低碳視角下農業生產效率評價
---以貴州省2001—2020年數據為例

屈炳宏 董大朋

(黑龍江八一農墾大學經濟管理學院，黑龍江 大慶 163000)

我國是世界歷史上最為悠久的農業大國，農業生產是我國經濟社會的核心。據統計，我國第一產業增加值在近20a從1.5萬億元增長至6.8萬億元，相關從業人員從3.6億人下降至1.8億人，這種“低人數，高產出”的變化代表著我國生產模式正在從傳統農業轉型為高效益、高產出、高質量的“三高”農業。

但隨著以高投入、高產出為特征的農業生產方式的發展，化肥、農藥等農投品的濫用，秸稈的焚燒，以及地膜處置殘留等問題對周邊環境造成了嚴重的破壞。由于農業生產過程中對生態環境的負外部性和成本外部化問題不僅對其他經濟主體造成經濟損失，也會對農業生產本身造成嚴重的影響，其中，以二氧化碳為主的農業溫室氣體排放的影響最明顯，土壤翻耕、農機投入、農投品施用及畜牧腸道發酵、糞便排泄等都會產生大量溫室氣體。據統計，世界農業生產活動所排放的碳源占比總額的15%，我國的農業碳源排放占比量卻高達17%，是世界上農業碳排放第1大國。農業生產的脆弱性，也表現在對氣候變化十分敏感，在溫室氣體的影響下，農作物產量和品質將受到限制，農業活動也會相應減少[1,2]，從而對農業部門的生產活動造成直接的經濟損失。然而，農業活動中的植物生產過程也會產生大量的碳匯，其是作物對空氣和土壤中碳的固定作用，位處碳排放的對立面，有利于緩解溫室效應帶來的危害[3]。近期，我國于2021年底發布《2023年前碳達峰行動方案》，旨在通過對農業領域采取減碳和碳封存的方法，實現我國農業產業低碳綠色轉型，為農業現代化發展鋪路前行，是繪制人與自然和諧共處畫面的題中之義。

1 研究區域概況

貴州位于我國西南內陸地區腹地，地勢西高東低，素有“八山一水一分田”之說；雖然貴州森林覆蓋率達到62.12%，榜首全國第1，可由于喀斯特地貌和社會因素，耕地分散且面積僅占全國3.7%；同時，貴州主要是以種植業和畜牧業為主，因此低碳農業的發展更為重要。自西部大開發戰略以來，貴州便通過多次進行農業改革以推動農業發展轉型，從而實現農業現代化戰略目標。2022年，國務院于印發的《關于支持貴州在新時代西部大開發上闖新路的意見》指出，貴州要積極推進低碳循環發展，做好西部生態文明先行區的榜樣，并在低碳農業發展上給予了高度重視。因此，從低碳視角下出發，將影響貴州農業生產的環境因素——碳排放和碳匯進行估算，采用超效率SBM模型將農業碳排放和碳匯分別作為非期望和期望產出，從環境的角度研究貴州地區農業生產效率狀況，為該地區的低碳農業發展提供依據。

2 研究方法與理論模型

2.1 IPCC法碳排放估計模型

本文的碳排放量主要是根據以下公式進行計算：

W=∑Wi=∑NiLi

(1)

式中，W為農業生產的碳排放總量；Wi表示第i種碳源的排放量；Ni為第i種碳源的實際使用量(面積、數量)；Li為對應的碳排放系數。

2.2 農作物碳匯計算模型

本文碳匯計算主要考慮農田碳匯，即農作物生長發育過程的碳固定量。相應結算公式：

(2)

式中，E代表農作物的碳匯總量；Ej代表具體的某類農作物的碳匯量；h為農作物種類；r為農作物經濟產品部分的含水量；Lj為農作物的產量；ej為碳吸收率，即農作物通過光合作用合成一單位有機質所吸收的碳[4]；HIj為某一農作物的經濟系數。

