山東省農地集約利用的碳排放效率分析與低碳優化

施振斌 冉娜

摘要建立農地集約利用投入產出指標體系，對山東省17個地級市的農地集約利用過程中的碳排放效率進行分析，研究農地集約利用程度與碳排放效率的關系。結果表明，農地集約利用度的高低與碳排放效率高低并不具有普遍的一致性，山東省農地集約利用度較高的地區主要分布在傳統農業區和部分發達城市；濟南、青島、煙臺 3 個經濟較發達的地級市農地集約利用碳排放效率普遍偏低；農地技術（如育種、灌溉和機械）投入不足，化肥、農藥、電力投入過多是農地集約利用的碳排放效率低的普遍原因。針對各地級市的特點，提出了如何在以碳排放為成本的前提下實現農地集約利用的最優，探索低碳優化措施。

關鍵詞農地集約利用；碳排放效率；低碳優化；山東省

中圖分類號F301.2文獻標識碼A文章編號0517-6611（2017）17-0181-03

AbstractBased on the establishment of agricultural land intensive use inputoutput index system， we analyzed the efficiency of carbon emissions in the intensive use of agricultural land in 17 prefecturelevel cities in Shandong Province， clarified the relationship between the degree of intensive use of agricultural land and the efficiency of carbon emission.The results showed that the level of intensive use of agricultural land and the efficiency of carbon emission were not generally consistent，the areas with high intensive land use in Shandong Province were mainly distributed in traditional agricultural areas and some developed cities；Jinan， Qingdao， Yantai， the 3 most economically developed prefecturelevel cities in Shandong Province， whose agricultural land intensive use of carbon emissions efficiency was generally low；inadequate investment in agricultural land technologies （such as breeding， irrigation and machinery）， fertilizer， pesticides， and excessive investment in electricity are the common reasons for the low carbon efficiency of agricultural land intensive use.For the characteristics of 17 prefecturelevel cities， we discussed how to realize the optimization of agricultural land intensive use under the premise of using carbon emissions as a cost， explore lowcarbon optimization measures.

Key wordsAgricultural land intensive utilization；Carbon emissions efficiency；Lowcarbon optimization；Shandong Province

作者簡介施振斌（1963— ），男，江蘇南通人，高級工程師，碩士，從事土地整治規劃設計研究。

收稿日期2017-04-26

農地集約利用是當前土地城市化進程下選擇的一種農用地利用狀況，是資源限制在一定條件下實行的對農用地高投入手段，以取得單位農地面積高收益，從而滿足國民不斷增長的農產品需求[1]。農地的集約利用改變了以往分散經營、利用率低、投入低的情況，轉變為在單位面積上投入更多的生產資料、科學技術、人力和資金，實現在不增加農地面積的情況下，在有限的農用地中獲取更大的產出，這是農地集約利用帶來的前瞻性的好處，同時，也存在外部性問題。農地集約利用投入更多的化肥、電力、農藥、農膜、柴油等生產資料的同時也帶來更多的碳源，更大規模的碳排放。因此，研究農地集約利用和碳排放效率之間的關系變得重要，探索農地集約利用下的低碳模式顯得尤為緊迫。

目前國內外研究農地集約利用在評價指標體系方面主要體現在投入[2-4]和產出指標[5-6]的建立上；基于農地集約利用與碳排放的效率，提出了可持續發展的模式[7]、農地利用和農業生產在整個碳循環中的重要性[8]以及碳足跡[9]研究等。筆者側重研究在減少碳排放的同時，更強調以碳排放為成本的前提下實現農地集約利用的最優，探究何種情況下農地集約利用既能兼顧農地的集約利用又能使其朝低碳的模式轉型。

1指標選取、數據來源與研究方法

1.1研究區概況

山東省位于我國東部沿海，土地總面積1 571.26萬hm2，其中農用地面積1 156.6萬hm2，占土地總面積的73.61%。在農用地中，耕地、園地、林地、牧草地和其他農用地的面積分別為751.5萬、100.7萬、135.7萬、3.4萬、165.3萬hm2。山東省是個農業大省，也是人口大省，常住人口為9 789.43萬（2014年），耕地面積、糧食產量顯得尤為重要，然而耕地墾殖率高，后備耕地少，人均耕地面積僅0.08 hm2，低于全國人均耕地面積的情況不容忽視，走農地集約化經營道路是必經之路，同時兼顧碳排放量，走低碳化發展道路。基于此，探究以碳排放為成本實現農地產出的最大價值化，分析山東省的農地集約利用和碳排放之間的關系，找到最佳協調點對山東省未來農地的發展是非常有意義的。

