吳 昊 玥，黃 瀚 蛟，陳 文 寬*

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)管理學(xué)院，四川 成都 611130；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 咸陽 712100)

0 引言

糧食安全一直是關(guān)乎全局的重大戰(zhàn)略問題。中國(guó)人口占全球的1/5，耕地僅占全球的8%，糧食安全保障面臨多重挑戰(zhàn)，如果未來中長(zhǎng)期氣候繼續(xù)變暖，將嚴(yán)重影響糧食生產(chǎn)[1]。根據(jù)《國(guó)家人口發(fā)展規(guī)劃(2016-2030 年)》，我國(guó)人口將在2030年達(dá)到14.5億，屆時(shí)食物需求量為 4.84～6.09 億t，加之2020年新冠肺炎疫情突發(fā)并在全球持續(xù)蔓延，更為我國(guó)糧食自給增添一定壓力。緣于巨大的農(nóng)產(chǎn)品需求，我國(guó)目前必須維持以農(nóng)資高強(qiáng)度投入為主要特征的耕地利用模式，但隨之而來的環(huán)境后果不容忽視：在翻耕、灌溉等環(huán)節(jié)，農(nóng)用能源、化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等物資均為溫室氣體的重要排放源，貢獻(xiàn)了全國(guó)17%的碳排放[2]。糧食安全與生態(tài)保護(hù)之間的矛盾日益凸顯，推進(jìn)耕地利用低碳轉(zhuǎn)型已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。耕地利用方式的轉(zhuǎn)變勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致糧食產(chǎn)量變化[3]，為協(xié)調(diào)耕地利用減排與糧食安全保障之間的關(guān)系，需科學(xué)分析耕地利用碳排放時(shí)空格局及演進(jìn)趨勢(shì)，把握其與糧食生產(chǎn)的關(guān)系演化過程，為堅(jiān)守糧食安全底線前提下加快實(shí)現(xiàn)耕地低碳利用提供理論參考。

現(xiàn)有土地利用碳排放研究多集中在建設(shè)用地、城市土地方面，對(duì)耕地關(guān)注較少，主要可歸納為3種思路：1)利用模型進(jìn)行模擬測(cè)算[4]，測(cè)算結(jié)果較精密、準(zhǔn)確，但更適用于小尺度研究；2)采用土地利用碳排放系數(shù)進(jìn)行核算[5]，由于不同地區(qū)的耕地類型、質(zhì)量存在顯著差異，根據(jù)統(tǒng)一系數(shù)進(jìn)行估算難以兼顧精度；3)將耕地利用作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，依托較成熟的農(nóng)業(yè)碳排放核算清單核算耕地利用碳排放量，這也是目前的主流研究思路。West 等[6]較早對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放源頭進(jìn)行研究，認(rèn)為排放源主要來自農(nóng)業(yè)投入，包括化肥、農(nóng)用石灰、農(nóng)藥、農(nóng)業(yè)灌溉和種子培育5類；Cheng 等[7]構(gòu)建包含化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、翻耕、灌溉和柴油6項(xiàng)排放因子的核算清單，為農(nóng)業(yè)碳排放提供了基礎(chǔ)核算框架,并逐漸運(yùn)用于耕地利用碳排放研究中[8-10]；李波等[2]基于前述6項(xiàng)排放因子，對(duì)中國(guó)1993-2008 年的農(nóng)業(yè)碳排放進(jìn)行核算。在考慮前述碳源之外，范大莎等[11]還將作物秸稈焚燒納入核算范疇，估算了2000-2014年東北3省的農(nóng)田碳排放。

