江蘇省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳效應(yīng)分析研究

經(jīng)文宇

【摘 要】 農(nóng)業(yè)具有碳排與碳匯的雙重效應(yīng)。分析和把握江蘇省不同年份的農(nóng)業(yè)凈碳匯水平，是深入研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放問題的重要前提。鑒于此，研究基于農(nóng)用物資投入、稻田、土壤、牲畜養(yǎng)殖等四方面20類主要碳源和以水稻、小麥為代表的 11類主要農(nóng)作物碳匯品種，測(cè)算了江蘇省1995—2015年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排量、碳匯量，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算了各年的凈碳匯量。得出凈碳匯量后我們繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行深入分析，選取化肥施用量、農(nóng)作物總產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)GDP數(shù)量作為變量來對(duì)凈碳匯量進(jìn)行多元回歸分析，同時(shí)通過灰色關(guān)聯(lián)分析得出各個(gè)變量與因變量的關(guān)聯(lián)度。最后通過脫鉤模型來研究農(nóng)業(yè)碳排放（主要是化肥施用量碳排放）和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間的脫鉤關(guān)系。結(jié)果表明：①農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量由1995年的499.10萬噸增至2015年的577.61萬噸，增長(zhǎng)了15.73%，年均增長(zhǎng)0.75%，總體上呈上升趨勢(shì)。而碳匯量由1995年的3410.40萬噸增至2015年的3513.53萬噸，增長(zhǎng)了3.02%，年均增長(zhǎng)0.34%。凈碳匯量由1995年的2911.29萬噸增至2015年的2935.92萬噸，增長(zhǎng)了0.84%，年均增長(zhǎng)0.32%。很明顯可以看出江蘇省的碳排量基數(shù)雖然不大，但增速卻快于碳匯的增速，表明該省在農(nóng)業(yè)節(jié)能減排的道路上依然任重道遠(yuǎn)。分階段來看，1995-2015年間凈碳匯大致經(jīng)過了“下降——上升”的兩個(gè)階段。②多元回歸分析結(jié)果顯示化肥施用量對(duì)凈碳匯的影響最大，系數(shù)為-2.2630，其次是農(nóng)作物產(chǎn)量，而農(nóng)業(yè)GDP數(shù)量的影響程度最小。由此得出要想控制并減少碳排量，減少化肥的施用量是關(guān)鍵一步。③農(nóng)作物產(chǎn)量、化肥施用量與凈碳匯量的關(guān)聯(lián)度都很高，都達(dá)到了0.8以上，說明三者的變化趨勢(shì)具有一致性，相比較而言，農(nóng)業(yè)GDP數(shù)量的關(guān)聯(lián)值很低，說明與凈碳匯量的關(guān)聯(lián)度不高。④化肥施用量與農(nóng)業(yè)GDP逐漸脫鉤，從1995年到2015年二者大致經(jīng)歷了“負(fù)脫鉤——弱脫鉤——強(qiáng)脫鉤”的變化，可見農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展逐漸擺脫了對(duì)化肥施用的依賴，低碳農(nóng)業(yè)取得了一定的進(jìn)展。

【關(guān)鍵詞】 江蘇省 凈碳匯 多元線性回歸 灰色關(guān)聯(lián)度 脫鉤效應(yīng)

一、引言

氣候變化是當(dāng)今國際社會(huì)普遍關(guān)注的全球性問題，也是人類面臨的最為嚴(yán)峻的全球環(huán)境問題。大氣中CO2、N2O、CH4等溫室氣體濃度的增加是引致全球氣候變暖的根源之一。第二、三產(chǎn)業(yè)是產(chǎn)生碳排放的主導(dǎo)部門，但快速發(fā)展的農(nóng)業(yè)也越來越成為加速氣候變暖的重要誘因。為此，研究和分析農(nóng)業(yè)碳排和碳匯逐漸成為了當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。江蘇是一個(gè)農(nóng)業(yè)大省，目前正經(jīng)歷著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、低碳化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時(shí)期。深入了解江蘇省農(nóng)業(yè)碳匯/碳源現(xiàn)狀，及其影響凈碳匯量的影響因素，對(duì)于指導(dǎo)下一步農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、低碳化極為重要。

