林 冰，費(fèi) 航

(山東理工大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山東 淄博 255000)

引言

中國(guó)積極響應(yīng)并參與全球氣候治理，實(shí)施一系列戰(zhàn)略、措施和行動(dòng)應(yīng)對(duì)氣候變化造成的一系列不利影響，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展。 習(xí)近平主席在2020 年第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上提出“中國(guó)二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030 年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和”；黨的二十大報(bào)告提出“推動(dòng)形成綠色低碳的生產(chǎn)方式和生活方式，積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”。 中國(guó)人口多，資源相對(duì)不足，以資源環(huán)境為代價(jià)的傳統(tǒng)發(fā)展模式亟待轉(zhuǎn)型，走綠色低碳發(fā)展道路是我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、高質(zhì)量發(fā)展的必然要求，“雙碳”目標(biāo)理應(yīng)成為社會(huì)各行各業(yè)工作部署的重點(diǎn)方向。 農(nóng)業(yè)活動(dòng)產(chǎn)生大量的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)，是我國(guó)溫室氣體排放的重要來(lái)源之一。 我國(guó)2005 年、2010 年和2014 年的溫室氣體排放統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，農(nóng)業(yè)活動(dòng)中測(cè)算的動(dòng)物腸道發(fā)酵、動(dòng)物糞便管理、水稻種植和農(nóng)用地排放產(chǎn)生的溫室氣體，三個(gè)年份排放二氧化碳當(dāng)量(CO2e)分別為8.19 億噸、8.28 億噸和8.30 億噸，占同期全國(guó)CO2e 排放量分別為11.6%、8.7%和7.4%。 隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，土地經(jīng)營(yíng)規(guī)?；蜋C(jī)械化水平將不斷提高，三產(chǎn)融合速度加快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和消費(fèi)等環(huán)節(jié)產(chǎn)生的能源消耗碳排放隨之大幅增加，分析農(nóng)業(yè)碳排放的時(shí)空特征及影響因素，制定相應(yīng)綠色低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展政策，對(duì)推進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域減排固碳，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

山東是農(nóng)業(yè)大省，糧食產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)齊全、種類(lèi)豐富。 2020 年農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值率先突破萬(wàn)億元，2022 年到達(dá)1.2 萬(wàn)億元，穩(wěn)居全國(guó)首位。 農(nóng)業(yè)農(nóng)村領(lǐng)域?qū)嵭袦p排固碳等舉措后，山東省面臨較大的農(nóng)業(yè)碳減排壓力，但由于各地市在地理區(qū)位、經(jīng)濟(jì)條件與發(fā)展路徑等方面存在諸多不同，需深入研究農(nóng)業(yè)碳排放地區(qū)差異及其影響因素。 因此，本文以山東農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展作為研究對(duì)象，創(chuàng)新性將種植業(yè)和畜牧業(yè)納入碳排放時(shí)空特征指標(biāo)測(cè)度中，提高了農(nóng)業(yè)碳排放測(cè)算指標(biāo)體系的廣度和精度，并利用擴(kuò)展的STIRPAT 模型分析其影響因素，對(duì)不同時(shí)期、不同地區(qū)碳排放特征進(jìn)行深入系統(tǒng)的分析，以期推動(dòng)山東乃至全國(guó)農(nóng)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展以及“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

一、文獻(xiàn)綜述

近年來(lái)越來(lái)越多的學(xué)者對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放展開(kāi)研究，形成大量成果，主要集中在以下兩方面。

一是農(nóng)業(yè)碳排放量測(cè)算及基本特征分析。哥本哈根世界氣候大會(huì)召開(kāi)后，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始關(guān)注農(nóng)業(yè)碳排放。 李波等(2011)對(duì)農(nóng)用物資投入碳排放展開(kāi)測(cè)算[1]，正式提出“農(nóng)業(yè)碳排放”概念，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究逐漸深入，種植業(yè)、畜牧業(yè)中越來(lái)越多的碳排放源被納入測(cè)算范圍，具體碳源涉及農(nóng)業(yè)物資投入、農(nóng)業(yè)能源消耗、禽畜養(yǎng)殖、水稻種植[2](田云和尹忞昊，2022)、秸稈焚燒和農(nóng)田土壤利用[3](朱艦偉，2023)等六個(gè)方面。 碳排放主要核算方法是排放系數(shù)法。 根據(jù)IPCC(政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì))或其他權(quán)威機(jī)構(gòu)公布的各項(xiàng)碳源碳排放系數(shù)，與研究區(qū)域各碳源活動(dòng)水平數(shù)據(jù)相乘，得到各類(lèi)農(nóng)業(yè)活動(dòng)溫室氣體排放量。 另有模型模擬法、實(shí)地測(cè)量法等方法，但應(yīng)用較少[4](胡永浩等，2023)。 在此測(cè)算基礎(chǔ)上，何艷秋(2018)基于全國(guó)[5]、邱子健(2022)基于省際[6]、周一凡等(2022)基于縣域[7]不同層面對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放總量、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)等時(shí)空特征進(jìn)行分析。