耕地利用與糧食生產(chǎn)之間的關(guān)系一直是學(xué)界關(guān)注重點(diǎn)，學(xué)者們聚焦于耕地?cái)?shù)量[12,13]、質(zhì)量[14]、利用方式[3,15]、集約利用水平[16]等方面，探討其與糧食生產(chǎn)之間的協(xié)調(diào)性。在耕地利用碳排放領(lǐng)域，相關(guān)研究在分析其時(shí)空特征[9]、影響因素[17]、驅(qū)動(dòng)機(jī)理[18]之外，也探討了其與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系，常用方法是脫鉤模型。例如：李波[19]基于環(huán)比形式的脫鉤指數(shù)，探討了1994-2008年中國(guó)耕地利用碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的短期關(guān)系，發(fā)現(xiàn)二者以擴(kuò)張連接和擴(kuò)張負(fù)脫鉤為主，其中江蘇、湖北、湖南分別呈強(qiáng)脫鉤、弱脫鉤、擴(kuò)張連接狀態(tài)，黑龍江、河南、河北等6省域表現(xiàn)為多種彈性特征并存；田云等[20]運(yùn)用Tapio環(huán)比脫鉤指數(shù)，發(fā)現(xiàn)1995-2009年湖北省耕地利用碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的年際關(guān)系以弱脫鉤和強(qiáng)脫鉤為主；丁寶根等[9]采用Tapio彈性脫鉤指數(shù)分析中國(guó)耕地利用碳排放與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的中長(zhǎng)期關(guān)系，發(fā)現(xiàn)二者在2000-2012年主要呈弱脫鉤狀態(tài)，但 2013-2017年脫鉤類型及程度趨于差異化。

綜觀現(xiàn)有研究，仍存在如下缺憾：1)多數(shù)研究直接使用由化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜、翻耕、灌溉、農(nóng)機(jī)6個(gè)碳源構(gòu)成的核算清單，未深入梳理耕地利用涉及的排放源，對(duì)附著物和產(chǎn)出物的碳效應(yīng)少有細(xì)致討論，導(dǎo)致核算范疇籠統(tǒng)、內(nèi)容有局限；2)現(xiàn)有耕地利用碳排放脫鉤研究多關(guān)注碳排放與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間的聯(lián)系，較少涉及與糧食產(chǎn)量的關(guān)系分析；3)脫鉤是一個(gè)長(zhǎng)期趨勢(shì)概念，強(qiáng)調(diào)一定時(shí)期內(nèi)資源環(huán)境指標(biāo)穩(wěn)定持續(xù)地保持與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的脫鉤關(guān)系，而非短期意義上的隨機(jī)波動(dòng)和偏離，然而多數(shù)研究基于相鄰年份、采用環(huán)比形式進(jìn)行脫鉤指數(shù)測(cè)算，與脫鉤過程的長(zhǎng)期性和趨勢(shì)性要求相悖，不宜直接作為不同時(shí)期和不同考察對(duì)象之間的比較依據(jù)[21]。

作為核心產(chǎn)糧區(qū)域，糧食主產(chǎn)區(qū)的糧食產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的75%[22]，承擔(dān)著保障糧食安全的重要功能，但其耕地利用碳排放量同樣在全國(guó)占據(jù)主導(dǎo)地位。因此，為準(zhǔn)確刻畫中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放的時(shí)空格局，厘清其與糧食生產(chǎn)的關(guān)系演化，本研究嘗試從以下方面進(jìn)行拓展：搭建由農(nóng)用物資、稻田甲烷、土壤氧化亞氮和秸稈燃燒4類碳源組成的核算框架，對(duì)2000-2019年中國(guó)13個(gè)省域糧食主產(chǎn)區(qū)的耕地利用碳排放進(jìn)行科學(xué)核算，分析其時(shí)序演進(jìn)特征與空間分布格局；在此基礎(chǔ)上，以研究時(shí)段的基期(2000年)為參考基準(zhǔn)，從區(qū)域、省域兩個(gè)層面考察耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)之間相對(duì)長(zhǎng)期的脫鉤狀態(tài)，探明二者關(guān)系的變化過程，以期為現(xiàn)有糧食生產(chǎn)與耕地利用碳排放的交叉領(lǐng)域提供補(bǔ)充，也為認(rèn)清我國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用生態(tài)效益與糧食安全保障的關(guān)系提供參考。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 耕地利用碳排放核算方法

本研究對(duì)耕地利用碳排放具體類別、產(chǎn)生機(jī)理及核算所需數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，主要考慮農(nóng)用物資、稻田甲烷(附著物)、土壤氧化亞氮和秸稈燃燒(廢棄物)4類排放源，各類源頭涵蓋的若干細(xì)項(xiàng)(即排放因子)如表1所示，限于篇幅，不再詳細(xì)列出各排放因子的具體系數(shù)。耕地利用碳排放量即為各排放因子的活動(dòng)數(shù)據(jù)與相關(guān)系數(shù)相乘匯總所得，具體核算公式如表2所示。此外，1 t CH4、1 t N2O分別等同于34 t CO2(9.2727 t C)、298 t CO2(81.2727 t C)所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)，將統(tǒng)一按照該比例將其折算為標(biāo)準(zhǔn)碳，以便后續(xù)比較與分析。

