四川省農業碳排放與經濟增長的脫鉤效應分析

□郎 慧 肖詩順 王 艷

[內容提要]在測算四川省1998-2016年農業碳排放量的基礎上，采用Tapio脫鉤模型探究四川省農業碳排放與農業經濟之間的脫鉤效應。結果發現：在1998-2016年間，四川省農業碳排放總量呈“緩慢上升-緩慢下降-逐漸平穩”的態勢；而農業經濟一直穩步增加，農業碳排放強度逐年減低。農業物資投入與農地利用和牲畜養殖是四川省兩大農業碳源，具體分析，翻耕、化肥、牛和豬對農業碳排放貢獻最大。1999-2016年四川省農業碳排放與經濟增長的脫鉤狀態主要表現為強脫鉤、弱脫鉤和擴張連接，但2006年后主要為強脫鉤。根據結論，提出四川省農業碳減排建議。

一、引言

聯合國政府間氣候變化專業委員會第四次評估報告指出，農業已成為全球第二大溫室氣體的排放來源，約占人為溫室氣體排放總量的14%[1]。在世界多國共同反思高碳農業弊端的同時，世界農業隨之步入新型的有機、生態、高效的現代農業發展期，即低碳農業經濟時代。我國作為世界上溫室氣體排放最多的國家，亦是傳統農業大國，糧食安全和農業可持續發展面臨著氣候變暖的嚴峻挑戰。據統計，我國農業碳排放總量占到全國碳排放總量的17%，遠高于國際平均水平[2]。在2015年的巴黎氣候變化大會上，中國政府承諾將于2030年左右使二氧化碳排放達到峰值并爭取盡早實現2030年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。在響應全球節能減排和低碳農業發展的號召下，作為我國總碳排放重要組成部分的農業碳排放越來越引起國家政府和學術界的關注，它不但關系著我國節能減排的政策實施效果，并與農業經濟發展息息相關。

西部大開發戰略實施以來，西部農業的發展也越來越引起國家重視，傳統農業改造滯后、農業資源利用效率低、農業技術水平不高等原因導致西部農業發展呈現高投入高消耗的狀態，農業發展較為緩慢。作為我國西部地區重要大省的四川，經濟總量連續多年位居西部第一，是中國農業開發最早的地區之一，常年農作物種植面積達14500-15000萬畝，是我國糧食作物和經濟作物的重要產地。在我國積極應對氣候變化，減控溫室氣體排放的背景下，四川是我國較早接受低碳概念并探索碳匯交易的省份，具備發展低碳農業的基礎和條件，同時也面臨著極大的碳減壓力。采用四川省1998-2016年的時間序列數據，利用IPCC提出的碳排放系數法測算四川省農業碳排放，分析其時序演變過程及具體結構，再運用Tapio脫鉤模型探索農業碳排放與農業經濟增長的關系，探究四川省農業生產的環境影響，對推進四川省“十三五”及2020年減排目標的實現，促進四川省及西部地區低碳農業發展和鄉村振興戰略的實施具有重要的現實意義。

縱觀已有研究，學術界對農業碳排放的研究內容頗為豐富。一是從不同視角對農業碳排放進行測算[3-5]，大多選擇碳排放系數法[6]。二是研究農業碳排放的影響因素。大多采用Kaya恒等式[7]、Divisia指數分解法[8]、LMDI指數分解法[9]和STIRPAT[10]等方法研究影響因素及效應。三是農業碳排放的效率或績效研究。如劉其濤[11]構建了Malmquist-Luenberger指數從省域上研究了我國農業碳排放效率及其分解；高鳴等[12]使用空間Morans’I指數等方法研究了我國農業碳排放績效的動態變化和空間聚集與收斂等問題。另有少部分學者對農業碳排放的空間效應[13]、系統仿真[14]、公平性[15]等進行了研究。隨著對低碳經濟和低碳農業認識的不斷深入，越來越多的國內外學者開始關注農業碳排放與經濟增長的關系，主要集中在以下三個方面：一是農業碳排放與經濟增長之間的相互影響關系。Gritsevskyi等[16]認為碳排放速率增大會造成較大的經濟損失；李波等[7]、田云等[17]通過對農業碳排放影響因素進行分解后發現農業經濟發展對農業碳排放具有較強推動作用。二是農業碳排放與經濟增長之間關于環境庫茲涅茨曲線假說(EKC)的實證研究。高標等[4]研究發現城市農業碳排放量、農業碳排放強度的EKC分別呈二次、三次曲線，均符合EKC假設的倒“U”型。三是農業碳排放與經濟增長之間的脫鉤狀態。如李波等[18]、張志高等[19]、張玉梅等[20]分別從國家尺度、省域尺度、市域尺度研究了農業碳排放與經濟增長的脫鉤效應，并分別給出了實際可靠的建議。

