基于Malmquist指數(shù)法的廣西農(nóng)業(yè)碳排放績效實(shí)證

李紅英 袁海瑛

摘要：農(nóng)業(yè)是國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動為我國提供了糧食需求、維護(hù)了糧食安全，也引發(fā)了不容樂觀的溫室氣體排放量問題。對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳排放績效展開深入探討，以廣西壯族自治區(qū)11個地市為研究對象，采集11個地市2008—2016年的面板數(shù)據(jù)，結(jié)合Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)與Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)實(shí)證檢驗(yàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化與農(nóng)業(yè)碳排放績效之間的內(nèi)在影響。結(jié)果表明，以Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)和Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)衡量時，廣西各地區(qū)的碳績效的Malmquist指數(shù)和Malmquist-Luenberger指數(shù)均隨時間的變化呈現(xiàn)增長趨勢，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平排名相對靠前的城市的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平與碳排放績效呈統(tǒng)計學(xué)顯著正相關(guān)（P<0.05）;反之，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平較低的城市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平與碳排放績效并無統(tǒng)計學(xué)顯著意義。該結(jié)論對指導(dǎo)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展以及低碳農(nóng)業(yè)的推進(jìn)有重要的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：廣西;農(nóng)業(yè)碳排放;非期望產(chǎn)出;Malmquist指數(shù);生產(chǎn)力指數(shù)

中圖分類號： F327 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0337-05

隨著經(jīng)濟(jì)與科技飛速發(fā)展，我國地區(qū)自然環(huán)境發(fā)生了巨大的改變，溫室氣體的排放、地層下陷、森林砍伐、土壤流失、土石流、野生動物滅絕、垃圾掩埋、畜產(chǎn)廢棄物等環(huán)境污染現(xiàn)象非常嚴(yán)重，環(huán)境保護(hù)已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必須要慎重考慮的事情[1-2]。溫室氣體排放作為影響全球變暖的根源因素越來越得到世界各國的重視。全球溫度的升高源自大氣層吸收了過多的二氧化碳等溫室氣體，氣溫的升高引發(fā)了全球氣候的異常。如果不重視，將會對人類生存環(huán)境產(chǎn)生巨大沖擊[3]。農(nóng)業(yè)部門的生產(chǎn)活動為我國解決了糧食的供應(yīng)、維護(hù)了糧食安全，但其溫室氣體排放量也不容樂觀，農(nóng)業(yè)的溫室氣體排放來源除了森林砍伐及土壤有機(jī)質(zhì)分解所造成的二氧化碳排放外，主要排放源為禽畜類腸胃發(fā)酵、禽畜類排泄物管理、稻作、農(nóng)業(yè)土壤、草原的焚燒、農(nóng)業(yè)廢棄物的焚燒等導(dǎo)致的甲烷與氧化亞氮的排放。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，二氧化碳最大的排放源是有機(jī)土壤的排水和耕作，包括濕地、泥炭地、泥塘或者富含有機(jī)質(zhì)的沼澤[4-5]。當(dāng)出于種植目的而對這些地區(qū)進(jìn)行排水時，土壤中的有機(jī)物就會快速分解，釋放出二氧化碳。農(nóng)業(yè)中的二氧化碳排放與我國農(nóng)業(yè)發(fā)展密不可分，在分析農(nóng)業(yè)發(fā)展生產(chǎn)效率時，須要將碳排放的環(huán)境因素納入考慮，這樣才能更貼近真實(shí)情況。對于農(nóng)業(yè)發(fā)展與碳排放績效之間的研究可以為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展提供重要的政策參考[6]。目前學(xué)者已經(jīng)針對各產(chǎn)業(yè)及國家地區(qū)的碳排放績效展開了大量研究，其中Arcelus等運(yùn)用Malmquist-Luenberger指數(shù)方法分析了全球發(fā)達(dá)國家在2000—2014年碳排放的績效及影響因素[7]。Atkinson等以國家為比較基準(zhǔn)，使用Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)探討東亞10國經(jīng)濟(jì)/環(huán)境的整體生產(chǎn)力，環(huán)境變量采用各國二氧化碳的排放量進(jìn)行分析，并發(fā)現(xiàn)東亞10國在考慮二氧化碳排放因素后，其Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)低于不考慮二氧化碳的排放因素的生產(chǎn)力指數(shù)[8]。Chung等以包絡(luò)分析法分析2014年歐洲31個國家的生產(chǎn)效率，以GDP及二氧化碳分別為期望及非期望產(chǎn)出，以能源消費(fèi)量為投入項，評估瑞典、希臘、英國、盧森堡等4個國家的長期能源邊際消費(fèi)量，并發(fā)現(xiàn)各國經(jīng)濟(jì)活動提升結(jié)合改善生態(tài)環(huán)境可以達(dá)到更好的技術(shù)效率[9]。Fare等使用ZSG（zero sum gains）模型及CA（cooperation and alliance）模型來檢測歐盟國家二氧化碳減量的效率，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過各國二氧化碳配額交易后，各國減排效率均可優(yōu)化[10]。Fernandez等采用Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)與Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)評估亞太地區(qū)的亞洲太平洋經(jīng)濟(jì)合作組織（APEC）成員國，將二氧化碳排放量視為非期望產(chǎn)出以衡量成員國的生產(chǎn)力變化情形，檢驗(yàn)國家若將非期望產(chǎn)出納入模型考慮時是否會有明顯的差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)以Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)衡量時，發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)力相對開發(fā)中國家而言具有全面性的優(yōu)勢，不考慮二氧化碳排放時，發(fā)達(dá)國具有較高的生產(chǎn)力[11]。以Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)衡量時，在二氧化碳排放管制之下，發(fā)達(dá)國家面臨較嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，其生產(chǎn)力及技術(shù)改變的進(jìn)步幅度不如開發(fā)中國家。Francesc等以全球500強(qiáng)企業(yè)為研究對象，將二氧化碳排放量作為非期望產(chǎn)出，以數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法探討各產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，并以Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)衡量其效率變遷，發(fā)現(xiàn)2010—2016年各企業(yè)生產(chǎn)力衰退比例較高[12]。具有生產(chǎn)力進(jìn)步的產(chǎn)業(yè)包括非必須消費(fèi)品業(yè)、工業(yè)及材料業(yè)。連續(xù)3年生產(chǎn)效率較高的產(chǎn)業(yè)為金融業(yè)及能源業(yè)，較低的產(chǎn)業(yè)為工業(yè)及公用事業(yè)。綜上，現(xiàn)有文獻(xiàn)中主要以整個國家和地區(qū)的產(chǎn)業(yè)碳排放績效為研究對象[13-14]，鮮有針對農(nóng)業(yè)以及局部地區(qū)的碳排放績效進(jìn)行探討，因此，本研究利用廣西壯族自治區(qū)11個地市2008—2016年的面板數(shù)據(jù)，結(jié)合Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)與Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)實(shí)證檢驗(yàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化是否可以提高農(nóng)業(yè)碳排放績效。

