農業低碳技術視域下地形特征與作物類型對化肥施用質性影響分析

王綺雯 張小有

[摘要]基于江西省規模農戶調查數據，分析地形特征和農作物類型對農戶低碳的影響，結果表明：（1）江西省農業碳排放從2000年以來一直保持正增長，且排名位于全國前列，減排形勢嚴峻;（2）江西省農業化肥碳排放量與耕地面積不成正比;（3）江西省農戶種植水稻施用高量化肥意愿更強;（4）平原和盆地在化肥施用量上更傾向于高量。

[關鍵詞] 碳排放;規模農戶;地形特征;作物類型

[中圖分類號] F323.22 [文獻標識碼]A

1 引言

中國作為四大文明古國綿延不絕，與小農經濟的給養有很大關系。然而，傳統的小農經濟是典型的“高碳農業”。全球變暖形式不容樂觀，我國于2015年向聯合國環境與氣候變化委員會主動提出：到2030年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降60%～65%的目標。研究顯示，中國的糧食產量占世界的1/5左右，但是化肥使用量卻占到了1/3，每1hm2的用量是世界平均用量的四倍，這不僅會帶來土壤結塊等“過勞”問題，還會對生態造成不可估量的威脅，尤其在碳排放方面。據統計，農業源溫室氣體排放占全球認為源溫室氣體排放總量的10%～12%，其中，CH4占由人類活動造成的CH4排放總量的50%，N2O占60%，由此可見，農業已經成為全球溫室氣體排放的重要來源。農民在生產過程中投入種子、農藥、化肥等碳源，相應的就會產生碳（圖1）。江西省是農業大省，耕地面積為308.87萬hm2，其每年的碳排放量不可忽視。圖2顯示了江西省2007～2015年農業的碳排放量及增長率，可以看出江西省農業碳排放量在前期顯著下降，2012年下降最快，為-18.16%。但之后開始緩慢上升，且增長率一直維持在4%左右，表明江西省農業減碳形式不容樂觀。本文以江西省為例，以地形特征與作物類型為切入點，以農作物生產過程中化肥施用量為研究對象，研究這兩方面因素對農業低碳技術應用的影響，為江西省后續農業工作的開展提供了一定的借鑒意義。

2 文獻回顧

2.1 國外關于農業低碳技術的研究

國外關于農業低碳技術的討論比較早，主要關注點在政策、技術和影響等方面。Peter J.G.Pearson研究了英國的第一次工業革命的制度因素，認為低碳技術將是另一種不同形式的工業革命，這對于提高經濟效益具有重大的意義。Pedro A Arraes Pereira研究了巴西農業，認為技術改造對農業的貢獻極大，而從環保的角度考慮，低碳技術將在巴西農民中被廣泛采納。David Norse認為農業是溫室氣體排放量最大的人為來源之一，而低碳戰略的實施通常有很大的限制，所以要想達到減排和農民增收的雙贏目的必須在政策方面下苦功。Sharon Friel研究了巴西的農業碳匯排放量，認為農業低碳技術改進到2030年將會減少30%的碳排放，這有利于為公眾提供一個可接受的、健康的、低排放的飲食環境。

2.2 國內關于農業低碳技術的研究

國內關于農業低碳技術方面，也進行過多次探討。馬曉旭認為，低碳農業是“三低”農業，但是現階段我國低碳農業發展面臨著諸多矛盾和問題，如大量農藥、化肥殘留，農村土壤和水源污染等，要從提高農業資源利用率、技術創新、制度保障三個方面著手。田云等基于1995～2010年的統計數據，發現我國碳排放總量逐年上升，并且區域差距明顯，我國減碳排放還面臨一定的壓力。李波等在研究農戶行為時發現，戶主的性別、年齡、文化程度、耕地面積等都對農田的碳排放量有一定的影響，要加強對農戶的培訓，使他們逐步走向低碳的生產方式。吳賢榮等采用Tobit模型，分析了中國31個省（市、區）的農業碳排放變化，指出東部地區在農業碳排放方面持續改善主要源于技術進步的影響，而中、西部地區是源于技術效率的改善而非技術進步的推動，且波動性較大。周勝等通過一系列的實驗表明，施肥類型會影響農作物的碳排放量，例如：有機肥的稻田釋放的甲烷要高于施用等量復合肥釋放的甲烷，普通復合肥的用量也會影響農作物的碳排放量。同時也指出，水稻品種不同，其CH4的產量也不同，所以在農業生產過程中我們要優化肥料的使用配方，開發低排高產的水稻品種，這樣才能有效減少農業碳排放量。高雪萍針對江西1069名農戶的調查數據發現，由于農戶種植規模很大，具備一定的基礎設施條件，且地理位置不會很偏僻，故地形的差異對農業低碳新技術的應用沒有很大的影響。