通過梳理相關文獻，可以發現，學者們對農業碳排放的研究成果頗為豐富，且較為全面。但仍可發現一些不足：在農業碳排放的綜合測度上，多數學者只從農業物資投入視角構建農業碳排放體系，而未考慮對農業碳排放貢獻較大的畜牧業和做出一定貢獻作用的種植業，體系構建尚且不全；在研究地域上主要集中在國家層面或東、中部地區，而對于西部地區的農業碳排放的研究則很少。因此，完善農業碳排放的具體來源，測算作為西部重要大省的四川的農業碳排放總量及分布結構，并研究其與經濟增長的關系，可以彌補現有研究的不足。

二、研究方法與數據來源

(一)農業碳排放測算方法

國際環境統計工作中主要采用實測法、物料平衡算法和碳排放系數法測算碳排放[6]。參考相關學者的研究成果[4]，根據四川省農業發展現狀，采用碳排放系數法測算四川省農業碳排放量。農業碳排放源主要有三部分：一是農業物資投入和農地利用產生的碳排放，包括農藥、化肥、農地翻耕和灌溉等引起的碳排放；二是農作物生長過程中產生的CH4和N2O等溫室氣體引起的碳排放，主要有水稻、大豆等；三是養殖牲畜產生的碳排放，包括腸道發酵和糞便管理所引起的甲烷排放，比如豬、羊等。農業碳排放總量為各碳源所導致的碳排放量總和[公式(1)]，碳排放強度則為單位農業GDP所產生的碳排放量[公式(2)]。按照《IPCC國家溫室氣體清單指南》及相關學者研究[1,4]，進一步考慮四川省農業生產實際情況及數據可得性，為便于計算和衡量，將各種農業碳源產生的溫室氣體(CO2、CH4、N2O)進行統一換算后得到主要農業碳源的碳排放系數(表1)。

TC=ΣTCi=ΣTi·δi

(1)

(2)

式(1)中，TC表示四川省農業碳排放總量，表示四川省各類碳源的碳排放量，表示各碳源因子的分量，表示各碳源因子對應的碳排放系數。式(2)中，A表示碳排放強度，G代表農業GDP，即農牧業產值。

表1 農業碳排放系數及主要來源

(二)脫鉤理論與脫鉤模型

“脫鉤”(Decoupling)理論最早是為了分析經濟增長與資源消耗之間的響應關系而提出，后被運用到農業[20]、經濟[23]等諸多領域。采用Tapio提出的脫鉤彈性模型研究四川省農業碳排放與經濟增長的脫鉤效應，計算原理見公式(3)[24]，該公式刻畫了一個研究對象的變化對于另一對象變化的敏感程度。

(3)

式中：Tt表示四川省在t年的農業碳排放與經濟增長的Tapio脫鉤指數；Ct和Ct-1分別代表四川省在t年和t-1年的農業碳排放量，Gt和Gt-1分別代表四川在t年和t-1年的農業GDP。

參照Tapio[24]、張志高[19]等的研究，依據不同的彈性值，將碳排放與經濟增長的脫鉤關系分為強脫鉤、弱脫鉤、擴張連接等八種類型，如表2所示。

表2 Tapio脫鉤程度衡量標準

(三)數據來源

1997年重慶從四川分離，故研究選擇四川省1998-2016年的相關數據，從而保證了樣本數據的一致性和真實性，數據從1999-2017年的《中國農村統計年鑒》和《四川統計年鑒》中整理得到。考慮到農業生產中農林牧漁業對農業碳排放的貢獻，并使研究結果更具合理性和科學性，農業GDP數據用四川省1998-2016年的實際種植業和畜牧業總產值(以2000年為基期進行轉換得到)之和代替。

