中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (20): 4049-4066.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.20.010
收稿日期:
2023-05-11
接受日期:
2023-06-30
出版日期:
2023-10-16
发布日期:
2023-10-31
通信作者:
联系方式:
孟庆雷,E-mail:277927606@qq.com。
基金资助:
MENG QingLei(), YIN YuXiang(
), WANG YuHao(
)
Received:
2023-05-11
Accepted:
2023-06-30
Published:
2023-10-16
Online:
2023-10-31
摘要:
【目的】科学分析我国农业碳排放的时序特征、空间格局、演变模式、脱钩关系和绩效评估等问题,为助力我国实现“双碳”目标、加强建设农业强国提供依据。【方法】构建我国农业碳排放和农业碳排放绩效评估的指标体系,基于2007—2020年我国省域农业碳排放的系统测度指数,采用核密度估计和标准化椭圆可视化分析农业碳排放的区域分布特征和时空演化趋势,选用Tapio模型考察农业碳排放与经济增长之间的脱钩关系,构建非期望产出的超效率SBM模型报告我国和七大经济区的农业碳排放绩效及分解效率。【结果】2007—2020年,我国农业碳排放整体呈现先上升后下降的“倒U型”曲线,区位差异明显,等级分布稳定。东部地区减排效果最优,中部地区出现“两极化”分布,西部地区减排压力较大。空间格局整体以东北-西南方向为主导,并向东北和西北方向趋向分散化。我国农业碳排放和农业经济发展之间已保持在弱脱钩水平并向强脱钩水平突破,可划分为平稳期(2007—2016年)和突破期(2017—2020年)两个阶段。农业碳排放绩效呈现出“迅速上升-缓慢下降-平稳改善”趋势,其中大西北经济区和北部沿海经济区分别居于首位和末位,农业生产技术变化(TC)相较于技术效率变化(EC)贡献更为突出。【结论】以2017年为拐点,我国农业碳排放整体呈现下降趋势,农业经济发展整体上逐渐摆脱对农业碳排放的依赖。各区块与各省份农业基础各异、减排目标不同,需因地制宜合理规划农业比较优势产业的规模和内部结构,合理选择区域内产业的资源禀赋生产特征,同时重视技术迭代与更新在农业经济发展与节能减排之中的推动作用,兼顾地区生态效益与经济效益。
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表1
农业碳排放指标体系"
类别 Category | 碳源 Carbon source | 排放系数 Emission coefficient | 排放系数来源 Source of emission coefficient |
---|---|---|---|
农用物资 Agricultural material | 化肥 Chemical fertilizer (kg CE·kg-1) | 0.896 | 美国橡树岭国家实验室 Oak Ridge National Laboratory |
农药 Pesticide (kg CE·kg-1) | 4.934 | 美国橡树岭国家实验室 Oak Ridge National Laboratory | |
农膜 Agricultural film (kg CE·kg-1) | 5.180 | 南京农业大学农业资源与生态环境研究所 Institute of Resource, Ecosystem and Environment of Agriculture, Nanjing Agricultural University | |
农业机械 Agricultural machinery (kW·h) | 0.180 | West et al[ | |
农业灌溉 Agricultural irrigation | 灌溉 Irrigate (kg CE·hm-2) | 266.480 | West et al[ |
农业种植 Agricultural cultivation | 稻谷种植 Rice planting (g CE·m-2·d-1) | 3.136 | WANG[ |
复种 Multiple cropping (kg CE·hm-2) | 312.600 | 中国农业大学生物学院 College of Biological Sciences, China Agricultural University | |
畜牧养殖 Animal husbandry | 猪 Per pig (kg CE·a-1) | 34.091 | 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC |
牛 Per cattle (kg CE·a-1) | 415.910 | 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC | |
羊 Per sheep (kg CE·a-1) | 35.182 | 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC | |
农业能源消耗 Agricultural energy consumption | 煤炭 Coal (kg CE·kg-1) | 0.757 | 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC |
汽油 Gasoline (kg CE·kg-1) | 0.552 | 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC | |
柴油 Diesel oil (kg CE·kg-1) | 0.593 | 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC | |
电力 Electricity(kg CE·kg-1) | 1.773 | 联合国政府间气候变化专门委员会 IPCC |
表2
Tapio 8个等级与弹性值划分[34]"
类别 Category | 状态 State | 环境压力 EP | 经济增长 DF | 弹性 e | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
负脱钩 Negative decoupling | 扩张负脱钩 Expansion negative decoupling | >0 | >0 | e>1.2 | ||||
强负脱钩 Strong negative decoupling | >0 | <0 | e<0 | |||||
弱负脱钩 Weak negative decoupling | <0 | <0 | 0≤e<0.8 | |||||
脱钩 Decoupling | 弱脱钩 Weak decoupling | >0 | >0 | 0≤e<0.8 | ||||
强脱钩 Strong decoupling | <0 | >0 | e<0 | |||||
衰退脱钩 Recessive decoupling | <0 | <0 | e>1.2 | |||||
连接 Coupling | 扩张连接 Expansion coupling | >0 | >0 | 0.8≤e≤1.2 | ||||
衰退连接 Recessive coupling | <0 | <0 | 0.8≤e≤1.2 |
表3
农业碳排放绩效评估体系"
一级指标 Level 1 indicator | 二级指标 Level 2 indicator | 变量 Variable |
