中國保護(hù)性耕作凈碳匯的時空分異特征及其驅(qū)動力

李園園，薛彩霞，柴朝卿，姚順波，李 衛(wèi)

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，陜西 楊陵 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院，陜西 楊陵 712100）

氣候變暖已成為威脅人類生存和可持續(xù)發(fā)展的全球性挑戰(zhàn)，“氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)之父”尼古拉斯·斯特恩曾提出“如果全球溫室氣體排放照舊，那么將對地球生態(tài)系統(tǒng)造成重大影響”［1］。作為負(fù)責(zé)任的大國，中國于2020年宣布力爭在2030年前實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。增加固碳和減少碳排是實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的兩條路徑。IPCC全球氣候變化評估報告指出農(nóng)田具有重要的固碳能力和潛力，但耕作措施對其具有重要影響［2］。傳統(tǒng)耕作方式因頻繁干擾土壤而不利于土壤有機(jī)碳的存儲，興起于美國“黑風(fēng)暴”事件的現(xiàn)代保護(hù)性耕作則是一種可以有效提高土壤碳儲量和減少碳排的耕作技術(shù)［3］，其在全球范圍內(nèi)每年的土壤固碳量約為0.74×109～1.00×109t［4］，目前已被世界多個國家應(yīng)用。中國在20世紀(jì)60年代引進(jìn)保護(hù)性耕作技術(shù)，2002年正式推廣，至2019年其應(yīng)用面積已達(dá)7719.953萬hm2。那么，保護(hù)性耕作在中國近二十年的推廣是否起到了固碳減排作用？作用大小如何？各區(qū)域間是否存在差異？以及差異背后的驅(qū)動力有哪些？這些問題的答案不僅可以為優(yōu)化不同區(qū)域保護(hù)性耕作的推廣政策提供決策依據(jù)，而且對于減緩氣候變暖、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展以及實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)具有重要參考價值。

1 文獻(xiàn)綜述

保護(hù)性耕作是低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項重要技術(shù)，既可以提高土壤碳儲量，又可以降低碳排放。現(xiàn)有文獻(xiàn)關(guān)于保護(hù)性耕作固碳減排的研究，主要聚焦于利用田間實驗測度免耕和秸稈還田等不同措施對土壤固碳和溫室氣體排放的影響。目前，學(xué)者們對“保護(hù)性耕作可以提高土壤固碳能力［5-6］”已基本達(dá)成共識。研究表明，保護(hù)性耕作較傳統(tǒng)耕作方式顯著提高了土壤的固碳速率、有機(jī)碳穩(wěn)定系數(shù)及其儲量［6-7］。當(dāng)然，其固碳效應(yīng)的發(fā)揮還與不同措施是否聯(lián)合使用［8］、作物種植制度［9］以及土壤類型［10］等因素有關(guān)。保護(hù)性耕作的實施改變了土壤的理化性質(zhì)和生物環(huán)境，進(jìn)而影響到微生物的分解、厭氧發(fā)酵等活動，最終將直接或間接影響溫室氣體排放，但學(xué)者們對其減排效應(yīng)的研究結(jié)論尚未達(dá)成共識。已有文獻(xiàn)中關(guān)于免耕對溫室氣體排放的影響形成了促進(jìn)、抑制或無顯著影響三種觀點(diǎn)［11-13］，這是由于學(xué)者們研究的作物類型、種植制度、位點(diǎn)條件等差異造成的。秸稈還田腐解后能有效增加土壤孔隙度，一般被認(rèn)為能增加溫室氣體排放［14］。也有學(xué)者采用Meta分析法綜合評估了一定區(qū)域保護(hù)性耕作的固碳減排效應(yīng)［14-15］。