目前，在農(nóng)業(yè)碳匯/碳源研究領(lǐng)域，國內(nèi)學(xué)者比較關(guān)注兩大方面，分別是宏觀測(cè)算分析碳匯/碳源現(xiàn)狀、碳匯/碳源驅(qū)動(dòng)和影響因素分析。在宏觀測(cè)算分析碳匯/碳源現(xiàn)狀方面，受現(xiàn)有農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的限制，采用省域尺度進(jìn)行測(cè)算的研究成果較多。而國外學(xué)者主要關(guān)注不同國家之間農(nóng)業(yè)碳匯/碳源的比重變化，現(xiàn)有研究成果分別對(duì)不同國家和地球局部農(nóng)業(yè)碳匯/碳源情況進(jìn)行了分析測(cè)算及比較，主要集中在美國、加拿大、印度、歐盟、新西蘭等國的農(nóng)業(yè)碳排放上。另外，國外學(xué)者還對(duì)農(nóng)業(yè)碳匯/碳源的影響因素進(jìn)行了深入剖析，研究了不同土地利用方式引起的碳排放量的變化，以及不同耕作方式直接或者間接引起碳排放量的變化。此外也有學(xué)者對(duì)毀林墾荒種植和農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)換成混合林等方式引起的碳匯/碳源變化做了探索性研究。

總的來看，盡管已有研究在農(nóng)業(yè)碳匯/碳源問題上做出了大量有益的探索，但仍存在一些問題與不足。比如，國內(nèi)學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)碳匯，尤其是凈碳匯的研究偏少，除了田云和張俊飚在2013年對(duì)中國省域1995—2010年間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳效應(yīng)進(jìn)行測(cè)算之外，其他相關(guān)文獻(xiàn)寥寥無幾。而凈碳匯能夠有機(jī)地將碳匯、碳源兩者銜接到一起，是深入研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳效應(yīng)的重要前提和基石。

基于此，本研究在科學(xué)編制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排/碳匯測(cè)算體系的基礎(chǔ)上，對(duì)江蘇省 1995—2015年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量、碳匯量進(jìn)行測(cè)算，在此基礎(chǔ)上計(jì)算歷年凈碳匯量并簡(jiǎn)要分析其階段特征及形成原因；緊接著我們對(duì)凈碳匯量的影響因素進(jìn)行分析，找出最關(guān)鍵的因素并對(duì)它進(jìn)行更深層次的剖析和研究；最后，基于前文研究結(jié)論展開討論。

二 研究結(jié)果與分析

2.1 江蘇省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳匯時(shí)序變化特征

根據(jù)前文所給出的公式，測(cè)算了 1995—2015 年中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放量、匯量，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算了歷年凈碳匯量。

