農地經營規模對農業碳排放的影響效應及地區異質性分析

高雪 吳麗麗

摘要：減少農業碳排放對于加快促進我國“雙碳”目標的實現具有重要現實意義。利用固定效應模型、中介效應模型，采用2000—2022年省際面板數據，考察農地規模經營對農業碳排放的影響效應與作用機制，并進行地區異質性分析。研究發現：農地經營規模每擴大1%，農業的碳排放量將減少0.01%。其機制在于，農地經營規模通過農用化學品投入強度、農業技術進步、種植結構這三個中介變量來發揮作用。具體而言，農地經營規模每擴大1%，農用化學品投入強度將降低0.06%、農業技術進步增加0.69%、種植結構則呈“趨糧化”，而且這些變化有利于農業碳減排。分地區來看，農地經營規模擴大會顯著降低東部地區、東北地區的農業碳排放，但會提升西部地區的農業碳排放。由此，促進我國農業低碳發展，要引導農業生產者適當擴大農地經營規模，降低化肥用量和采納低碳生產技術。

關鍵詞：農地經營規模；農業技術進步；農業碳排放；地區異質性

中圖分類號：F323.1

文獻標識碼：A

文章編號：2095-5553 （2024） 06-0303-09

收稿日期：2022年10月19日

修回日期：2024年1月27日

*基金項目：河北省自然科學基金項目（G2022501005）；河北省高等學校科學研究項目（SQ2021171）；中央高校基本科研業務專項資金（N2323004）

第一作者：高雪，女，1991年生，河北秦皇島人，博士，講師；研究方向為農業技術經濟。E-mail： g379034556@163.com

Effect of agricultural land management scale on agricultural carbon emissions and

regional heterogeneity analysis

Gao Xue¹， Wu Lili²

（1. College of Economics， Northeast University at Qinhuangdao， Qinhuangdao， 066004， China;

2. School of Management， Wuhan Institute of Technology， Wuhan， 430205， China）

Abstract： Reducing agricultural carbon emissions is of great practical significance to accelerate the realization of Chinas “double carbon” goal. The effect and mechanism of agricultural land scale management on agricultural carbon emissions were investigated， by using panel fixed effect model and intermediary effect model， and the inter provincial panel data from 2000 to 2022， and meanwhile the regional heterogeneity was analyzed. The results show that a 1% increase in the scale of agricultural land operations would result in a 0.01% reduction in agricultural carbon emissions. The mechanism lies in the fact that the scale of farmland operations works through three mediating variables such as agrochemical input intensity， agricultural technological progress and cropping structure. In specific， for every 1% increase in the scale of agricultural land management， the intensity of agricultural chemical inputs will decrease by 0.06%， agricultural technological progress will increase by 0.69%， and the planting structure will show a “grain oriented” trend. These changes are conducive to agricultural carbon reduction. By region， the expansion of the scale of agricultural land management will significantly reduce agricultural carbon emissions in the eastern and northeastern regions， but will raise agricultural carbon emissions in the western region. Thus， to promote the low-carbon development of agriculture in China， it is necessary to guide agricultural producers to appropriately expand the scale of agricultural land management， reduce fertilizer use and adopt low-carbon production technologies.

Keywords： agricultural land management scale; agricultural technology progress; agricultural carbon emissions; regional heterogeneity

0 引言

氣溫升高及由其引發的極端天氣事件增多變強會給經濟社會發展帶來諸多不利影響^{[1， 2]}。溫室氣體大量排放是導致全球氣溫升高的重要誘因。雖然第二三產業是溫室氣體產生的主要源頭，但農業部門產生的碳排放不容忽視。中國作為農業大國，農業部門產生的碳排放約占全國總量的17%^[3]。在2005—2019年間，由農業能源利用、水稻種植產生的碳排放呈現小幅增加態勢，而且地區間差異明顯^{[4， 5]}。從源頭著手，推動農業生產主體采用低碳或綠色生產方式是減少農業碳排放的重要途徑。

農業生產主體對農業生產方式的選擇與農地經營規模緊密相關。隨著農地經營規模的擴大，生產要素投入的利用效率得以提高^[6-8]。此外，農業生產主體會根據農地經營規模來合理配置化肥等生產要素、調整農業生產技術。一方面，土地經營規模擴大會促使農戶降低化肥投入強度，同時采用有機肥料^[9-11]。另一方面，農地經營規模擴大有助于農戶采用秸稈換田、測土配方等低碳生產技術^[12-14]。化肥等化學品的合理配置、低碳生產技術的采用都有助于農業碳減排。然而，少有文獻基于農業碳排放的視角，考察農地經營規模的環境效應。在相關研究中，李玉紅^[15]發現，農地經營規模擴大會導致農戶使用更多化學品和能源，加劇了CO₂排放。劉瓊等^[16]發現，農業經營規模與農業碳排放之間呈倒“U”型關系。不過，農地規模經營是否以及如何影響農業碳排放量的研究結論尚不充分。

