技術(shù)進(jìn)步對(duì)新疆農(nóng)業(yè)碳排放的門檻效應(yīng)檢驗(yàn)

謝亞燕，蘇洋*，李鳳，舒芹，盧珊

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052； 2.新疆財(cái)經(jīng)大學(xué) 工商管理學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830011)

中國(guó)已逐漸成為應(yīng)對(duì)氣候變化，維護(hù)人類生態(tài)文明的主要參與國(guó)、貢獻(xiàn)國(guó)和引領(lǐng)國(guó)。面對(duì)農(nóng)業(yè)已成為第二大溫室氣體排放源的現(xiàn)實(shí)，要完成我國(guó)的減排目標(biāo)，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)必不可少。農(nóng)業(yè)減排的途徑主要有兩種，一是通過(guò)減少農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)強(qiáng)度和生產(chǎn)要素的集約化投入來(lái)減少農(nóng)業(yè)碳排放，這在面臨全面小康、鄉(xiāng)村振興、人民群眾持續(xù)追求美好物質(zhì)文化生活的當(dāng)下階段，尚不可取；二是通過(guò)技術(shù)進(jìn)步提高資源利用效率進(jìn)而減少農(nóng)業(yè)碳排放[1-3]，這種帕累托改進(jìn)式的減排策略，更符合面臨農(nóng)村發(fā)展與農(nóng)業(yè)減排雙重壓力下的中國(guó)實(shí)際。因此，國(guó)家對(duì)轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式提出了明確的政策要求和清晰的發(fā)展路線圖。黨的十九大報(bào)告中提出要形成節(jié)約資源和環(huán)境保護(hù)的空間格局、產(chǎn)業(yè)格局、生產(chǎn)方式和生活方式。中共中央、國(guó)務(wù)院《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展創(chuàng)新體制機(jī)制的意見(jiàn)》中明確指出要建立低碳綠色循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。加快農(nóng)業(yè)資源利用方式由粗放型向節(jié)約型轉(zhuǎn)變已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略方向。

學(xué)界就技術(shù)進(jìn)步和農(nóng)業(yè)碳減排也開(kāi)展了廣泛的探討和研究，并就兩者之間的關(guān)系形成了2種不同的觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為技術(shù)進(jìn)步可以有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)碳減排，如楊均等[4-5]各自就農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步可有效降低農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度。與之相反的觀點(diǎn)則認(rèn)為技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳減排的影響并不明顯，如高鳴等[6]分析了中國(guó)農(nóng)業(yè)碳排放績(jī)效的動(dòng)態(tài)變化和空間聚集與收斂，發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步可以提高農(nóng)業(yè)碳排放績(jī)效值；仇偉等[7]研究了環(huán)境規(guī)制、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、技術(shù)進(jìn)步與農(nóng)業(yè)碳排放之間的動(dòng)態(tài)響應(yīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的負(fù)向影響相對(duì)較弱，而農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的正向影響明顯；吳賢榮等[8]對(duì)我國(guó)東中西部農(nóng)業(yè)碳排放效率指數(shù)的主要貢獻(xiàn)因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)東部地區(qū)的技術(shù)進(jìn)步可以推動(dòng)農(nóng)業(yè)碳排放效率不斷改善，但中西部地區(qū)表現(xiàn)并不明顯。

事實(shí)上，這2種觀點(diǎn)并不矛盾，理論上看，之所以出現(xiàn)差異，主要在于技術(shù)進(jìn)步的躍遷性[1]，即技術(shù)創(chuàng)新不是孤立事件，或者均勻地分布在時(shí)間軸上，也不是均勻分布于整個(gè)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中，而是趨于在某個(gè)時(shí)點(diǎn)、某些部門及其周圍環(huán)境中聚集，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步也具有這種特性，存在閾值門檻。當(dāng)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平低于閾值時(shí)，所面臨的外部環(huán)境(農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化水平等)整體水平較差，農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的進(jìn)步可能會(huì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度的增加；當(dāng)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平高于閾值時(shí)，所面臨的外部環(huán)境(農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)化水平等)得到改善，其對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度可能會(huì)起到明顯的抑制作用，這從我國(guó)東中西部技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度的影響可以看出。

