黑龍江省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟與碳排放的關系研究
——基于Tapio 脫鉤模型

□初巧智，師 帥

（東北農(nóng)業(yè)大學 黑龍江 哈爾濱 150030）

溫室氣體尤其是CO2排放量增加，導致全球氣候變暖問題日趨嚴重，成為各國關注的焦點問題之一。我國是全球最大的溫室氣體排放國，黨的十九大報告指出，要加快生態(tài)文明改革，建立健全綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟體系。在聯(lián)合國會議上，我國作出爭取在2030 年前實現(xiàn)碳排放達峰的承諾。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，使用化肥和農(nóng)藥、翻耕、灌溉等活動所產(chǎn)生的溫室氣體已占全球總排放量的1/5[1]，是加速全球變暖的重要因素。因此，研究農(nóng)業(yè)碳排放對于開展低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、早日實現(xiàn)減排目標具有重要意義。

農(nóng)業(yè)碳排放問題一直是國內(nèi)學者研究的重點，研究主要集中在農(nóng)業(yè)碳排放測算、農(nóng)業(yè)碳排放驅(qū)動因素分析、農(nóng)業(yè)碳排放時空特征和農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟發(fā)展的關系等領域。

冉錦成等（2017）[2]對新疆、青海等西北五省1995—2014 年的農(nóng)業(yè)碳排放進行測度，認為除青海省外，其余各省份碳排放量隨著時間的推移均呈增加趨勢，碳排放強度呈下降趨勢。農(nóng)業(yè)碳排放驅(qū)動因素分析主要通過LDMI 指數(shù)分解法、Kaya 恒等式和STIRPAT 模型進行研究。梁青青（2017）[3]對我國土地資源利用的碳排放進行了測算，基于改良的Kaya 公式和LMDI分解法對碳排放驅(qū)動因素進行分析后發(fā)現(xiàn)，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜和農(nóng)用柴油的正向沖擊能夠?qū)r(nóng)業(yè)碳排放量增加產(chǎn)生穩(wěn)定的促進作用。孟軍和范婷婷（2020）[4]應用LMDI 模型分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、勞動力規(guī)模等4 類因素對農(nóng)業(yè)碳排放的影響發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟水平是影響黑龍江省碳排放的主要因素，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)效應增加碳排放的效果不明顯。何艷秋等（2020）[5]從網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、區(qū)域關聯(lián)視角考察農(nóng)業(yè)碳排放的空間特點發(fā)現(xiàn)，中國農(nóng)業(yè)碳排放關聯(lián)網(wǎng)絡穩(wěn)定性高，地區(qū)間農(nóng)業(yè)碳排放關聯(lián)的增強有助于國家統(tǒng)籌全局。在碳排放與經(jīng)濟發(fā)展變量的互動關系研究中，帕瑞（2020）[6]研究了新疆農(nóng)業(yè)碳排放的EKC 曲線（庫茲涅茨模型），他認為新疆農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟增長處于倒“U”型增長階段。田云和林子娟（2021）[7]梳理了長江經(jīng)濟帶1993—2017 年農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)增加值的特征，通過構(gòu)建耦合協(xié)調(diào)模型與Tapio 脫鉤模型發(fā)現(xiàn)，農(nóng)業(yè)碳排放系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟系統(tǒng)間存在耦合協(xié)調(diào)發(fā)展關系，脫鉤狀態(tài)以弱脫鉤和強脫鉤為主。申瑛琦（2014）[8]運用Tapio 模型總結(jié)了東北三省產(chǎn)業(yè)增長與碳排放的脫鉤狀態(tài)，認為東北三省產(chǎn)業(yè)增長與碳排放脫鉤基準產(chǎn)業(yè)空間分布不同，變化趨勢也不同。

分析文獻可知，雖然我國學者關于農(nóng)業(yè)碳排放的研究較為豐富，但在碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的關系研究中，主要基于全國層面或區(qū)域視角，或中部、東部經(jīng)濟較為發(fā)達的省份，針對第一產(chǎn)業(yè)占比較大省份的研究不夠深入，在為數(shù)不多的相關研究中，多以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為切入點，碳排放測算不全面。

黑龍江省作為我國的產(chǎn)糧第一大省，肩負著保證國家糧食安全的重任，在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要性不言而喻。該省憑借得天獨厚的資源優(yōu)勢和位置條件，不僅擁有發(fā)達的農(nóng)業(yè)，而且畜牧業(yè)的發(fā)展也位居全國前列。

基于此，選取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和畜牧養(yǎng)殖業(yè)具有代表性的14 類碳源，測算黑龍江省2000—2018 年的碳排放量，采用Tapio 脫鉤模型分析農(nóng)業(yè)碳排放和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的變動關系，根據(jù)結(jié)果提出建議，以期為黑龍江省發(fā)展低碳農(nóng)業(yè)提供參考，更好地實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 研究方法和數(shù)據(jù)來源

1.1 農(nóng)業(yè)碳排放的測算

農(nóng)業(yè)碳排放的主要來源如圖1 所示。黑龍江省既是種植業(yè)大省，也是養(yǎng)殖業(yè)大省，結(jié)合已有研究及可得數(shù)據(jù)，基于農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)兩方面共14 類碳源構(gòu)建碳排放體系。