從圖1我們可以發(fā)現(xiàn)，盡管碳排放的增長(zhǎng)較快，但是相對(duì)于碳匯和凈碳匯來說，其變化微乎其微，不夠明顯。所以我們重點(diǎn)研究?jī)籼紖R的變化趨勢(shì)。1995-2015年間凈碳匯大致經(jīng)過了“下降——上升”的兩個(gè)階段。以2003年為分界點(diǎn)，碳匯量在該年跌到了“谷底”。為此我們調(diào)查了原因，發(fā)現(xiàn)碳吸收率較高的幾類農(nóng)作物（如水稻、小麥等）的產(chǎn)量從1995年到2003年呈下降趨勢(shì)（如圖2）。農(nóng)作物產(chǎn)量下降的原因主要有：城市化的快速發(fā)展導(dǎo)致農(nóng)作物的種植面積急劇下降，大量的耕地被建筑用地占用，產(chǎn)量減少；農(nóng)村自然災(zāi)害導(dǎo)致產(chǎn)量減少，其中主要是水災(zāi)，從95年到15年成災(zāi)面積急速上升，到2003年達(dá)到峰值1595.27千公頃；農(nóng)村勞動(dòng)力的減少，從95年開始江蘇省的鄉(xiāng)村勞動(dòng)力逐年減少，2003年勞動(dòng)力人數(shù)為2649.08萬人，比95年減少了4.47%；糧食價(jià)格的下降影響了農(nóng)民種糧的積極性，97年到03年這6年時(shí)間里，糧食收購價(jià)格總體上呈下降走勢(shì)。2003年之后，江蘇省政府重點(diǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)進(jìn)行了治理，針對(duì)以上問題采取了相應(yīng)的措施，比如保護(hù)耕地面積，合理推進(jìn)城市化進(jìn)程，提高農(nóng)民種糧的積極性（從04年開始糧食價(jià)格快速上漲）等。由此我們可以看到凈碳匯量從2004年開始逐步回升，基本與95年持平。

我們?cè)賮砜纯刺紖R水平，其變化趨勢(shì)基本與凈碳匯一致，03年之前是下降的趨勢(shì)，之后便逐步回升。但是很明顯可以發(fā)現(xiàn)回升乏力，2015年的碳匯水平相比較1995年下降了11%。反映出后一階段碳匯的增速較慢，表明政策的實(shí)施效果還有待觀察和調(diào)整，再加上碳排放量不減反而略有上升，導(dǎo)致碳匯水平難以回升到原來的水平。endprint

2.2 江蘇省凈碳匯量的影響因素分析

（1）模型設(shè)定

設(shè)置凈碳匯Y為因變量，自變量為化肥施用量X2，農(nóng)作物總產(chǎn)量X3，設(shè)業(yè)GDP數(shù)量X4，然后構(gòu)建多元線性回歸模型Y=β0+β1X1+β2X2+……+βpXp+ε

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，通過EVIEW軟件對(duì)回歸分析進(jìn)行檢驗(yàn)得到有用檢驗(yàn)信息如下圖所示：

其中，R2決定系數(shù)為0.984778，F(xiàn)檢驗(yàn)為366.6043

所以模型估計(jì)的結(jié)果為Y=-2.262982X2+0.864806X3-0.011005X4+533.4527

2）統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)：

①根據(jù)Eviews計(jì)算結(jié)果得出，X2的系數(shù)絕對(duì)值最大，表示化肥施用量對(duì)凈碳匯量的影響最大；X3的系數(shù)絕對(duì)值其次；X4的系數(shù)絕對(duì)值最小，表示農(nóng)業(yè)GDP對(duì)凈碳匯量的影響最小。

②各系數(shù)的p值均小于百分之五，變量均通過顯著性檢驗(yàn)。

③擬合優(yōu)度：R2為0.984497，說明模型對(duì)樣本擬合度很好。

④F檢驗(yàn)：假設(shè)H0：β1=β2=β3=0。取=0.05，查t分布表得自由度為n-2=21-2=19的臨界值為t0.025（19）=2.093，Y因?yàn)镕檢驗(yàn)值366.6043》2.093，因此可拒絕原假設(shè)H0：β1=β2=β3=0.說明回歸方程顯著，即“化肥施用量”、“農(nóng)作物總產(chǎn)量”“農(nóng)業(yè)GDP”聯(lián)合起來確實(shí)對(duì)“農(nóng)業(yè)凈碳匯量”有顯著影響.