三、四川省農業碳排放與經濟增長的實證研究

(一)四川省農業碳排放與農業經濟的時序分析

1.四川省農業碳排放與農業經濟的時序演變分析

根據式(1)和式(2)得出1998-2016年間四川省農業碳排放量以及農業碳排放強度，結果見圖1和表3。由圖1可知，四川省農業碳排放量大體上呈現“緩慢上升-緩慢下降-逐漸平穩”的變化趨勢，但變化幅度不大。具體看來，農業碳排放總量在1998-2005年緩慢增加，在2006年和2007年開始降低，2007年之后逐漸趨于穩定狀態，但從2016-2017年的農業碳排放情況來看，有出現下降趨勢的苗頭。農業碳排放總量由1998年的1257.35萬t上升至2016年的1376.91萬t，年均增長率僅為0.51%。而四川省實際農業GDP在1998-2016年間呈現穩步上升趨勢，從1998年為1287.74億元增加到2016年為2679.49億元(以2000年為基期)，年均增長率為4.15%。由此可見，四川省農業碳排放總量年均增速明顯低于農業產值年均增速。

圖1 四川省1998-2016年農業碳排放總量與農業GDP變化趨勢

由表3中的數據可知，四川省1998-2016年農業碳排放強度由1998年的0.98萬t/億元下降到2016年的0.51萬t/億元，年均下降率為3.50%，表明近年來四川省農業每億元經濟產值碳排放量不斷降低。說明國家和地方政府致力發展低碳農業和綠色農業在農業生態環境方面取得了一定成效，農業技術和農業資料利用效率得到顯著提高，農業發展狀況總體趨好。

表3 1998-2016年四川省農業碳排放量變化情況

2.四川省農業碳排放的結構分析

從四川省農業碳排放總量構成來看(表3)，農業物資投入與農地利用和牲畜養殖是主要的農業碳源。農業物資投入與農地利用碳排放占比呈現“波動下降-波動上升”的趨勢，年均碳排放量為676.01萬t，在四川省農業碳排放總量中平均占比為49.83%。四川地勢多為丘陵山地，農業機械化水平整體低于全國平均水平，加之城鎮化進程的推進，大量農村勞動力轉移到城市，勞動力成本提高，農業經營者通常會加大使用化肥、農藥和柴油等以及頻繁耕灌土地，以提高土地利用效率和增加農業生產，農業物資的大量投入和農地的重復利用會導致農業碳增加。

牲畜養殖碳排放占比呈現“逐漸上升-逐漸下降”的趨勢，年均碳排放量為607.32萬t，在四川省農業碳排放總量中平均占比為44.79%，是四川省第二大農業碳源。四川是我國的養豬大省，也是國家生豬養殖重點發展的地區。除此之外，國家發改委印發的《全國牛羊肉生產發展規劃(2013-2020年)》將四川列為重點支持的肉牛標準化規模養殖場建設的西部8省區之一，四川發改委印發的《四川省牛羊肉生產發展規劃(2014-2020年)》也明確提出要將四川建成國家優質商品牛羊肉生產基地。由此可見，國家和四川政府不但重視種植業的發展，也致力于畜牧業的發展，畜牧業養殖規模逐漸變大，養殖技術不成熟還處于探索階段，致使農業碳排放增加。