1.1.1 種植業(yè)碳排放

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中投入的生產(chǎn)要素會排放溫室氣體，主要包括化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用塑料薄膜產(chǎn)生的碳排放，農(nóng)用機械耗用柴油產(chǎn)生的碳排放，農(nóng)田灌溉耗電產(chǎn)生的碳排放，土地翻耕產(chǎn)生的有機物分解、流失等造成的碳損失。

參照現(xiàn)有研究成果[9-10]，確定各類碳源的碳排放系數(shù)如下：化肥為0.895 6 kg/kg、農(nóng)藥為4.934 1 kg/kg、農(nóng)膜為5.180 0 kg/kg、農(nóng)用柴油為0.592 7 kg/kg、翻耕為312.6 kg/km2、灌溉為266.48 kg/hm2。碳排放量由碳排放源用量乘該排放源的碳排放因子得到，測算公式如下。

式中：A為種植業(yè)碳排放總量，Ai為第i類碳源的碳排放量，Ti為第i類碳源的投入數(shù)量，αi為第i類碳源的碳排放系數(shù)。

1.1.2 畜牧養(yǎng)殖碳排放

畜牧業(yè)溫室氣體排放量已占全球的18%，畜牧業(yè)碳排放源主要是反芻動物腸道發(fā)酵所產(chǎn)生的CH4和糞便管理產(chǎn)生的CH4及N2O，兩種氣體排放量雖然較少，但增溫效應顯著。

根據(jù)黑龍江省養(yǎng)殖業(yè)現(xiàn)狀，選取奶牛、黃牛、肉牛、豬、馬、山羊、綿羊、家禽進行碳排放測算。根據(jù)IPCC 2007 年公布的數(shù)據(jù)確定CH4和N2O 排放系數(shù)，見表1。按照1 t CH4=6.82 t CO2、1t N2O=81.27 t CO2的碳折算系數(shù)，將CH4和N2O 排放量轉(zhuǎn)化成標準C 排放量。參照陳志英等（2017）[11]、張曉雷等（2020）[12]的研究，構(gòu)建的測算公式如下。

表1 主要畜牧品種的CH4 和N2O排放系數(shù)

式中：E為畜牧業(yè)碳排放總量，Ni為第i種牲畜的養(yǎng)殖數(shù)量，δ1、δ2、δ3分別為第i種牲畜的腸道發(fā)酵CH4排放系數(shù)、糞便處理CH4排放系數(shù)和糞便處理N2O 排放系數(shù)。

1.2 Tapio 脫鉤模型

脫鉤最早在20 世紀60 年代被提出，常被用于闡述經(jīng)濟發(fā)展與能源資源環(huán)境消耗的內(nèi)在關系。其中，OCDE 脫鉤指數(shù)法和Tapio 脫鉤模型是脫鉤分析中常用的模型，與前者相比，Tapio 脫鉤模型在基期選擇和脫鉤類型劃分上較OCDE 脫鉤模型更優(yōu)，因此構(gòu)建Tapio 脫鉤模型分析農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的變動關系，模型表達式如下。

式中：e為脫鉤彈性，C為農(nóng)業(yè)碳排放量總量，TVFP為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值。根據(jù)彈性系數(shù)值劃分的各種脫鉤狀態(tài)如表2。

表2 Tapi o 脫鉤彈性的8 個類別

1.3 數(shù)據(jù)來源及處理

此次研究中使用的數(shù)據(jù)來源于《黑龍江統(tǒng)計年鑒》（2000—2018）和國家統(tǒng)計局網(wǎng)站，其中化肥施用采用折純量計算，翻耕數(shù)據(jù)使用農(nóng)作物播種面積代替，灌溉數(shù)據(jù)為有效灌溉面積，經(jīng)濟指標選取農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值。為剔除通貨膨脹的影響，選取2000 年作為價格基期對數(shù)據(jù)進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 碳排放總量特征

根據(jù)公式（1）和（2）測算出黑龍江省農(nóng)業(yè)碳排放情況。由圖2 可知，黑龍江省農(nóng)業(yè)碳排放量由2000 年的629.60 萬t 增長至2018 年的959.25 萬t，總量增加329.65 萬t，累計增加52.36%，年均增加2.37%，其中畜牧業(yè)和種植業(yè)兩類碳源分別占碳排放總量的52.54%和47.46%。

2000—2015 年畜牧業(yè)碳排放總量呈“N”型，先上升后下降再上升，牛（奶牛、黃牛和肉牛）是畜牧業(yè)第一大碳排放源，占畜牧業(yè)碳排放總量的58.15%；種植業(yè)碳排放總量一直平穩(wěn)上升，在2011 年排放量反超畜牧業(yè)，化肥為種植業(yè)第一大碳源，達到農(nóng)業(yè)碳排放量的41.86%。