總體而言，當前國內外對于農業低碳技術方面的研究還是比較深入，在全球變暖的這一大背景下，農業低碳顯然已經成為一個熱門話題。本文在已有文獻研究的基礎上，通過分析地形特征和作物類型這兩方面的因素，結合在江西省的實地調研數據，研究上述兩項因素對農業低碳技術應用的影響，以期對江西省農業低碳技術應用發展提供一定的支持。

3 數據來源與模型設定

3.1 數據來源

江西的地形條件十分復雜，不僅有山地、丘陵，還有平原、盆地，使得農作物種類也豐富多樣。不僅有水稻這一南方種植面積最大的農作物，還形成了“南有贛南臍橙、廣昌白蓮，北有寧州紅茶、廬山云霧茶”的特色農作物產區。研究江西的農業現狀對全國農業的發展具有十分重要的意義。多項研究表明，我國化肥的投入量過大，利用率低，且投入已超過225kg/ha的上限。由此可知，農業生產過程中，化肥的合理有效利用已經成了一個重要問題。故本文以化肥的使用量為例，研究在盆地、平原、山地、丘陵四類地形狀況和作物類型不同的狀況下，規模農戶施肥用量的多少。

本文所用的數據來自于課題組2017年對江西省撫州市、贛州市、吉安市等地的調查，調查的主要內容包括規模農戶的作物種植類型、所處的地形特征等，本次調查共發放問卷370份，剔除具有缺失值的問卷31份，最終回收339份有效問卷。表1列出了江西不同地形條件和作物類型下規模樣本農戶施用化肥量的選擇。從樣本數據中我們可以發現，大部分規模農戶種植的所在地為丘陵，占總樣本的48.67%，78.17%的規模農戶選擇種植水稻。化肥的施用量差距也比較大，最小值為149.25kg/hm2，最大值為2985.07kg/hm2。

農業低碳技術應用水平的高低主要以農業生產過程中的碳排放量衡量，國內外關于農業碳排放值的計算有很多，在此借鑒謝淑娟的做法，即

× （1）

式（1）中，表示第t年的農業碳排放總量，為碳排放系數，Tti表示第t年碳排放源的用量。通過美國橡樹嶺國家實驗室可以得知，化肥的碳排放系數為0.8956（表2），表明化肥用量與碳排放量成正相關，故把化肥用量作為因變量。圖3顯示了江西省2007～2016年化肥碳排放數據，從2007年的118.76萬t上升到2016年的127.18萬t，年均增長率為0.76%，其中，2013～2016年的增幅為0.09%，但是江西農業的耕地面積卻由2013年的308.73hm2下降到2016年的308.22hm2，降幅0.06%，表明耕地面積與農用化肥碳排放量并不匹配，江西省農業減碳形式依舊嚴峻。

張小有等人在研究江西省規模農戶化肥施用行為時認為，農戶的受教育程度作為自覺行為對農田碳減排具有積極意義，故把受教育程度作為協變量，探討其對規模農戶低碳行為的影響。

3.2模型設定

回歸是研究變量與變量間關系的一種手段，多重線性回歸模型主要在自變量不止有一個時所采用。本文用地形特征和農作物類型兩個自變量來計算對規模農戶低碳生產行為的影響。其中：為被解釋變量化肥施用量，是影響被解釋變量y的各種因素，i=1，2，3，……，n， 是解釋變量的線性組合;為常數項;，，……為自變量;，……為相應自變量的回歸系數;為隨機干擾項。則：

（2）

3.3 數據測算

關于調查數據，本文所選取的描述性統計見表3。

4 研究結果及分析

4.1 多重線性模型估計結果

經過多重共線性檢驗后，利用前文所構建的多重線性回歸模型檢驗各個變量對農業低碳行為的影響，結果如表4。從結果看，模型的擬合度較差（小于0.10），對總體變量的解釋程度較低。但是從方差分析檢驗結果來看，擬合的模型有統計學意義，且符合標準正態分布。地形特征和農作物類型以及受教育程度對規模農戶在化肥使用量和化肥類型的選擇上都有顯著影響。

