农业碳排放与经济增长论文范文

1脱钩指标模型构建与数据处理

1．1脱钩理论模型脱钩（decoupling）本来是物理学领域的术语，用来表示具有关联的两个或两个以上物理量之间的关系不再存在。CarterAP1966年将“脱钩”概念引入社会经济领域，之后被学术界应用到不同领域。经济合作与发展组织（OECD）设计了基于“驱动力—压力—状态—影响—反应（DPSIR）”框架的脱钩指标并将其应用到环境方面，用来探讨经济绩效与环境恶化之间的关联性———打破经济增长与环境负荷之间的联系。当涉及到污染排放问题时，脱钩即为打破经济增长与污染排放之间的联系。具体而言，将脱钩分析方法具体运用到农业碳排放中，可描述为：当经济增长快于农业碳排放增长时，称之为“相对脱钩”；经济增长而农业碳排放增长停滞或增长为负时，称之为“绝对脱钩”。目前，脱钩的分析方法主要有OECD脱钩指数法和Tapio脱钩弹性分析法两类。OECD指标模型：OECD指标用来描述环境压力（EP）与驱动力（DF）变化的关系，提出了脱钩指数与脱钩因子，反映驱动力（如经济增长）与压力（如碳排放）在同一时期的增长弹性的变化情况。从以上两种脱钩模型可见，OECD指标模型是指相关分析变量的总量，Tapio指标模型是用来描述相关变量的比值。比较两种模型，OECD指标模型对基期的选择具有高度的敏感性，易受基期选择的影响，而Tapio指标模型则较好地克服了这一缺陷。其次，Tapio指标模型综合了总量变化和相对量变化两类指标，不受量纲变化的影响，实质上是一种弹性分析。鉴于此，本文参考Tapio指标模型对甘肃农业碳排放与经济增长之间的关系进行分析，表达式为。式中，e为脱钩弹性指数；％△CO2为农业碳排放量的变化率；％ΔP为农业GDP变化率。依据碳排放与经济增长相互关系的正负情况，参考杨璐嘉、张文斌［24］的研究成果，与OECD脱钩指数相比，Tapio脱钩指数更加全面，不但将脱钩状态划分为脱钩、负脱钩、连接三种状态，而且将经济增长与经济衰退等情形纳入其考虑范围。同时，为了解读脱钩弹性值的细微变化，Tapio脱钩弹性值在1．0左右的20％变化范围内浮动，以弹性值0、0．8、1．2为零界点进行了划分，进一步将脱钩、负脱钩、连接划分为扩长负脱钩、强负脱钩、弱负脱钩、弱脱钩、强脱钩、衰退脱钩、扩张连接、衰退连接8种状态，对弹性状态出现的各种可能值给出了合理的定位，这种划分有利于对经济增长与碳排放出现的各种脱钩状态的原因进行深层次识别与分析［25］，具体划分类型见表1．

1．2数据来源及处理本文所用数据来自1994—2012年《甘肃农村统计年鉴》，考虑到农业生产中林牧渔业碳汇的影响，为了使数据更具有合理性，文中农业GDP数据用当年年末种植业总产值代替；农业碳排放总量为计算所得。根据甘肃省的实际情况，农业碳排放主要来源于：①农业机械使用消耗柴油导致的碳排放；②化肥、农膜、农药等农用物资的生产和施用过程中直接或间接导致的碳排放；③农业灌溉过程中使用电能或其他化石能源所产生的碳排放；④土地翻耕过程中产生的碳排放。本文依据《IPCC2006国家温室气体清单指南》提供的温室气体排放测算方法，将其引用到农业碳排放领域，估算模型为。式中，C为农用地排放总量；Ct为第t年的碳排放总量；Eit为第t年第i种碳排放源的量；δi为第i种碳排放源的系数；i表示各碳排放源，分别是农用柴油、化肥、农膜、农药、有效灌溉、翻耕等6种。参考李波、王才军的研究成果，农用柴油的碳排放系数为0．5927kg／kg、化肥的碳排放系数为0．8956kg／kg、农药的碳排放系数为4．9341kg／kg、农膜的碳排放系数为5．18kg／kg、有效灌溉的碳排放系数为20．476kg／hm2、翻耕的碳排放系数为3．126kg／hm2。根据式（7），利用甘肃省1993—2011年农业投入的相关数据，可计算出甘肃省农业碳排放总量，进一步计算出甘肃省农业碳排放强度，结果见表2．从表2可见，研究期内甘肃省农业碳排放总量整体呈现上升态势，从1993年的66．37万t增加到了2011年的207．92万t，增长了213．30％；化肥为最大的碳排放源，19年来累计碳排放量达到1167．82万t，年均增速为4．01％，农用柴油、农膜、农药、有效灌溉、翻耕累计碳排放量分别为228．37万t、709．07万t、196．46万t、40．43万t、22．41万t，年均增速分别为5．57％、10．82％、2．11％、0．65％、16．26％。农业仍以高消耗、高排放的粗放式生产为主，农民的低碳农业意识不强，政策导向不明，在农业碳排放总量增长的同时，碳排放强度也在不断增加，从1993年的182．40kg。hm2增加到了2011年的510．93kg／hm2，增长了280．11％。