整體而言，碳排放總量表現(xiàn)為持續(xù)上升—迅速下降—緩慢上升—緩慢下降4 個階段。2005—2006 年碳排放下降主要受牲畜數(shù)量減少的影響；2015 年碳排放總量達到1 015 萬t，處于峰值；2016—2018 年，受勞動人口流失影響和環(huán)保力度加大的影響，碳排放總量開始呈下降趨勢，碳排放量得到有效控制。

2.2 黑龍江省農(nóng)業(yè)碳排放脫鉤分析

基于Tapio 脫鉤模型得出2000—2018 年黑龍江省農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展關系，見表3。歷年來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值不斷上升而碳排放量有所波動，故出現(xiàn)弱脫鉤、強脫鉤和擴張鏈接3 種脫鉤狀態(tài)，且以弱脫鉤和強脫鉤為主，呈現(xiàn)弱脫鉤—波動期—弱脫鉤—強脫鉤的演進過程。

表3 2000—2018 年黑龍江農(nóng)業(yè)碳排放脫鉤彈性及類型

（1）弱脫鉤階段（2000—2005 年）。2001—2002 年呈擴張鏈接狀態(tài)，碳排放量與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值接近，其余年份農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值增速快于碳排放量增速。主要歸因于該時期政府把畜牧業(yè)作為農(nóng)業(yè)增收突破口的成效顯著，推進糧食與畜牧業(yè)“主輔換位”，畜牧業(yè)碳排放和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展。

（2）波動階段（2006—2009 年）。本階段出現(xiàn)強脫鉤、弱脫鉤和擴張鏈接3 種脫鉤狀態(tài)，主要因為農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，2006 年畜牧業(yè)內(nèi)部進行繁育改良，減輕了環(huán)境壓力，各類牲畜養(yǎng)殖數(shù)量普遍下降，碳排放增長率低于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長率，呈現(xiàn)強脫鉤狀態(tài)；2007—2009 年畜牧業(yè)碳排放小幅增長但農(nóng)業(yè)經(jīng)濟波動幅度較大，造成該階段脫鉤狀態(tài)不穩(wěn)定。

（3）弱脫鉤階段（2010—2015 年）。國家出臺一系列惠農(nóng)政策提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)積極性，農(nóng)業(yè)科技水平和機械化程度提高，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟穩(wěn)定增長，碳排放增長率也較為穩(wěn)定但增速慢于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值增速。

（4）強脫鉤階段（2016—2018 年）。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值增長，碳排放總量減少，碳排放增長率出現(xiàn)負數(shù)。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長與環(huán)境之間的矛盾有所緩和，政府加大環(huán)境保護力度，綠色低碳的農(nóng)業(yè)發(fā)展之路越走越遠。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

（1）黑龍江省碳排放總量由2000 年的629.60 萬t增長至2018 年的959.25 萬t，年均增加2.37%，呈現(xiàn)出持續(xù)上升—迅速下降—穩(wěn)定上升—緩慢下降的特征，2016—2018 年碳排放總量下降，農(nóng)業(yè)發(fā)展與環(huán)境保護之間的矛盾有所緩和。種植業(yè)和畜牧業(yè)兩類碳源分別占到碳排放總量的47.46%和52.54%。

（2）2000—2018 年黑龍江省農(nóng)業(yè)碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長之間的脫鉤狀態(tài)呈現(xiàn)擴張鏈接、弱脫鉤和強脫鉤3 種類型，按照弱脫鉤—波動期—弱脫鉤—強脫鉤的規(guī)律發(fā)展，脫鉤彈性系數(shù)為-5.980 4～1.057 0。

3.2 建議

（1）提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，引進并推廣先進的低碳減排技術(shù)。加強農(nóng)業(yè)科技投入和農(nóng)業(yè)基礎設施建設，致力于要素投入產(chǎn)出最大化和發(fā)展規(guī)模經(jīng)濟，逐漸由傳統(tǒng)生產(chǎn)模式向現(xiàn)代化生產(chǎn)模式過渡。在種植業(yè)推廣噴灌、滴灌技術(shù)，減少化肥農(nóng)藥的使用；養(yǎng)殖業(yè)應提高飼料的利用效率，建設沼氣池，實現(xiàn)牲畜糞便的循環(huán)再利用[13]。

（2）不斷宣傳低碳理念，提高農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的低碳意識，提高勞動力素質(zhì)。充分發(fā)揮勞動力的主觀能動性，以綠色、生態(tài)、低碳、循環(huán)的思想發(fā)展農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，從源頭減少碳排放，拒絕“先污染，后治理”的老路。

（3）轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。采取有效措施應對農(nóng)業(yè)勞動力人口流失現(xiàn)象，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)集約化程度，合理規(guī)劃養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)的規(guī)模及各自內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用黑龍江地形優(yōu)勢和資源優(yōu)勢，因地制宜，調(diào)整區(qū)域結(jié)構(gòu)布局。

（4）建立長效監(jiān)管機制和獎勵補償機制。積極將農(nóng)業(yè)碳排放體系納入全國碳排放市場體系，調(diào)動低碳生產(chǎn)積極性并對高碳生產(chǎn)活動形成有效約束；提高政府的監(jiān)管能力，完善碳排放監(jiān)管體系建設。