江蘇省水稻生產(chǎn)的碳排放結(jié)構(gòu)特征和影響因素研究

劉乃棟　胡浩　胡中應(yīng)

摘要 基于對(duì)江蘇省水稻生產(chǎn)農(nóng)戶的實(shí)地調(diào)研，運(yùn)用投入產(chǎn)出法和生命周期法，對(duì)水稻生產(chǎn)的碳排放進(jìn)行探究，并借助影響因素回歸模型，探討影響農(nóng)戶水稻生產(chǎn)碳排放的主要因素。結(jié)果表明：①江蘇省農(nóng)戶生產(chǎn)1 hm2水稻的碳排放約為5 110.92 kgCe，從水稻碳排放結(jié)構(gòu)特征來看，水稻生產(chǎn)中甲烷排放的比重較大，包括農(nóng)用能源（煤炭、柴油、電力）及工業(yè)投入品（化肥、農(nóng)藥等）的全生命周期碳排放是水稻溫室氣體重要的來源；②家庭勞動(dòng)力數(shù)量的增加并不會(huì)減少水稻單位產(chǎn)量的碳排放；③種植規(guī)模對(duì)水稻單位產(chǎn)量碳排放的影響顯著為負(fù)，且種植規(guī)模效益地區(qū)差異明顯。

關(guān)鍵詞 碳排放；結(jié)構(gòu)特征；影響因素；水稻生產(chǎn)

中圖分類號(hào) S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）13-04121-04

Abstract In order to explore the carbon emission of rice production， this paper used the research data of Jiangsu Province and based on inputoutput method and the lifecycle method， and with the effects regression model to investigate the major factors of the carbon emission of rice production. The conclusions were as follows： Firstly， the carbon emission of 1 hm2 of rice of farmers production was estimated to be 5 110.92 kgCe， from the perspective of rice structural characteristics of carbon emission， methane emission of rice production accounts for a large proportion including agricultural energy sources （coal， diesel， electricity） and industrial inputs （fertilizers， pesticides， etc.） of the full life cycle carbon emissions were a significant source of greenhouse gases rice. Secondly， an increase in the number of family labor does not reduce carbon cost. Thirdly， the scale of cultivation displayed a significantly negative with carbon cost， and the regional differences of economies of scale were significant.

Key words Carbon emission； Structural characteristics； Influencing factors； Rice production

農(nóng)業(yè)排放大量的CH4和N2O，是重要的溫室氣體排放源。根據(jù)IPCC（政府間氣候變化專門委員會(huì)）第四次評(píng)估報(bào)告，農(nóng)業(yè)源溫室氣體排放占總的人為溫室氣體排放量的13.5%，其中CH4排放占人類活動(dòng)造成的碳排放總量的50%[1]。對(duì)我國而言，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正處于依靠大量投入化肥、農(nóng)藥、塑料薄膜、機(jī)械作業(yè)等方式來增加產(chǎn)量的發(fā)展進(jìn)程中，相對(duì)粗放的高碳基農(nóng)資投入、低利用率和高殘留率的生產(chǎn)方式，已使農(nóng)業(yè)成為溫室氣體排放的重要來源[2]?！吨腥A人民共和國氣候變化初始國家信息通報(bào)》顯示，中國溫室氣體排放的17%來自農(nóng)業(yè)，其中CH4和N2O分別占全國排放總量的50.15%和92.47%。2010年，我國政府工作報(bào)告明確指出要努力建設(shè)以低碳排放為特征的產(chǎn)業(yè)體系，積極參與應(yīng)對(duì)國際合作，推動(dòng)全球氣候變化新發(fā)展。另外，聯(lián)合國糧農(nóng)組織指出，低碳農(nóng)業(yè)可以抵消80%的農(nóng)業(yè)溫室氣體。在這種背景下，以“高效率、低能耗、低排放、高碳匯”為特征的低碳農(nóng)業(yè)成為一種全新的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式而備受關(guān)注[3]。