1 分析模型的理論與方法

1.1 Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)

Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)常用來衡量投入與產(chǎn)出的差距，從而評估出對應(yīng)的生產(chǎn)效率，因此，本研究采用該指數(shù)來計算廣西壯族自治區(qū)各地市的碳排放績效，以下進(jìn)一步對Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)的具體計算過程進(jìn)行闡述[15-16]。

本研究采用Malmquist及Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)2種方法計算廣西各地區(qū)的農(nóng)業(yè)碳排放績效，進(jìn)而研究碳排放與農(nóng)業(yè)發(fā)展的相關(guān)性。

2 實(shí)證結(jié)果與分析

2.1 數(shù)據(jù)來源及變量說明

綜合本研究目標(biāo)，對廣西壯族自治區(qū)11個地市的農(nóng)業(yè)碳排放績效進(jìn)行測算，數(shù)據(jù)選自廣西經(jīng)濟(jì)年鑒及歷年的農(nóng)村統(tǒng)計年鑒，剔除無效數(shù)據(jù)，最終得到的統(tǒng)計數(shù)據(jù)年限為2008—2016年，以下對農(nóng)業(yè)碳排放的投入和產(chǎn)出變量進(jìn)行分析。首先，產(chǎn)出變量。農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和二氧化碳產(chǎn)值分別屬于期望產(chǎn)出及非期望產(chǎn)出。本研究的二氧化碳產(chǎn)出數(shù)據(jù)來自二氧化碳信息分析中心（carbon dioxide information analysis center，CDIAC）搜集的數(shù)據(jù)[27]。其次，投入變量。農(nóng)業(yè)勞動力數(shù)量及農(nóng)業(yè)資本存量。本研究的投入為農(nóng)業(yè)勞動力數(shù)量及資本存量，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)資本存量的數(shù)據(jù)無法直接獲得，通過農(nóng)業(yè)機(jī)械動力總量來估計，而農(nóng)業(yè)勞動力數(shù)量通過從事農(nóng)林牧副漁行業(yè)的人員進(jìn)行統(tǒng)計。