從方法上看，學(xué)者們?cè)诠烙?jì)兩者關(guān)系時(shí)，選用的方法包括VAR向量自回歸模型[7,9]、廣義矩估計(jì)(GMM)[4-5,10-11]、Tobit模型[8,12]、索洛余值模型[13]、STIRPAT模型[14]、SBM模型[6]等，這些模型均為線性模型，當(dāng)面對(duì)技術(shù)進(jìn)步躍遷性時(shí)，就難以有效反映兩者之間的關(guān)系。目前來(lái)看，還鮮有學(xué)者注意到可能因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步的躍遷性而導(dǎo)致技術(shù)進(jìn)步與農(nóng)業(yè)碳排放并非普通的線性關(guān)系，更可能是非線性的，即存在門檻效應(yīng)。

從區(qū)域分異看，我國(guó)東中西部雖然有明顯的技術(shù)水平差異，但由于其外部的地理環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)均存在較大差異，以東中西部不同區(qū)域進(jìn)行比較分析，難以真實(shí)反映不同閾值下技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的梯度影響。而新疆地處西北，南北疆地理環(huán)境相近、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)趨同，但技術(shù)水平又存在明顯的梯度差異，天然地為分析不同閾值下技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度的影響提供了準(zhǔn)自然實(shí)驗(yàn)條件。

因此，本文以新疆為例，構(gòu)建面板數(shù)據(jù)模型，分析農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步與農(nóng)業(yè)碳排放強(qiáng)度之間的關(guān)系，驗(yàn)證兩者之間是否存在門檻效應(yīng)，并為不同發(fā)展階段開(kāi)展農(nóng)業(yè)碳減排活動(dòng)提供理論參考。

1 計(jì)算變量選取及數(shù)據(jù)處理

本文選取和分析的樣本是新疆維吾爾自治區(qū)1999—2018年14個(gè)地州市的面板數(shù)據(jù)。各變量及相關(guān)數(shù)據(jù)的選取均來(lái)源于2000—2019年的《新疆統(tǒng)計(jì)年鑒》和《國(guó)家統(tǒng)計(jì)年鑒》。

1.1 被解釋變量

本文建立的新疆農(nóng)業(yè)碳排放源的測(cè)量方法是各農(nóng)業(yè)碳源及其相應(yīng)的碳排放源質(zhì)量系數(shù)的乘積之和。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為，農(nóng)業(yè)碳排放主要來(lái)自種植活動(dòng)的碳排放，畜禽腸道發(fā)酵的碳排放、糞便管理的碳排放以及水稻種植的排放[15-16]?？紤]到新疆是我國(guó)一個(gè)重要的種植業(yè)和畜牧業(yè)基地，林業(yè)和漁業(yè)的發(fā)展相對(duì)較弱，這里將主要研究新疆種植業(yè)和畜牧業(yè)的碳排放[8,17-20]。與此同時(shí)，由于新疆的廣闊領(lǐng)土，農(nóng)田土壤的碳排放不容忽視。因此，本文定義了新疆農(nóng)業(yè)的碳源界定為3類：種植碳排放，畜牧業(yè)碳排放和農(nóng)田土壤碳排放。選擇以下不同的碳排放系數(shù)以建立碳排放公式。