為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)低碳化的發(fā)展，前提和基礎(chǔ)是要對(duì)不同區(qū)域農(nóng)業(yè)系統(tǒng)溫室氣體排放來源、結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行精確核算和深度分析[4]。國內(nèi)學(xué)者在農(nóng)業(yè)碳排放的測(cè)算和結(jié)構(gòu)特征的分析上作了大量的研究，而對(duì)碳排放影響因素的研究則偏重宏觀方面。因此，從微觀農(nóng)戶生產(chǎn)投入的視角對(duì)碳排放結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并對(duì)影響因素進(jìn)行研究有一定的創(chuàng)新價(jià)值，其研究結(jié)論有一定的政策涵義。

筆者根據(jù)江蘇省實(shí)地調(diào)研的微觀農(nóng)戶數(shù)據(jù)，運(yùn)用綜合投入產(chǎn)出法和生命周期法，在分析江蘇省水稻生產(chǎn)的碳排放結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從農(nóng)戶生產(chǎn)投入和規(guī)模的視角，探討水稻生產(chǎn)中碳排放的主要影響因素，為相關(guān)政策制定提供一定的理論支持。

1 碳排放測(cè)算及分析

1.1 農(nóng)業(yè)碳排放的涵義

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，由人為因素引起的各種直接或間接的碳排放總量以及各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)上排放的分量[5]。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放包括直接碳排放和間接碳排放，直接碳排放是指在使用農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行耕地、播種和收獲等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的過程中，柴油消耗產(chǎn)生的碳排放，同時(shí)也包括由于施用氮肥而導(dǎo)致土壤增加的碳排放，還有在種植水稻過程中，農(nóng)田產(chǎn)生的碳排放；農(nóng)業(yè)間接碳排放是指在生產(chǎn)運(yùn)輸化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料過程中，在農(nóng)業(yè)上游部門的碳排放，其中也包括灌溉消耗的電能產(chǎn)生的碳排放。

1.2 碳排放計(jì)算方法

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的溫室氣體排放主要指農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）和二氧化碳（CO2）的排放，該研究在計(jì)算農(nóng)戶水稻生產(chǎn)的碳排放時(shí)，主要根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不同溫室氣體的排放進(jìn)行階段的劃分。從現(xiàn)有的研究成果來看，水稻不僅是中國最主要的CH4排放源，而且對(duì)全球的CH4排放也起著重要的作用[6]。

由表2可知，從碳排放總量上來看，江蘇省各地區(qū)農(nóng)戶水稻生產(chǎn)的碳排放均值相差并不大，但是從碳排放結(jié)構(gòu)上來看，各個(gè)排放源的碳排放差異較大且各地區(qū)差異明顯。在排除了水稻CH4排放的影響后，江蘇省水稻碳排放構(gòu)成中化肥、農(nóng)藥、電能、柴油分別占總量的63.88%、3.41%、23.37%、9.34%。從水稻各排放源的地區(qū)比較來看，在化肥方面（由于土壤排放N2O是施用氮肥造成的，因此該部分碳排放可以歸入到化肥部分），蘇北的碳排放最高，蘇中次之，蘇南最少，碳排放表現(xiàn)為從北到南由多到少的趨勢(shì)；在機(jī)械柴油方面，蘇北的碳排放最少，蘇中其次，蘇南最多，碳排放呈現(xiàn)從北到南由少到多的規(guī)律?？赡艿脑蚴鞘艿貐^(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的影響。相比于蘇中、蘇北，蘇南的經(jīng)濟(jì)水平較高，而經(jīng)濟(jì)水平越高的地區(qū)，越有利于低碳技術(shù)（如測(cè)土配方施肥技術(shù)）的研發(fā)和使用，測(cè)土配方施肥技術(shù)的使用提高了肥料利用效率，減少了肥料投入量，從而減少了碳排放。這說明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平是促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳減排的主要影響因素。在機(jī)械柴油方面，可能的原因是蘇南農(nóng)戶從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力較少且非農(nóng)收入較高，而蘇北農(nóng)戶從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力較充裕。根據(jù)誘致性技術(shù)變遷理論，農(nóng)戶在資金充裕的情況下偏向于采用資金密集型農(nóng)業(yè)技術(shù)，農(nóng)戶在勞動(dòng)力充裕的情況下則傾向于采用勞動(dòng)密集型農(nóng)業(yè)技術(shù)，因此，蘇南地區(qū)的農(nóng)戶傾向于使用機(jī)械，而蘇中、蘇北地區(qū)的農(nóng)戶則傾向于投入勞動(dòng)力。