在實際生產中，農地經營規模包括由土地連片經營產生的地塊層面規模經濟、由土地分散經營產生的農地數量規模擴張^[17-19]。與后者相比，前者不僅能提高農業生產效率，降低除地租以外的單位產品成本，還能降低化肥、農藥等農用化學品的施用量^{[8， 20]}。也就是說，在連片、分散化的農地經營規模下，農戶的農業生產方式具有一定差異，而這會給農業碳排放帶來差異化影響。農地流轉是我國實現農地規模經營的有利條件^[21]，而流轉耕地連片化會受到農戶所在地的耕地資源稟賦的影響。具體而言，在耕地資源稟賦豐裕區，耕地連片的可能性更高^[22]。在我國，不同地區的耕地資源稟賦存在明顯差異，而且東北地區人均耕地面積相對較高。因此，有必要考察農地經營規模對農業碳排放影響的地區異質性。

本文基于2000—2022年省域層面的面板數據，采用固定效應模型、中介效應模型，實證分析農地經營規模對農業碳排放的影響效應與作用機制。在此基礎上，借鑒郭陽等^[22]的研究，根據耕地資源稟賦會影響流轉耕地連片化的這一結論，按照耕地資源稟賦和地理位置進行分區，將我國劃分為東、中、西以及東北地區，考察農地經營規模對農業碳排放影響的地區異質性。本文可為厘清農地規模經營與農業碳排放之間的關系提供支撐，也可為推進我國農地規模經營、加快促進我國“雙碳”目標的實現提供政策建議。

1 影響機理分析

1.1 農地經營規模、農用化學品使用強度與農業碳排放

農地經營規模通過影響單位面積農用化學品使用量來影響農業碳排放。以前，我國耕地基本現狀是人多地少。為解決土地短缺對農業生產的約束，有必要依靠生物化學技術來提高農作物產量。當前，在農村勞動力流動和農地流轉市場不斷發育的背景下，農地經營規模有所擴大。但由于勞動力成本等問題，與之匹配的勞動力數量可能不足。由此，機械替代勞動便成為規模種植戶的現實選擇。已有研究發現，農業機械化作業可避免人工施肥、噴灑農藥不均勻與不規范問題，有助于降低單位面積農用化學品使用量，提高它們的使用效率^[23]。此外，規模種植戶的人力資本水平較高，其選擇新型施肥技術的可能性較高。那么，通過技術溢出效應，小農戶會調整農用化學品使用量^[24]。在此基礎上，結合農業碳排放是對農用化學品使用、灌溉耗電等的綜合反映，提出研究假說H1：農地經營規模的擴大有助于農用化學品投入強度的減少，進而有助于減少農業碳排放量。

1.2 農地經營規模、低碳生產技術采用與農業碳排放

低碳生產技術包括免耕技術、保護性耕作技術、測土配方施肥技術等。正如前文所述，大規模種植戶會以機械替代勞動力，進而有助于規模種植戶采用低碳生產技術。已有研究發現，農業機械化作業有助農業生產者采用免耕技術、秸稈還田技術和保護性耕作技術^[25-28]。農業低碳生產技術有助于碳減排，能增加農田土壤固碳減排的潛力^[29]。此外，通過低碳生產技術的擴散效應和溢出效應，規模種植戶能在一定程度上帶動小農戶采用低碳生產技術^[30]。由此，本文提出研究假說H2：農地經營規模的擴大有助于農業生產者采用低碳生產技術，進而有助于減少農業碳排放量。

1.3 農地經營規模、種植結構與農業碳排放

在面臨勞動力約束時，農業生產者不僅可以采用機械化進行替代，還可以調整農作物種植類型。一方面，機械化生產有助于農民擴大糧食作物種植面積。楊晨等^[31]發現，農地經營規模擴大會在一定程度上促進糧食作物種植比例的上升，其中的原因在于，糧食作物更適合農機作業。另一方面，經濟作物是勞動密集型作物，對勞動力數量和質量的要求較高。在多數情況下，雇傭勞動種植經濟作物所花費的工資、監督成本較高^[32]。通過比較生產要素的投入成本及其帶來的收益，農戶更傾向種植糧食作物^[20]。在此基礎上，結合糧食作物對農業化學品的依賴程度弱于經濟作物^[31]。本文提出研究假說H3：農地經營規模擴大能提升糧食作物種植比例，進而有助于減少農業碳排放量。