2结果及分析

依据式（7）测算和式（6）得到甘肃省农业碳排放与经济发展的相互关系，见表3。1994—2011年甘肃农业碳排放与经济增长关系主要呈现弱脱钩、强负脱钩、扩张连接、扩长负脱钩、强脱钩5种状态（表3）。研究期内，农业碳排放与经济增长脱钩弹性指标出现最多的是弱脱钩状态，共9次，占统计期数的50％；其次为强负脱钩和扩张连接，各出现了3次，占统计期数的16．67％；扩长负脱钩出现了2次，占统计期数的11．11％；最少的是强脱钩，出现了1次，占统计期数的5．56％。总体上，脱钩状态占统计期数的55．56％，说明甘肃省农业碳排放增长速度慢于农业经济的增长速度，呈现良好的态势。甘肃省的农业碳减排工作取得了初步成效，这与甘肃省的实际情况相一致。从图1、图2可见，甘肃省农业碳排放与经济增长总体上呈现周期性的“较理想状态—畸形状态—较理想状态”的“W”型变化。依据脱钩指标变化态势（图2），可将研究期分为三个阶段，分别是1994—1995年、1996—2002年、2003—2011年。第一阶段（1994—1995年）呈现“弱脱钩—弱脱钩”特征，脱钩弹性指数介于0—0．8，脱钩弹性指数分别为0．11、0．31，呈较理想的弱脱钩状态，即农业碳排放增长速度慢于农业GDP的增长速度。从表2可见，两年间农业碳排放总量仅为136．70万t，碳排放强度平均值仅186．27kg／hm2；农业GDP从1993年的99．14亿元增长到1994年的157．91亿元，增速为59．28％，农业GDP40％／hm2的增加值随着农业碳排量5．4％的值增加。原因主要是：①20世纪90年代初，甘肃省农业技术欠发达、农业生产力相对落后，农作物种植主要依赖人力和畜力，对农用机械和灌溉机械的使用相对较少，相应的农用柴油使用量较小，加之农药、化肥等农用资料投入意识相对较弱，碳排放总量不大。②该时段农村劳动力还未大规模向城镇转移，外出务工人员相对较少，农民的主要收入来源于农业经济作物生产变卖所得，农业GDP得到了较快发展。第二阶段（1996—2002年）经历了“不可取状态—较理想状态—不可取状态”的W型变化过程，并出现了两个扩长负脱钩状态的高峰值，农业碳排放增长速度整体上快于农业GDP的增长速度。1996年为第一个高峰值，脱钩弹性值为1．32，农业GDP17．78％／hm2的增加值伴随着农业碳排量23．44％的值增加。