學(xué)者們關(guān)于保護(hù)性耕作固碳減排效應(yīng)已做了大量研究，但仍存在可完善之處：①學(xué)者們通過田間試驗對“保護(hù)性耕作的固碳減排效果受作物類型、位點(diǎn)條件、種植制度等的影響”已形成一致結(jié)論，但基于宏觀視角的研究較為不足，更何況中國各地區(qū)資源稟賦和技術(shù)推廣程度等存在較大差異。②生物固碳是農(nóng)業(yè)碳匯的重要來源之一［16］，保護(hù)性耕作會影響作物生長和產(chǎn)量進(jìn)而帶來生物固碳的變化，但現(xiàn)有文獻(xiàn)并未將其納入保護(hù)性耕作的固碳效應(yīng)。③盡管部分學(xué)者對不同區(qū)域保護(hù)性耕作的固碳減排效應(yīng)進(jìn)行了綜合分析，但尚未對其背后的驅(qū)動力予以探究。綜上，該研究基于保護(hù)性耕作田間實驗數(shù)據(jù)的Meta分析結(jié)果與系統(tǒng)試驗數(shù)據(jù)，在測度2000—2019年中國保護(hù)性耕作凈碳匯的基礎(chǔ)上，采用探索性空間數(shù)據(jù)分析方法揭示其時空格局特征，運(yùn)用地理探測器探究其空間分異的驅(qū)動力，以期為優(yōu)化保護(hù)性耕作的推廣政策、實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)及緩解氣候變暖提供參考依據(jù)。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 中國保護(hù)性耕作凈碳匯測度

保護(hù)性耕作具有碳匯和碳源的雙重屬性［3］，其核心措施——免耕和秸稈還田主要通過土壤固碳和生物固碳兩種方式發(fā)揮碳匯效應(yīng)，但兩種措施的聯(lián)合使用在不同碳匯方式下的交互效應(yīng)不同。免耕和秸稈還田聯(lián)合使用時的土壤固碳效應(yīng)小于各自單獨(dú)使用時的土壤固碳效應(yīng)之和，即存在反協(xié)同效應(yīng)；生物固碳源于保護(hù)性耕作對作物產(chǎn)量的影響，免耕通常會帶來減產(chǎn)，而秸稈還田具有增產(chǎn)作用［17］，但秸稈還田對免耕的減產(chǎn)有減緩效應(yīng)［15］。雖然免耕和秸稈還田實施之后產(chǎn)生了與之前不同的溫室氣體排放量，但未發(fā)現(xiàn)其存在顯著交互效應(yīng)［18］。需要說明的是：保護(hù)性耕作碳匯碳排考慮的是作物生長全生命周期中的碳吸收和碳排放，這與IPCC［19］、李克讓［16］和田云等［20］測算農(nóng)業(yè)碳的方式一致。保護(hù)性耕作凈碳匯的具體測算方式參考薛彩霞等［21］的研究：

其中：C為保護(hù)性耕作凈碳匯，C1、C2和C3分別為保護(hù)性耕作的土壤固碳、生物固碳和溫室氣體排放，其他各參數(shù)詳見薛彩霞等［21］的研究。

2.2 探索性空間數(shù)據(jù)分析

探索性空間數(shù)據(jù)分析（Exploratory Spatial Data Analysis，ESDA）是以空間關(guān)聯(lián)測度為核心對事物的空間分布格局進(jìn)行描述與可視化分析以揭示其在空間上的相互作用關(guān)系。

2.2.1 全局莫蘭指數(shù)

全局莫蘭指數(shù)（Global Moran’sI）是描述所有空間單元在整個研究區(qū)域上與周邊地區(qū)的平均關(guān)聯(lián)程度。公式如下：

其中：n為空間單元數(shù)；wij為空間權(quán)重矩陣；xi和xj分別為空間單元i和j的屬性值；-x為x的平均值。I值域為［-1，1］，若I＜0，表示呈空間負(fù)相關(guān)；若I＞0，表示呈空間正相關(guān)；I=0表示隨機(jī)分布。

2.2.2 熱點(diǎn)分析

熱點(diǎn)分析（Getis-Ord Gi*）可識別具有統(tǒng)計顯著性的高值（熱點(diǎn)）和低值（冷點(diǎn)）空間聚類，用于揭示局部區(qū)域空間集聚特征。公式如下：

其中：S為保護(hù)性耕作凈碳匯在整體區(qū)域上的標(biāo)準(zhǔn)差；若G*i為正且顯著，表示i周圍的值較高，即熱點(diǎn)區(qū)，否則為冷點(diǎn)區(qū)。