二是關(guān)于農(nóng)業(yè)碳排放影響因素分析。 學(xué)者們采用LMDI 分解法、Kaya 恒等式、Tobit 模型等方法對(duì)各研究區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)碳排放驅(qū)動(dòng)機(jī)理展開(kāi)剖析。 劉楊、劉鴻斌(2022)發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放增加的重要因素，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、勞動(dòng)力因素則通常起抑制作用[8]。 盧奕亨等(2023)認(rèn)為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)集聚水平、城鎮(zhèn)化水平、農(nóng)地規(guī)模經(jīng)營(yíng)會(huì)增加碳排放，機(jī)械化水平、農(nóng)業(yè)財(cái)政支持會(huì)減少碳排放，其中機(jī)械化水平、農(nóng)業(yè)財(cái)政支持、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和城鎮(zhèn)化水平的貢獻(xiàn)程度較高[9]。此外，賀青等(2023)從農(nóng)業(yè)機(jī)械化[10]、黃偉華等(2023)從財(cái)政支農(nóng)[11]、祝偉和王瑞梅(2023)從技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)營(yíng)規(guī)模[12]等不同視角探究了各因素對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響，發(fā)現(xiàn)影響程度通常因時(shí)因地而異。

現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的研究范圍不斷擴(kuò)大，研究視角更加深入，從理論和實(shí)證兩個(gè)維度為后續(xù)研究積累了豐富的研究成果，但在以下幾個(gè)方面仍存在一定不足。 一是許多文獻(xiàn)在測(cè)算農(nóng)業(yè)碳排放時(shí)選擇碳源不夠全面，僅測(cè)算種植業(yè)產(chǎn)生的CO2排放，忽略了畜牧業(yè)產(chǎn)生的CH4和N2O；同時(shí)碳排放核算不準(zhǔn)確，部分碳源排放系數(shù)的使用較隨意，未經(jīng)科學(xué)論證，易導(dǎo)致后續(xù)測(cè)算出現(xiàn)偏差。 二是在研究影響因素時(shí)，多數(shù)采取LMDI 模型、Kaya 恒等式進(jìn)行分析，雖然計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)便，結(jié)果直觀，但可選擇的影響因素相對(duì)固定、數(shù)量較少、存在相互依賴(lài)性，并且計(jì)算所需數(shù)據(jù)較少，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不夠客觀。 三是研究對(duì)象選擇上，山東作為農(nóng)業(yè)大省，農(nóng)業(yè)碳排放尤其是碳排放時(shí)空特征與影響因素相關(guān)研究較少。 因此，本文將從碳排放時(shí)空特征視角研究山東農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，把種植業(yè)和畜牧業(yè)納入碳排放時(shí)空特征指標(biāo)測(cè)度中，利用擴(kuò)展的STIRPAT 模型分析其影響因素。

二、研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

(一)農(nóng)業(yè)碳排放測(cè)算方法

為避免混淆，使用種植業(yè)代替狹義農(nóng)業(yè)。2002—2021 年山東省種植業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)和農(nóng)林牧漁專(zhuān)業(yè)及輔助性活動(dòng)產(chǎn)值分別占農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值51.2%、1.7%、27.6%、14.4%以及5.2%，其中種植業(yè)與畜牧業(yè)共計(jì)占比78.8%，是山東省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)主要組成部分。 由于林業(yè)通過(guò)森林的儲(chǔ)碳功能吸收和固定大氣中的CO2，主要表現(xiàn)為收集二氧化碳，而漁業(yè)和農(nóng)林牧漁服務(wù)業(yè)能耗、要素投入統(tǒng)計(jì)不足，難以對(duì)碳排放進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，因此選取種植業(yè)和畜牧業(yè)碳排放作為主要研究對(duì)象。 采用碳排放因子法來(lái)測(cè)算農(nóng)業(yè)碳排放量，具體公式如下:

式(1)中，C 為農(nóng)業(yè)碳排放總量，Ti表示第i類(lèi)碳排放來(lái)源(碳源)的活動(dòng)量，δi表示第i 類(lèi)碳源的碳排放系數(shù)。 由于種植業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體主要為CO2，而畜牧業(yè)產(chǎn)生的溫室氣體主要為CH4、N2O，為了便于核算和比較，將各類(lèi)溫室氣體根據(jù)其100 年內(nèi)全球增溫潛勢(shì)(GWP)折算為CO2e 統(tǒng)一度量。 根據(jù)IPCC 第五次評(píng)估報(bào)告，GWP(CO2)＝1，GWP(CH4)＝28，GWP(N2O)＝265。 本文測(cè)算的碳排放量為CO2e，1 噸CH4 和N2O 產(chǎn)生的溫室效應(yīng)分別相當(dāng)于28 噸和265 噸CO2e。

1.種植業(yè)碳排放

主要包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中投入的各類(lèi)化學(xué)產(chǎn)品(化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜和柴油)在生產(chǎn)和使用過(guò)程中直接或間接產(chǎn)生的碳排放；農(nóng)業(yè)灌溉使用電能所導(dǎo)致的間接碳排放。 鑒于山東省水稻種植面積僅占農(nóng)作物總播種面積約1%的實(shí)際情況，故不計(jì)算水稻碳排放。 種植業(yè)各類(lèi)碳源具體碳排放系數(shù)如表1 所示。

表1 種植業(yè)碳源及碳排放系數(shù)

2.畜牧業(yè)碳排放

畜牧業(yè)排放的溫室氣體主要來(lái)自養(yǎng)殖的反芻動(dòng)物(牛、羊)及其他動(dòng)物腸道發(fā)酵產(chǎn)生的CH4、糞便排泄產(chǎn)生的CH4和N2O。 基于山東省畜牧業(yè)情況，選取牛、羊、豬和家禽4 個(gè)主要品種，其CH4和N2O 排放系數(shù)如表2 所示。

表2 畜牧業(yè)碳源及碳排放系數(shù)

平均養(yǎng)殖時(shí)間大于1 年的牛、羊年飼養(yǎng)數(shù)量為上年年末與本年末存欄量平均值，平均養(yǎng)殖時(shí)間小于1 年的豬和家禽，年飼養(yǎng)數(shù)量采用當(dāng)年出欄量×(平均養(yǎng)殖時(shí)間/365)，豬和家禽的平均養(yǎng)殖時(shí)間分別為200 天和55 天[13](閔繼勝、胡浩，2012)。

3.農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度

選取農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度衡量農(nóng)業(yè)碳排放水平，指各地區(qū)農(nóng)牧業(yè)單位GDP 產(chǎn)生的CO2，即CE ＝C/GDP，其中CE 為農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度，單位為噸/萬(wàn)元，C 為農(nóng)業(yè)碳排放量，GDP 為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)總值。

(二)STIRPAT 模型

YORK 在IPAT 模型的基礎(chǔ)上提出STIRPAT模型。 該模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用于研究能耗與經(jīng)濟(jì)、技術(shù)間的量化關(guān)系。 碳排放可以分解為與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)的經(jīng)濟(jì)、人口、技術(shù)等各種影響因素，具體公式為:

式(2)中，I 表示環(huán)境影響或環(huán)境負(fù)荷，包含資源、能源等的消耗，溫室氣體排放等；P 表示人口數(shù)量；A 表示富裕程度，即經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平；T 表示技術(shù)水平。

a 為模型系數(shù)；b、c、d 分別表示P、A、T 的彈性系數(shù)，其正負(fù)值代表影響方向。 根據(jù)彈性系數(shù)概念，P、A、T 每發(fā)生1%的變化，將分別引起I 發(fā)生b%、c%和d%的變化；e 為隨機(jī)誤差項(xiàng)。STIRPAT 模型的優(yōu)勢(shì)是在研究過(guò)程中，可以根據(jù)研究區(qū)域的實(shí)際情況，引入其他影響因素。 本文選取經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、種植業(yè)生產(chǎn)效率、畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度、農(nóng)村人口數(shù)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等作為山東省農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素，各變量描述性統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

表3 影響因素變量定義

1.經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平(EL)

不同時(shí)期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響不同。 經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)使消費(fèi)者對(duì)農(nóng)產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量有更高需求，進(jìn)而增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者農(nóng)用物資投入量和動(dòng)物養(yǎng)殖數(shù)量。 但經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)到一定階段后農(nóng)業(yè)技術(shù)和制度會(huì)發(fā)生變革，從而減少碳排放，目前經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段以正向驅(qū)動(dòng)農(nóng)業(yè)碳排放為主。

2.種植業(yè)生產(chǎn)效率(FE)