表1 耕地利用碳排放源頭及機(jī)理Table 1 Source and mechanism of carbon emissions from cropland use

表2 耕地利用碳排放核算公式及所需數(shù)據(jù)說明Table 2 Equation and data required for calculating the carbon emissions from cropland use

1.2 Tapio脫鉤理論

脫鉤原指兩個(gè)或多個(gè)物理量之間相互關(guān)系減弱的現(xiàn)象，世界經(jīng)合組織(OECD)[26]最早將這一概念用于反映環(huán)境危害與經(jīng)濟(jì)績(jī)效之間的聯(lián)系。Tapio[27]對(duì)OECD脫鉤模型進(jìn)行了改良，提出包含8種類型的脫鉤方法。本文采用彈性形式Tapio脫鉤方法定義糧食生產(chǎn)的碳脫鉤指數(shù)(式(1))，即一定時(shí)期內(nèi)當(dāng)前和基期碳排放變化率與糧食產(chǎn)量變化率之比，反映耕地利用碳排放變化對(duì)于糧食生產(chǎn)變化的敏感程度。根據(jù)指數(shù)取值與經(jīng)濟(jì)含義，可劃分為圖1所示的8種脫鉤狀態(tài)。

圖1 基于指標(biāo)變化率與彈性值的脫鉤類別劃分Fig.1 Classification of decoupling based on the index changing rate and elasticity

(1)

式中:ε為耕地利用碳排放的糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)彈性，即脫鉤指數(shù);ΔE為耕地利用碳排放變化量，Ei和E0分別為當(dāng)期和基期的耕地利用碳排放量；ΔG為糧食產(chǎn)量變化量，Gi和G0分別為當(dāng)期和基期的糧食產(chǎn)量。

1.3 數(shù)據(jù)來源

中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)包括河北、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、河南、山東、湖北、湖南、江西、安徽、四川13個(gè)省域，研究數(shù)據(jù)包括2000-2019年各省域耕地利用碳排放所涉及的活動(dòng)數(shù)據(jù)、排放系數(shù)(表2)和糧食產(chǎn)量數(shù)據(jù)，活動(dòng)數(shù)據(jù)源于歷年《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》和各省域統(tǒng)計(jì)年鑒。

2 耕地利用碳排放時(shí)空特征

2.1 耕地利用碳排放時(shí)序變化過程

對(duì)2000-2019年中國(guó)13個(gè)省域糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放進(jìn)行核算，并繪制碳排放總量與結(jié)構(gòu)演化趨勢(shì)圖(圖2)。2000-2019年耕地利用碳排放量年均值為16 459.942萬t，年均增長(zhǎng)率為1.525%，根據(jù)其變化趨勢(shì)可劃分為波動(dòng)下降、勻速增長(zhǎng)、平緩下降3個(gè)階段。1)2000-2003年碳排放總量在13 500萬t上下浮動(dòng)，緣于期間“三農(nóng)”問題凸顯，農(nóng)業(yè)發(fā)展停滯不前，碳排放得以遏制；2)2004年碳排放總量陡增至14 383.498萬t，此后保持平穩(wěn)上升趨勢(shì)，至2015年達(dá)到峰值18 871.194萬t，推測(cè)是由于2004年中央一號(hào)文件的惠農(nóng)政策有效激發(fā)了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，農(nóng)資投入顯著增加，農(nóng)用能源消耗量持續(xù)增大，作物種植、秸稈燃燒等活動(dòng)帶來的碳排放也出現(xiàn)增長(zhǎng)；3)2015年后碳排放總量逐漸回落，到2019年降至17 777.718萬t，表明盡管中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依然處于高能耗、高排放階段，但隨著近年耕地保護(hù)、節(jié)能減排相關(guān)措施陸續(xù)出臺(tái)，排放增速已得到有效控制，發(fā)展勢(shì)頭逐漸向好。

圖2 中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放時(shí)序演進(jìn)趨勢(shì)Fig.2 Temporal evolution of carbon emissions from cropland use in major grain-producing areas of China