2 水稻生產(chǎn)碳排放影響因素分析

2.1 模型與變量

水稻生產(chǎn)的碳排放除了受生產(chǎn)資料投入的影響外，還受其他“環(huán)境”因素的影響。該研究以規(guī)模經(jīng)濟(jì)理論作為研究農(nóng)戶水稻生產(chǎn)碳排放影響因素的基本理論，借鑒國內(nèi)外學(xué)者相關(guān)方面的研究成果，將影響農(nóng)戶水稻生產(chǎn)的“環(huán)境”因素歸納為戶主特征變量、家庭特征變量、農(nóng)業(yè)經(jīng)營變量和地域變量4大類。

2.1.1

戶主特征變量。該組變量主要指年齡和受教育程度。一般而言，戶主年齡稍小的農(nóng)戶更傾向于采用具有現(xiàn)代技術(shù)特征的可持續(xù)農(nóng)業(yè)技術(shù)[16]，其水稻生產(chǎn)的碳排放會(huì)比較少。教育程度越高的戶主，其對(duì)新型農(nóng)業(yè)技術(shù)的需求、學(xué)習(xí)和接受能力比較高，水稻生產(chǎn)碳排放也會(huì)相對(duì)較少。

2.1.2

家庭特征變量。該組變量主要指農(nóng)戶勞動(dòng)力總數(shù)和家庭收入狀況。就化肥而言，施用有機(jī)肥、采用科學(xué)水肥技術(shù)是一項(xiàng)勞動(dòng)密集型技術(shù)，因此擁有較多勞動(dòng)力的農(nóng)戶，可能傾向于施用有機(jī)肥并采用精準(zhǔn)施肥、氮肥深施等提高肥料使用率的技術(shù)。同時(shí)，擁有較多勞動(dòng)力的農(nóng)戶考慮其成本收益會(huì)傾向于用勞動(dòng)來替代機(jī)械，從而減少碳排放。一般而言，隨著家庭收入的增加，農(nóng)戶具有更多的資本進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的投資。然而，在收入一定的條件下，農(nóng)戶的非農(nóng)收入占總收入的比重越高，其勞動(dòng)力務(wù)農(nóng)的機(jī)會(huì)成本越高，農(nóng)戶用勞動(dòng)來替代機(jī)械的可能性就越低。

2.1.3

農(nóng)業(yè)經(jīng)營變量。該組變量主要指農(nóng)戶耕地規(guī)模和地塊分散程度。農(nóng)戶耕地規(guī)模越大、細(xì)碎化程度越低時(shí)，越有利于農(nóng)戶采用先進(jìn)的技術(shù)、科學(xué)的手段從事生產(chǎn)，碳排放較少。然而，農(nóng)地細(xì)碎化程度高卻限制了農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用，增加了農(nóng)業(yè)機(jī)械的跑動(dòng)距離和掉頭回轉(zhuǎn)的幾率，柴油消耗量會(huì)增加，造成額外的碳排放。

2.1.4

地域變量。為了分析區(qū)域間的農(nóng)戶水稻生產(chǎn)碳排放是否存在差異，本文引入地域變量。不同地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同，在一定程度上影響了當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的水稻生產(chǎn)投入行為。此外，在不同地區(qū)，農(nóng)戶水稻生產(chǎn)碳排放的種植規(guī)模效益可能會(huì)存在差異。

由表4可知，年齡、受教育程度、非農(nóng)總收入和地塊分散程度對(duì)水稻生產(chǎn)碳成本影響不顯著，此外，家庭勞動(dòng)力、耕地規(guī)模和地區(qū)虛擬變量這些該研究所關(guān)心的影響因素對(duì)水稻生產(chǎn)碳成本均有顯著影響。

第一，耕地規(guī)模對(duì)水稻生產(chǎn)的碳成本有負(fù)向影響，且在10%的水平上顯著。說明隨著耕地規(guī)模的擴(kuò)大，碳成本越少，與預(yù)期相符。原因在于：一方面耕地規(guī)模直接影響生產(chǎn)要素的投入，耕地規(guī)模的擴(kuò)大可以減少單位面積化肥、農(nóng)藥和柴油等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的投入，產(chǎn)生規(guī)模效益；另一方面，耕地規(guī)模通過影響農(nóng)業(yè)技術(shù)的使用間接影響要素的投入，因?yàn)楦匾?guī)模越大，越有利于農(nóng)戶采用先進(jìn)的技術(shù)、科學(xué)的手段從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，而壟作免耕技術(shù)、灌溉節(jié)水技術(shù)、施肥技術(shù)、病蟲害防治技術(shù)以及新型農(nóng)作物育種技術(shù)等技術(shù)的使用可以有效提高生產(chǎn)要素的利用效率，從而減少要素的投入，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的低碳減排。

