“双碳”背景下的甘肃省农业碳排放驱动因素及脱钩效应

李东武 李 莉

（新疆农业大学公共管理学院，新疆乌鲁木齐 830052）

根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）有关数据显示，农业的温室气体排放为除工业排放以外的第二大排放来源。农业领域固碳减排绿色发展已成为社会热点。我国作为农业大国，其农业领域固碳减排任务艰巨。在倡导低碳经济大背景下，研究区域农业碳排放特征及驱动因素对加快农业减排，推进农业现代化发展和低碳绿色转型具有重要意义。

目前，关于农业领域碳排放的研究主要集中在以下几个方面。一是碳排放测算方面。如李波等[1]从农业生产要素投入方面对农业碳排放进行了测算；常青等[2]研究表明，河南省农业净碳排放中畜牧业碳排放占据比重较大，且以牛、羊、猪碳排放为主。二是时空演变研究。如李娜等[3]从时序动态演进规律和空间格局演变对我国农业碳排放情况进行了分析；黄晓慧等[4]采用莫兰散点图等方法对2007—2019年中国31个省份的农业碳排放进行了研究，其呈现先快速增长、缓慢增长到快速下降的阶段特征。三是碳排放驱动因素及脱钩效应的研究。如朱舰伟等[5]对内蒙古农业碳排放驱动因素进行分析，发现农业生产效率因素对农业碳排放的抑制作用显著，经济发展水平因素的促进作用大于农业结构因素；贺青等[6]研究了农业碳排放中产业集聚的非线性影响。四是碳减排策略等研究。有学者针对我国农业低碳化发展面临的困境提出固碳减排的路径和措施。如蔡育蓉等[7]探究了北方农业生态系统的碳减排路径；金书秦等[8]提出以低碳带动农业绿色转型；田云等[9]提出新的农业碳减排补偿机制，将农业碳源减排奖惩与碳汇补偿相结合。从梳理相关文献来看，对于碳排放的研究集中在胡焕庸线以东，农业经济较为发达的地区，而对于西部半农半牧地区的研究较少。

甘肃地处西部内陆地区，受气候和交通等条件限制，经济发展相对滞后，农业种植散小的特点较为明显。作为传统的半牧半旱农业省份的典型，在保障粮食产量的前提下，探索农牧领域低碳发展路径，对于巩固“粮袋子”“菜篮子”“肉盘子”安全，推进农业现代化发展和低碳绿色转型具有重要意义。基于此，本文以甘肃省为研究对象，利用LMDI 构建甘肃省碳排放的分解模型，利用Tapio脱钩模型分析甘肃省经济增长和碳排放之间的脱钩状态，以期为甘肃区域间农业碳减排，实现农业低碳可持续发展提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

1.1.1 农业碳排放测算方法本研究主要针对甘肃省在农业碳排放过程中的人类生产活动产生的CO2进行测算，在借鉴其他学者在农业碳排放的研究成果基础上，结合甘肃省农业碳排放实际，选取农地投入碳排放、土壤利用碳排放、畜牧养殖碳排放三类作为农业碳源排放源，借鉴田云等[10]的研究，对甘肃省农业碳排放量进行测算，构建农业碳排放测算公式如下：

式（1）中：CT为农业领域碳排放总量，Ci为第i类农业生产要素碳源排放量，Ti为第i类农业生产要素投入量，θi为第i类农业碳源的排放系数。

（1）农业生产投入方面。此类碳源主要是指农业生产过程中所投入的各种生产要素，包括化肥（折纯量）、农药、柴油、农膜、农地翻耕和农地灌溉6 种主要碳排放源，具体碳排放系数及参考来源如表1所示。

（2）农业土壤生产方面。此类碳源主要是指人类在土地上进行不同作物的种植生产活动对土壤表层破坏所产生的碳排放。涉及的种植作物有小麦、玉米、蔬菜、大豆和油料等作物，对应碳排放系数如表2所示。

表2 农业土壤碳排放系数

（3）畜牧养殖方面。此类碳源主要是指在畜牧养殖中动物肠道发酵产生的CH4，以及动物排泄粪便时所产生的CH4和N2O，结合甘肃省养殖历史和畜牧养殖结构，基于测算数据的可得性，选取牛、羊、骡、马、驴、猪6类养殖牲畜作为碳排放源[17]，对应碳排放系数如表3所示。