在1998-2016年間，農作物種植過程中產生的碳排放量對四川省農業碳排放總量貢獻值較小，平均碳排放量為72.80萬t，比重在5.40%上下波動。農業物資投入與農地利用和牲畜養殖分別在2003-2006年間達到最低比重和最高比重，具體分析來看，一是因為《中國農村統計年鑒》中記錄的數據統計標準不一，農業物資投入數據2005年及以前年份為常規統計年報數據，2006年及以后年份數據為國家統計局核定的抽樣調查推算數；2000-2006年的畜牧業數據則是根據農業普查結果進行修訂的結果，所以在1998-2005年和2006-2016年，變化趨勢稍有不同；二是因為四川省不但作為我國13個糧食主產區之一，也是我國西部地區唯一的主產區，因此，種植業在四川農業中占有重要地位，為提高糧食產量，必然會加大農業物資投入和農地利用強度，致使農業物資投入與農地利用產生的碳排放占比逐漸呈現上升趨勢；另外，四川越來越注重畜牧業的發展，但隨著畜牧業標準化建設的健全和養殖技術的成熟，畜牧業生產結構不斷趨于完善，因此在2006年以后，畜牧業碳排放所占比例出現一定下降趨勢；三是在2005年我國開始強調走中國特色的城鎮化道路，大力推動城鎮化健康有序發展，四川作為人口大省，地域遼闊，必須加快推進城鎮化建設，從而導致一部分農村勞動力轉移到城市從事非農工作，農作物種植和畜牧養殖逐漸有所調整，農業生產狀況發生改變。

農用物資投入與農地利用和牲畜養殖產生的碳排放量對農業碳排放總量貢獻最大，因而在農業減排作用中也是應該重點關注的部分。因此進一步分析農用物資投入與農地利用、牲畜養殖產生的碳排放結構，結果見圖2和表4。可以發現，在農用物資投入與農地利用產生的碳排放量中，農地翻耕、施用化肥產生的碳排放量占比最高，其次是農地灌溉、農膜、農藥和農用柴油。農地翻耕導致的碳排放量占比總體上在減少，由1998年的48.79%下降到2016年的41.80%，平均占比達到44.08%，究其原因，主要有兩點：一是隨著城鎮化建設的大力推進，部分農地會被納入城鎮建設用地，農地面積有所削減；二是隨著農業機械化水平的提高，農業翻耕技術有所突破，翻耕和灌溉對農地表層的破壞相較以前變小。使用化肥產生的碳排放量平均占比為30.68%，較為穩定，說明化肥在農業生產中一直占有重要比重。使用農膜產生的碳排放量的比重呈現上漲趨勢，由1998年的4.87%增加到2016年的9.46%，平均占比為7.59%。灌溉引起的碳排放量的比重較為穩定，在10.00%左右。使用農藥產生的碳排放量的比重有少許下降趨勢，柴油產生的碳排放量的比重有輕微上升趨勢，但變化不大，比重逐漸趨于一致，對農業碳排放量的貢獻值較低，分別約為4.28%和3.35%。

圖2 各農資投入與農地利用碳排放量占總農資投入與農地利用碳排放量的比重

進一步系統分析牲畜碳排放量的結構。如表4所示，碳排放量占比排在前三位的畜種是牛、豬、羊，其次是馬、騾、驢，比重較小。在畜牧業碳排放總量中，超過一半為牛碳排放量，但牛碳排放量占比呈現“上升-下降-上升”的趨勢，但波動幅度不大，平均占比達59.65%；豬碳排放量比例呈現“下降-上升-下降”的趨勢，與牛的變化趨勢恰好相反，同樣變化幅度不大，平均比重約為30%。四川雖然是我國養豬大省，豬的養殖規模遠遠大于牛，但由于碳排放系數的差異，致使牛的碳排放占比大于豬的碳排放占比。羊碳排放量比例大體呈上升趨勢，但在2007年之后上升趨勢不如2007年以前表現明顯，漸趨穩定，平均占比為8.97%；馬碳排放量比重的變化趨勢相對穩定，平均占比為1.87%，騾和驢碳排放量占比呈現先上升后下降的趨勢，兩種牲畜的比重相差不大，騾的碳排放略高于驢所占比例，平均為0.12%和0.10%。

