我國農業低碳經濟下協調發展時空評價研究

師帥　宋寶梅　張鑫琦　張磊

摘要：在論述低碳經濟下區域農業協調發展的內涵、內容的基礎上，本文提出區域農業協調發展的標志包括經濟與社會協調、資源與環境協調，并遵循低碳經濟原則構建區域農業協調發展的評價指標體系，測算了我國31個省、市（區）農業碳源/匯、節能水平、環境質量等相關指標，對我國農業協調發展程度進行時間和空間評價。研究表明：從時間上看，我國農業低碳經濟下發展的協調度逐漸提高；從空間上看，經濟發展水平與資源環境協調水平呈反向變化。通過農業生態補償、區域農業合理布局、農業碳金融市場構建和農業技術創新等途徑，可以從整體上促進我國農業低碳經濟下的協調發展。

關鍵詞：低碳經濟；區域農業；協調發展

中圖分類號：F32 文獻標識碼：A

農業是溫室氣體的第二大重要來源，農業源溫室氣體排放占全球溫室氣體排放總量比例約為14.9%；我國農業源溫室氣體排放占全國溫室氣體排放總量的17%（董紅敏等，2008）。到2050年氣候變化可能導致中國糧食凈產量減少13%（樸世龍，2010）。溫室氣體排放量增加還會直接影響到農業生態系統等與氣候環境密切相關的產業及社會發展。國內外學者在低碳經濟下的農業發展方面作了一定的研究。Alia Golub（2009）指出森林固碳是減緩溫室氣體排放的主要戰略，農業碳減排主要來自于反芻動物甲烷排放量的減少，其次為水稻的甲烷排放和化肥的溫室氣體排放量減少。Ngwira、Amos Robert（2013）指出土壤肥力下降是限制非洲農業的一個主要因素。Kome、C.E.Andrews（2013）運用碳管理評估工具對土壤有機碳進行了評價。Clarke、A.M.（2013）通過生命周期評估法對愛爾蘭溫室氣體排放強度的經濟效應進行研究。曾大林（2013）選用農業碳排放模型深入剖析了當前中國各省區低碳農業發展存在的問題。張俊飚（2013）構建了農業碳排放公平性評價模型，并引入基尼系數從生態承載力、農業經濟貢獻力兩方面考察各省級行政區域農業碳排放的公平性與差異性。

現有研究為本文撰寫提供了一定基礎，但已有文獻對低碳經濟下農業發展的研究主要集中于農業碳排放評估、碳減排技術及對策方面，鮮有學者從低碳經濟視角對區域農業協調發展進行研究。區域農業協調發展能夠實現區域農業經濟增長、資源環境保護與社會的和諧發展，從時間和空間維度對區域農業協調發展評價能夠反映農業協調發展的時序特點與區域分異規律。因此，本文在借鑒前人研究成果的基礎上，提出低碳經濟下區域農業協調發展的理論框架，將農業碳吸附與碳排放能力指標融入區域農業經濟與生態環境保護協調發展研究，從低碳經濟角度構建區域農業協調發展評價指標體系；選用神經網絡方法，從經濟與社會協調及資源與環境協調兩方面系統地對低碳經濟下我國農業協調發展的時空特征進行評價研究。

一、低碳經濟下區域農業協調發展的理論框架

（一）區域農業協調發展的內涵

低碳經濟下區域農業協調發展是在低碳經濟理念下，對農業統籌規劃、全面協調，解決農業發展中的區域問題。根據區域農業資源稟賦，協調區域農業布局與經濟、資源環境和社會利益間的關系，建立農業功能明確、與環境承載力相匹配的分工和協作體系，最終實現農業低能耗、低污染、低排放、高產出，促進農業經濟、資源環境與社會的協調發展。