第二，家庭勞動(dòng)力總數(shù)對(duì)水稻生產(chǎn)的碳成本有正向影響，且在1%的水平上顯著。這表明，家庭勞動(dòng)力人數(shù)越少的農(nóng)戶，碳成本反而越低，與預(yù)期不相符?？赡艿脑蚴鞘苌鐣?huì)化服務(wù)組織的影響。農(nóng)戶家庭勞動(dòng)力數(shù)量少，農(nóng)民傾向加入社會(huì)化服務(wù)組織，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)組織適應(yīng)農(nóng)戶需求，為農(nóng)民提供農(nóng)資、施肥、植保、插秧、灌溉、機(jī)耕、機(jī)收、運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)服務(wù)項(xiàng)目，而農(nóng)民只進(jìn)行必要的要素投入及服務(wù)，解決了農(nóng)戶家庭勞動(dòng)力短缺的問題。此外，農(nóng)民組織化程度的提高一方面可以減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入，實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)；另一方面有利于低碳技術(shù)的廣泛使用，減少碳排放。而家庭勞動(dòng)力較多的農(nóng)戶，一方面可以減少機(jī)械的使用以及對(duì)氮肥的精施、深施，從而減少碳排放，但是相對(duì)于社會(huì)化服務(wù)組織的集中生產(chǎn)和對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的技術(shù)支持，其碳排放相對(duì)較高；另一方面，家庭勞動(dòng)力數(shù)量雖然多，但是投入農(nóng)業(yè)勞動(dòng)的時(shí)間并不多，因?yàn)橄啾扔谵r(nóng)業(yè)收入非農(nóng)收入較高，這就使得農(nóng)地粗放經(jīng)營，碳排放相對(duì)較高。

第三，地域變量對(duì)水稻生產(chǎn)的碳成本有正向影響，且在1%和5%的水平上顯著。不同地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同導(dǎo)致水稻生產(chǎn)的宏觀環(huán)境不同，如技術(shù)的研發(fā)、推廣和培訓(xùn)，其在一定程度上影響當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的水稻生產(chǎn)行為。從實(shí)地調(diào)研的情況來看，農(nóng)業(yè)技術(shù)培訓(xùn)大多數(shù)是對(duì)農(nóng)民施肥的培訓(xùn)，雖然蘇南地區(qū)農(nóng)民的培訓(xùn)要多于蘇北地區(qū)，但隨著政府測(cè)土配方施肥技術(shù)的開展，蘇北地區(qū)的農(nóng)民也能通過購買配方肥解決過量施肥問題。在機(jī)械方面，由于蘇北勞動(dòng)力價(jià)格相對(duì)較低，勞動(dòng)力數(shù)量相對(duì)充裕，在機(jī)械的投入上要遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于蘇南地區(qū)，這就使得蘇北地區(qū)的碳成本要低于蘇南地區(qū)。

3 結(jié)論與政策建議

3.1 結(jié)論

該研究基于江蘇省蘇南、蘇中和蘇北的7個(gè)地區(qū)的調(diào)研數(shù)據(jù)，運(yùn)用投入產(chǎn)出法和生命周期法，計(jì)算出江蘇省農(nóng)戶水稻生產(chǎn)的碳排放，并從農(nóng)戶生產(chǎn)投入和規(guī)模的視角深入分析碳排放結(jié)構(gòu)特征及主要影響因素。得出如下結(jié)論：

第一，江蘇省農(nóng)戶生產(chǎn)1 hm2水稻的碳排放約為5 110.92 kgCe，從水稻碳排放結(jié)構(gòu)特征來看，水稻生產(chǎn)甲烷排放的比重較大，包括農(nóng)用能源（煤炭、柴油、電力）及工業(yè)投入品（化肥、農(nóng)藥等）的全生命周期碳排放是水稻溫室氣體重要的來源，在其碳排放構(gòu)成中化肥、農(nóng)藥、電能、柴油分別占總量（剔除了水稻甲烷排放的影響后）的63.88%、3.41%、23.37%、9.34%。