排放結(jié)構(gòu)中，秸稈燃燒碳源平均占比最高，土壤碳源平均占比最低。20年間各源頭排放量的演變過程差異較大。農(nóng)用物資碳排放前期平穩(wěn)上升、后期逐漸下降，2014年達(dá)到峰值(5 871.644萬t)，平均排放量為5 207.234萬t，年均增長(zhǎng)率為1.386%；稻田碳排放量前期呈波動(dòng)下降，自2004年平緩上升，均值為4 307.603萬t，年均增長(zhǎng)率為0.751%；土壤碳源與農(nóng)用物資碳源的發(fā)展趨勢(shì)相似，同樣在2014年達(dá)到峰值2 104.555萬t，均值為1 937.726萬t，年均增長(zhǎng)率為0.342%；秸稈燃燒碳排放量在2000-2003年微弱下降， 2004-2017年快速增加，此后穩(wěn)定在6 100萬t左右，20年均值為5 007.379萬t，年均增長(zhǎng)率為2.787%，其增長(zhǎng)率和排放量均居4類碳源之首，增排效應(yīng)不容忽視。

2.2 耕地利用碳排放空間分布格局

主要年份糧食主產(chǎn)區(qū)的耕地利用碳排放空間格局如圖3所示。從省域格局變化看，2000 年湖南、江蘇、安徽、河南、山東、湖北、江西、四川8省的碳排放量在1 000萬～2 000萬t之間，其余省域的碳排放量均低于1 000萬t；到2010年，湖南和河南的碳排放量超過2 000萬t，黑龍江跨入1 000萬～2 000萬t區(qū)間，其余地區(qū)的碳排放量增幅不一；與2010年相比，2019年的碳排放格局變化較小，僅內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江、安徽、河南出現(xiàn)增長(zhǎng)，江西、山東、河南、湖北、湖南呈輕微下降趨勢(shì)，四川、遼寧、江蘇保持穩(wěn)定。研究前期，處于高排放區(qū)間的省域數(shù)量有所增加，但從后期發(fā)展態(tài)勢(shì)看，少數(shù)省域碳排放量繼續(xù)上升，但增速明顯放緩，多數(shù)省域碳排放趨于平穩(wěn)或有下降勢(shì)頭，表明糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用正處于高碳向低碳緩慢轉(zhuǎn)型階段。

圖3 主要年份中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放空間分布Fig.3 Spatial distribution of carbon emissions from cropland use in major grain-producing areas of China in major years

從碳排放均值看，高于2 000萬t的省域只有湖南(2 055.789萬t)，位于1 500萬～2 000萬t的依次為河南(1 910.860萬t)、安徽(1 698.997萬t)和江蘇(1 662.772萬t)，山東、湖北、黑龍江、江西和四川的碳排放均值位于1 000萬～1 500萬t區(qū)間，河北、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古介于500萬～1 000萬t之間。就空間分布而言，高排放省域多分布在華中地區(qū)，當(dāng)?shù)貫樗局鳟a(chǎn)區(qū)，對(duì)化肥、農(nóng)藥等高碳農(nóng)資的依賴度較高，加之稻田面積廣闊、秸稈處理量大，秸稈露天焚燒比例普遍較高，尤其是湖南、安徽，秸稈露天焚燒比例均超過40%；東北地區(qū)碳排放量遠(yuǎn)低于華中地區(qū)，主要農(nóng)作物秸稈露天焚燒比例約10%～20%，在保證糧食產(chǎn)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了較低污染排放。

3 耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)脫鉤效應(yīng)

3.1 區(qū)域?qū)用娓乩锰寂欧排c糧食生產(chǎn)脫鉤效應(yīng)

按照 Tapio 脫鉤理論，以基期2000年為參照，測(cè)算各年糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量的脫鉤指數(shù)，結(jié)果如表3所示。從相對(duì)長(zhǎng)期脫鉤狀態(tài)看，耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系經(jīng)歷了“弱負(fù)脫鉤—擴(kuò)張負(fù)脫鉤—增長(zhǎng)連接—弱脫鉤”的變化過程，呈現(xiàn)出逐步優(yōu)化態(tài)勢(shì)。

表3 2001-2019年中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量脫鉤指數(shù)Table 3 Decoupling index of carbon emissions from cropland use and grain production in major grain-producing areas of China from 2001 to 2019