（二）區域農業協調發展的內容

協調低碳經濟和農業生產的關系。低碳經濟與農業生產間既具競爭性又具協調性。一方面，農業是全球第二大碳排放源，同時受到氣候變化的嚴重影響。農業過度種植、農產品充斥化學物質以及農業廢棄物肆意排放等都增加了農業碳排放，對生態環境造成嚴重破壞，導致糧食產量下降。另一方面，農業在解決農產品供應的同時，也能減緩氣候變化。如免耕農業、立體種養農業等農業形式，遵循農業生產規律，以減少農業耕作、減施農用化學物質等形式實現低能耗、低污染、低排放。協調低碳經濟與農業生產的關系是建立高能源效率、低能源消耗、生態友好型農業體系的基礎，也是實現農業可持續發展的重要途徑。

協調低碳經濟下區域農業間的利益。在低碳經濟理念下平衡各區域農業發展中的利益關系，包括經濟利益、社會利益和資源與環境利益。農業資源稟賦優良，農業碳排放較少地區的農業產量相對較少，而農業發達地區的碳排放量較多。為了平衡全國農業產量不均，將農業發達地區的糧食補貼到欠發達地區雖然平衡了糧食分配的社會利益，卻導致各區域農業資源與環境利益和經濟利益分配的不平衡。協調低碳經濟下區域農業的利益關系要在保證農產品供給基礎上，既從收入水平上縮小農民與其他產業從業者的差距，又避免各區域違背比較優勢原則，盲目追求政績、產量和經濟利益而采用高碳農業生產方式，從而導致區域農業透支性生產，不顧農業可持續發展和協調發展。

（三）區域農業協調發展的標志

低碳經濟下區域農業協調發展從整體上表現為各區域農業的優勢互補、互促共榮和全面發展差距趨于縮小的過程和狀態；經濟與社會協調、資源與環境協調。

區域農業發展的經濟協調是低碳經濟下區域農業協調發展的前提，社會協調是低碳經濟下區域農業協調發展的最終目標。一方面要在發展低碳經濟的同時不斷改善農民的經濟狀況，促進農村居民人均純收入提高，滿足其生產與生活需要；另一方面要促進農業勞動生產率提高，國家提出轉變“兩高一低”（高能耗、高污染、低產出）的粗放型經濟增長方式為“兩低一高”（低投人、低能耗、高增長）的集約型經濟增長方式，這種集約型方式與低碳經濟都強調低能耗和高增長，二者的基礎則是提高農業勞動生產率。此外，不斷調整農業產業結構，根據農作物碳吸收率合理布局農業生產，使農業碳排放減少與農業經濟效益提高并舉。在遵循農業生產節能減排原則下，各區域糧食生產水平和農村勞動力的文化水平穩步提高，農民的實際購買力和生活水平均衡化，共享農業發展的成果。

區域農業發展的資源與環境協調是低碳經濟下區域農業協調發展的基礎。通過提高農業綜合生產能力，改善區域農業生產與資源環境的關系，使各區域擁有大致相當的農業生產條件、農業碳排放和碳吸附水平。一方面要提高森林覆蓋率及其碳吸附能力，增加有效灌溉面積比重來保障農業環境質量；另一方面要控制農業生產中的碳排放量，包括農用機械、農用化學物質使用，并通過合理布局農業生產提高農作物和林地的碳吸附能力，同時推廣農村沼氣池、省柴節煤爐灶等節能措施。

二、低碳經濟下區域農業協調發展評價指標體系構建與數據來源

1.評價指標體系構建。本文以低碳經濟下區域農業的協調發展水平為目標，從經濟與社會協調水平、資源與環境協調水平兩個方面設計14個評價指標（見表1）。按照指標對區域農業協調發展起促進作用還是抑制作用，本文將指標分為正指標和逆指標。

（1）經濟與社會協調發展水平。本文用經濟效益、農民生產及生活水平和農村勞動力就業及文化水平三方面指標反映農業經濟與社會協調發展的情況，經濟效益指標包括農村居民人均純收入和農業勞動生產率；農民生產及生活水平指標包括人均糧食產量、農村恩格爾系數；農村勞動力就業及文化水平指標包括鄉村就業人員數占鄉村勞動力的比重和農村勞動力高中以上人數比重。低碳經濟下的農業協調發展首先要保證糧食供應，解決人們的溫飽問題，低碳經濟不是低投入下的低產出而是低投入下的高產出，人均糧食產量指標可以反映糧食的供應情況；其次要提高農民的生活水平，本文用農村恩格爾系數反映該指標。低碳經濟思想能否貫穿農業生產全過程，對農村勞動力素質有較高要求，其文化水平將決定對于低碳經濟理念的接受程度。