第二，家庭勞動(dòng)力總數(shù)對(duì)水稻生產(chǎn)碳成本的影響顯著為正，說明農(nóng)村勞動(dòng)力數(shù)量的增加，并不會(huì)減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的碳排放，關(guān)鍵在于投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)力的素質(zhì)，在我國目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益很低的情況下，大量精壯勞動(dòng)力外出打工，農(nóng)村留下的主要是老弱婦孺，培訓(xùn)難度大，那些比較先進(jìn)的低碳管理措施很難被實(shí)施，而一些簡(jiǎn)單省時(shí)省力的農(nóng)業(yè)耕作措施更容易被采用，從而導(dǎo)致碳排放增加。

第三，種植規(guī)模對(duì)水稻生產(chǎn)碳成本的影響顯著為負(fù)，種植規(guī)模主要是通過影響農(nóng)業(yè)技術(shù)的使用間接影響生產(chǎn)要素的投入，因?yàn)榉N植規(guī)模越大越有利于農(nóng)戶采用先進(jìn)的技術(shù)、科學(xué)的手段從事生產(chǎn)，提高了水肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的利用效率，減少了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入量，從而減少了碳排放?？梢姺N植規(guī)?；瘜?duì)實(shí)現(xiàn)低碳農(nóng)業(yè)具有重要的作用，但由于種植規(guī)模效益同時(shí)受地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件的影響，在不同地區(qū)，效果會(huì)存在差異，蘇北地區(qū)的種植規(guī)模效益要明顯高于蘇南以及蘇中地區(qū)。

3.2 政策建議

基于上述研究結(jié)果，為實(shí)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的低碳減排，提出如下政策建議。

3.2.1

提倡適度規(guī)模種植。當(dāng)農(nóng)戶耕地規(guī)模越大、細(xì)碎化程度越低時(shí)，越有利于農(nóng)戶采用先進(jìn)的技術(shù)、科學(xué)的手段進(jìn)行生產(chǎn)，提高水肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的利用效率，增加土壤固碳和溫室氣體減排。此外，種植規(guī)模效益受地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)條件的影響，在不同地區(qū)，效果會(huì)存在差異。因此，政府應(yīng)因地制宜的推進(jìn)農(nóng)村土地流轉(zhuǎn)，提倡農(nóng)戶擴(kuò)大種植規(guī)模，進(jìn)行適度規(guī)模種植，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)碳排放。

3.2.2

完善農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)組織。農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)組織一方面為農(nóng)民提供農(nóng)資、施肥、植保、插秧、灌溉、機(jī)耕、機(jī)收等生產(chǎn)服務(wù)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)全生產(chǎn)環(huán)節(jié)的外包，生產(chǎn)環(huán)節(jié)規(guī)模經(jīng)營，減少碳排放；另一方面，提高農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，保護(hù)農(nóng)民利益。因此，政府應(yīng)加強(qiáng)社會(huì)化服務(wù)組織建設(shè)，積極扶持農(nóng)業(yè)專業(yè)合作組織發(fā)展，規(guī)范農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，逐漸引導(dǎo)農(nóng)民由傳統(tǒng)的高碳生產(chǎn)方式向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的低碳生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。

3.2.3

加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民低碳技術(shù)的培訓(xùn)，加大農(nóng)業(yè)政策支持力度，培養(yǎng)新型農(nóng)民。測(cè)土配方施肥、噴灌、滴灌等高效節(jié)水節(jié)肥技術(shù)的使用一方面能夠減少水稻生產(chǎn)中CH4的排放，另一方面能提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥和水分等資源的利用效率，從而減少要素投入所產(chǎn)生的碳排放。因此，政府應(yīng)加強(qiáng)對(duì)農(nóng)民低碳農(nóng)業(yè)知識(shí)的宣傳普及和低碳農(nóng)業(yè)技術(shù)的操作指導(dǎo)，提高勞動(dòng)力素質(zhì)，同時(shí)應(yīng)不斷加大農(nóng)業(yè)政策支持力度，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)營收益，吸引農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力回流，培養(yǎng)新型農(nóng)民。

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