)碳排放效率相比單獨政策及雙政策調(diào)節(jié)要優(yōu)越。評價結(jié)果驗證了農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)是涉及多個子系統(tǒng)的復(fù)雜系統(tǒng),只有進行多政策綜合調(diào)節(jié)才能取得較好的結(jié)果。③農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)是一個復(fù)雜非線性的動態(tài)系統(tǒng),系統(tǒng)仿真過程也是不斷改進和嘗試的過程,系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境都在時刻變化,模型的參數(shù)、條件和變量關(guān)系會隨著經(jīng)濟社會發(fā)展而改變。因此,仿真結(jié)果只是在假設(shè)條件及政策下模擬系統(tǒng)發(fā)展趨勢,所推薦的方案只是代表一種可能性,并不是全部結(jié)果,目的在于用直觀的方式表達不同政策下農(nóng)業(yè)碳排放水平與效率的變化趨勢,為湖北省制定低碳農(nóng)業(yè)政策提供參考。

6.2 政策啟示

依據(jù)研究結(jié)論,以新型城鎮(zhèn)化建設(shè)、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施投資、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等方面出發(fā),借鑒供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革理論,提供農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展的相關(guān)政策參考:①加快農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移,提高農(nóng)業(yè)碳排放效率。推動“以人為本”的新型城鎮(zhèn)化建設(shè),不斷推動農(nóng)用地流轉(zhuǎn)和土地規(guī)模經(jīng)營,有效降低農(nóng)地細碎化和分散化程度,獲取土地利用規(guī)模效益,降低單位農(nóng)業(yè)產(chǎn)值能源消耗,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料利用率;發(fā)揮新型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主體的積極作用,解放農(nóng)村土地勞動力,推動大農(nóng)業(yè)、土地規(guī)?；l(fā)展,湖北省現(xiàn)已呈現(xiàn)多元化的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式,如家庭農(nóng)場、農(nóng)民專業(yè)合作社等,應(yīng)繼續(xù)引導(dǎo)農(nóng)業(yè)規(guī)?；?、現(xiàn)代化、機械化及低碳化發(fā)展,提高農(nóng)業(yè)碳排放效率。②提高農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施投入,推廣低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)。加強農(nóng)田水利及節(jié)能減排工程建設(shè),建立完善的農(nóng)地設(shè)施管護體系,并擴大低碳農(nóng)業(yè)科普宣傳,規(guī)范田間農(nóng)藥與化肥使用,逐步建立農(nóng)膜等生產(chǎn)資料回收機制,控制農(nóng)業(yè)面源污染強度;以農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展為驅(qū)動,加強低碳農(nóng)業(yè)創(chuàng)新技術(shù)支撐,結(jié)合省內(nèi)雄厚的高校資源和科研力量,在推進低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上,加快成果的轉(zhuǎn)化和推廣,切實提高農(nóng)業(yè)能源利用效率。③優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),發(fā)展低碳與特色農(nóng)業(yè)。湖北省作為糧食生產(chǎn)大省,在保障糧食安全的前提下,結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及市場需求的實際情況,以供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革引領(lǐng)農(nóng)業(yè)種植業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。合理調(diào)整水稻、棉花、玉米等作物面積,適當提高林地和園地比例,依據(jù)地區(qū)特色發(fā)展畜牧業(yè)、林果業(yè),增強農(nóng)用地碳匯功能和經(jīng)濟產(chǎn)出;在低碳農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)融資、企業(yè)引進等方面給予政策扶持,在低碳技術(shù)和生產(chǎn)資料中提供資金保障,建設(shè)資源集約型、環(huán)境友好型的低碳農(nóng)業(yè)。

[1]吳賢榮,張俊飚,田云,等.基于公平與效率雙重視角的中國農(nóng)業(yè)碳減排潛力分析[J].自然資源學(xué)報,2015,30(7)∶1172-1182.

[2]楊紅娟,李明云,劉紅琴.農(nóng)業(yè)碳排放特征及影響因素分析——以云南為例[J].生態(tài)經(jīng)濟,2015,31(10)∶76-78.

[3]齊曄,李惠民,王曉.農(nóng)業(yè)與中國的低碳發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,45(1)∶1-6.

[4]田云,張俊飚,李波.中國農(nóng)業(yè)碳排放研究：測算、時空比較及脫鉤效應(yīng)[J].資源科學(xué),2012,34(11)∶2097-2105.

[5]龐麗.我國農(nóng)業(yè)碳排放的區(qū)域差異與影響因素分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2014,28(12)∶1-7.

[6]戴小文,何艷秋,鐘秋波.基于擴展的Kaya恒等式的中國農(nóng)業(yè)碳排放驅(qū)動因素分析[J].中國科學(xué)院大學(xué)學(xué)報,2015,32(6)∶751-759.

[7]Bennetzen E H,Smith P,Porter J R.Agricultural Production and Greenhouse Gas Emissions from World Regions——The Major Trends over 40 Years[J].Global Environmental Change,2016,37(3)∶43-55.