2.3 地理探測器

地理探測器是由王勁峰等基于空間分異理論提出的探測空間分異性并揭示其背后驅(qū)動力的統(tǒng)計學(xué)方法［22］，該研究中涉及因子探測和交互作用探測。

2.3.1 因子探測

因子探測是探測自變量對因變量空間分異的解釋程度，用q值度量。公式如下：

其中：q值值域為［0，1］，q值越趨近于1，表示自變量的解釋力越強(qiáng)，反之越弱；q值等于1或0時表示因變量空間分異被自變量完全控制或完全無關(guān)；其他參數(shù)參考王勁峰等［22］的研究。

2.3.2 交互作用探測

交互作用探測是評估自變量X1和X2共同作用時是否會增加或減弱對因變量空間分異的解釋力（表1）。

表1 兩個自變量對因變量交互作用的類型

2.4 指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)來源

保護(hù)性耕作屬于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，其效應(yīng)的發(fā)揮依賴于農(nóng)業(yè)資源條件和自然環(huán)境，社會經(jīng)濟(jì)是保護(hù)性耕作推廣的“助推器”。借鑒相關(guān)文獻(xiàn)［23-24］，基于科學(xué)性和可獲得性原則，將可能影響保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的因素劃分為農(nóng)業(yè)資源、社會經(jīng)濟(jì)和自然環(huán)境三個維度，各變量選擇及數(shù)據(jù)來源見表2。以2000—2019年中國30個省份（西藏及港澳臺地區(qū)數(shù)據(jù)缺失較多，未將其納入）為樣本，為使經(jīng)濟(jì)類指標(biāo)可比，給予平減處理，即以2000年為基期進(jìn)行折算。特別說明的是，選取“（小麥+玉米播種面積）/農(nóng)作物總播種面積”表征種植結(jié)構(gòu)，原因有二：①保護(hù)性耕作技術(shù)的“中國化”起源于種植小麥玉米的農(nóng)區(qū)，長期以來小麥玉米的保護(hù)性耕作技術(shù)和農(nóng)機(jī)具領(lǐng)先于水稻和經(jīng)濟(jì)作物；②保護(hù)性耕作技術(shù)以農(nóng)業(yè)機(jī)械為載體，旱作農(nóng)區(qū)的小麥玉米機(jī)械化水平高于水田作業(yè)的水稻及經(jīng)濟(jì)作物的機(jī)械化水平。

表2 變量選擇及數(shù)據(jù)來源

3 結(jié)果分析

3.1 中國保護(hù)性耕作凈碳匯時序變化特征

3.1.1 全國及不同區(qū)域保護(hù)性耕作凈碳匯變化

圖1顯示，第一，2000—2019年全國及各區(qū)域保護(hù)性耕作凈碳匯均呈增長態(tài)勢，自2010年增幅明顯增大，這是因為自2002年正式推廣保護(hù)性耕作以來，各地經(jīng)過探索已形成了較為科學(xué)的區(qū)域技術(shù)模式和先進(jìn)的專用機(jī)具；2009年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部和發(fā)改委頒布《保護(hù)性耕作工程建設(shè)規(guī)劃（2009—2015年）》，進(jìn)一步推動了保護(hù)性耕作的應(yīng)用。第二，各區(qū)域保護(hù)性耕作凈碳匯變化趨勢不盡相同。中部地區(qū)增幅最大，原因是中國現(xiàn)代保護(hù)性耕作于1992年最先在山西進(jìn)行系統(tǒng)試驗，2002年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定規(guī)劃推進(jìn)保護(hù)性耕作時，適用于中部地區(qū)北方省份旱作農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作技術(shù)及農(nóng)機(jī)具較為先進(jìn)且適用，2014年增幅又明顯提升，則是因為水田農(nóng)業(yè)保護(hù)性耕作技術(shù)取得重大進(jìn)展，推動了中部地區(qū)南方省份保護(hù)性耕作的應(yīng)用。西部地區(qū)在2000年保護(hù)性耕作的凈碳匯量最多，之后增長平穩(wěn)。原因是保護(hù)性耕作因沙塵暴而起，沙塵暴多發(fā)的西部地區(qū)在技術(shù)推廣之前已得到應(yīng)用，之后國家提出在“三北”地區(qū)示范推廣以形成“西北風(fēng)沙源頭區(qū)”保護(hù)性耕作帶［25］，因此其技術(shù)在西部地區(qū)穩(wěn)步推進(jìn)。東部地區(qū)自2010年趨于平緩，這可能受到其經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向和種植制度影響。東北地區(qū)總量較小且呈“U”形變化，2012年之前呈下降趨勢，這是由于其秸稈還田實施面積遠(yuǎn)大于免耕面積，秸稈還田帶來的溫室氣體排放會抵消部分碳匯效應(yīng)。