其中，E為新疆農(nóng)業(yè)碳排放總量，Ei為各種碳源的碳排放量，Ti為各種碳排放源的量，μi為各種碳排放源的碳排放系數(shù)。

1.1.1 種植業(yè)活動(dòng)碳源

種植活動(dòng)產(chǎn)生的碳排放的主要來(lái)源有6種。首先是農(nóng)業(yè)翻耕和灌溉活動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生碳排放，翻耕碳排放量為312.60 kg·hm-2，灌溉碳排放量為226.48 kg·hm-2[21]；其次是農(nóng)藥、化肥、農(nóng)膜和農(nóng)用柴油的碳排放依次為4.934 1 kg·kg-1[20]、0.895 6 kg·kg-1[20]、5.180 0 kg·kg-1[22]和0.592 7 kg·kg-1[19]。

1.1.2 畜牧養(yǎng)殖業(yè)碳源

腸道發(fā)酵和反芻動(dòng)物糞便是牲畜甲烷排放的主要來(lái)源。根據(jù)IPCC[19]第六次評(píng)估報(bào)告和相關(guān)研究，導(dǎo)致腸道發(fā)酵和糞便排出的主要因素是反芻動(dòng)物，包括牛，馬，驢，騾子，駱駝，豬和羊。參考IPCC和學(xué)者們的計(jì)算方法，對(duì)這些動(dòng)物的腸道發(fā)酵和糞便排放也進(jìn)行了碳排放測(cè)量?？紤]到CH4和C的化學(xué)性質(zhì)不同，很難直接合計(jì)計(jì)算，如表1所示，按照(1 t CH4=6.82 t C)的換算比例，將CH4排放量換算為C排放量。

表1 新疆主要家畜品種碳排放因子

1.1.3 農(nóng)田土壤碳源

作物種植過(guò)程中，土壤表層被破壞容易導(dǎo)致大量溫室氣體進(jìn)入大氣中，其中N2O最為突出。相比其他氣體，N2O具有保溫潛力大、在大氣中滯留時(shí)間長(zhǎng)、可破壞臭氧層等特點(diǎn)，對(duì)大氣的不利影響極為顯著。目前，許多研究對(duì)我國(guó)主要農(nóng)作物種植過(guò)程中N2O排放進(jìn)行了大量試驗(yàn)(表2)，得出冬小麥、玉米、棉花、蔬菜、大豆和其他旱田作物的N2O排放系數(shù)[23-28]。

表2 新疆主要農(nóng)作物種類土壤N2O排放因子

1.2 解釋變量

農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步是農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率的分解項(xiàng)，通過(guò)計(jì)算全要素生產(chǎn)率(TFP)，可以得出新疆各個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步增長(zhǎng)率。鑒于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)具有不需要特定形式的函數(shù)或分布假設(shè)的好處，因而普遍運(yùn)用于具有差異化的農(nóng)業(yè)區(qū)域規(guī)模和農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率的綜合計(jì)算，本文也是沿用此法[5]。本文主要選取了農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)用化肥施用量、農(nóng)作物總播種面積、農(nóng)業(yè)就業(yè)人數(shù)、有效灌溉面積總數(shù)作為五個(gè)農(nóng)業(yè)投入指標(biāo)，以實(shí)際農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值作為農(nóng)業(yè)產(chǎn)出指標(biāo)，把新疆每個(gè)地州市當(dāng)作一個(gè)決策單元，基于DEA的規(guī)模報(bào)酬不變，用投入導(dǎo)向的Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)法估算了新疆各區(qū)域的農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步(TC)。由于本文需要的是技術(shù)進(jìn)步水平而不是其增長(zhǎng)率，因此，需要對(duì)基于DEA計(jì)算的指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以找到其累積水平。具體來(lái)說(shuō)，以1999年為基準(zhǔn)期，歷年的TC水平是上一年度TC乘以當(dāng)年的TC增長(zhǎng)率求得。