4.2 估計結果分析

4.2.1 地形特征的影響。線性模型結果顯示，地形對化肥施用量的選擇上具有顯著負向影響。即山地和丘陵所用化肥量偏低，盆地和平原化肥用量相對較高。統計分析結果也顯示，盆地和平原施用高量化肥的比例分別為31.58%和37.33%，而丘陵和山地相應的比例分別為16.97%和26.25%。山地丘陵地區，自然資源較多，規模農戶常常會利用豬牛羊的糞便以及落葉作為天然肥料來替代化學肥料，且山地丘陵地區大都地處偏遠，規模農戶運送化肥的成本會相對高于平原和盆地地區，這在無形中也使得山地丘陵地區偏向于低量的化肥。此外，江西省規模農戶的土地大部分是流轉而來，只有使用權，沒有所有權，故規模農戶在施用化肥時并沒有考慮土壤結塊等可持續發展問題，更多的是關注眼前利益，這也是導致江西省農業碳排放量居高不下的原因之一。

4.2.2 農作物類型的影響。根據上述模型得知，農作物類型對化肥施用量的選擇上具有顯著負向影響。即水稻的化肥施用量比果蔬和其他經濟作物高。統計分析結果也顯示，水稻的化肥施用量高于果蔬和其他經濟作物。這可能與作物所需肥量有關，果蔬和其他經濟作物的耕地面積不如水稻，大部分規模農戶平時會用人糞尿等有機肥澆灌，在合理利用資源的同時又節約施肥成本。同時，由于所需肥料不多，一些規模農戶在力所能及的情況下會購買價格更高的生物肥料，不僅能提高口感，而且在價格方面也會得到更多的經濟效益。而水稻的種植面積很大，用人糞尿遠遠不能滿足其所需養分，如果一味施用生物肥料，在產量方面不會提高甚至可能會大大減產，即使這樣的水稻在價格上有很大的優勢，規模農戶也會考慮機會成本，為了提高產量，規模農戶往往會選擇施用大量的化肥。

4.2.3 教育程度的影響。根據上述分析結果得知，教育程度對規模農戶化肥施用量上有顯著負向影響，即受教育程度高的規模農戶在化肥施用量上偏低。可能的原因是教育程度高的規模農戶更愿意把書本中的知識用于實踐，更愿意采用低碳方法來種植作物。且近年來，國家對于農業低碳宣傳力度較大，受過高等教育的規模農戶也樂于響應國家號召，親身實踐。在實地調研過程中也證實了這一點。

5 結論與建議

本文的主要結論為：第一，江西省農用化肥碳排放量居高不下，減排形勢依舊嚴峻;第二，江西省水稻化肥用量高于其他作物，且偏向施用高碳化肥;第三，江西省盆地和平原化肥用量高于丘陵、山地。第四，江西省規模農戶受教育程度與農業低碳成正比。

農業碳排放是碳排放的重要組成部分之一，農業減排對于減少溫室氣體具有重要意義，本文分別從以下三個角度對降低江西省農業碳排放提出以下建議：

5.1 發展循環農業

江西省水稻種植面積一直處于第一位，但水稻高產并不意味著肥料越多越好，適當使用有機肥不僅能提高水稻的產量，也能提高口感。水稻豐收后在稻田里養殖魚蝦，來年種植時能有效減少肥料的使用。同時，各地也可以根據實際情況，以農家樂等新型農業發展模式為例，不僅能使農業發展綠色化、生態化，還能有效帶動第一、第三產業融合發展，帶動地方經濟效益。

5.2 推廣測土配方肥

根據實地調研，規模農戶不選擇除化肥以外的其他肥料的主要因素是成本和產量，但現階段由于這些肥料的制作成本較高，降低其價格顯然很不現實，但測土配方肥能有效解決規模農戶這兩大顧慮。測土配方肥是根據作物所缺營養來有目的的施肥，達到提高肥料利用率和減少用量的效果。為此，政府部門應該鼓勵農技人員田間指導，對規模農戶進行測土配方肥的技術培訓，以期達到效益和低碳雙贏的目的。

5.3 培育新型職業農民

當前人口紅利萎縮，勞動力資源顯著下降，培養新一代職業農民顯得尤為重要。這支新型職業農民能及時適應新理念、新技術，對于農業低碳技術應用的推廣具有重要意義。同時，具備高度的責任感和現代觀念，有利于農業的可持續發展，更好的貫徹“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念。

中國是農業大國，實現節能減排對世界農業的發展具有重大意義。江西省作為我國的傳統農業大省，農業碳排放高于全國平均水平，農業低碳發展潛力巨大。應因地制宜種植作物，在“十三五”政策的大背景下，大力發展新型職業農民，推廣農業低碳技術，實現農業碳排放的絕對減排。

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[收稿日期]2018-11-22

[基金項目]國家自然科學基金項目“農業低碳技術應用激勵機制與支持政策研究——基于江西規模農戶的實證”（71563018）

[作者簡介]王綺雯（1995—），女，江西南昌人，碩士研究生，研究方向：環境會計理論與實務。

[通訊作者]張小有（1970—），男，江西贛州人，副教授，博士，研究方向：環境會計理論與實務。