圖1 2000—2019年中國保護(hù)性耕作凈碳匯演變趨勢

3.1.2 不同保護(hù)性耕作措施凈碳匯變化

圖2顯示，第一，2000—2019年兩種保護(hù)性耕作措施的凈碳匯均呈上升態(tài)勢，其中秸稈還田凈碳匯大于免耕措施，說明秸稈還田通過輸入有機(jī)質(zhì)所帶來的固碳減排效應(yīng)大于免耕通過減少土壤擾動而帶來的固碳減排效應(yīng)。第二，兩種措施的凈碳匯呈階段性變化，秸稈還田在2000—2009年為緩慢增長期，2010—2019年為快速增長期，其凈碳匯由620.188萬t上升至2019年的2583.768萬t；免耕則與之相反，2000—2011年增長速度較快，之后趨于平穩(wěn)，2019年其凈碳匯為848.783萬t。第三，兩種措施聯(lián)合使用時交互作用抵減的凈碳匯相對較少，2000年不足10萬t，2015年達(dá)到峰值259.643萬t，占當(dāng)年凈碳匯的10.22%，之后在波動中略微下降，2019年為238.167萬t，這源于兩種措施聯(lián)合使用時的交互作用方向相反。

圖2 不同保護(hù)性耕作措施凈碳匯時序特征

3.2 中國保護(hù)性耕作凈碳匯空間演變特征

通過趨勢分析反映保護(hù)性耕作凈碳匯在空間上的演變特征。在趨勢分析中，XZ平面上的曲線表示分析變量在東西方向上的趨勢，YZ平面上的曲線表示其在南北方向上的趨勢。圖3顯示，東西方向上，保護(hù)性耕作凈碳匯在2000年表現(xiàn)為自西向東遞減且呈“U”型分布，隨著時間推移“U”型程度逐漸減弱，說明其在東西方向上的差異逐漸縮小。南北方向上，2000年表現(xiàn)為自北向南遞減趨勢，隨后在2010年和2019年呈倒“U”型分布，表明南北方向上的分異特征愈加明顯。垂直方向上，空間中的點(diǎn)隨時間推移呈增高態(tài)勢，說明保護(hù)性耕作凈碳匯增勢顯著。

圖3 中國保護(hù)性耕作凈碳匯2000年、2010年和2019年的趨勢分析

3.3 探索性空間數(shù)據(jù)分析

表3中各期Moran’sI均為正且通過了10%的顯著性檢驗，表明保護(hù)性耕作凈碳匯在空間上整體呈正相關(guān)關(guān)系，即相鄰省份保護(hù)性耕作凈碳匯高值區(qū)和低值區(qū)相對集聚。

表3 中國保護(hù)性耕作凈碳匯的Moran’s I

圖4為保護(hù)性耕作凈碳匯的局部空間特征。結(jié)果顯示，2000年熱點(diǎn)區(qū)涉及甘肅、內(nèi)蒙古、山西等省區(qū)，冷點(diǎn)區(qū)僅貴州和湖南。2010年熱點(diǎn)區(qū)向南偏移，聚集在山西、河北和山東等省區(qū)，海南和浙江為冷點(diǎn)區(qū)。2019年熱點(diǎn)區(qū)較2010年未發(fā)生明顯變化，冷點(diǎn)區(qū)新增四川且呈離散分布。綜上，2000—2019年熱點(diǎn)區(qū)由北向南偏移，但分布相對集中；冷點(diǎn)區(qū)分布較為零散，且涉及省區(qū)相對較少，即保護(hù)性耕作凈碳匯冷熱點(diǎn)分區(qū)明顯，空間分異特征顯著。