表4 各牲畜碳排放量占牲畜總碳排放量的比重

(二)農業碳排放與經濟增長的脫鉤效應分析

根據上述四川省農業碳排放量測算結果，利用公式(3)可得到四川省1999-2016年的農業碳排放量與農業GDP之間的Tapio脫鉤指數。表5的計算結果可以看出，弱脫鉤和強脫鉤是主要脫鉤狀態，分別有8個年份呈此狀態，脫鉤指數大多在0.8以下，2個年份呈現擴張連接狀態，但各個脫鉤狀態分布年份較為散亂，波動較大。

具體而言，四川省農業碳排放與經濟增長脫鉤狀態演變過程主要有兩個階段：第一階段(1998-2005年)為擴張連接和弱脫鉤階段，除2001年外，其余年份農業碳排放總量和農業經濟都穩步增長，農業碳排放總量的增速低于農業經濟的增速，在這7年內，脫鉤狀態隨農業碳排放總量的波動而呈現不同狀態，但以弱脫鉤和擴張連接為主。在1999-2005年，農業碳排放總量遞增，由1257.35萬t增至1424.03萬t，年均增長率為1.79%；農業GDP由1287.74億元增至1816.12億元，年均增長率為5.03%(圖1)。雖然在這一階段四川省由于農業技術還不發達，農業生產力較落后，加之農民的文化水平較低，思想保守，對農業機械和農藥的使用意識較弱，農業物資投入及農地利用和種植業的農業碳排放量有所減少。但在2005年以前全國還沒大力推進城鎮化建設，農村勞動力還沒大規模轉移到城市，由于農地翻耕的需要及農民的慣性意識，家家戶戶都有養殖牲畜，而無論是標準化養殖還是農戶散養，畜牧業養殖技術普遍不高，牲畜糞便處理不當等問題，導致畜牧業碳排量增加，進而使這一階段的農業碳排放量增加且變化率較大。這一階段農業GDP得到較快增長，因為在這一階段農村外出務工人員還比較少，農民務農居多，主要收入來源于經濟作物和糧食作物的生產變賣及牲畜的養殖變賣，因此農民的務農積極性高，大多數農民大面積種植農作物和養殖牲畜以提高農業收入。

第二階段(2006-2016年)可以概括為強脫鉤階段，這一階段農業碳排放總量增減不穩定，但以減為主，因此有7個年份呈現強脫鉤狀態，4個年份呈現弱脫鉤狀態，強弱狀態相間，但在2014-2016年表現出強脫鉤狀態趨勢。這一階段四川省農業碳排放量由2006年的1402.16萬t減少至2016年的1376.91萬t，年均減少率為0.18%；農業GDP由2006年的1873.11億元增加到2679.49億元，年均增長率為3.65%(圖1)。在這一階段農業物資投入和農地利用產生的碳排放量及種植業產生的碳排放呈現上升趨勢，而畜牧業產生的碳排量呈現下降趨勢(表3)，致使這一階段農業碳排放量總體呈現下降趨勢。由于四川多丘陵山地，農村許多地區無法實現農業機械化生產，加之農業相比其它產業生產效益低而風險較大，農民從事農業的積極性降低，農村勞動力大量轉移到城市務工，農業經濟發展緩慢。

表5四川省農業碳排放與經濟增長Tapio脫鉤指數

總體而言，兩個階段的劃分與《四川農村統計年鑒》數據的統計標準的劃分階段相符合。另外，可以看到，1998-2016年的四川省農業碳排放脫鉤狀態為弱脫鉤狀態，各個年份的脫鉤狀態逐漸由弱脫鉤狀態向強脫鉤狀態過渡，農業經濟發展速度雖然有所下降，但農業碳排放增速總體低于農業經濟產值增速，甚至呈現負增長，結果較為理想，說明四川省近年來在農業低碳減排方面取得了較好的成效，農業依靠高投入高消耗獲取收益的生產方式有所改變，四川在發展低碳農業的道路上取得了顯著成果。