2 研究設計

2.1 變量選取與測度

1） 被解釋變量。被解釋變量是農業碳排放總量，以種植業為研究對象進行農業碳排放的構建。根據李波^[33]、馬九杰^[3]等研究，構造農業碳排放的估算如式（4）所示。

emissions_it=∑nj=1S_ijt=∑nj=1P_ijtQ_j（4）

式中：emissions_it——農業碳排放量；

S_ijt、P_ijt——i省在第t年第j種碳源的碳排放量、碳源的數量。農業碳源包括農藥、化肥、農膜、翻耕、機械和灌溉；

Q_j——第j種碳源的碳排放系數，系數參考李波等^[33]的研究。

2） 核心解釋變量。核心解釋變量是農地經營規模，由各省（區）農作物播種面積與第一產業從業之比來衡量，反映的是農業人均耕地面積。

3） 中介變量。中介變量是農用化學品投入強度、農業技術進步、種植結構。農用化學品投入強度以化肥折純量與農作物總播種面積之比來衡量。其中，以化肥折純量代表農用化學品投入的原因是，受限于數據的可得性及化肥是使用以及碳排量最大的化學投入品^[3]。農業技術進步以農業全要素生產率來衡量，通過C-D生產函數測算而得，測算中用到的投入產出數據參考李欠男等^[34]的研究。種植結構用糧食作物播種面積與農作物總播種面積之比來衡量。

4） 控制變量。根據已有文獻[3， 16]，本文選擇的控制變量包括人口規模、經濟水平、農作物播種面積、財政支農力度、農村居民人均純收入、農業總產值。變量具體含義見表1。

2.2 模型設計

為考察農地經營規模對農業碳排放的影響效應，本文構建固定效應模型如式（1）所示。

lnemissions_it=α₀+α₁lnscale_it+φX_it+λ_i+year_t+ε_it（1）

式中：emissions_it——被解釋變量，i省在第t年的農業碳排放總量；

scale_it——核心解釋變量，i省在第t年的農地經營規模；

i——省份；

t——年份；

λ_i、year_t——省份、年份固定效應；

X_it——控制變量；

ε_it——誤差項；

α₀、α₁、φ——系數。

為平滑數據波動和便于解釋，已對二者進行對數化處理。為考察農地經營規模對農業碳排放的影響機制，借鑒劉瓊^[16]、Baron^[35]的研究方法，在式（1）基礎上，構建中介效應模型，具體模型設定如式（2）所示。

lnemissions_it=γ₀+γ₁lnscale_it+γM_it+φX_it+λ_i+year_t+ε_it（2）

M_it=β₀+β₁lnscale_it+φX_it+λ_i+year_t+ε_it（3）

式中：M_it——中介變量，包括農用化學品使用強度fert、農業技術進步tech、種植結構structure；

γ₀、γ₁、γ、β₀、β₁——系數。

需要說明的是，農戶對低碳生產技術的采用無法在宏觀層面進行度量，因此本文以農業技術進步為替代變量。遵循的檢驗步驟如下：根據式（1），實證農地經營規模對農業碳排放影響的總效應；根據式（2），納入中介變量，檢驗農地經營規模、中介變量對農業碳排放的影響效應；根據式（3），依次檢驗農用化學品使用強度、農業技術進步與種植結構發揮的中介效應。

2.3 數據來源與處理

本文采用2000—2022年中國31個省（市、區）的省級面板數據，受限于數據的可得性，未包含港澳臺地區。用于核算農業碳排放量、農業全要素生產率的化肥、農藥、農膜、農作物播種面積、農業機械化總動力、糧食作物播種面積、農業總產值數據來源于《中國農村統計年鑒》（2001—2023年）。地區總人口數量、地區生產總值、農林牧漁業總產值、財政農林水事務支出、政府財政支出數據來源于《中國統計年鑒》（2001—2023年）。本文利用農村居民消費價格指數（以2000為基期）對農村居民人均純收入、經濟水平、農業總產值進行平減，相關來源于《中國農村統計年鑒》（2001—2023年）。