圖4 中國保護(hù)性耕作凈碳匯的冷熱點(diǎn)分布

3.4 保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異驅(qū)動力分析

鑒于地理探測器要求自變量為類型變量，借助Arc-GIS10.7進(jìn)行類型劃分，其中，土壤類型依據(jù)《1：100萬中華人民共和國土壤圖》中的分類系統(tǒng)進(jìn)行劃分，其他連續(xù)變量依據(jù)自然斷點(diǎn)法進(jìn)行離散化和類別化處理。

3.4.1 因子探測

考慮到各因子驅(qū)動力度可能隨時間推移發(fā)生變化，以2000年、2010年和2019年為研究時點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)分析（表4）。

（1）農(nóng)業(yè)資源因素。農(nóng)業(yè)資源稟賦是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的基礎(chǔ)條件。其中，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的q值超過了0.496，維度內(nèi)排序穩(wěn)居第1，維度間排序升至第5，表明農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平是驅(qū)動保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的重要因素。保護(hù)性耕作的實施依賴于機(jī)械作業(yè)，而機(jī)械作業(yè)實施的力度取決于農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平，2004年《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》的頒布以及農(nóng)民購機(jī)補(bǔ)貼政策的實施使得農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平不斷提高［26］，保護(hù)性耕作得以持續(xù)推廣。

種植結(jié)構(gòu)的q值由0.476下降至0.245，說明其驅(qū)動力度逐漸衰退。中國現(xiàn)代保護(hù)性耕作起源于種植小麥玉米的旱作區(qū)，在技術(shù)推廣初期，小麥玉米保護(hù)性耕作機(jī)具較為成熟，以種植小麥玉米為主的省份具有優(yōu)勢，“十一五”期間水稻保護(hù)性耕作機(jī)具取得進(jìn)展，自此以種植水稻為主的省份保護(hù)性耕作得到大力推廣，縮小了由種植結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的差異。

畝均化肥的排序明顯上升，說明其驅(qū)動力度逐漸增強(qiáng)，原因是化肥有助于作物增產(chǎn)，而作物增產(chǎn)與生物固碳呈正相關(guān)關(guān)系。耕地面積和復(fù)種指數(shù)的排序位于中后位置，說明其驅(qū)動作用相對較弱。

（2）社會經(jīng)濟(jì)因素。社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政府推廣是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的重要推力。其中，保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度的q值超過了0.559，排序位于前3，表明技術(shù)推廣是主要驅(qū)動力之一。2002年國家正式啟動旱作區(qū)保護(hù)性耕作項目，之后多年的中央一號文件中均提出“推廣保護(hù)性耕作”，以及各地實施的農(nóng)機(jī)具補(bǔ)貼和作業(yè)補(bǔ)貼為保護(hù)性耕作的推廣提供了良好的政策環(huán)境和推廣環(huán)境，因而其實施面積顯著提高。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的q值在2000年均超過了0.602，之后有所下降。原因是，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的地區(qū)農(nóng)民務(wù)農(nóng)的機(jī)會成本越高，越傾向于采用機(jī)械替代人工勞動，而保護(hù)性耕作依托于農(nóng)業(yè)機(jī)械，故經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的驅(qū)動力度較大。保護(hù)性耕作兼具生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益，在鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值越高的省份推廣面積較大，因而鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的驅(qū)動作用也較強(qiáng)；而農(nóng)業(yè)技術(shù)存在外溢現(xiàn)象，保護(hù)性耕作通過農(nóng)機(jī)跨區(qū)作業(yè)在實現(xiàn)技術(shù)溢出效應(yīng)的同時，弱化了經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和鄉(xiāng)村人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的驅(qū)動強(qiáng)度。