1.3 門檻變量

近年來(lái)，城鎮(zhèn)化對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響引起學(xué)者的注意，主要分為兩種觀點(diǎn)：一種認(rèn)為城鎮(zhèn)化率的提升，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)從業(yè)人員會(huì)減少，將限制農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)的程度和規(guī)模[29-34]；另一種認(rèn)為隨著農(nóng)業(yè)人力資源向城市部門集聚，人口集聚效應(yīng)以及轉(zhuǎn)移勞動(dòng)力在城市部門干中學(xué)獲得的人力資本積累，也會(huì)產(chǎn)生持續(xù)而可觀的技術(shù)溢出，從而不斷提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出[35-40]。據(jù)此本文選取城鎮(zhèn)化水平作為門檻變量之一，各地州市的城鎮(zhèn)常住人口/該地區(qū)年末總?cè)丝跀?shù)作為該地區(qū)的城鎮(zhèn)化水平，用URB表示。

此外，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平也對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放有所影響。技術(shù)進(jìn)步是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的引擎，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平又可以反映一個(gè)地區(qū)的科技水平[41-45]。由此可知，一般農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高的地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平更優(yōu)越，反之高農(nóng)業(yè)技術(shù)水平會(huì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。由此本文以各個(gè)地區(qū)的農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值/上年末農(nóng)村總?cè)丝诘膶?duì)數(shù)形式作為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的變量，用ln PGDP表示。本文所有計(jì)算過(guò)程中涉及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出等指標(biāo)均以1999年為基期不變價(jià)格進(jìn)行了調(diào)整。

1.4 控制變量

選取與新疆農(nóng)業(yè)碳排放有關(guān)的4個(gè)變量作為控制變量：農(nóng)業(yè)機(jī)械總功率、施肥量、作物總種植面積和農(nóng)業(yè)就業(yè)人數(shù)。

1.4.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械總功率

隨著新疆農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的逐漸提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)流程中使用農(nóng)業(yè)機(jī)器的環(huán)節(jié)也越來(lái)越多。由于農(nóng)機(jī)的使用需要消耗大量的能源，機(jī)器設(shè)備老化、油耗高等問(wèn)題，進(jìn)一步加大了能源消耗強(qiáng)度。所以機(jī)械的使用對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題比較嚴(yán)重。

1.4.2 施肥量

新疆農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥過(guò)量使用，不合理使用所導(dǎo)致的碳排放問(wèn)題已成為種植業(yè)碳排放的最重要來(lái)源之一。大量肥料和養(yǎng)分的流失和揮發(fā)將產(chǎn)生大量溫室氣體，對(duì)脆弱的生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，對(duì)其不應(yīng)回避。

1.4.3 作物總種植面積

農(nóng)作物翻耕和農(nóng)作物灌溉是農(nóng)作物種植過(guò)程中產(chǎn)生碳排放的主要來(lái)源。農(nóng)田翻耕雖然能促進(jìn)作物高產(chǎn)，穩(wěn)產(chǎn)，但會(huì)破壞新疆土壤的固有狀態(tài)和結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳儲(chǔ)層釋放出CO2和CH4進(jìn)入大氣，從而導(dǎo)致明顯的環(huán)境問(wèn)題。另外，新疆地處西北干旱地區(qū)，這使得新疆的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)嚴(yán)重依賴于融雪和地下水，新疆水利工程和灌溉設(shè)施的建設(shè)在很大程度上促進(jìn)了新疆的農(nóng)業(yè)發(fā)展。同時(shí)，由于農(nóng)田灌溉的大規(guī)模普及，新疆農(nóng)業(yè)灌溉消耗的電能不斷增加，進(jìn)一步加劇了新疆農(nóng)業(yè)碳排放的增加。

1.4.4 農(nóng)業(yè)就業(yè)人數(shù)

勞動(dòng)力是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)最為基本的生產(chǎn)要素投入，離開(kāi)勞動(dòng)力，其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料難以創(chuàng)造出產(chǎn)品。農(nóng)業(yè)就業(yè)人數(shù)的增加將導(dǎo)致農(nóng)作物播種面積開(kāi)墾強(qiáng)度的增加，從而間接導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放量的增加。綜上所述，各個(gè)變量的名稱及符號(hào)如表3所示。