3 結果與分析

3.1 基準回歸

對式（1）進行固定效應模型回歸，以評估農地經營規模對農業碳排放的影響，實證結果見表2的模型（1）。由其可知，農地經營規模擴大對農業碳排放量具有顯著負向影響。

與此同時，根據式（2），評估農地經營規模、中介變量對農業碳排放的影響，實證結果見表2的模型（2）～模型（5）。其中，模型（2）～模型（4）是在其他變量不變的情況下，依次納入農用化學品投入強度、農業技術進步、種植結構的回歸結果。由模型（2）可知，農地經營規模依然對農業碳排放總量具有顯著負向影響，農用化學品投入強度對農業碳排放總量的正向影響在1%水平上顯著。也就是說，隨著農用化學品投入強度的下降，農業碳排放總量也會隨之減少。由模型（3）、模型（4）可知，農地經營規模對農業碳排放的影響未通過顯著性檢驗，但農業技術進步、種植結構變量對農業碳排放總量的負向影響在1%水平上顯著。也就是說，當農戶傾向于采用新型農業技術或種植糧食作物時，農業碳排放量有所減少。模型（5）是納入核心解釋變量和所有中介變量之后的回歸模型，當納入全部中介變量以后，農地經營規模對農業碳排放的解釋力明顯下降，但中介變量影響效應的顯著性未發生改變。具體而言，農用化學品投入強度降低1%，農業碳排放量將降低0.11%；農業技術進步提升1%，農業碳排放量將降低0.03%；種植結構提升1%，農業碳排放量將減少0.09%。

3.2 關于內生性問題的討論

面板固定效應模型能較好地處理由遺漏變量帶來的內生性問題，但不能處理由互為因果帶來的內生性問題。在本文，被解釋變量農業碳排放量與核心解釋變量農地經營規模間可能存在互為因果的關系。一方面，農地經營規模會影響農業碳排放；另一方面，農業碳排放的減少意味著農業生產的綠色化、集約化、現代化，這些變化會對農地經營規模提出更高的要求。為解決由互為因果帶來的內生性問題，本文以核心解釋變量農地經營規模的前一期為工具變量，采用工具變量兩階段法（IV-2SLS）進行實證分析，實證回歸結果見表3。

由表3的模型（6）可知，農地經營規模對農業碳排放量仍具有顯著負向影響，只是影響程度稍有減弱。由表3的模型（7）還可知，農用化學品的投入強度、農業技術進步、種植結構對農地經營規模的作用方向沒有發生改變，只是種植結構帶來的影響效應有所降低。此外，在模型（6）、模型（7）的估計中，Cragg-Donald Wald F statistic分別為92.99、87.24，均大于臨界值16.38，表明IV-2SLS估計不存在弱工具變量問題。

3.3 中介機制檢驗

對式（3）進行固定效應模型回歸，以評估農地經營規模對農用化學品投入強度、農業技術進步、種植結構這三個中介變量的影響，實證結果見表4。

由表4的模型（8）可知，農地經營規模對農用化學品投入強度的負向影響在10%水平上顯著。原因可能在于，在土地規模擴大又面臨勞動力短缺的情況下，理性的農戶會選擇以機械來替代勞動力。近些年來，我國農業機械化發展水平持續提升。2022年全國農作物耕種收綜合機械化率達71.25%。其中，機耕率、機播率、機收率分別達到85.49%、58.98%、64.56%。農業機械化作業可避免人工施肥、噴灑農藥不均勻與不規范問題，提高農用化學品的施用效率^[28]。由模型（9）可知，農地經營規模對農業技術進步的正向影響在1%水平上顯著。農戶采用免耕技術、秸稈還田和保護性耕作技術的重要基礎是農業機械化。隨著我國農業機械化水平的大幅提升，采用秸稈還田、保護性耕作技術的農戶明顯提升。截至2019年，免耕播種面積占全國耕地面積的10.85%，而秸稈還田面積已占到我國總耕地面積的40.28%^[29]。由模型（10）可知，農地經營規模變量對種植結構的正向影響在1%水平上顯著。隨著農業經營規模的擴大，農戶更愿意種植對勞動力需求較低的糧食作物，由此糧食作物種植比例上升。這一研究結論與劉瓊等^[16]的研究較為一致。