[8] 李秋萍,李長建,肖小勇,等.中國農(nóng)業(yè)碳排放的空間效應(yīng)研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2015,29(4)∶30-35.

[9] 文清,田云,王雅鵬.中國農(nóng)業(yè)碳排放省域差異與驅(qū)動機理研究----基于30個省(市、區(qū))1993—2012年的面板數(shù)據(jù)分析[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2015,29(11)∶1-6.

[10] 吳賢榮,張俊飚,朱燁,等.中國省域低碳農(nóng)業(yè)績效評估及邊際減排成本分析[J].中國人口·資源與環(huán)境,2014,24(10)∶57-63.

[11] 高鳴,宋洪遠.中國農(nóng)業(yè)碳排放績效的空間收斂與分異——基于Malmquist-luenberger指數(shù)與空間計量的實證分析[J].經(jīng)濟地理,2015,35(4)∶142-148,185.

[12]Dace E,Muizniece I,Blumberga A,etal.Searching for Solutions to Mitigate Greenhouse Gas Emissions by Agricultural Policy Decisions——Application of System Dynamics Modeling for the Case of Latvia[J].Science of the Total Environment,2015,527-528C∶80-90.

[13]陳彬,鞠麗萍,戴婧.重慶市溫室氣體排放系統(tǒng)動力學(xué)研究[J].中國人口·資源與環(huán)境,2012,22(4)∶72-79.

[14]湖北省統(tǒng)計局.湖北省2015年國民經(jīng)濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報[EB/OL].湖北省統(tǒng)計局網(wǎng)站：http：//www.stats-hb.gov.cn/.

[15]王其藩.系統(tǒng)動力學(xué)[M].上海：上海財經(jīng)大學(xué)出版社,2009.

[16]Charnes A,Cooper W W,Rhodes E.Measuring the Efficiency of Decision Making Units[J].European Journal of Operational Research,1978,2(6)∶429-444.

[17] Andersen P,Petersen N C.A Procedure for Ranking Efficient Units in Data Envelopment Analysis[J].Management Science,1993,39(10)∶1261-1264.

[18]吳旭曉.中原城市群城區(qū)經(jīng)濟發(fā)展效率研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版),2012,8(4)∶38-44.

[19]王平,朱幫助.基于區(qū)間超效率DEA的企業(yè)自主創(chuàng)新項目方案評價[J].統(tǒng)計與決策,2010,(24)∶68-70.

[20] 張琦,洪開榮,羅建華.基于超效率DEA模型的湖南地級市房地產(chǎn)投入產(chǎn)出效率比較分析[J].經(jīng)濟地理,2016，36(4)∶120-125.

[21] 譚術(shù)魁,張路,齊睿.基于系統(tǒng)動力學(xué)的區(qū)域耕地壓力指數(shù)研究[J].自然資源學(xué)報,2012,27(5)∶757-765.

[22] 屈小娥.中國省際全要素CO2排放效率差異及驅(qū)動因素——基于1995—2010年的實證研究[J].南開經(jīng)濟研究,2012，(3)∶128-141.

[23] 王亞.吉林省農(nóng)業(yè)碳排放的效率評價研究[D].長春：吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文,2015.

SystemSimulationandPolicyOptimizationofAgriculturalCarbonEmissionsinHubeiProvinceBasedonSDModel

XU Lei1,DONG Jie1,ZHANG Jun-feng2,LI Lu1

(1.College of Public Management,Huazhong Agricultural University,Wuhan 430070,China;2.School of Public Administration,Zhongnan University of Economics and Law,Wuhan 430073,China)

From the perspective of system theory,the causality and feedback relationships among carbon emissions system were analyzed base on system dynamic.Then system dynamic simulation model of agricultural carbon emissions of Hubei Province was established in this paper. Taking employment policy,agricultural investment and agricultural investment and adjustment of the agricultural structure as controllable variable parameters,by changing parameter values and combinations to design 12 scenarios for simulating and forecasting,the predicted results were analyzed and optimized using input-oriented supper-efficiency DEA modeling,based on the optimum selective rules of agricultural carbon emissions efficiency.The results of researching demonstrated that,single policy regulation failed to improve the efficiency of carbon emission effectively.The average efficiency produced by three policies was better than that generated by single policy or dual policy adjustment.The most efficient pattern of carbon emission was the scheme adjusted by multi-policy together.The research results provided a theoretical basis for the study of dynamic mechanism of agricultural carbon emission system and gave a decision-making reference for making scientific low-carbon agricultural policy.

agricultural carbon emissions;system dynamics;simulation;policy simulation

10.3969 /j.issn.1005-8141.2017.09.002

X322

A

1005-8141(2017)09-1031-05

2017-07-14；

2017-08-21

國家自然科學(xué)基金青年項目(編號:71603288);教育部哲學(xué)社會科學(xué)研究重大課題攻關(guān)項目(編號:14JZD009)。

徐磊(1985-),男,河北省唐山人,博士研究生,研究方向為土地利用與低碳經(jīng)濟發(fā)展。

董捷(1960-),女,湖北省武穴人,博士,教授,研究方向為土地資源經(jīng)濟。