2.3 超效率SBM模型

SBM模型是Tone開發用于解決生態環境約束下農業生態效率測算中松弛變量的問題，并結合Andersen等提出的DEA超效率模型，最終于2002年引入非徑向、非角度且DMU效率值可超過1的超效率SBM模型概念[5-7]。模型假設有h個決策單元(DMU)，且每個DMU有m個投入要素和n個產出要素(其中n1為期望產出，n2為非期望產出)，則該模型可表示投入變量x和產出變量y的關系：

(3)

式中，δ’(UTE)為綜合技術效率；yp為期望產出矩陣元素；yk為非期望產出矩陣元素，λ為權重向量；若δ’≥1，則該DMU的TE有效，反之無效；δ’值越大，則DMU的TE越高；UPTE為純技術效率；USE為規模效率。

3 指標選取與數據來源

3.1 農業碳排放指標

借鑒周曉盼[8]、王雪瑩[9]和堯波[10]農業碳排放源頭指標項目，結合貴州區域具體狀況，主要以種植過程和牲畜發育2個方面著手，數據通過《貴州省統計年鑒2001—2020》獲取，具體指標如表1所示。

表1 農業碳源及碳排放系數指標表

3.2 農業碳匯指標

借鑒韓召迎[11]、劉麗欽[4]農業碳匯中各類農作物的碳吸收率和經濟系數，結合貴州主要農作物種植情況，具體信息如表2。

表2 主要農作物經濟系數與碳吸收率

3.3 低碳農業生產效率評價指標體系

考慮到選取指標的完整性和可得性，本文結合碳排放和碳匯因素構建貴州農業生產效率評價指標體系，從環境、經濟、資源等角度進行綜合測度。指標基礎數據來源于2001—2020年《貴州統計年鑒》，其中個別缺失數據運用插值法處理，具體指標如表3。

4 實證結果分析

4.1 貴州農業碳排放的估算與分析

如圖1所示，貴州省的農業碳排放總量呈現先上升后下降的趨勢，其中2001—2005年呈上升趨勢，在2005年達到第1個峰值，2006年呈現斷崖式下降，這可能與我國2005年《節能減排綜合性方案》的出臺和貴州省政府于2006年推行的科學發展觀加強環境保護的政策影響有關，使得大量以高碳輸出為特征的農業生產企業被整改停運；在2015年到達第2個頂峰隨后緩慢下降，至2019年為最低點，這可能與2019年貴州省政府在生態環境工作中著重強調農業面源污染及秸稈焚燒處理等問題所產生的影響有關。

表3 低碳農業生產效率指標體系

圖1 2001—2020年貴州省農業碳排放總量情況

4.2 貴州農業碳匯的估算與分析

如圖2所示，2001—2010年貴州省農業碳匯狀況趨于穩定；2011—2017年整體呈現上升趨勢，在2016年達到頂峰，這可能是由于2012年國務院在《關于進一步催緊貴州經濟社會又快又好發展的若干意見》中提出要發展現代農業，鼓勵引入高新技術、器械等設備以提高農作物產量與品質，從而增加了農業的整體碳匯量；2017—2020年呈現下降趨勢，主要原因可能是在貴州農業種植結構調整上，糧食作物的種植面積持續下降，水果類經濟作物種植面積明顯增加，從而導致主要農作物的碳匯量下降。

圖2 2001—2020年貴州省農業碳匯總量情況

4.3 低碳農業生產效率的結果與分析

由圖3可知，2001—2020年貴州省低碳農業生產綜合效率均值在0.959，接近相對有效值“1”，整體呈波動平穩趨勢，部分節點出現明顯的“U”型趨勢。2001—2009年，貴州省低碳農業生產綜合技術效率值一直維持在1左右；在此之后，2010—2015年期間低碳農業生產綜合效率值有所降低，2012—2013年小幅度上升，2011年的效率值最低，為0.692。主要原因可能是2010年發生的國際金融危機，導致國內農業生產過程受到了一定影響，同時，結合分析統計年鑒和政府報告，2010—2011年貴州省受到近幾十年來最大的農業災害，據統計，農作物受災面積分別為1681千hm2和2570千hm2，直接造成的經濟損失高達178.6億元和249.2億元，嚴重影響當時的低碳農業生產效率。2014年國家提出“生態文明建設”，貴州省政府也相繼出臺《貴州省生態文明建設促進條例》(簡稱“條例”)，條例指出要發展低碳循環，推動農業生產體系改革實現生態化生產。由于要推動農業產業綠色轉型升級，因此原本以高碳排放為代價的高收益生產模式將被取締，雖然生態環境質量得到一定改善，但低碳經濟轉型會經歷倒“U”趨勢的變化[12]，同時當時低排放高收益的設備并未普及，從而導致區域整體農業生產效率偏低。