（3）經(jīng)濟(jì)意義：

模型估計(jì)結(jié)果說明，在假定其他變量不變的情況下，當(dāng)年化肥施用量每增加1萬噸，凈碳匯量就減少2.262982萬噸；在假定其他變量不變的情況下，當(dāng)年農(nóng)作物總產(chǎn)量每增長(zhǎng)1萬噸，凈碳匯量就增長(zhǎng)0.864806萬噸；在假定其他變量不變的情況下，當(dāng)年農(nóng)業(yè)GDP每增長(zhǎng)1億元，凈碳匯量就減少0.011005萬噸。

2.3 江蘇省凈碳匯量與影響因素的關(guān)聯(lián)度分析

本研究選取化肥使用量、農(nóng)作物總產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)GDP數(shù)量為原始數(shù)據(jù)序列，凈碳匯量為特征母序列。為消除單位不同帶來的影響，將比較序列和參考序列進(jìn)行均值無綱量化

運(yùn)用公式計(jì)算關(guān)聯(lián)度，可以得到r1=0.8613，r2=0.9779，r3=0.5920。通過比較三個(gè)子序列與母序列的關(guān)聯(lián)度可以得出結(jié)論：化肥使用量和農(nóng)作物總產(chǎn)量與凈碳匯量的關(guān)系均顯著，尤其是農(nóng)作物總產(chǎn)量與其的關(guān)聯(lián)度，數(shù)值接近于1。同時(shí)我們又可以發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)GDP數(shù)量與凈碳匯量的關(guān)系不顯著，數(shù)值僅為0.60左右。再結(jié)合之前所做的多元線性回歸分析得出的結(jié)論：化肥施用量對(duì)凈碳匯量的影響程度最高，農(nóng)作物產(chǎn)量次之，農(nóng)業(yè)GDP數(shù)量影響程度最小，我們最終可以認(rèn)定這三個(gè)變量中化肥的施用量對(duì)凈碳匯量的影響程度最大，是最為重要的影響因素。

通過上述的分析我們知道化肥的施用量是一個(gè)很重要的變量因素，但是它對(duì)凈碳匯量的影響是否一直很顯著呢？換言之，近幾年的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)是否還是嚴(yán)重依賴化肥的大量投入呢？針對(duì)這個(gè)問題，我們進(jìn)一步對(duì)化肥的施用量和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤關(guān)系進(jìn)行了分析。

2.4 江蘇省農(nóng)業(yè)發(fā)展與化肥施用量的脫鉤效應(yīng)分析

第一階段為1996年到1999年，兩因素主要在負(fù)脫鉤和弱脫鉤之間波動(dòng)，而擴(kuò)張負(fù)脫鉤的狀態(tài)代表經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)以環(huán)境加速破壞為代價(jià)，強(qiáng)負(fù)脫鉤表明最不理想狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)衰退，而能耗污染反而加重，弱脫鉤代表能源效率有所提高，能耗或污染物排放增長(zhǎng)速度慢于經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度。這說明1996至1999年四年期間江蘇省的化肥施用量對(duì)環(huán)境的破壞大于對(duì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)，雖然1997年稍微有所改善，但這四年整體情況欠佳，需要改善。

第二階段為2000年到2007年，兩因素主要是處于弱脫鉤狀態(tài)，說明這一階段能源效率有所提高，化肥施用量對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)逐漸超過對(duì)環(huán)境的破環(huán)，雖然中間2002年和2003年還是有一些弱脫鉤反復(fù)出現(xiàn)，但是這個(gè)階段整體上處于平穩(wěn)改善期。

第三階段為2008年到2015年，兩因素主要處于強(qiáng)脫鉤狀態(tài)，說明這一階段到達(dá)了最理想狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而環(huán)境壓力減少，化肥施用量對(duì)經(jīng)濟(jì)的貢獻(xiàn)值始終大于對(duì)環(huán)境的破壞值，只有2009年表現(xiàn)出一點(diǎn)不穩(wěn)定狀態(tài)，但是之后都穩(wěn)定在此良好狀態(tài)。