（2）資源與環境協調發展水平。該層面分別用環境質量、碳源/碳匯情況和節能水平三方面的指標反映資源與環境協調發展水平。環境質量指標包括森林覆蓋率、有效灌溉面積占耕地面積比重、農業勞動力人均耕地面積，分別反映森林占土地面積的比例、農業耕地的灌溉水平及農業勞動力人均占有耕地面積水平，反映現有農業環境質量。農業碳源與碳匯指標包括耕地碳排放強度、單位面積農作物碳匯量、單位面積林地碳匯量。其中耕地碳排放強度是指農業生產中單位面積農用化學物質投入、翻耕及灌溉等引起的碳排放量；水稻、小麥、玉米、甘蔗等糧食作物和經濟作物以及林地對二氧化碳均有吸附作用，單位面積農作物及林地碳匯量可以反映農業的碳吸附能力。戶均農村沼氣池產氣量及省柴節煤爐灶數量反映農村可再生資源利用和農村節能降耗狀況。

2.數據來源與說明。本文數據主要來自《中國統計年鑒2013》、《中國農村統計年鑒2013》；XIO和x11計算方法見數據說明；X12是根據林地碳吸附系數及1996-2013年《中國統計年鑒》計算得出；X14來源于《新中國農業六十年統計資料》，全國省柴節煤爐灶數量2009-2012年數據未有統計，以2008年數據代替，但西藏從未統計過該數據，本文在數據處理中認為西藏的該指標為O，上海2012年數據缺失，以最近統計年鑒記載的2002年數據代替。本文對逆指標取倒數進行正向化處理，使其與總體目標的變化方向一致；然后對指標數據進行標準化處理，以消除原始數據間量綱的不同和指標間數量級的差異。

指標體系中XIO涉及的耕地碳排放源于化肥、農藥、農膜、農機生產和使用中的碳排放，翻耕及灌溉中的碳排放。碳排放估算公式為：

E=∑E_i=∑T_iδ_i （1）

式中E為耕地利用的碳排放總量，E_i為各種類型碳排放量，T_i為各碳排放源的量，δ_i為各碳排放源的碳排放系數。根據有關經驗數據，分別歸納出耕地碳排放系數化肥為0.8956kg·kg^-1（WestT.O，2002）、農藥為4.9341kg·kg^-1、農膜為5.18kg·kg^-1、柴油為0.5927kg·kg^-1、翻耕為312.6kg·km^-2、農業灌溉為25kg·Cha^-1。

指標Xll是參照李克讓的估算方法，采用不同種類經濟作物經濟系數和碳吸收率來估算作物生長期對碳的吸收情況。農作物從大氣中吸收C02量的具體估算步驟如下（李克讓，2002）：

已知經濟產量（谷粒的產量）Y_w，生物產量（總干物質）D_w和經濟系數H_i關系如下式：

D_w=Y_w/H_i （2）

作物全生長期對碳的吸收量C_d為：

C_d=C_fD_w=C_fY_w/H_i （3）

式中，C_f為作物合成1g有機質所需要吸收的碳，我國主要農作物經濟系數H_i和C_f見表2，由于篇幅限制，我國農作物碳吸收情況的時間、空間數據不予列出。

三、低碳經濟下我國農業協調發展的時空評價

（一）時間評價

1.評價過程。本文根據區域農業協調發展評價指標體系，運用神經網絡方法對我國1995-2012年的農業協調度進行建模及仿真研究（原始數據見表3）。首先，選取我國1995-2009年的數據進行模型訓練，將2010年、2011年的數據作為檢驗數據；其次，若模型誤差在一定范圍內可用于仿真，否則需重新訓練模型；最后，選取2012年的數據進行仿真。