圖3 2001—2020年貴州省低碳農業生產效率變化

從純技術效率角度分析，純技術效率均值為0.975，其中有15a達到純技術效率相對有效值，效率值最低年份是2011年，為0.765，整體效率值維持在較高水平。同時，效率值與綜合技術效率平均值相近，整體數值變化取數相似，說明純技術效應對該地區農業影響較大，純技術效率的差異很大程度引起綜合技術效益變動。在“十二五”期間純技術效率整體是處于低效率趨勢，主要可能是因為農業生產轉型初期先進器械物資跟不上發展變化需求，同時購買現代化設備成本較高，農民、中小企業等資金能力相對薄弱的農業生產者為了維持作物的正常產量，過度施用化肥、農藥等農業投入品，進而導致技術生產成本提高，同時影響生態環境的修復。

從規模效率角度分析，規模效率均值為0.982，2011年效率值最低，為0.905，整體效率值接近于相對有效值且變動幅度較小；對比綜合技術效率，規模效率總值遠大于綜合技術效率，說明規模效率是推動綜合效率增長的主要核心因素。相較于純技術效率2001—2020年的數值變化，規模效率并沒有出現達到和超過相對有效值“1”的現象，說明雖然貴州省農業規模整體效率值較高，但是依然長期存在明顯的資源分配不合理，投入產出不均衡的現象，從而導致貴州低碳農業生產效率難以進一步得到提升。

5 結論及建議

本文基于貴州省2001—2020年面板數據，估算分析整體碳排放量和碳匯量的變化狀況，采用非徑向的超效率SBM模型對各決策單元的低碳農業生產效率進行分析。

從碳排放和碳匯量變化來看，由于對節能減排政策的落實和生態環境發展的重視，貴州的農業碳排放總量整體呈緩慢下降趨勢，農業碳匯總量整體呈現緩慢上升趨勢，同時碳匯量遠大于碳排放量，說明該地區的低碳農業發展較好。

從低碳角度分析貴州2001—2020年農業生產效率，TE的平均效率值為0.959，接近有效狀態，整體效率值變動趨于穩定，近5a呈現上升趨勢。具體來看，PTE決定了該地區TE值的下限，SE決定了TE值的上線，因此側重于農業純技術效率的開發與投入有利于提高貴州省整體低碳農業生產效率水平。

綜合分析以上研究結果，本文針對如何提高該區域低碳農業生產效率提出以下建議。

重視和加強環境友好型的科學技術開發與運用。根據本文分析可發現，僅利用高新技術提高農產品產量和品質無法提高低碳農業生產效率，只有實現農業生產與環境資源的協調發展才能降低農業生產對環境負外部性帶來的經濟損失，從而推動農業的可持續發展。

調整農業作物種植布局，優化農業產業結構。在農作物生長發育過程中糧食作物的碳吸收量遠遠弱于果蔬類園藝作物[13]，適當把控糧食作物與蔬果類作物的種植比例，有利于提升碳匯總量，同時推動農業生產規模化、集約化發展，可以有效減少農業投入冗余狀況，進而減少農業生產成本和降低農業碳排放總量，最終提高低碳農業生產效率。

加強低碳農業教育宣傳，提高從業人員職業素養。貴州是典型的農業大省，農業從業人員基數龐大。政府有針對性的宣傳教育和技能培訓，可以培育和提高農民對低碳農業生產的意識，減少日常農業生產中農藥、化肥等農投品濫用，秸稈隨意焚燒，農膜隨意填埋等現象，從而減少二氧化碳等溫室氣體的排放，有效提高低碳農業生產的效率。