種植業(yè)生產(chǎn)受農(nóng)業(yè)物資投入、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施健全程度、農(nóng)業(yè)節(jié)水節(jié)藥節(jié)能等新技術(shù)的影響。種植業(yè)生產(chǎn)效率反映農(nóng)業(yè)物資利用率與農(nóng)業(yè)增收的關(guān)系，生產(chǎn)效率提高會(huì)減少碳排放。

3.畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度(AE)

畜牧業(yè)產(chǎn)生大量溫室氣體。 從動(dòng)物種類(lèi)來(lái)看，反芻動(dòng)物腸胃發(fā)酵、糞便處理排放最多，其次為豬，最少的是禽類(lèi)。 在滿足人們基本物質(zhì)需求的前提下減少反芻動(dòng)物養(yǎng)殖比例，走低碳畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展道路，能夠顯著減少畜牧業(yè)碳排放。

4.農(nóng)村人口數(shù)量(RP)

農(nóng)村人口是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主體，農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移會(huì)引起農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式、經(jīng)營(yíng)規(guī)模發(fā)生變化，減少部分農(nóng)業(yè)活動(dòng)，導(dǎo)致碳排放減少。

5.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)(AS)

農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)中主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)會(huì)影響本地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放，相較低碳的林業(yè)、漁業(yè)、種植業(yè)和畜牧業(yè)產(chǎn)生大量碳排放，調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，推廣高效、環(huán)保的農(nóng)業(yè)種養(yǎng)模式有利于減少碳排放。

6.地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)(IS)

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率低、產(chǎn)出比較利益低，第二、第三產(chǎn)業(yè)興起加速農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，減少碳排放。

將上述變量帶入STIRPAT 模型，將其擴(kuò)展并取對(duì)數(shù)得到式(3):

式(3)中的β1、β2、β3、β4、β5和β6分別為經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、種植業(yè)生產(chǎn)效率、畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度、農(nóng)村人口數(shù)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的碳排放影響系數(shù)。

(三)數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

本文用于農(nóng)業(yè)碳排放測(cè)算和影響因素分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》。 其中，化肥(折純量)、農(nóng)藥、農(nóng)膜和農(nóng)用柴油以當(dāng)年實(shí)際使用量為準(zhǔn)，灌溉面積為當(dāng)年有效灌溉面積；2004 年各地區(qū)農(nóng)村人口數(shù)量數(shù)據(jù)缺失，用相鄰年份數(shù)據(jù)進(jìn)行插值；2019 年萊蕪市劃歸濟(jì)南市，將2019 年以前萊蕪市與濟(jì)南市的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并；將各地區(qū)產(chǎn)值以2002 年為基期進(jìn)行調(diào)整，去除價(jià)格變動(dòng)影響；樣本范圍從2002—2021 年，總長(zhǎng)度為20 年。

三、山東省農(nóng)業(yè)碳排放時(shí)空特征

(一)農(nóng)業(yè)碳排放時(shí)序特征

1.農(nóng)業(yè)碳排放總量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)

2002—2021 年山東省農(nóng)業(yè)碳排放總量及強(qiáng)度測(cè)算結(jié)果見(jiàn)表4。 2021 年山東省農(nóng)業(yè)碳排放總量為4351.4 萬(wàn)噸，較2002 年減少了1907.7萬(wàn)噸，年均遞減1.9%。 樣本期內(nèi)農(nóng)業(yè)碳排放大致歸為三個(gè)階段。

第一階段:2002—2005 年為持續(xù)上升期。農(nóng)業(yè)碳排放量累計(jì)增加292.6 萬(wàn)噸，增長(zhǎng)4.7%，其中2005 年碳排放量為樣本期內(nèi)的最高值。 該階段黨中央提出“兩減免，三補(bǔ)貼”等一系列強(qiáng)農(nóng)惠農(nóng)政策，提高了農(nóng)民的生產(chǎn)積極性，農(nóng)業(yè)物資投入增加導(dǎo)致碳排放逐年增加。

第二階段:2006—2014 年農(nóng)業(yè)碳排放先下降后穩(wěn)定。 由于對(duì)畜牧業(yè)污染治理逐漸開(kāi)始重視[14]以及畜牧業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)口徑調(diào)整等原因，畜禽養(yǎng)殖規(guī)?？焖倏s減，碳排放量由2006 年的6475.5 萬(wàn)噸降至2008 年的5798.2 萬(wàn)噸，隨后保持相對(duì)穩(wěn)定。

第三階段:2015—2021 年為持續(xù)下降期。隨著農(nóng)業(yè)部2015 年開(kāi)展實(shí)施化肥農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)行動(dòng)，山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中化肥、農(nóng)藥施用量明顯減少，農(nóng)業(yè)碳排放總量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，累計(jì)下降1013.9 萬(wàn)噸，降幅18.9%。