受教育程度是影響農(nóng)戶技術(shù)采用決策的重要因素之一［27］，保護(hù)性耕作的經(jīng)濟(jì)效益具有滯后性和長期性，受教育程度更高的農(nóng)民對其認(rèn)同度更高，也更愿意采用，即驅(qū)動作用；但受教育程度更高的農(nóng)民更容易獲得非農(nóng)就業(yè)機(jī)會，由于非農(nóng)就業(yè)的勞動報酬比從事農(nóng)業(yè)更具優(yōu)勢，可能導(dǎo)致其不關(guān)心農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不愿意采用保護(hù)性耕作技術(shù)，即抑制作用。表4中受教育程度的q值逐漸增加，維度間排序升至第4，說明受教育程度的驅(qū)動作用在增強(qiáng)，抑制作用在減弱。財政支農(nóng)水平的q值不斷下降，說明其驅(qū)動作用呈弱化趨勢。可能的原因是，受限于明細(xì)數(shù)據(jù)的獲取，文中采用的財政支農(nóng)水平數(shù)據(jù)涵蓋范圍較大。

表4 因子探測結(jié)果

（3）自然環(huán)境因素。自然環(huán)境是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的外部情景。其中，日照在2000年和2019年排序穩(wěn)居第1，表明日照是保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的主要驅(qū)動力之一。日照是作物生長過程中光合作用的基礎(chǔ)要素，對土壤表層微生物的活動及農(nóng)作物的生長影響較大［28］，而土壤表層環(huán)境、微生物的活動則與土壤固碳和生物固碳效果緊密相關(guān)［29］，且中國緯度跨度廣，各地區(qū)日照時長差異顯著。2010年的q值僅為0.246，這可能與同期國家政策推廣強(qiáng)度的驅(qū)動作用上升有關(guān)。

降水的q值逐漸減小且排序降至第10，表明降水的驅(qū)動力度在逐漸減弱。降水是農(nóng)作物吸收水分的重要來源，對作物產(chǎn)量有重要影響，但只有適量降水才會使作物增產(chǎn)，降水過多或過少都不利于作物生長［30］。有研究顯示土壤表層有機(jī)物的分解、溫室氣體排放也會受降水的影響［31］，據(jù)統(tǒng)計，2019年年均降水量較2010年明顯減少，這可能是其驅(qū)動力弱化的原因之一。氣溫和土壤類型排序相對靠后，說明驅(qū)動作用較小。

3.4.2 交互作用探測

各因素交互探測的結(jié)果表明，雙因子交互作用對保護(hù)性耕作凈碳匯空間分異的解釋力度均強(qiáng)于單因子作用，且交互類型以雙因子增強(qiáng)和非線性增強(qiáng)為主。限于篇幅，分別對2000年、2010年和2019年的結(jié)果進(jìn)行排序，取q值位于前10的交互因子進(jìn)行分析（表5）。

表5 交互探測結(jié)果

從時間視角來看，位于前10的交互因子各不相同。2000年農(nóng)業(yè)資源和社會經(jīng)濟(jì)因素的交互作用較大；2010年“保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度+其他因子”交互作用顯現(xiàn)；2019年“經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平+其他因子”和“受教育程度+其他因子”的交互作用增強(qiáng)。2000年保護(hù)性耕作尚處于試驗階段，其固碳排碳效應(yīng)受農(nóng)業(yè)環(huán)境和機(jī)械化水平影響較大。隨著保護(hù)性耕作的正式推廣、《農(nóng)業(yè)機(jī)械化促進(jìn)法》的實施以及連續(xù)多年政策的支持，保護(hù)性耕作作業(yè)面積顯著增加，因而2010年保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度與其他因子的交互作用凸顯。2015—2019年國家對保護(hù)性耕作的推廣沒有明確的規(guī)劃引領(lǐng)，農(nóng)民是技術(shù)的直接使用者，受教育程度越高意味著對保護(hù)性耕作的認(rèn)知度與認(rèn)可度越高，技術(shù)采用率也越高［27］，由此受教育程度與其他因子的交互作用增強(qiáng)。作業(yè)補(bǔ)貼是影響農(nóng)戶采用保護(hù)性耕作的重要因素［32］，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高的省份利用財政推廣保護(hù)性耕作的力度越大，因而經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與其他因子的交互作用增強(qiáng)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