2001-2003年碳排放與糧食產(chǎn)量間呈弱負(fù)脫鉤與弱脫鉤交替態(tài)勢(shì)，這緣于當(dāng)期與基期間隔較短，脫鉤指數(shù)受指標(biāo)變動(dòng)的沖擊較明顯，脫鉤狀態(tài)缺乏穩(wěn)定性。2001年和2003年碳排放和糧食產(chǎn)量的變化率均為負(fù)，前者絕對(duì)值明顯小于后者。這一階段正是我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸期，耕地利用碳排放量隨之降低，加之低水平耕種、粗放式生產(chǎn)，糧食產(chǎn)量不增反減。2004年碳排放與糧食生產(chǎn)表現(xiàn)為擴(kuò)張負(fù)脫鉤關(guān)系，前者增長(zhǎng)率顯著大于后者，隨著農(nóng)業(yè)稅的全面取消與財(cái)政支農(nóng)力度不斷增大，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大，機(jī)械化、化學(xué)化程度逐步加深，秸稈燃燒碳排放量日益攀升，在糧食逐年增產(chǎn)的同時(shí)，環(huán)境污染日益加重。2005年二者關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲩L(zhǎng)連接，變化態(tài)勢(shì)趨于一致，此種耦合關(guān)系一直持續(xù)至2010年，表示這一階段的糧食增產(chǎn)仍與化肥、農(nóng)藥等農(nóng)資的大量投入和農(nóng)用機(jī)械使用密切相關(guān)。2011年碳排放與糧食生產(chǎn)平穩(wěn)進(jìn)入弱脫鉤階段，意味著我國(guó)政府對(duì)農(nóng)業(yè)綠色生產(chǎn)的重視程度日益增加，在確保糧食增產(chǎn)的同時(shí)，有效驅(qū)動(dòng)耕地利用由高碳向低碳轉(zhuǎn)型。觀察兩項(xiàng)指標(biāo)的變化率，2015-2019年雖然耕地利用碳排放的增長(zhǎng)率依然為正，但開始穩(wěn)定下降，而糧食產(chǎn)量的增長(zhǎng)率雖有波動(dòng)，但整體呈上升趨勢(shì)，意味著若繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)排放源頭的控制，二者關(guān)系將順利實(shí)現(xiàn)從弱脫鉤過渡到強(qiáng)脫鉤。

3.2 省域?qū)用娓乩锰寂欧排c糧食生產(chǎn)關(guān)系分析

為初步了解省域?qū)用娴那闆r，本研究將耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量?jī)身?xiàng)指標(biāo)置于同一坐標(biāo)系中，以兩項(xiàng)指標(biāo)在2000-2019年的省域均值為原點(diǎn)，將13個(gè)省域劃分為高排高產(chǎn)、低排高產(chǎn)、低排低產(chǎn)、高排低產(chǎn)4類(圖4)。圖4顯示，河南、黑龍江、山東屬于高排高產(chǎn)區(qū)，這些地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模較大，排放環(huán)節(jié)較多，碳排放量較高；低排高產(chǎn)區(qū)是耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量之間關(guān)系最理想的狀態(tài)，農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)了減排與增效兼顧，但沒有任何糧食主產(chǎn)省域位于該區(qū)；低排低產(chǎn)區(qū)包括河北、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、江西、四川6省域，其碳排放量相對(duì)較低，糧食產(chǎn)量同樣低于產(chǎn)糧大省平均水平；高排低產(chǎn)區(qū)包括江蘇、安徽、湖北、湖南4省域，耕地利用碳排放量較高，但糧食生產(chǎn)卻未達(dá)到與高排放相匹配的狀態(tài)。

圖4 基于耕地利用碳排放總量與糧食產(chǎn)量雙重維度的省域類別劃分Fig.4 Classification of provinces based on the dual dimension of carbon emissions from cropland use and grain production