1.2農地集約利用指標體系構建

基于山東省的農地集約利用和碳排放效率，選擇投入產出指標。在農地集約利用中，農地的投入主要是地均農村勞動力即第一產業就業人員、地均農業資金投入即農業中間消耗量，地均技術投入以地均農業機械總動力為指標[10]。以地均農業增加值、地均糧食產量、地均家庭經營性收入為產出指標。在農地利用過程中，農地利用的碳源主要來源于農藥、化肥、農業用電、農業柴油使用、農地地膜的使用，因此，該研究以地均化肥使用量、地均農藥使用量、地均柴油使用量、地均農用電力使用量為指標，計算得出碳的排放量。權重的確定參考游和遠等[2]對農地集約利用指標權重的確定，采用專家咨詢法和層次分析法，經過比較矩陣和一致性檢驗得出每一個指標對農地集約利用的貢獻值。農地集約利用的投入產出指標見表1。

1.3數據來源

該研究采用的數據主要來源于《山東統計年鑒（2014）》《山東農村統計年鑒（2013）》；化肥碳排放系數、農藥碳排放系數、地膜碳排放系數、柴油碳排放系數來自相關學者研究；農用電力排放系數參考我國區域電網單位供電碳源排放系數。

1.4研究方法

1.4.1農地集約利用度指數計算模型。農地集約利用度指數的計算公式[11]如下：

式中，I為農地集約利用度指數；a為各個指標量；y為每個指標量的權重。

1.4.2農地集約利用碳排放量計算模型。農地集約利用碳排放量主要來自農地利用中所投入的農藥、化肥、地膜、柴油使用量和農用電力。根據所收集的上述各項指標投入和能源消耗量，基于一些專家學者和實驗室等對各指標碳排放系數，得出山東省各地級市農地利用中碳排放量[12]。農地集約利用中碳源碳排放系數參考游和遠等[2]的研究。碳排放量的計算模型為：

式中，CE表示農地利用中碳源碳排放總量；t表示第某種碳源；P表示某種碳源系數；M表示某種碳源排放量。

2結果與分析

2.1山東省各地級市農地集約度和碳排放量

根據山東省各地級市農地集約利用的投入產出和權重，利用公式（1）、（2）以及山東省各地級市農地利用中所投入碳源和各碳源碳排放系數，計算得出山東省各地級市農地集約利用度總指數和碳排放量（表2）。

2.2山東省各地級市農地集約度和碳排放效率分析

從表2可以看出，山東省各地級市農地集約利用度從高到低依次為聊城、臨沂、日照、濰坊、青島、濟寧、棗莊、萊蕪、德州、煙臺、濱州、濟南、菏澤、泰安、淄博、威海、東營；各地級市地均碳排放量從多到少依次為淄博、棗莊、煙臺、濰坊、濟南、萊蕪、菏澤、青島、威海、日照、臨沂、聊城、濟寧、泰安、德州、濱州、東營。聊城市農地集約利用度最高，淄博市地均碳排放量最大，碳排放效率最低。

農地集約利用是基于現在社會、環境和經濟三者矛盾協調的驅動下必須選擇的一種對農地的手段，現如今人口增多，大量土地用于城市化建設，許多農地也被城市化，這是現在城市化的必然趨勢，不斷的城市化建設必然由不夠充裕的城市土地轉向城市邊緣的農地，一些城鎮和鄉村的工廠也在不斷侵占農地[13]。人口的增加對糧食產量的要求不斷增加，不斷減少的農地面積威脅著糧食安全，因此，通過提高單位農地面積的產量的農地集約利用是其農地利用的重點和焦點。