2.農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度持續(xù)下降

農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度是指單位農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)值所產(chǎn)生的碳量，碳排放強(qiáng)度數(shù)值越小，表明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率越高。 樣本期內(nèi)山東省農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度呈逐年遞減趨勢(shì)，由最初2002 年的2.953 噸/萬(wàn)元降至2021 年0.954 噸/萬(wàn)元，累計(jì)降幅高達(dá)67.7%，其中2005—2020 年碳排放強(qiáng)度下降59.2%，超額實(shí)現(xiàn)了在哥本哈根會(huì)議上中國(guó)承諾的“2020年CO2排放強(qiáng)度較2005 年下降40%～45%”的減排目標(biāo)。

3.種植業(yè)碳排放量先增加后減少占比上升

2002—2021 年山東省農(nóng)業(yè)主要碳源占碳排放總量比例見(jiàn)圖1。 樣本期內(nèi)山東省種植業(yè)碳排放總量呈“上升—平穩(wěn)—下降”趨勢(shì)，較基期下降了13.4%，占碳排放總量的比重由49.7%升至61.9%。 其中化肥是最大碳源，占樣本期內(nèi)排放總量的26.5%。 農(nóng)膜、灌溉、柴油及農(nóng)藥所占的比重分別為10.4%、8.7%、6.5%和4.9%。

圖1 2002—2021 年山東省農(nóng)業(yè)主要碳源結(jié)構(gòu)特征

4.牛、羊養(yǎng)殖數(shù)目減少導(dǎo)致畜牧業(yè)碳排放大幅下降

畜牧業(yè)碳排放呈顯著下降趨勢(shì)。 2021 年排放1657.6 萬(wàn)噸，較2002 年下降47.3%，占農(nóng)業(yè)碳排放總量比例不斷下降。 飼養(yǎng)牛導(dǎo)致的碳排放占比最高，達(dá)24.9%，飼養(yǎng)羊、豬和家禽導(dǎo)致的碳排放分別占9.4%、7.5%和1%。 牛、羊產(chǎn)生碳排放分別由2002 年的2143.8 萬(wàn)噸、626.1 萬(wàn)噸降至2021 年的764.3 萬(wàn)噸、385.2 萬(wàn)噸，其存欄數(shù)量減少是農(nóng)業(yè)碳排放下降的重要原因。

(二)農(nóng)業(yè)碳排放空間特征

1.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主、糧食高產(chǎn)地區(qū)碳排放較高

圖2 顯示2002—2021 年山東省各地市累計(jì)農(nóng)業(yè)碳排放總量及平均強(qiáng)度。 德州、菏澤、濰坊和臨沂累計(jì)農(nóng)業(yè)碳排放量超過(guò)1 億噸，分別為1.44億噸、1.33 億噸、1.28 億噸和1.01 億噸。 濟(jì)寧、聊城、濟(jì)南累計(jì)農(nóng)業(yè)碳排放量為8900 萬(wàn)噸～9500 萬(wàn)噸，煙臺(tái)、青島、濱州、泰安為5700 萬(wàn)噸～7700 萬(wàn)噸，淄博、威海、日照、棗莊和東營(yíng)排放總量較低，在2800 萬(wàn)噸～3600 萬(wàn)噸之間。 總體來(lái)看，農(nóng)業(yè)碳排放量取決于地區(qū)耕地面積、水資源和農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)量等農(nóng)業(yè)資源，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主、糧食高產(chǎn)地區(qū)碳排放更高。 樣本期內(nèi)各地市碳排放量均有所下降，總體呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)，多數(shù)地市于2006 年左右到達(dá)峰值。 在農(nóng)業(yè)“減肥減藥”政策實(shí)施后，各地市農(nóng)業(yè)碳排放量均顯著下降。

圖2 2002 年—2021 年山東省各地市累計(jì)農(nóng)業(yè)碳排放量及平均碳排放強(qiáng)度

為了更加直觀地進(jìn)行分析，應(yīng)用Arcgis10.8對(duì)山東省各地市2002 年和2021 農(nóng)業(yè)碳排放總量進(jìn)行展示(圖3)，顏色越深表示碳排放量越高。 2002 年農(nóng)業(yè)碳排放較高的地市為德州、菏澤、聊城等產(chǎn)糧大市；2021 年排放總量較高的地市為菏澤、濰坊、德州、臨沂。