在分析省域耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)的特征基礎(chǔ)上，測(cè)算各省域2001年、2010年和2019年的脫鉤指數(shù)，分別反映考察期初、期中和期末的脫鉤情形(表4)。從截面角度看，2001年的脫鉤指數(shù)較為無序，黑龍江、安徽的耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)呈強(qiáng)脫鉤關(guān)系，遼寧、吉林處于弱脫鉤狀態(tài)，江蘇、江西、山東、湖北、四川為弱負(fù)脫鉤狀態(tài)，而河北、內(nèi)蒙古則表現(xiàn)出強(qiáng)負(fù)脫鉤特征，河南屬于擴(kuò)張負(fù)脫鉤類型。2010年遼寧、吉林的耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量繼續(xù)保持弱脫鉤狀態(tài)，江蘇、黑龍江、安徽也加入弱脫鉤行列，其余省域多屬于擴(kuò)張負(fù)脫鉤和增長(zhǎng)連接兩種類型，表明期間僅少數(shù)地區(qū)實(shí)現(xiàn)糧食增速超越碳排放增速，多數(shù)地區(qū)仍處于排放增長(zhǎng)而產(chǎn)量下降或排放高增長(zhǎng)而產(chǎn)量低增長(zhǎng)的狀態(tài)，普遍表現(xiàn)出糧食增產(chǎn)依賴于高碳農(nóng)資投入的粗放式生產(chǎn)特征。2019年糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)以弱脫鉤為主，如河北、遼寧、吉林、黑龍江等10省域呈弱脫鉤狀態(tài)，而內(nèi)蒙古、河南、湖南尚處于增長(zhǎng)連接狀態(tài)，意味著其糧食增產(chǎn)對(duì)資源環(huán)境的依賴程度依然較高。

表4 中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)的脫鉤狀態(tài)Table 4 Decoupling status of carbon emissions from cropland use and grain production in major grain-producing areas of China

就時(shí)序特征而言，2000-2001年間隔較短，未滿足脫鉤關(guān)系所要求的長(zhǎng)期性，受指標(biāo)波動(dòng)的沖擊較明顯，所以2001年的脫鉤狀態(tài)僅作為初期情況的參考。對(duì)比2019年與2010年，遼寧、內(nèi)蒙古等6省域的脫鉤狀態(tài)較穩(wěn)定，內(nèi)蒙古表現(xiàn)為增長(zhǎng)連接，遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、安徽一直保持弱脫鉤，其余7省域的脫鉤狀態(tài)有不同程度的改善，如河北、湖北由擴(kuò)張負(fù)脫鉤演變?yōu)槿趺撱^，河南、湖南由擴(kuò)張負(fù)脫鉤演變?yōu)樵鲩L(zhǎng)連接，江西、山東由增長(zhǎng)連接轉(zhuǎn)為弱脫鉤，四川則由強(qiáng)負(fù)脫鉤轉(zhuǎn)為弱脫鉤。具體而言，遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、安徽5省域保持弱脫鉤狀態(tài)緣于其糧食產(chǎn)量增速始終高于碳排放增速。內(nèi)蒙古的碳排放與糧食產(chǎn)量在2000-2015年增長(zhǎng)趨勢(shì)較一致，2016年起除秸稈燃燒碳排放持續(xù)上升外，其余碳源的排放量均呈下降趨勢(shì)。江西、山東、四川、河北、湖北5省域前期碳排放量持續(xù)攀升，其增速高于糧食產(chǎn)量增速，在2015年、2016年陸續(xù)達(dá)峰后開始穩(wěn)定下降，而糧食產(chǎn)量依然保持上升趨勢(shì)，得以走出高污染、低產(chǎn)出困境。湖南、河南的發(fā)展歷程與河北、湖北相似，同樣表現(xiàn)為早期持續(xù)增加，達(dá)峰后下降，但湖南、河南的排放基數(shù)更大，轉(zhuǎn)型任務(wù)更艱巨，仍處于增長(zhǎng)連接階段；隨著“一控兩減三基本”要求的提出，生產(chǎn)主體的生態(tài)保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)，其脫鉤指數(shù)逐漸趨近增長(zhǎng)連接與弱脫鉤之間的臨界值，若加強(qiáng)對(duì)高碳農(nóng)資施用與秸稈露天焚燒的防控，將平穩(wěn)過渡到弱脫鉤狀態(tài)。經(jīng)過20年演化，糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)的關(guān)系由無序分布演化為以弱脫鉤為主、增長(zhǎng)連接為輔的脫鉤格局，表明二者關(guān)系不斷改善，并向絕對(duì)脫鉤狀態(tài)穩(wěn)定演進(jìn)。