四、結論與建議

(一)結論

通過探究近20年四川省農業碳排放量、實際農業總產值及兩者之間的變動關系，可得到如下結論：第一，在這19年間，四川省農業碳排放總量呈現“緩慢增加-緩慢下降-逐漸平穩”的態勢，而實際農業GDP逐年增加，農業碳排放總量年均增速低于實際農業經濟年均增速，四川省農業碳排放強度呈下降趨勢，每億元農業產值產生的農業碳總量在逐年減少，農業經濟發展較好。第二，農業物資投入與農地利用和畜牧業養殖是四川省兩大農業碳源。農業物資投入與農地利用碳排放占四川省農業碳總量的比重平均為49.83%，其中，翻耕農地和使用化肥產生的碳排放量最高。牲畜養殖碳排放在四川省農業碳排放總量中平均占比44.79%，其中，占比最大的是牛和豬。農作物種植過程中產生的碳排放量對四川省農業碳排放總量貢獻較小，比重在5.40%上下波動。第三，1999-2016年四川省農業碳排放與經濟增長的脫鉤狀態主要為強脫鉤、弱脫鉤和擴張連接，脫鉤狀態逐漸由“擴張連接和弱脫鉤交替”向“強脫鉤狀態過渡”。綜上可見，四川省在農業碳減排方面取得了較好成效，但農業碳排放的總量同樣不可忽略，而采取措施減少農業物資投入與牲畜養殖產生的碳排放則是減少四川省農業碳排放量的主要方向。

(二)建議

基于上述研究結論，考慮到四川農業發展現狀和未來趨勢，提出如下政策建議。

第一，合理控制農業物資投入，提高農業物資使用效率。特別需要控制化肥的施用量，推進有機肥替代化肥，積極推廣測土配方施肥技術。另外，科學處理農業物資殘留也是減少農業碳排放的一種有效途徑，如通過病蟲害綠色防控減少農藥施用量，通過機械化覆膜、廢棄農膜回收等方式減少農膜的浪費等。最后，鄉鎮村應加強低碳農業知識的宣傳，培養農民低碳農業意識，科學使用農業物資，提高農資利用效率。

第二，合理利用農地，積極推廣免耕栽培技術。傳統的農地翻耕和灌溉容易破壞土壤中的有機碳，使之以二氧化碳的形式釋放在大氣中，從而產生了農業碳排放。近年來，四川廣元試驗和推廣了免耕栽培技術，除播種和施肥外，不對土地進行機械除草、中耕等翻攪土地的行為，減少了能耗和對土地的破壞，從而增加土壤的蓄碳能力，在很大程度上降低了因農地翻耕和灌溉以及耕灌農地使用的柴油而引起的碳排放。這種免耕栽培技術對土壤破壞較小，在保證土壤水分、養分等充足的前提下，能夠實現農地的重復利用，既節約了資源，又減少了環境污染，四川省其余地區可以科學借鑒廣元市免耕栽培經驗，于所在地區推廣該技術。

第三，優化畜牧業結構，將畜牧業碳排放控制在合理范圍。畜牧業碳排放主要來自于腸道發酵和糞便管理等，腸道發酵碳排放量主要與草料和牲畜種類及數目有關，糞便管理產生的碳排放主要與牲畜種類和糞便處理方法及技術有關，因此，依照市場情況合理調整畜牧業結構，牲畜品種實現良種化，飼喂技術科學化，牲畜糞便處理先進化等對于減少牲畜碳排放量至關重要。

第四，調整農業產業結構，優化農業產業布局。四川省各城市應注重發揮本地農業的優勢，確定當地農業產業結構調整的戰略重點，并積極發展生態農業。在確保農業安全生產的前提下，充分利用山林資源和水資源，著力發展林果業和漁業。相關部門應根據四川省農業發展現狀和發展目標，積極調整農林牧漁產業內部結構，以實現最優發展，從而減少農業碳排放。

第五，建立農業綠色循環低碳生產制度。雖然四川省農業碳排放在這20年來變化幅度不大，但農業碳排放總量不容小覷。國家和四川政府應繼續努力出臺一系列政策保護農業發展環境，建立和完善農業綠色循環和低碳生產制度，堅持發展低碳農業、循環農業和綠色生態農業，以提高農業產值和減低農業碳排，實現農業生產向低碳轉型。維持農業生態平衡，創造一個良好的農業環境，提高農業發展質量。