表3 牲畜养殖碳排放系数

1.1.2 农业碳排放驱动因素分解方法梳理相关学者关于碳排放驱动因素方面的文献发现，对于农业碳排放驱动因素研究方法主要有Kaya 恒等式、STIRPAT 模型和LMDI 分解法等。由于LMDI 分解结果无残差被学者广泛应用于能源强度分析中。本文借鉴李波等[1]的研究成果，考虑到甘肃省实际情况，将能源因素去掉，同时参考张小平等[20]的研究，从效率因素、结构因素、经济因素、劳动力因素4个方面构建农业碳排放分解公式。

式（2）中，CT为农业碳排放总量，ZG为种植业总产值，AG为农林牧渔总产值，L为农业劳动力总数，用表示效率因素，用表示结构因素，用表示经济因素，则公式表示如下：

对式（3）取对数则有：

对式（4）采用加和分解，将差分解为：ΔCT=Ct-C0进而得到各个因素分解的贡献值表达式：

则总效应为：

其中：CT为表示总的碳排放量变化，t表示目标年，0 表示基期年，ΔCT表示总的碳排放量，ΔN、ΔS、ΔM、ΔL分别表示在各个影响因素下的碳排放量。

1.1.3 农业碳排放脱钩效益测算脱钩理论最早用于探究经济发展与环境之间的关系，其中Tapio脱钩模型克服了OECD脱钩模型在基期选择上的不足[18]。因此，本研究选用Tapio脱钩模型对甘肃省农业碳排放和经济增长之间的关系进行研究。脱钩弹性系数公式如下：

式（10）中：λ表示脱钩弹性系数；C表示基准期的农业碳排放量，ΔC表示农业碳排放量变化；ZG表示基准期的种植业总产值，ΔZG表示种植业总产值的变化。根据弹性值的大小划分为8种脱钩类型（见表4）。

表4 Tapio脱钩弹性系数状态

1.2 数据来源

本文对2000—2020 年间甘肃省的农业碳排放进行统计研究。文中化肥、农药、柴油、农膜以当年统计的实际使用量表示，农业灌溉面积数以当年有效灌溉面积表示，翻耕则用当年农作物的实际播种面积表示，以上数据来自《中国农村统计年鉴》和《中国统计年鉴》等。种植业总产值和农林牧渔业总产值数据来源于《甘肃省统计年鉴》等，其中农业劳动力规模以各年度农业从业人数表示。

2 结果与分析

2.1 甘肃省农业碳排放时序特征

根据农业碳排放式（1）测算，2000—2020 年甘肃省种植业碳排放、土壤耕作碳排放、畜牧养殖碳排放量和农业碳排放总量的测算情况见表5。

从表5 可以看出，甘肃省农业碳排放可以分为3个不同的阶段。

2000—2008 年为第一阶段。农业碳排放呈缓慢增长，受国家西部大开发战略和农业税减免等政策的影响，农业发展活力逐步释放的同时增加了农业碳排放的增长。其中，种植业碳排放呈增长变化，土地碳排放趋于稳定，但2008年碳排放总量与畜牧养殖碳排放总量变化趋于一致呈断崖式下降，主要是受当年疫病、5·12地震灾后影响和金融危机等的冲击，对于农业经济发展的影响较为明显。

2009—2015 年为第二阶段。农业碳排放呈缓慢增长变化，种植业碳排放总量与农业碳排放总量变化一致。该阶段通过优化农村产业结构、发展特色产业、实行农民增收“六大”行动、推动惠农政策的支持力度促进甘肃省农业提质增效发展效果明显。

2016—2020 年为第三阶段。农业碳排放总量逐步呈现下降趋势，种植业碳排放、土地碳排放量呈下降趋势，畜牧养殖碳排放出现上升增长变化。随着国家扶贫战略的推进，农村的农田水利，机械化水平发生了翻天覆地的变化，农业现代化、规模化、集约化水平进一步提升。由此可见，甘肃省农业碳排放总量主要受畜牧养殖碳排放影响较大。

从图1 可以看出，甘肃省农业碳排放总量在2000—2020 年整体呈现先上升后下降的趋势，农业碳排放与畜牧业养殖规模的大小有密切关系；种植业碳排放缓慢上升后平缓下降；土壤碳排放较为稳定。农业碳排放总量从2000年的339.62 万t增长到2020 年的521.13 万t，增加了181.51 万t，增幅53.44%，年均增速2.54%。从农业碳排放结构来看，种植业碳排放量、土壤碳排放量和养殖业碳排放量三者呈先升后降的变化，其中养殖业碳排放量（4 978.34 万t）＞种植业碳排放量（3 751.00 万t）＞土壤碳排放量（832.74 万t）。从甘肃省农业碳源排放主要来源来看，养殖业碳排放量占52%，种植业碳排放量占39%，土壤碳排放量占9%。从环比增速来看，甘肃省农业碳排放总量波动较大，2008 年为最低点（-15.81%），2010年为最高点（22.41%），两者相差约38%，但总体上呈下降趋势。