聊城市是山東省17個地級市中農地集約度最高的地級市。對農業重視程度很高，是山東乃至全國的產糧大市，在單位農地面積上第一產業勞動力投入位居全省第一，有著充沛的農業勞動力，有著原始產糧農業的基礎。隨著聊城市經濟技術的發展，其農業機械總動力的投入很大，單位農地面積農業機械投入位居山東省各地級市第一，包括耕作機械、排灌機械、收獲機械等。在農業中間消耗方面，聊城市投入了大量的資金，在農業播種、生產過程中，對種子的選取、肥料、農藥、地膜等方面投入很大，在山東省各地級市中位列第五。農業產出方面，聊城市最高的農地集約利用度也為單位面積農地糧食的產量帶來巨大效益，地均糧食產量、單位農地家庭經營性收入位居全省第一，地均增加值位居全省第四。而聊城市碳排放量在山東省17個地級市中排名第12位，碳排放效率較高，在農地利用方面，單位面積農地投入大量的勞動力、資金和技術，同時也投入了大量的化肥，然而在農藥、地膜、農用柴油、農用電力方面的投入相對較少，這使得聊城的農地碳排放效率較高，碳排放量較少，符合當前的低碳模式，是較為理想的農地利用模式，既提高了農地集約利用度，也做到了低碳發展。

臨沂市的農地集約利用度在山東省17個地級市中位居第二。臨沂地農地面積富裕，同樣是山東的產糧大市，從事第一產業的人數很多，但在農業中間消耗和農業技術方面投入不足。這顯然會成為臨沂市未來農業發展的一個短板，在如今的農地集約和低碳發展模式下，資金和技術投入非常關鍵，對農業未來的發展具有深刻的意義。臨沂市農地利用中，碳排放效率在山東省各地級市中較高，在對農地單位面積投入中，控制了化肥和農藥的使用，同時也控制了農業柴油的使用，這在很大程度上減少了碳源的排放量，但其地膜的投入和農地電力的投入卻高于山東省其他地級市。臨沂市農地集約利用很大程度是在單位面積的農村勞動力投入上，而在資金和技術兩方面卻是短板，這種發展模式有一定弊端，農地的未來發展主要是農業技術的使用以及農業資金的投入方面。

日照市農地面積較少，后備資源也并不是很豐富，因此，農地的集約利用對日照的發展尤為關鍵。日照市農業勞動力的投入并不是很高，在山東省各地級市里處于中游，但日照市農業資金的投入很大，在農業生產經營過程中投入了大量的資金，農業技術投入也很大，這在很大程度上提高了日照的農地集約利用度。在碳排放方面，日照市地膜的使用量大，農地柴油使用量多，但化肥投入比較少。日照市較好地做到了農地集約利用的低碳發展。

濰坊是山東乃至全國的產糧大市，農地面積在山東省地級市中位列第二。濰坊市并不具有富裕的勞動力，必須依賴于農地資金和技術方面的投入增加。在地均資金投入方面，濰坊的投入量顯得并不足夠，農業機械總動力在逐年增加，地均糧食產量和家庭經營性收入都位居山東省各地級市前列，農用電力的大投入增加了碳的排放量。

青島是山東省經濟最發達的城市，具有最優的產業鏈，城市化建設程度高，人口數量大。經濟的快速發展決定著青島在農地集約利用度上要求程度高，而第一產業勞動力的投入低，這就要求農業其他方面的投入增加。在農業資金和技術投入方面，青島市的重視程度不足，地均增加值不如其他地級市增加快，地均糧食產量和地均家庭經營性收入位于山東省各地級市前列。在碳源投入方面，青島市化肥、農藥、地膜、農用電力都不是很大，只有柴油使用很大。

德州、菏澤、濟寧都是山東乃至全國的產糧大市，這3個地級市在經濟方面并不是很靠前，擁有著充足的農業勞動力。在山東省17個地級市中，德州市在地均糧食產量和地均家庭經營性收入方面都位居第一，地均增加值不如其他地級市的增加幅度快，在地均農業資金和地均農業技術投入方面不如其他地級市，這也是限制德州農業發展的短板因素。菏澤市勞動力充裕，單位面積上的農業技術投入位居山東省第二，然而在資金上的投入不足，菏澤市地均增加值不如其他地級市的速度快，地均糧食產量和地均家庭經營性收入位居山東省各地級市的末位，農地集約利用程度還不夠高，碳排放效率也不夠高。濟寧市地均資金和農業地均增加值速度都位居全省第一，地均技術和地均糧食產量也位居全省第三，很大程度上提高了農地集約利用度。濟寧市對碳源的投入不是很高，化肥、地膜、電力的投入都處于適中水平。