圖3 山東省農(nóng)業(yè)碳排放總量空間分布

2.農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)明顯的空間非均衡性

農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度能夠直觀反映不同地市低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展水平差異。 2002—2021 年山東省各地市平均碳排放強(qiáng)度在1.34 噸/萬(wàn)元～2.93 噸/萬(wàn)元之間，其中菏澤、德州排放強(qiáng)度最高，分別為2.89 噸/萬(wàn)元和2.92 噸/萬(wàn)元，日照、威海、東營(yíng)和濱州次之，碳排放強(qiáng)度在2 噸/萬(wàn)元～2.4 噸/萬(wàn)元之間，青島、濰坊、濟(jì)南、臨沂和聊城較低，在1.6 噸/萬(wàn)元～2 噸/萬(wàn)元之間，淄博、濟(jì)寧、泰安、棗莊和煙臺(tái)碳排放強(qiáng)度最低，在1.3 噸/萬(wàn)元～1.5噸/萬(wàn)元之間。 各地市碳排放強(qiáng)度均明顯下降，其中威海碳排放強(qiáng)度降低51%，其他城市下降幅度在60%～80%之間。

3.農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度呈現(xiàn)“西部城市高、東部城市次之、中部城市低”的空間分布格局。

山東省2002—2021 年平均碳排放強(qiáng)度為1.92 噸/萬(wàn)元，菏澤、德州、日照、威海、東營(yíng)、濱州和聊城7 市碳排放強(qiáng)度高于全省平均水平，其他9 市低于全省平均水平。 由圖4 可知，農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度差異較大并大致分為三個(gè)區(qū)域。 高強(qiáng)度地市集中于山東省西部，借助黃河沖積平原等條件，耕地面積廣，自然條件好，農(nóng)牧業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯；東部沿海地市次之，其多為山地和丘陵地形，農(nóng)業(yè)無(wú)明顯的規(guī)模經(jīng)濟(jì)和規(guī)模效應(yīng)；中部地市農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度最低。

圖4 山東省農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度空間分布

4.黃河沿岸地區(qū)畜牧業(yè)碳排放較高

畜牧業(yè)碳排放超過(guò)種植業(yè)的6 座地市全部位于黃河沿岸，山東省沿黃地區(qū)素有牛羊養(yǎng)殖傳統(tǒng)，品種資源豐富，氣候條件適宜，是全國(guó)著名的肉牛肉羊產(chǎn)業(yè)帶。 德州、濟(jì)南畜牧業(yè)碳排放分別占各市總量67%和64%，濱州、菏澤、泰安和東營(yíng)畜牧業(yè)碳排放占比在53%～59%之間。

四、山東農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展影響因素

(一)基準(zhǔn)回歸

基于改進(jìn)的STIRPAT 模型對(duì)碳排放視角下山東農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展影響因素進(jìn)行實(shí)證研究。 通過(guò)F 檢驗(yàn)、Hausman 檢驗(yàn)選擇固定效應(yīng)模型，通過(guò)對(duì)時(shí)間虛擬變量進(jìn)行聯(lián)合假設(shè)檢驗(yàn)，顯示應(yīng)該使用同時(shí)考慮個(gè)體固定效應(yīng)和時(shí)間固定效應(yīng)的雙向固定效應(yīng)模型。 表5 為運(yùn)用雙向固定效應(yīng)模型對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素回歸分析結(jié)果。

表5 山東省農(nóng)業(yè)碳排放影響因素的回歸結(jié)果

從回歸結(jié)果可以看出，碳排放視角下山東農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展受到以下因素影響。

1.經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平因素(EL)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展是推動(dòng)農(nóng)業(yè)碳排放增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素。 山東是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大省，糧食、蔬菜產(chǎn)量較高，在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、追求農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的過(guò)程中，農(nóng)業(yè)投入和資源消耗不斷增加，農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染問(wèn)題頻發(fā)，碳排放也隨之增加。 農(nóng)業(yè)碳排放與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間符合環(huán)境庫(kù)茲涅茨曲線假說(shuō)[15]，即經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與農(nóng)業(yè)碳排放呈倒“U”型曲線，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的溫室氣體排放量會(huì)隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)而增加，到達(dá)拐點(diǎn)后下降。 目前農(nóng)業(yè)碳排放本質(zhì)上由人們生存需要所決定，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)仍會(huì)有不斷增長(zhǎng)的碳排放需求，未來(lái)一段時(shí)期農(nóng)業(yè)碳排放仍將處于曲線“拐點(diǎn)”左側(cè)。 在推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程中應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)綠色技術(shù)研發(fā)力度，采取有效措施減少碳排放，促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展。

2.種植業(yè)生產(chǎn)效率因素(FE)