---|---|---|
投入 Input | 劳动力要素 Labor element | 第一产业就业人员数 Number of employees in primary industry (×104) |
资本要素 Capital element | 第一产业固定资产投资额 Primary industry fixed asset investment (×108 yuan) | |
土地要素 Land element | 农作物总播种面积 Total planting area of crops (×103 hm2) | |
其他要素 Other elements | 农药使用量 Pesticide usage (t) | |
农用薄膜使用量 Agricultural film usage (t) | ||
农业机械总动力 Total power of agricultural machinery (×104 kW·h) | ||
期望产出 Desirable output | 农业总产值 Gross value of agricultural output (×108 yuan) | - |
非期望产出 Undesirable output | 农业碳排放 Agricultural carbon emissions (×104 t) | - |
表4
2007—2020年我国农业碳排放标准差椭圆相关参数"
年份 Year | 经度 CenterX (°E) | 纬度 CenterY (°N) | 短轴 XStdDist (km) | 长轴 YStdDist (km) | 方位角 Rotation (°) | 周长 Shape-Leng (km) | 面积 Shape-Area (×104 km2) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2007 | 113.670 | 34.711 | 856.581 | 1124.487 | 29.996 | 6252.097 | 302.585 |
2008 | 113.592 | 34.641 | 868.014 | 1127.473 | 29.562 | 6295.434 | 307.439 |
2009 | 113.528 | 34.692 | 877.827 | 1131.104 | 29.688 | 6336.250 | 311.916 |
2010 | 113.510 | 34.745 | 882.632 | 1134.134 | 30.048 | 6360.416 | 314.463 |
2011 | 113.471 | 34.779 | 888.164 | 1138.055 | 30.322 | 6389.686 | 317.528 |
2012 | 113.395 | 34.811 | 908.207 | 1138.908 | 30.456 | 6451.544 | 324.937 |
2013 | 113.358 | 34.860 | 915.593 | 1140.389 | 30.933 | 6478.282 | 328.006 |
2014 | 113.256 | 34.926 | 938.222 | 1140.385 | 31.412 | 6545.494 | 336.112 |
2015 | 113.236 | 34.957 | 941.804 | 1142.787 | 31.613 | 6564.069 | 338.105 |
2016 | 113.238 | 34.992 | 941.149 | 1145.643 | 31.966 | 6571.505 | 338.715 |
2017 | 113.453 | 35.169 | 925.936 | 1158.203 | 32.354 | 6567.766 | 336.893 |
2018 | 113.431 | 35.200 | 932.339 | 1158.368 | 32.892 | 6587.262 | 339.271 |
2019 | 113.405 | 35.227 | 936.561 | 1161.511 | 33.087 | 6610.151 | 341.732 |
2020 | 113.388 | 35.215 | 934.996 | 1163.445 | 33.206 | 6611.900 | 341.729 |
表5
2007—2020年我国农业碳排放与农业经济发展间的脱钩关系——基于OECD脱钩评价指标"
年份 Year | 农业碳排放总量 Total agricultural carbon emissions, C (×104 t) | 农业碳排放指数 Agricultural carbon emission index, Cn | 农业总产值 Total agricultural output value, AGRI (×108 yuan) | 农业经济增长指数 Agricultural economic growth index, AGRIn | 脱钩指数 Decoupling index, Dn |
---|---|---|---|---|---|
2007 | 8286.715 | 1.000 | 24658.091 | 1.000 | 1.000 |
2008 | 8400.551 | 1.014 | 28044.152 | 1.137 | 0.891 |
2009 | 8708.147 | 1.051 | 30611.073 | 1.241 | 0.846 |
2010 | 8889.450 | 1.073 | 36941.111 | 1.498 | 0.716 |
2011 | 9053.173 | 1.092 | 41988.638 | 1.703 | 0.642 |
2012 | 9206.634 | 1.111 | 46940.458 | 1.904 | 0.584 |
2013 | 9355.943 | 1.129 | 51497.369 | 2.088 | 0.541 |
2014 | 9505.084 | 1.147 | 54771.600 | 2.221 | 0.516 |
2015 | 9588.401 | 1.157 | 57635.797 | 2.337 | 0.495 |
2016 | 9612.699 | 1.160 | 59287.782 | 2.404 | 0.482 |
2017 | 9680.836 | 1.168 | 58059.758 | 2.355 | 0.496 |
2018 | 9502.133 | 1.147 | 61452.595 | 2.492 | 0.460 |
2019 | 9300.162 | 1.122 | 66066.451 | 2.679 | 0.419 |
2020 | 9253.597 | 1.117 | 71748.100 | 2.910 | 0.384 |
表6
2007—2020年我国农业碳排放与农业经济发展间的脱钩关系——基于Tapio脱钩评价指标"
年份 Year | ΔC/C | ΔAGRI/AGRI | 弹性值 e | 碳排放特征 Carbon emission characteristics |
---|---|---|---|---|