3.1 主要研究結(jié)論

結(jié)合前文研究結(jié)果與相關(guān)分析，可得出以下結(jié)論：

（1）時(shí)間序列上，江蘇省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)凈碳匯量總體保持上升態(tài)勢(shì)，由 1995年的2911.29萬噸 增至 2015年的2935.92萬噸，增長(zhǎng)了 0.84%，年均遞增 0.32%。其中，碳排放量由 1995 年 的499.10萬噸增至2015 年的577.61萬噸，年均遞增0.75%；碳匯量由1995 年的 3410.40萬噸增至2015 年的3513.3萬噸，年均遞增 0.34%，碳匯增速要明顯慢于碳排增速，不及碳排增速的1/2，可見江蘇省在農(nóng)業(yè)節(jié)能減排方面的工作做得不是很理想。分階段來看，呈現(xiàn)較為明顯的 “下降—平穩(wěn)上升”的兩階段變化特征。

（2）影響因素上，化肥施用量、農(nóng)作物總產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)GDP三者聯(lián)合起來確實(shí)對(duì)“農(nóng)業(yè)凈碳匯量”有顯著影響。從模型檢驗(yàn)結(jié)果得到，雖然農(nóng)業(yè)GDP從1995年的1686.78億元增長(zhǎng)至2015年的7030.76億元，增長(zhǎng)了416.81%，年均遞增達(dá)7.40%，但是它對(duì)農(nóng)業(yè)凈碳匯的影響很小?；适┯昧繌?995年的3526.30萬噸增至2015年的372.74萬噸，增長(zhǎng)了5.66%，年均遞增0.27%，但其對(duì)凈碳匯的影響是最大的，所以江蘇省應(yīng)減少化肥的施用量，積極發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)。

（3）通過比較三個(gè)變量與凈碳匯量的關(guān)聯(lián)度可以得出結(jié)論：化肥使用量和農(nóng)作物總產(chǎn)量與凈碳匯量的關(guān)系均顯著，尤其是農(nóng)作物總產(chǎn)量與其的關(guān)聯(lián)度，數(shù)值接近于1。同時(shí)我們又可以發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)GDP數(shù)量與凈碳匯量的關(guān)系不顯著，數(shù)值僅為0.60左右。

3.2建議

綜合考慮本研究結(jié)果，江蘇省農(nóng)業(yè)碳減排主要應(yīng)從化肥的施用量、能源消耗和作物結(jié)構(gòu)這三個(gè)方面考慮：

（1）改善施肥條件1，2?；实氖┯昧繉?duì)江蘇省農(nóng)業(yè)凈碳匯的影響最大，所以應(yīng)大力發(fā)展有機(jī)生態(tài)農(nóng)業(yè)，使用有機(jī)肥則可以大大減少化肥的施用量；秸稈還田，增強(qiáng)土壤肥力，減少化肥施用量，從而減少化肥這一塊的碳排放量。

（2）減少農(nóng)業(yè)能源消耗。改進(jìn)和使用新的灌溉技術(shù)，發(fā)展水自流灌溉，減少機(jī)器抽水灌溉的方式，合理灌溉；耕作方面的減少能耗，采用新能源農(nóng)耕機(jī)器，減少對(duì)柴油等化石能源的消耗。

（3）合理調(diào)整農(nóng)作物的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。在農(nóng)作物生產(chǎn)條件適宜、經(jīng)濟(jì)收益滿足社會(huì)需求的情況下優(yōu)選固碳能力較強(qiáng)的玉米、谷子的種植結(jié)構(gòu)，適度考慮小麥，從而達(dá)到在有限的農(nóng)田面積下，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收能力3；其次，合理調(diào)整花生等能夠固氮的農(nóng)作物從而減少氮肥的施用量。

總而言之，江蘇省農(nóng)業(yè)要積極發(fā)展低碳生態(tài)農(nóng)業(yè)，減少碳排，增強(qiáng)固碳能力，增加凈碳匯量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)低碳持續(xù)發(fā)展。endprint