種植業(yè)生產(chǎn)效率的提高得益于農(nóng)業(yè)技術(shù)改進(jìn)、政策支持等多個(gè)方面。 選用優(yōu)質(zhì)種子、合理施肥、科學(xué)灌溉、病蟲(chóng)害防治、改進(jìn)農(nóng)藥、農(nóng)膜和升級(jí)農(nóng)用機(jī)械等技術(shù)手段，能夠提高農(nóng)用物資利用效率減少碳排放。 推廣農(nóng)業(yè)技術(shù)、加強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量管理的過(guò)程中也會(huì)提高農(nóng)民的低碳環(huán)保意識(shí)。

3.畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度因素(AE)

由于環(huán)境規(guī)制、役用功能消失和養(yǎng)殖收益相對(duì)下降等原因，山東省牛、羊養(yǎng)殖數(shù)量不斷減少，其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生的溫室氣體也大量減少，畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度不斷下降。 從全省或分地區(qū)來(lái)看，加強(qiáng)反芻動(dòng)物養(yǎng)殖管理，調(diào)整養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)即提高豬和家禽養(yǎng)殖占比能顯著減少碳排放。

4.農(nóng)村人口數(shù)量因素(RP)

農(nóng)村勞動(dòng)力大量外流可能會(huì)導(dǎo)致土地拋荒、農(nóng)業(yè)種養(yǎng)規(guī)模下降等，減少碳排放。 有研究認(rèn)為，農(nóng)村勞動(dòng)力大量轉(zhuǎn)移會(huì)調(diào)整農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，而在調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的過(guò)程中通常伴隨著技術(shù)推廣運(yùn)用，生產(chǎn)要素配置優(yōu)化，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)更加低碳化[16]。

5.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素(AS/IS)

傳統(tǒng)種植業(yè)、畜牧業(yè)生產(chǎn)效率低，需投入的勞動(dòng)力和工時(shí)較多，致使產(chǎn)出比較利益低，農(nóng)民收入低、增收難。 而城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速推進(jìn)、第二產(chǎn)業(yè)中輕工業(yè)、建筑業(yè)等行業(yè)以及第三產(chǎn)業(yè)的興起加速了農(nóng)村勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致農(nóng)村散戶(hù)養(yǎng)殖帶來(lái)的污染和碳排放大規(guī)模下降。 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)通過(guò)調(diào)整種植業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)規(guī)模，進(jìn)而減少碳排放。

(二)穩(wěn)健性檢驗(yàn)

1.替換影響因素

基準(zhǔn)回歸中使用了人均生產(chǎn)總值、種植業(yè)單位面積產(chǎn)值、畜牧業(yè)單位產(chǎn)值碳排放量、農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值占比衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、種植業(yè)生產(chǎn)效率、畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度和地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)因素。 為了增強(qiáng)結(jié)論的穩(wěn)健性，使用農(nóng)業(yè)人均生產(chǎn)總值、種植業(yè)人均生產(chǎn)總值、牛、羊肉產(chǎn)量占比和第一產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)總值占比重新定義上述影響因素，結(jié)論仍然穩(wěn)健。 使用城鎮(zhèn)化率代替農(nóng)村人口數(shù)量因素，其系數(shù)在5%水平上顯著為負(fù)，表明加快農(nóng)業(yè)剩余勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移，提高城鎮(zhèn)化水平，能夠減少碳排放。

2.剔除特定樣本

2021 年威海市種植業(yè)和牧業(yè)產(chǎn)值180.9 億元，僅占農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值28%，與其他地區(qū)以種植業(yè)和畜牧業(yè)為主的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)差異較大。將其剔除后重新進(jìn)行回歸分析，結(jié)論仍然穩(wěn)健。

(三)異質(zhì)性分析

山東省各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素稟賦等差異較大，可能會(huì)使得各影響因素存在區(qū)域差異。 黃河流域城市溫濕度、環(huán)境適宜，水資源、土地資源豐富，種植業(yè)與畜牧業(yè)相對(duì)發(fā)達(dá)，但同時(shí)面臨著流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重要責(zé)任。 按黃河流域和非黃河流域進(jìn)行分組回歸，表6 結(jié)果顯示，在兩區(qū)域中經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均通過(guò)了1%的顯著性檢驗(yàn)且為正值，且各因素對(duì)黃河流域影響更大。 畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度和農(nóng)村人口數(shù)量因素對(duì)黃河流域農(nóng)業(yè)碳排放的影響小于非黃河流域。種植業(yè)生產(chǎn)效率提高能顯著減少黃河流域農(nóng)業(yè)碳排放，但在非黃河流域未通過(guò)顯著性檢驗(yàn)。