2.結果分析。1995-2012年，我國農業發展總體上呈現出逐漸協調的態勢（見圖1）。其中1995-1997年有小幅下降趨勢，1998-2009年呈現上升態勢；2004-2009年增長較快，2010-2012年增長緩慢。說明在低碳經濟理念下，我國農業發展在重視產值、產量的同時也逐漸重視農業生產節能降耗、環境保護及社會的協調發展。

我國農業的經濟與社會協調度呈先下降后上升態勢，主要由于從1992年起，我國開始社會主義市場經濟體制，農民可根據市場需求開展農業生產，但農業生產投入效果不顯著，同時人均糧食產量及農村勞動力文化水平未有顯著提高，因而從1995年到1999年，我國農業經濟與社會協調度呈現出先快后慢的下降態勢；而2000年以后，農村居民的人均純收入水平大幅提高，農業經濟效益不斷提高，但其中也存在一定的波動，主要由于農村勞動力流動性較大以及第一產業產值增長存在一定波動性，導致農業勞動生產率曲折變化。隨著我國人均糧食產量逐步增長，鄉村就業人數增加，農民富裕程度提高，農村勞動力文化素質提高使農民對農業可持續、低碳化發展有了新的認識，這些都促進低碳經濟下我國農業經濟與社會協調度逐漸提升。

資源環境協調度呈現先降后升的態勢。1995-2003年呈下降態勢，主要由于農民為追求高產量，增加農機、化肥、農藥等的使用，導致農業耕地嚴重退化，固碳能力降低。在這種高投入、高產出、高污染的生產模式下，農業的確在短期內提高了農民的經濟效益，但也導致耕地碳排放強度提高，在單位面積農作物碳匯量與林地碳匯量沒有大幅提高的情況下，致使資源與環境協調度下降。隨著國際社會對溫室效應危害更加重視，我國提出農業應向低投入、低污染、高產出的模式發展，通過節能減排的方式加強對農業生態環境保護，減少農業生產中的資源浪費和環境破壞，因而資源環境協調度在2004年后呈上升態勢。

（二）我國農業協調度的空間評價

1.評價過程。我國各個省（市、區）2012年農業協調度的空間評價與時間評價采用同樣的指標，對數據進行歸一化處理、訓練、驗證和仿真。在空間評價中，將我國劃分為東、中、西和東北部四大農業區域，檢驗與仿真樣本均以我國農業大省為主，各選擇一個直轄市，各區域剩余的省（市、區）則為訓練樣本。各個區域訓練樣本選擇情況分：東部地區為山東、河北、北京、廣東和福建，中部地區為山西、湖南和湖北，西部地區為內蒙古、廣西、貴州、云南、西藏、陜西、甘肅、青海、寧夏和新疆，東北地區為遼寧省；各區域對應的檢驗樣本為天津、江西、四川和吉林；仿真樣本為江蘇、浙江、河南、安徽、重慶和黑龍江。由于篇幅有限原始數據略。

農業協調度最好的是海南、湖北、浙江，集中于東部和中部地區，江蘇、廣東、湖南、東北三省、廣西、天津、河北、內蒙次之，西部地區協調度整體較差。主要原因是東部中部和東北地區人均糧食產量及農民收入水平相對西部地區稍高，雖然西部地區資源與環境協調度優越，但尚不能平復經濟與社會協調度的差距。

經濟與社會協調度較好的省（市）有江蘇、浙江、湖北和海南，其中經濟效益最好的是上海、北京、江蘇、浙江、湖北，這幾個省（市）多是我國經濟較發達的東部地區，但由于農業并不是北京和上海的主要經濟支柱，糧食產量低，人口密集，導致人均糧食產量低，其社會協調水平較低，進而拉低了經濟和社會協調度；海南的農民生產生活水平和農村勞動力文化及就業水平較高，使其經濟與社會協調度較好。東北地區經濟與社會協調度整體處于中等水平，其中遼寧和黑龍江優于吉林，主要原因是遼寧的農業勞動生產率和農村居民人均純收入等指標較高，黑龍江省人均糧食產量較高；中部地區的經濟與社會協調度的平均水平與東北部地區相近；西部地區的經濟與社會協調度普遍偏低，主要由于我國西部地區的經濟發展速度較慢，農民文化水平和糧食產量較低。