該研究在對中國30個省份（未涉及香港、澳門、臺灣和西藏地區(qū)）2000—2019年保護(hù)性耕作凈碳匯效應(yīng)進(jìn)行測度分析的同時，運(yùn)用探索性空間數(shù)據(jù)分析法揭示其時空格局特征，并采用地理探測器分析其空間分異的驅(qū)動力，主要結(jié)論如下。

（1）保護(hù)性耕作凈碳匯呈逐年增長趨勢，但不同區(qū)域和不同措施保護(hù)性耕作凈碳匯及增幅存在差異。具體來說，中部地區(qū)凈碳匯及增幅最大，西部地區(qū)次之，東部地區(qū)位居第三，東北地區(qū)位居最后；秸稈還田的凈碳匯及增幅均大于免耕措施，兩種措施交互作用抵減的凈碳匯相對較少，其在峰值年份2015年的值為259.643萬t，僅占當(dāng)年凈碳匯的10.22%。

（2）保護(hù)性耕作凈碳匯在空間上呈現(xiàn)出北高南低、西高東低的分布格局，且隨著時間的推移，東西方向差異逐漸減小，南北方向差異逐漸凸顯；探索性空間數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示保護(hù)性耕作凈碳匯呈空間正相關(guān)關(guān)系且冷熱點(diǎn)分區(qū)明顯，表明存在空間分異現(xiàn)象。

（3）地理探測器結(jié)果表明，保護(hù)性耕作凈碳匯的空間分異受農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度和日照的驅(qū)動作用較大，且交互作用強(qiáng)于單因子作用，在技術(shù)推廣前期“保護(hù)性耕作推廣強(qiáng)度+其他因子”的交互作用凸顯，“經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平+其他因子”和“受教育程度+其他因子”的交互作用在后期逐漸顯現(xiàn)。

4.2 討論

基于宏觀視角探索2000—2019年中國保護(hù)性耕作凈碳匯時空分異特征及其驅(qū)動力，所得結(jié)論既是對保護(hù)性耕作技術(shù)效果的豐富，也可以為優(yōu)化推廣保護(hù)性耕作政策提供參考。相比以往研究，該研究在以下兩方面得到了深化：①考量了保護(hù)性耕作整體的“純”碳匯效應(yīng)。從固碳和排碳雙向視角出發(fā)，通過反協(xié)同系數(shù)和減緩系數(shù)剝離出免耕和秸稈還田措施聯(lián)合采用時的交互效應(yīng)得到保護(hù)性耕作的凈碳匯效應(yīng)。研究顯示保護(hù)性耕作具有較大的凈碳匯效應(yīng)，說明保護(hù)性耕作技術(shù)有助于緩解氣候變暖，是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要路徑之一。②研究視野由田間試驗拓展為宏觀層面。從宏觀層面測算中國不同區(qū)域和不同措施的保護(hù)性耕作凈碳匯效應(yīng)，并分析探討了其空間分異的驅(qū)動力，這為“雙碳”背景下優(yōu)化保護(hù)性耕作的區(qū)域性推廣政策提供了參考依據(jù)。盡管保護(hù)性耕作以機(jī)械化為載體，其在作業(yè)過程中使用的化石燃料會產(chǎn)生碳排放，但免耕減少了由機(jī)械化翻耕旋耕過程中燃油消耗所造成的碳排放，該研究假定這兩者相抵消，可能對結(jié)果的準(zhǔn)確性有一定影響。當(dāng)然，該研究還存在不足之處，如保護(hù)性耕作的固碳和排碳系數(shù)受SOC初始儲量、種植制度等多種因素影響，該研究所采用的測算參數(shù)是平均效果且以省域為研究尺度，未來可從市域、縣域等進(jìn)行更深入的研究。另外，保護(hù)性耕作兼具生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，對實現(xiàn)“藏糧于地、藏糧于技”戰(zhàn)略和綠色農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義，未來可將其生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益銜接在一起開展更系統(tǒng)性的研究。