图1 甘肃省2000—2020年农业碳排放变化情况

2.2 农业碳排放驱动因素影响分析

通过Kaya恒等式，根据LMDI建立的分解模型，以及甘肃省农业碳排放测算的相关数据计算分析，得到2000—2020 年甘肃省农业碳排放驱动因素计算结果（表6）。

表6 甘肃省农业碳排放驱动因素影响分解

2.2.1 农业生产效率对农业碳排放因素的影响从表6可以得知，甘肃省从2000—2020年农业生产效率对农业碳排放抑制累计达到了479.79 万t，贡献率为272.08%，年均减排23.98 万t。由此可见，农业生产效率对于农业碳排放呈负向驱动效应。伴随着农业节水灌溉生产技术和高标准农田建设等技术的推广，推动了农业产业结构的优化，各种技术的应用对农业生产技术的提高降低了农业的碳排放量。

2.2.2 农业产业结构因素对农业碳排放效率影响从2000—2020 年农业产业结构抑制碳排放17.67 万t，贡献率为10.02%，年均减排0.88 万t。根据农业产业结构年际之间的农业碳源排放量来看，年际变化量不大。由此可见，甘肃省农业产业结构趋于稳定，以旱作农业为主，除了传统的作物种植以外，这与全省优化农业产业结构布局有关。产业相对稳定对于农业的碳排放影响总量趋于稳定，农业结构对农业碳排放呈正向效应，但是减排效果不明显。

2.2.3 经济发展因素对农业碳排放的影响从2000—2020年经济发展因素促进农业碳排放876.96万t，贡献率为497.28%，年均减排43.85万t。经济发展因素对农业碳排放具有正向驱动作用。从图1可以看出，经济发展因素对于农业总量的增长变化趋势与农业碳排放总量变化趋于一致，除2008和2017年出现负向影响之外，其余年份均为正向效应。伴随着农业政策的深化改革、农业现代化水平的提升、农业产业附加值的增加，甘肃省农业GDP 增长与农业碳排放的变化开始趋向稳定和下降趋势。由此可以看出，经济发展因素对农业碳排放的抑制作用最大，是影响农业碳排放的主要因素。

2.2.4 农村劳动力因素对农业碳排放的影响根据表6测算结果，从2000—2020 年农业劳动力因素抑制农业碳排放203.14 万t，贡献率为115.19%，年均减排10.16万t。随着新型农民培育和农业劳动力教育水平的提升，农业生产过程中的劳动力赋能对于农业碳排放发挥了重要作用。由此可见，农业劳动力素质水平的提升有利于农业碳排放的减少，具有负向驱动作用。

2.3 农业碳排放脱钩效应分析

根据Tapio 模型和公式（10）计算，得出2000—2020 年甘肃省农业碳排放与农业经济增长之间的脱钩关系，如表7所示。

表7 2000—2020年甘肃省农业碳排放脱钩状态

由表7 可以看出，2000—2020 年甘肃省农业碳排放脱钩状态呈现弱脱钩、扩张负脱钩、强脱钩、增长连接4 种类型，其中以弱脱钩为主要类型。根据表7农业碳排放脱钩状态可以分为2个阶段。

2000—2016 年农业碳排放脱钩状态呈现波动状态。此阶段种植业的碳排放增速大于农业碳排放，且脱钩状态呈现弱脱钩、扩张负脱钩、强脱钩、增长连接4 种状态，以弱脱钩为主。主要原因是该阶段甘肃省通过农业领域的深化改革进行技术推广（尤其是脱贫攻坚政策对于农村基础设施建设和产业的扶持），优化产业结构，提升农业现代化水平，完善农业水利基础设施建设，提升农业产业发展效率，促进了农业碳排放的减排。

2016—2020年农业碳排放脱钩状态较为平稳。脱钩状态呈现强脱钩和弱脱钩。伴随着国家绿色农业和低碳农业政策的出台，加速了农业科技成果的应用，通过推广农业低碳技术和扶持“新农人”等农业新业态的应用和发展，促使农业产业生态化，生态产业化发展，最终实现农业低碳化发展。因此，此阶段农业碳排放出现了负向增长，趋向于平稳变化。