表6 異質(zhì)性檢驗(yàn)結(jié)果

五、結(jié)論與建議

(一)結(jié)論

通過(guò)排放因子法對(duì)山東省2002—2021 年農(nóng)業(yè)碳排放進(jìn)行測(cè)算，分析了種植業(yè)、畜牧業(yè)碳排放總量、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)以及時(shí)空特征，基于STIRPAT模型探究了山東省農(nóng)業(yè)碳排放的影響因素，得出如下結(jié)論。

第一，2002—2021 年山東省農(nóng)業(yè)CO2e 排放量呈先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)。 2005 年達(dá)到峰值，碳排放總量為6551.7 萬(wàn)噸，2021 年降至4351.4萬(wàn)噸；農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度則持續(xù)下降，2021 年為0.954噸/萬(wàn)元，累計(jì)降幅67.7%。

第二，種植業(yè)碳排放占比持續(xù)上升。 其中化肥是最大碳源，畜牧業(yè)碳排放占比與總量顯著下降，其中奶牛是最大碳源。

第三，山東省農(nóng)業(yè)碳排放量和強(qiáng)度逐步形成“西部地區(qū)高、東部地區(qū)次之、中部地區(qū)低”的空間格局，其中德州、菏澤、濰坊和臨沂累計(jì)排放量最高。

第四，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、畜牧業(yè)碳排放強(qiáng)度、農(nóng)村人口數(shù)量、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放有正向影響，種植業(yè)生產(chǎn)效率有負(fù)向影響。

(二)建議

為有效控制農(nóng)業(yè)碳排放總量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，為此，提出以下建議。

1.加強(qiáng)低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)投入

低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)具有外部效應(yīng)。 企業(yè)缺乏低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)研究積極性，政府應(yīng)提高對(duì)低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)的財(cái)政支持力度，加速相關(guān)高新技術(shù)開(kāi)發(fā)研究。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)方面，加強(qiáng)農(nóng)業(yè)環(huán)保設(shè)施建設(shè)，對(duì)農(nóng)戶(hù)生產(chǎn)無(wú)公害農(nóng)產(chǎn)品、保護(hù)土地資源、節(jié)水灌溉等綠色行為進(jìn)行針對(duì)性補(bǔ)貼。

2.提高農(nóng)用物資利用效率

繼續(xù)實(shí)施農(nóng)藥化肥減量增效行動(dòng)。 應(yīng)用測(cè)土配方施肥等技術(shù)，補(bǔ)貼有機(jī)肥，減少化肥農(nóng)藥施用。 實(shí)施廢舊農(nóng)膜回收利用、節(jié)水灌溉等措施，加大老舊農(nóng)機(jī)報(bào)廢更新力度，并對(duì)節(jié)能機(jī)械進(jìn)行補(bǔ)貼。

3.轉(zhuǎn)變養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)方式

選育、擴(kuò)繁和推廣高產(chǎn)低排放畜禽新品種。促進(jìn)養(yǎng)殖規(guī)?；?，優(yōu)化飼料管理，提高飼料利用率，牧場(chǎng)配優(yōu)配齊循環(huán)糞污處理設(shè)備，提高畜禽廢棄物利用率。

4.樹(shù)立低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意識(shí)

建立和完善農(nóng)業(yè)合作社、社會(huì)化服務(wù)組織。宣傳農(nóng)業(yè)低碳生產(chǎn)理念，提高涉農(nóng)主體的整體素質(zhì)。 嘗試對(duì)實(shí)行低碳生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的農(nóng)業(yè)大戶(hù)、購(gòu)買(mǎi)低碳生產(chǎn)資料的農(nóng)戶(hù)進(jìn)行補(bǔ)貼，調(diào)動(dòng)農(nóng)民低碳生產(chǎn)的積極性。

5.分地區(qū)制定低碳農(nóng)業(yè)發(fā)展政策

黃河流域地區(qū)碳排放強(qiáng)度較高，且肩負(fù)生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展的重大責(zé)任。 可將沿黃地區(qū)列入農(nóng)業(yè)農(nóng)村減污降碳優(yōu)先治理區(qū)域，推進(jìn)農(nóng)田高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，畜禽糞污資源化利用，加快農(nóng)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型。 各地區(qū)制定符合地區(qū)實(shí)際的差異化農(nóng)業(yè)低碳發(fā)展政策，優(yōu)化農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，發(fā)展林業(yè)，探索經(jīng)濟(jì)作物種植、綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)、特色林果業(yè)與低碳漁業(yè)生產(chǎn)等新業(yè)態(tài)，種植固碳能力較強(qiáng)的作物，積極推廣免耕、少耕等保護(hù)性耕作方式，提高農(nóng)田固碳能力。