資源環境協調度最好的是廣西和海南，遠高于其他省份。主要由于這兩個地區在農業生產中農用化學物質和農機總動力的使用較其他省份少很多，農業碳排放量較少，且單位面積農作物的碳匯量居全國前列。其中廣西年均甘蔗產量約7000萬噸，占我國甘蔗產量近65%，碳吸收量近8000萬噸。云南、廣東、新疆、福建的資源與環境協調度較好，云南和廣東的甘蔗產量較多，碳吸收量分別達到1700萬噸和1100萬噸。新疆的棉花產量占全國棉花總產量的40%，對該地區的碳吸收量貢獻最大。東北地區的黑、吉、遼三省雖然農業產值可觀，素有“北大倉”之稱，但僅吉林的農業資源環境協調度排名較靠前。近幾十年來，由于東北地區農用化學物質過度施用和片面追求農業產量的透支性農業發展模式，使資源與環境協調度逐漸降低。從整體上看，西部地區的資源環境協調度較好，其次是中部地區和東北部地區。

四、結論與建議

本文選用神經網絡方法從時間和空間維度對低碳經濟下我國農業協調發展程度進行評價，研究表明，從時間上看，低碳經濟下我國農業發展的協調度逐漸提高；從空間上看，我國經濟發展速度較快的東部地區經濟與社會協調度整體較好，而經濟較落后的西部地區資源環境協調度較好。為了促進我國農業協調發展，建議如下：

（一）完善低碳經濟下農業生態補償制度

黨的十八屆三中全會已明確指出實行資源有償使用制度和生態補償制度，健全農業支持保護體系，改革農業補貼制度，完善糧食主產區利益補償機制。無論是區域內部還是區域間的低碳經濟下農業生態補償，都應遵循農業生產中低碳化、低能耗、低排放以及污染者付費的原則。

同一行政區域內部的農業生態補償相對容易協調，其補償主體主要是國家及區域內的地方政府和農業生態保護者。補償標準可以按照農業生產中的凈碳排放量來計量，即某一區域農業生產的碳排放總量與該區域森林碳匯量的差值，規定每一單位碳排放量的價格，按照“誰污染誰補償，誰保護誰收益”的原則，由農業生產中凈碳排放地區給予凈碳吸收地區經濟補償，以激勵農業生態服務功能提供者積極參與農業生態環境保護。農業區域間的生態補償在我國有一定發展潛力，農業協調度較好地區給予農業協調度整體較差地區補償，如財政轉移支付、異地開發及碳排放權市場交易等（師帥，2013）。

（二）優化農業協調發展的空間布局

低碳經濟下區域農業的協調發展一方面要通過減施農用化學物質、減少翻耕等有機耕種方式減少農業生產中的碳排放，另一方面要發揮農作物自身的碳吸收能力減少農業生產中的碳排放。根據農作物碳吸收率，綜合考慮經濟效益、資源與環境效益、社會效益等多方面因素對區域農業生產進行空間布局。如黑龍江省發揮水稻、玉米及大豆種植及碳吸附優勢，廣西可繼續以甘蔗種植為主，在保證農業產量前提下，提高農業碳吸附量。

（三）構建農業碳金融市場

十八屆三中全會提出推進碳排放權、排污權交易制度。我國現有碳金融市場中針對農業碳交易產品的不多，而農業生產中農作物具有碳吸附功能及林業具有碳匯優勢，因此豐富農業碳金融市場交易內容，合理布局我國農業碳排放交易所，規范期貨、期權交易標準將會促進低碳經濟下我國農業與碳金融協調發展。

（四）推進農業協調發展的技術創新

低碳經濟下的農業技術在我國尚處于探索并逐漸推開階段，通過整合區域優勢資源共同研發低能耗、低排放的農業生產技術，促使農業資源稟賦相近的區域聯合起來，實現農業生產技術共同研發、共同享用、共同推廣。通過建立農業技術試點示范基地的方式可以整合各區域的創新平臺、科研院所、高校、農業技術推廣機構等科技資源，研究低碳經濟下的農業技術。