主要原因是，1996年甘肃省实施了科技推广服务活动和新农业管理措施的推广，农田基本建设得到加强，发展了一系列的基础工程，如地膜覆盖工程、带状种植农业种植工程等。此外，随着农业技术的进步，农户更倾向依靠农业机械以克服人力的不足，不可避免地增加了对柴油、电力等能源的消耗，使农业碳排放量居高不下。农民大多依靠种植农作物来维持家庭生活，收入来源相对单一，为了获取更多的经济收入，农民往往会加大对化肥、农药、农膜等农用资料的投入力度。与1995年相比，该时段在农作物种植面积持平的情况下，农业GDP增长了14．05％，但仅农用薄膜的投入就增加了82．15％，农业碳排放增长了23．13％。2002年为第二个高峰，脱钩弹性指标达到6．17，农业GDP2．37％／hm2的增加值伴随着农业碳排量9．09％的值增加。主要原因是，农民负担过重，“三农”问题进一步凸显。越来越多的农民放弃务农转向城市务工，农民从事农作物种植的积极性下降。与2001年相比，导致1．06％的耕地闲置，农业经济增速放缓，增长速度仅为1．29％，但农业碳排放年均增速仍为12．85％。在此期间，1997年、1999年、2000年表现为强负脱钩状态，脱钩弹性值分别为－1．27、－0．56、－0．36。由图1可见，在农业GDP减少的同时农业碳排放总量仍在增长，1997年与1996年相比、1999年与1998年相比、2000年与1999年相比，农业经济增长速度分别为－5．17％、－3．90％、－1．54％，而农业碳排放增速分别为6．59％、2．17％、0．56％，农业GDP在平均减少3．23％／hm2的情况下农业碳排放仍然增加了3．41％。下降的主要原因是，受1997年亚洲金融危机、特大洪涝灾害和国家整体经济形势的影响，公共财政涉农支出减少，农业公共设施投入停滞，加之农民从事农作物生产的积极性不高，导致农作物生产总值下降。1998年脱钩弹性值为0．44，表现为弱脱钩状态，农业GDP12．91％／hm2的增加值伴随着农业碳排放5．58％的值增加。主要原因是，1998年新《土地管理法》的颁布实施使耕地的数量得到了一定恢复，加之国家政策对农业的倾斜，农民对农业生产的积极性增强，农业生产效率得到了一定提高，以致农业经济的增速为13．21％，而农业碳排放总量的增速仍停留在5．86％。第三阶段（2003—2011年）整体态势良好，农业碳排放增长速度呈递减态势，而农业经济增长速度呈增长态势，经历了“强脱钩—弱脱钩—扩张连接—弱脱钩—扩张连接”的“L”型变化趋势（图2）。其中，2003年脱钩弹性值为－0．08，表现为最理想的强脱钩状态，农业GDP8．07％／hm2的增加值伴随着农业碳排放0．21％的值增加。主要原因是，2003年1月《退耕还林条例》在全国的颁布实施，部分耕地变成了林地和草地，农膜、农药等农业生产物资投入相对减少，以及农业科技的进步使农业生产力得到提高，套种、间种等技术得到进一步推广。与2002年相比，农业GDP增加。

2004—2008年脱钩弹性值小于0．8，表现为弱脱钩状态，农业碳排放增长速度慢于农业GDP的增长速度，脱钩弹性值分别为0．21、0．45、0．27、0．61、0．34；农业平均GDP12．50％／hm2的增长值随着农业碳排量3．75％的值增长。主要原因是，2004年“中央一号文件”的颁布实施，“两减免，三补贴”惠农政策极大地鼓舞了农民的生产积极性，农业生产力得到了快速提高；加上农业科技的进步，产业结构调整的进一步推进，农业GDP得到了较快增长，而循环农业、绿色生态农业等种植模式的推广，使农业碳排放增长速度减缓。2009—2011年甘肃省经历了“扩张连接—弱脱钩—扩张连接”的由耦合到脱钩再到耦合的动态变化，脱钩弹性值分别为0．88、0．21、0．11。主要原因是，在经历了较长时间的农业低碳化管理之后，农业碳排放结构发生了变化，农业技术进步、耕地的科学化管理虽然使农业经济总量得到了快速提高，但碳排放总量却居高不下。该段时间，甘肃省农业GDP平均增长率为9．65％，而农业碳排放的平均增长率为17．30％，农业经济平均增长速度慢于农业碳排放的平均增长速度。