2007 | 0.013 | 0.133 | 0.098 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2008 | 0.014 | 0.121 | 0.112 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2009 | 0.035 | 0.084 | 0.421 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2010 | 0.020 | 0.171 | 0.119 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2011 | 0.018 | 0.120 | 0.150 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2012 | 0.017 | 0.105 | 0.158 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2013 | 0.016 | 0.088 | 0.180 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2014 | 0.016 | 0.060 | 0.262 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2015 | 0.009 | 0.050 | 0.175 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2016 | 0.003 | 0.028 | 0.091 | 弱脱钩 Weak decoupling |
2017 | 0.007 | -0.021 | -0.333 | 强负脱钩 Expansion negative decoupling |
2018 | -0.019 | 0.055 | -0.341 | 强脱钩 Strong decoupling |
2019 | -0.022 | 0.070 | -0.311 | 强脱钩 Strong decoupling |
2020 | -0.005 | 0.079 | -0.064 | 强脱钩 Strong decoupling |
表7
2007—2020年我国农业碳排放绩效评估及分解"
年份 Year | 农业碳排放绩效 AMCPI | 技术效率变化 EC | 生产技术变化 TC |
---|---|---|---|
2007-2008 | 1.017 | 0.922 | 1.068 |
2008-2009 | 1.006 | 1.044 | 0.995 |
2009-2010 | 1.176 | 1.052 | 1.185 |
2010-2011 | 1.117 | 1.040 | 1.125 |
2011-2012 | 1.027 | 0.999 | 1.120 |
2012-2013 | 1.027 | 1.003 | 1.103 |
2013-2014 | 1.011 | 0.990 | 1.072 |
2014-2015 | 1.008 | 0.933 | 1.093 |
2015-2016 | 1.020 | 1.094 | 1.012 |
2016-2017 | 0.997 | 1.087 | 0.927 |
2017-2018 | 1.035 | 1.029 | 1.118 |
2018-2019 | 1.136 | 1.115 | 1.349 |
2019-2020 | 1.045 | 1.011 | 1.073 |
表8
2007—2020年我国七大经济区农业碳排放绩效动态变化情况"
年份 Year | 北部沿海 North coast | 大西南 Great Southwest | 长江中游 Middle reaches of the Yangtze River | 黄河中游 Middle reaches of the Yellow River | 南部沿海 Southern coast | 东部沿海 Eastern coastal | 大西北 Great Northwest |
---|---|---|---|---|---|---|---|
2007-2008 | 0.917 | 0.837 | 0.885 | 0.901 | 0.858 | 0.954 | 0.912 |
2008-2009 | 0.941 | 0.935 | 0.907 | 0.919 | 1.035 | 0.908 | 0.890 |
2009-2010 | 1.069 | 1.034 | 1.042 | 1.036 | 1.003 | 1.033 | 1.152 |
2010-2011 | 0.990 | 1.056 | 1.106 | 1.043 | 1.004 | 1.064 | 0.983 |
2011-2012 | 0.962 | 1.041 | 0.919 | 1.010 | 0.996 | 0.993 | 1.007 |
2012-2013 | 1.055 | 0.979 | 1.057 | 0.989 | 0.997 | 0.948 | 0.931 |
2013-2014 | 0.962 | 1.019 | 0.978 | 0.994 | 1.014 | 0.928 | 0.836 |
2014-2015 | 1.033 | 0.965 | 0.935 | 0.917 | 0.878 | 0.974 | 0.952 |
2015-2016 | 1.005 | 1.039 | 1.070 | 0.914 | 1.157 | 1.003 | 1.023 |
2016-2017 | 0.912 | 0.987 | 0.874 | 0.989 | 0.969 | 1.024 | 1.070 |
2017-2018 | 1.079 | 0.942 | 0.998 | 1.045 | 1.002 | 1.135 | 1.112 |
2018-2019 | 1.022 | 1.139 | 1.147 | 1.095 | 1.000 | 1.036 | 1.133 |
2019-2020 | 1.062 | 1.046 | 1.103 | 1.174 | 1.114 | 1.031 | 1.054 |
均值 Mean | 1.001 | 1.001 | 1.002 | 1.002 | 1.002 | 1.002 | 1.004 |
排名 Order | 2 | 1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
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The contribution rate of agricultural scientific and technological progress has increased by 7 percentage points in 10 years-science and technology develop rapidly. (2022-08-19)[2023-05-10]. http://www.kjs.moa.gov.cn/gzdt/202208/t20220819_6407317.htm. (in Chinese)
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Notice on the issuance of the implementation plan for pollution reduction and carbon reduction synergy. (2022-06-10)[2023-05-10]. http://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/2022-06/17/content_5696364.htm. (in Chinese)
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