由表1可知，期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出共同組成了產(chǎn)出項，廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)碳績效的投入項和產(chǎn)出項數(shù)值均隨時間變化逐漸增大，其中產(chǎn)出項的數(shù)值增長更快;在投入項中，隨著城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程不斷推進(jìn)以及外來務(wù)工人員的增多，從事農(nóng)業(yè)的勞動力數(shù)量緩慢增長，總體數(shù)量基本不變。另外，由產(chǎn)出項的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可知，農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和二氧化碳的產(chǎn)出間具有聯(lián)合產(chǎn)出的特性，即農(nóng)業(yè)產(chǎn)出與二氧化碳產(chǎn)出之間存在正相關(guān)性。只要有農(nóng)業(yè)產(chǎn)出，必然存在二氧化碳產(chǎn)出。因此，可以利用方向性距離函數(shù)進(jìn)行分析，模型所選擇的投入與產(chǎn)出變量須有同向的關(guān)系，若有負(fù)相關(guān)存在，則必須將該項目剔除。根據(jù)投入產(chǎn)出變量間的相關(guān)性校驗(yàn)可知，本研究的投、產(chǎn)變量間存在正相關(guān)性，說明選用的模型符合研究的目的。廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)碳績效投入項和產(chǎn)出項的檢驗(yàn)結(jié)果見表2[28]。

2.2 Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)

使用DEA軟件計算廣西各地區(qū)碳績效的Malmquist指數(shù)，由表3可知，隨著時間的推移，廣西各地區(qū)碳績效的Malmquist指數(shù)均呈增長趨勢，經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的地市由于農(nóng)業(yè)科技的水平較高，因此碳績效增長較快。

2.3 Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)

本研究采用LINGO 8.0程序計算方向性產(chǎn)出距離函數(shù)。由表4可知，廣西各地區(qū)的碳排放績效的平均Malmquist-Luenberger指數(shù)與Malmquist指數(shù)的數(shù)值較接近，且趨勢大致相同，再次說明隨著時代的發(fā)展，廣西各地區(qū)的碳績效均有所提高，其中經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)，碳績效的指數(shù)增大趨勢越明顯。

2.4 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化對碳排放績效的影響

綜上分析可知，各地區(qū)的碳排放績效趨勢存在一定的差異性，但究竟各地區(qū)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化對碳排放績效的影響如何，本研究結(jié)合DEA分析模型，利用已知數(shù)據(jù)，通過對廣西各地市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化與碳排放績效間關(guān)系的研究進(jìn)行分析。結(jié)果表明，廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平排名相對靠前的城市，其農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平與碳排放績效呈統(tǒng)計學(xué)顯著正相關(guān)（P<0.05）;反之，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平較低的城市，其農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平與碳排放績效并無統(tǒng)計學(xué)顯著意義（表5）。