最后，綜合表2、表4的估計結果可知，農地經營規模擴大能促進農業碳減排，在此過程中，農用化學品投入強度、農業技術進步、種植結構均發揮了中介作用。首先，農地經營規模擴張會導致農用化學品投入強度的減少，而減少的農用化學品投入強度能促進農業碳排放量的減少。因此，本文的假說1得到驗證。其次，農地經營規模擴張能促進農業生產者采用先進的農業技術，而包括低碳生產技術在內的農業技術的應用能促進農業碳排放的減少，故假說2得到驗證。最后，農地經營規模對種植結構“趨糧化”具有積極影響，而這促進了農業碳減排，故假說3得到驗證。

3.4 地區異質性分析

農地經營規模包括連片化、分散化的經營規模，在不同情景下，農戶的農業生產方式會存在一定程度的差異，而這將給農業碳排放帶來差異化影響。例如，在連片化農地經營規模下，農戶更可能種植機械化利用率高的糧食作物。不僅如此，土地連片化經營更能帶來化肥施用量的減少^[8]。此外，有研究發現，在耕地資源稟賦豐裕地區，耕地連片的可能性更高^[22]。對此，考察不同地區的農地經營規模對農業碳排放的影響，實證結果見表5。

其中，東北地區擁有肥沃而廣闊的耕地資源，其人均耕地面積明顯高于東、中、西地區。考察農地經營規模對農用化學品投入強度、農業技術進步、種植結構影響的地區異質性，實證結果見表6。

由表5可知，在東部與東北地區，農地經營規模擴大會顯著降低它們的農業碳排放。但在西部地區，農地經營規模擴大會提升其農業碳排放。由表6可知，在東部地區，農地經營規模對農業技術進步的促進作用在1%水平上顯著，即東部地區的農業技術的進步有助于農業碳減排。在西部地區，農地經營規模顯著提升了該地區的糧食作物種植比例，但它對地區農用化學品投入強度具有顯著的正向影響。在綜合作用下，農業經濟規模可能導致西部農業碳排放量增加。在東北地區，農地經營規模則能帶動農用化學品投入強度的減弱，進而有助于農業碳減排。

4 結論與政策啟示

4.1 結論

農業生產部門引發的碳排放量不容忽視，減少農業碳排放對于加快促進我國“雙碳”目標的實現具有重要現實意義。本文利用2000—2022年省際面板數據，考察農地規模經營對農業碳排放的影響效應與機制。與此同時，按照耕地資源稟賦和地理位置進行分區，將我國劃分為東、中、西部及東北地區，考察農地經營規模對農業碳排放影響的地區異質性。

1） 在其他條件不變的情況下，以人均農作物播種面積衡量的農地經營規模擴大對農業碳排放具有顯著負向影響。在考慮互為因果的內生性問題后，農地經營規模的負向影響有所減弱。

2） 農地經營規模通過影響農用化學品投入強度、農業技術進步、種植結構3個中介變量來影響農業碳排放。具體而言，農地經營規模擴張會降低農用化學品的投入強度，促進農業技術進步和促進種植結構“趨糧化”，而農用化學品的投入強度的降低、農業技術進步和種植結構“趨糧化”有利于碳減排。

3） 分地區看，農地經營規模擴大會顯著降低東部地區、東北地區的農業碳排放，但會提升西部地區的農業碳排放。從影響機制上看，在東部地區，農地經營規模顯著促進了農業技術進步；在西部地區，農地經營規模促進了農作物種植“趨糧化”，但卻增加了農用化學品投入強度；在東北地區，農地經營規模能帶動農用化學品投入強度的減弱。

4.2 政策啟示

農地經營規模擴大不僅對農業生產效率的提升具有重要意義，而且有助于農業農村生態環境的改善。也就是說，農地經營規模擴大能兼顧農業與農村發展的“金山銀山”和“綠水青山”。當前，政界和學術界越來越關注農業碳排放問題，在此背景下，應科學認識和關注農地經營規模及其具體表現形式，以助力農業部門實現“雙碳”目標。

1） 相關部門要深刻認識到適度農地經營規模具有減少農業碳排放的環境效益，堅持引導和發展農地適度規模經營，完善相關扶持政策，為規模種植戶提供相應的信息、資金及技術支持。例如，大力推進農業技術和職業培訓，引導農業生產者采用環境友好型、低碳型農業生產技術。

2） 為切實保證農業碳減排的合理性，相關部門在推進農地經營規模的同時，應盡可能地引導農業生產者正確使用農業機械設備，科學高效地進行施肥和農藥的噴灑。

3） 在依托土地流轉實現規模經營的同時，要轉變分散化土地流轉的傳統思路，鼓勵地塊整合以及連片化的土地流轉。

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