4 結(jié)論與啟示

本研究考慮農(nóng)用物資、稻田甲烷、土壤氧化亞氮和秸稈燃燒4類排放源，核算2000-2019年中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放量，從時(shí)空兩個(gè)維度探討其分布及演化特征。在此基礎(chǔ)上，依托Tapio脫鉤理論，從區(qū)域、省域兩個(gè)層面探討糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量的關(guān)系變動(dòng)歷程，結(jié)論如下：1)從時(shí)間維度而言，糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放總量均值為16 459.942萬t，年均增長(zhǎng)率為1.525%，根據(jù)其變化趨勢(shì)可劃分為波動(dòng)下降、勻速增長(zhǎng)、平緩下降3個(gè)階段；碳源結(jié)構(gòu)中，平均碳排放量占比最高的為秸稈燃燒、最低的為土壤排放。2)從空間格局看，高排放省域主要分布在華中地區(qū)，低排放省域主要位于東北地區(qū)?？疾烨捌冢幱诟吲欧艆^(qū)間的省域數(shù)量有所增加，排放總量也有所上升，后期僅少數(shù)省域排放量繼續(xù)增長(zhǎng)，但其增速明顯放緩，多數(shù)省域碳排放平穩(wěn)或有所下降，表明糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用正處于高碳向低碳緩慢轉(zhuǎn)型階段。3)糧食主產(chǎn)區(qū)耕地利用碳排放與糧食產(chǎn)量之間的關(guān)系經(jīng)歷了“弱負(fù)脫鉤—擴(kuò)張負(fù)脫鉤—增長(zhǎng)連接—弱脫鉤”過程，發(fā)展態(tài)勢(shì)趨向優(yōu)化;根據(jù)二者關(guān)系，將13個(gè)省域劃分為高排高產(chǎn)區(qū)(河南、黑龍江、山東)、低排低產(chǎn)區(qū)(河北、內(nèi)蒙古等6省域)及高排低產(chǎn)區(qū)(湖北、湖南等4省域);根據(jù)脫鉤指數(shù)，2019年河北、遼寧等10省域處于弱脫鉤狀態(tài)，內(nèi)蒙古、河南、湖南仍處于增長(zhǎng)連接狀態(tài)。

中國(guó)糧食主產(chǎn)區(qū)的耕地利用碳排放與糧食生產(chǎn)總體呈弱脫鉤狀態(tài)，但在耕地利用過程中仍有明顯減排空間，距實(shí)現(xiàn)絕對(duì)脫鉤尚有一定差距。據(jù)此，應(yīng)在堅(jiān)守糧食安全底線的前提下，分重點(diǎn)、分批次促進(jìn)產(chǎn)糧大省耕地利用減排，因地制宜選擇低碳發(fā)展路徑。例如，湖南屬于高排低產(chǎn)型，其稻田甲烷、秸稈燃燒分別貢獻(xiàn)了碳排放總量的47%和30%，有必要繼續(xù)研發(fā)、推廣增產(chǎn)減碳的水稻生產(chǎn)技術(shù)，制定禁止秸稈露天焚燒、鼓勵(lì)秸稈資源化處理的可行化措施，盡快打破碳排放與糧食生產(chǎn)的增長(zhǎng)連接；對(duì)于內(nèi)蒙古、河南，應(yīng)通過引進(jìn)、推廣綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，加大耕地生態(tài)環(huán)境治理投入，推進(jìn)其由增長(zhǎng)連接到弱脫鉤的平穩(wěn)轉(zhuǎn)變；鼓勵(lì)黑龍江、遼寧等率先實(shí)現(xiàn)弱脫鉤的地區(qū)繼續(xù)優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn)技術(shù)，加快由弱脫鉤向強(qiáng)脫鉤轉(zhuǎn)變；對(duì)于江蘇、安徽、湖北3個(gè)高排低產(chǎn)區(qū)，雖排放基數(shù)較大，但因其已實(shí)現(xiàn)碳排放與糧食生產(chǎn)的弱脫鉤，糧食生產(chǎn)對(duì)高碳農(nóng)資和生態(tài)環(huán)境的依賴性有所減弱，可作為農(nóng)業(yè)節(jié)能減排的重點(diǎn)地區(qū)，通過優(yōu)化農(nóng)資利用結(jié)構(gòu)、改善廢棄物處理方式，促進(jìn)耕地利用向低碳轉(zhuǎn)型。