3 結(jié)論與啟示

能源是一個國家發(fā)展的主要動力，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及生活水平的提高，對于能源的需求日漸增加，能源消費(fèi)量也逐漸提升，誰能掌握或擁有足夠的能源就意味著誰可以在當(dāng)今世界占據(jù)一定的地位。隨著能源使用量的增加，近年來全球氣候異常變遷與空氣污染等問題已引發(fā)國際間的注意。大氣中最大的污染氣體是二氧化碳，其產(chǎn)生的溫室效應(yīng)等現(xiàn)象使人類生存漸漸面臨危機(jī)，同時經(jīng)濟(jì)發(fā)展、能源消費(fèi)、二氧化碳三者的關(guān)系環(huán)環(huán)相扣，因此，本研究對農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的碳排放績效展開深入探討，對廣西壯族自治區(qū)11個地市2008—2016年的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時結(jié)合Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)與Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)實(shí)證檢驗(yàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化與農(nóng)業(yè)碳排放績效之間內(nèi)在影響。結(jié)果表明，以Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)衡量時，廣西各地區(qū)的碳績效的Malmquist指數(shù)均呈現(xiàn)增長趨勢，經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的地市由于農(nóng)業(yè)科技水平較高，因此碳績效的增長越快，同樣地，以Malmquist-Luenberger生產(chǎn)力指數(shù)衡量時出現(xiàn)了相同的趨勢，再次驗(yàn)證了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展與碳排放之間的關(guān)聯(lián)性，通過分析廣西各地市農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化對碳排放績效的影響，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平排名相對靠前的城市，其農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平與碳排放績效呈統(tǒng)計學(xué)顯著正相關(guān)（P<0.05）;而農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化水平較低的城市，其農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平與碳排放績效并無統(tǒng)計學(xué)顯著意義。該結(jié)論對指導(dǎo)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展以及低碳農(nóng)業(yè)的推進(jìn)有重要的理論指導(dǎo)意義。

為了進(jìn)一步提升我國農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平以及碳排放效率，給出相應(yīng)政策建議。首先，農(nóng)藝管理方面。改進(jìn)農(nóng)藝操作以提高產(chǎn)量和作物殘體量，可增加土壤有機(jī)碳貯存量，同時按照土壤性質(zhì)與作物生長所需調(diào)整施肥量與時期（精準(zhǔn)農(nóng)耕）;使用緩釋型或控釋型肥料、硝化抑制劑;針對根圈土壤施肥;采用有機(jī)質(zhì)肥料與化學(xué)肥料配合使用等方式提升氮肥利用效率，間接減少二氧化碳排放。另外，過度耕犁容易造成土壤土質(zhì)的損害，從而間接增加二氧化碳的排放。因此，要逐漸發(fā)展最少或不耕犁之雜草與農(nóng)耕方式，另外土壤有機(jī)碳的主要來源為作物殘體，通過對作物殘體進(jìn)行非燃燒處理等方式來降低二氧化碳的排放總量。其次，農(nóng)業(yè)植保方面。良好的灌溉系統(tǒng)可穩(wěn)定且充分地供給作物生長所需水分，有助于作物產(chǎn)量的提升，增加回歸農(nóng)地的作物殘體量，增加土壤的碳儲備，減少二氧化碳的排放，但過高的土壤水分也會提高微生物的活性，進(jìn)而增加氧化亞氮的排放。而排水不良則會導(dǎo)致產(chǎn)量減少，增加氧化亞氮、甲烷的排放，因此，未來可發(fā)展節(jié)水灌溉系統(tǒng)（如噴灌、滴灌等）以提高用水效率，并避免全面供水，或可以達(dá)到減排溫室氣體的目的。最后，在土地利用方面。提倡所謂的農(nóng)林混作，即在農(nóng)地與森林、河岸或海濱的交界地區(qū)，為了生物棲地的緩沖，或?yàn)榱朔乐购哟▽r(nóng)地土壤的沖蝕，又或?yàn)榱藴p少強(qiáng)風(fēng)抑制作物生長，常會將作物與具有不同功能樹木混合栽種，以達(dá)到兼顧生態(tài)保育、水土保持與經(jīng)濟(jì)收益等目標(biāo)，同時農(nóng)林混作可相對一般糧食作物吸存較多的碳，進(jìn)而增加土壤有機(jī)碳;另外，在整體糧食供給無虞的前提下，可將部分生產(chǎn)力低、不適農(nóng)作的土地恢復(fù)成原始的自然植被或轉(zhuǎn)變?yōu)槟敛菰?，因?yàn)闇p少了肥料投入、耕犁干擾以及收獲物的移除，使土壤有機(jī)碳增加，間接減少溫室氣體的排放。對于衰退地力恢復(fù)可通過恢復(fù)自然植被，適度施用氮肥或土地改良、有機(jī)物質(zhì)或作物殘體施入田中，減少耕犁，增加土壤保水能力以提高產(chǎn)量的方式;坡地農(nóng)地可采用梯田模式耕作或栽種圍籬植物等以減少土壤侵蝕與養(yǎng)分流失，從而增加土壤碳吸存能力，減少溫室氣體的排放。

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