3结论与建议

3．1结论从农业碳排放总量与环比增速来看，农业投入导致显著的碳排放增长。农业碳排放总量1993—2011年平均增长率为6．67％，相应的碳排放强度也以年均6．01％的速度增长。其中，2003年农业碳排放增长率为－0．58％。化肥为其最大的碳排放源，研究期内累计碳排放量达到1167．82万t，年均增速为4．01％；农用柴油、农膜、农药、有效灌溉、翻耕累计碳排放量分别为228．37万t、709．07万t、196．46万t、40．43万t、22．41万t，年均增速分别为5．57％、10．82％、16．26％、2．11％、0．65％，增长速度最快的为农药、农膜和耕地。甘肃省农业生产仍以高消耗高排放的粗放式生产为主。1994—2011年甘肃省农业碳排放与种植业总产值的关系主要表现为5种状态：弱脱钩、强负脱钩、扩张连接、扩长负脱钩与强脱钩，分别出现的期数为9、2、3、3、1，在统计期内分别占50％、11．11％、11．11％、16．67％与5．56％。研究期内，农业平均GDP12．67％／hm2的增加值随着农业碳排量6．00％的值增加。农业经济的发展极大地促进了农业碳排放增长，但甘肃省仍处于农业经济发展的“爬坡”阶段，整体态势良好。2003年出现了强脱钩，说明作为欠发达地区的甘肃省有可能实现农业经济增长、碳排放总量减少的良好状态，具备发展低碳农业的可行性。从脱钩弹性指标图中可见，总体上脱钩弹性曲线呈现“较理想状态—畸形状态—较理想状态”周期性的“W”型变化。畸形状态的出现说明，甘肃省农业依靠高投入高消耗来获取回报的生产方式有待改变，产业结构调整不明显，农业生产效率还有待提高。

3．2建议农用薄膜、农药、农用柴油等的大量使用是甘肃省农业碳排放增长的主要因素。目前甘肃省仍处在经济发展的高能耗高投入和粗放型的农业作业阶段，为了发展经济，这种状态还将持续。但随着农业技术的进步、农民低碳意识的转变、产业结构的调整，农业经济发展必然会减轻这种状况。进入“十二五”全面建设小康社会时期，经济增长仍是甘肃省面临的最主要任务，不仅要实现农业经济与碳排放上的脱钩，还要实现农业经济增长与农业生产效率上的脱钩，最终达到从相对脱钩向绝对脱钩转变。根据脱钩理论，当经济发展到一定程度时，能源消耗会出现停滞或相对减少状态，使其在较低的经济发展水平下开始转变，实现绝对意义上的脱钩，但要防止复钩的出现。根据以上研究结论，实现甘肃省农业碳排放与经济发展真正意义上的脱钩应从以下几方面着手：①提高农民素质，培养低碳农业意识。首先要加强对农民低碳农业知识的宣传，全面提高农民的整体素质，改变思想观念，培养他们的低碳意识；其次要加强对农民的技术培训，提高农民的科技水平。一般情况下，农民的文化素质越高，对生产生活环境的质量要求越高，对低碳技术的需求意愿更强烈，有利于低碳技术的推广应用，促进绿色生态农业建设。②发展循环农业技术，转变农业发展方式。循环型农业是运用可持续发展思想和循环经济理论与生态工程学的方法，在保护农业生态环境和充分利用高新技术的基础上，调整和优化农业生态系统内部结构与产业结构，提高农业系统物质能量的多级循环利用，严格控制外部有害物质的投入和农业废弃物的产生，最大限度地减轻环境污染，使农业生产经济活动真正纳入到农业生态系统循环中，实现生态的良性循环与农业经济增长的可持续发展，最终实现经济效益、社会效益、生态效益三者的统一。③推广低碳农业技术，提高农资利用效率。农业的低碳化发展，要求科学技术提供强有力的支撑。甘肃省在传统农业向现代农业演进过程中，发展方式仍停留在高投入、高排放的粗放式经营状态。因此，重点推广科学施肥技术和农药开发技术，以提高资源利用效率和生态环境保护为核心，加大农业科技的推广应用。④积极调整农业结构，优化农业产业布局。农业生产对碳循环的影响具有“双刃剑”的作用，它既是碳源，又是碳汇。在确保粮食安全的条件下，继续实施退耕还林还草工程，进一步优化农业内部结构，由以种植业为主向以农林牧渔业协调发展转变。同时，应充分发挥各类土地资源优势，因地制宜，大力发展特色林果业，不断优化农产品种植结构，实现农业生产向低碳转型，以期达到既增加产值又减少碳排的目的。此外，积极寻求低碳制度的创新，通过建立低碳农业补偿机制、碳排放纳税机制等减少碳排放量。

作者：张小平王龙飞单位：西北师范大学地理与环境科学学院