3 结论与建议

3.1 结论

基于甘肃省2000—2020 年三类农业碳源排放数据，通过利用LMDI 和Tapio 模型测算得出如下结论。

一是甘肃省农业碳排放时序特征呈现“波动缓慢上升—急速下降—波动上升—缓慢下降”型变化趋势。从时间序列来看，2000—2020 年农业碳排放总量总体呈上升趋势，从基期的339.62 万t 增长到521.13万t，增加了181.51万t，增幅53.45%。然而农业碳排放在2008和2016年分别出现急剧变化，这与当时政策和养殖市场供给密切相关。结合农业碳源产生来源看，畜牧业养殖碳源排放占比最大，这与甘肃省半种植半畜牧的农业生产方式密切相关；种植业碳排放缓慢上升后平缓下降，呈倒U型变化，这与农业产业结构调整的种植面积密切相关；土壤碳排放较为稳定。

二是农业经济增长为甘肃省农业碳排放的主要驱动影响因素。通过Kaya和LMDI方法对时间序列上甘肃省农业碳排放的驱动因素分析发现：农业生产效率、农业经济发展水平和农业劳动力因素对农业碳减排具有显著的积极作用，农业碳排放受农业产业结构的波动较大。因此，提升农业现代化水平，提高农业生产附加值和品牌建设，发展绿色农牧业是甘肃省未来农业重点关注的方向。

三是农业碳排放与农业经济增长之间的关系呈现出弱脱钩、扩张负脱钩、强脱钩及增长连接4种状态。根据表7测算情况来看，以2013年为界，2013年以前以弱脱钩为主，2013年以后呈现强弱交替变化状态，说明甘肃省在农业生产和生态环境方面进行了结构调整，虽取得了一定效果，但是还需要继续优化低碳农业发展路径。

3.2 对策建议

3.2.1 做好农业政策补贴扶持和基础设施建设，尽可能降低农业碳源排放一是树立低碳绿色农业发展理念，抓好高标准农田和节水灌溉水利基础设施的建设，提倡发展“一户一块田”建设，推广种养结合的绿色发展模式，出台相关政策完善小农户与大市场的对接制度，引导规模化发展。二是从农业投入上进行绿色化和减量化生产，提高农业投入资源的利用效率。尤其是农业化肥和农业机械的投入上，通过测土施肥等低碳农业发展技术精准耕作，降低农业生产过程中的碳排放，提高产品的附加值和价值。

3.2.2 做好数字赋能和新型农民职业培训，降低人力资源成本对于农业碳排放的影响一是引导农村新型经营主体参与农业发展，农业技术培训补贴和扶持农村青壮年进行创业，提升农村劳动力素质。通过培育新型农民主体，将低碳农业和绿色农业发展理念深入人心，将互联网、智联网及物联网应用到农业生产中，提高农业生产水平，培育“新农人”和农民职业化发展。二是通过农业科研院所进行技术研发创新，将低碳实用性农业技术向乡镇和村进行成果转化，从种业上下功夫选优配种提高产出的品质，缩短农业生产周期，降低农业碳排放。

3.2.3 在“双碳”背景下，做好甘肃省农业碳排放规划按照“双碳”时间节点，落实甘肃省碳中和碳达峰“1+N”政策[21]，制定和完善农业领域碳排放的减排方案和规划，根据各地州农业产业发展的规划和优势，适度地做好倒排减排时间表。提高种植业发展水平和农产品附加值的品牌建设，降低农业产品在生产全产业链过程中的碳排放，打造有机绿色生态农产品，大力推动建设“厚道甘肃·地道甘味”品牌影响力。结合现阶段国家低碳农业发展政策和甘肃省“一带一路”机遇的发展实际，在各地州优化产业布局，尤其是畜牧业提质增效发展过程中对于粪污无害化利用和规模化养殖技术的推广应用。

3.2.4 优化产业结构，提升“六大行动”提质增效，扩大农户收入水平的提高按照当地气候和种植条件，因地制宜重点突出的思路发展特色产业。严守“三线一单”生态环境分区管控，完善农业生产生态补偿机制，按照质量强农、兴农的要求，建设甘肃省区域特色农业发展体系，通过在不同区域发展特色产业，加强农业区域间的合作，实现优势互补，促进农业低碳化发展。在有条件的地州试点探索一二三产融合发展的现代化农业低碳园区建设，促进低碳农业产业化，产业生态化，生态价值化，品牌化发展。