山東省其他地級市，如煙臺、東營、淄博、威海、濟南，都是山東省經濟發達城市，農地集約利用程度并不是很高，這與它們城市化建設和糧食問題之間的矛盾的狀況并不符合。在這些比較發達的城市，農地面積的有限、人口的增多、糧食安全威脅增大，對農地的集約程度要求應該更高。農村勞動力的不足時上述這些城市的短板，在資金和技術方面應該是它們的優勢，淄博、煙臺、威海、東營4市在地均資金投入方面都不如其他地級市，淄博、煙臺、東營在地均技術投入方面也不如其他地級市。在碳排放方面，煙臺市地均農藥投入很高，位居山東省各地級市第一，柴油使用和電力使用也高于其他地級市，導致碳排放量增多，碳排放效率低。淄博市單位面積農地上農藥和地膜的投入量很大，也導致碳排放量大，碳排放效率低。

45卷17期施振斌等山東省農地集約利用的碳排放效率分析與低碳優化

3結論與建議

在城市發展和糧食安全陷入兩難的境況下，農地集約利用是當前農地不得不采取的手段，而農地集約利用和低碳的發展也是當前低碳發展模式的要求，維持農地集約利用和低碳發展具有深遠意義。根據研究結果，得出如下結論。

（1）農地集約利用度的高低與碳排放效率高低并不具有普遍的一致性，山東省農地集約利用度較高的地級市主要分布在傳統農業區和部分發達城市。

（2）山東省農地集約利用碳排放效率高的地方集中在經濟比較落后的地級市，濟南、青島、煙臺 3 個山東省經濟較發達的地級市農地集約利用碳排放效率普遍偏低。農地技術如育種、灌溉和機械技術投入不足，化肥、農藥、電力投入過多是其普遍原因。

（3）發達地區如青島、濟南、煙臺等地級市的農地集約利用低碳策略應該結合新型城鎮化與規模化農地流轉，鼓勵農村勞動力向城鎮居民轉變，同時提高農地機械化程度，控制化肥、農藥、柴油等碳源過度使用，鼓勵節能、低化肥、等低碳技術推廣投入。萊蕪、棗莊、日照、東營4個地級市農地集約利用低碳策略應注重通過土地綜合整治來增加農用地面積，鼓勵推進農地規模化經營，增加糧食產出，鼓勵發展密集型農業，促使農業勞動力轉移，充分依靠灌溉控制和養分管理等技術來減少碳排放。傳統農業區如聊城、菏澤、德州3市要注重農業技術的引進，單靠勞動力的大力投入并不能滿足未來的發展，鼓勵農村勞動力向城市就業，鼓勵農地的流轉。

該研究致力于農地集約利用與農地低碳發展的雙重目的。農地的集約是針對當前面對有效的農地面積和糧食安全不得不采取的發展模式，農地的集約利用能解決發展和糧食的矛盾問題。然而，一些地級市的農地集約利用同時也伴隨了大量碳源的投入，使得碳排放含量增加，與當前的低碳發展向違背，因此對農地的低碳優化有著很深刻的研究意義。在山東省17個地級市中，煙臺、淄博、棗莊、濰坊、濟南是碳排量最多的地級市。煙臺應當適當降低化肥和農用柴油的投入，轉向提高農業技術，加大農業灌溉、育種和機械方面的技術推廣。淄博應適當降低農用電力的投入，適當增加化肥、農藥和地膜的投入，更應該注重農業技術投入，從而提高農地的集約利用度。棗莊在化肥、電力和農藥方面投入過多，導致碳排放量增加，應該注重農業技術的提高，以單純的資金投入，轉向對機械、灌溉和育種方面的提高；同時，棗莊勞動力富裕，應該把部分勞動力向城鎮化轉移。濰坊和濟南糧食也都應該降低資金方面的投入，轉向技術方面，減少化肥和農藥的使用量，提高育種、灌溉和機械投入，可以對減緩地均增加值的追求[14]。聊城和臨沂的勞動力非常富裕，可以把部分勞動力向城市轉移，農地的集約利用可轉向農地資金投入和農業技術的投入，通過增加農地增加值來提高家庭經營性收入。

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