表3 模型研究變量名稱、符號(hào)

2 模型設(shè)定

鑒于不同地區(qū)、不同時(shí)期農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化程度存在差異，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)新疆各個(gè)地州市的農(nóng)業(yè)碳排放產(chǎn)生不同的作用，因此，兩者之間可能存在非線性關(guān)系，并非學(xué)者們普遍研究的線性關(guān)系。所以農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)新疆農(nóng)業(yè)碳排放影響可能存在門檻效應(yīng)，本文借鑒漢森提出的面板門檻模型。單一門檻的含義是，ait作為設(shè)置的閾值變量，將模型一分為兩大段，在閾值變量實(shí)際值ait超越門檻值γi時(shí)，核心變量系數(shù)與小于門檻值時(shí)的核心變量系數(shù)顯著不同，此時(shí)將模型分為兩個(gè)階段。本文分別以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城鎮(zhèn)化作為門檻變量，以農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步為解釋變量，探究農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)于新疆農(nóng)業(yè)碳排放的門檻效應(yīng)。本文構(gòu)建的面板門檻模型如下：

ln PCO2it=μi+βX+α1ln TCit×I(ait≤γi)+α2ln TCit×I(ait>γi)+εit。

(1)

上述模型中，被解釋變量為人均農(nóng)業(yè)碳排放，取對(duì)數(shù)形式，ln PCO2it為新疆地區(qū)第i個(gè)地區(qū)第t年的人均農(nóng)業(yè)碳排放量，TCit為農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，ait代表門檻變量，分別為農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城鎮(zhèn)化水平，I(*)指的是示性函數(shù)，在符合括號(hào)內(nèi)的條件時(shí)為1，不符合時(shí)為0。有閾值效應(yīng)時(shí)，重點(diǎn)解釋變量TCit的系數(shù)α1與α2會(huì)有差異。X表示控制變量群，包括農(nóng)業(yè)機(jī)械總功率、施肥量、作物總種植面積、農(nóng)業(yè)就業(yè)人數(shù)。μi代表固定效應(yīng)，εit代表隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。存在單一門檻時(shí)的模型為(1)，雙重門檻模型與模型(1)相仿為：

ln PCO2it=μi+βX+α1ln TCit×I(ait≤γ1)+α1ln TCit×I(γ1γ2)+εit。

(2)

3 實(shí)證研究

鑒于新疆各地州市的發(fā)展政策、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平、地理天然優(yōu)勢(shì)等存在差別，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)新疆各地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放的影響還不完全統(tǒng)一。用一般的線性關(guān)系無(wú)法解釋清楚它們之間的關(guān)系，因此，通過(guò)閾值面板模型的實(shí)證分析來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，結(jié)果如下。

3.1 單位根檢驗(yàn)

本文采用面板數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)量分析，面板數(shù)據(jù)分析會(huì)降低數(shù)據(jù)的非平穩(wěn)性，使數(shù)據(jù)之間相關(guān)性降低，從而容易發(fā)生“偽回歸”現(xiàn)象。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，在回歸之前，必須進(jìn)行一次單位根檢驗(yàn)，因此，首先對(duì)用Excel處理好的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行LLC檢驗(yàn)及ADF-Fisher檢驗(yàn)，這2種一般檢驗(yàn)面板數(shù)據(jù)平穩(wěn)性的方法。無(wú)論哪種方法，原來(lái)的假定都包含單位根，來(lái)測(cè)驗(yàn)各變量是否穩(wěn)定，由表4結(jié)果可知全體變量都沒(méi)有接受單位根原假設(shè)，此中大部分都在0.01的顯著性水平上不接受零假設(shè)，檢驗(yàn)結(jié)果表明面板數(shù)據(jù)是平穩(wěn)的。

表4 各變量單位根檢驗(yàn)結(jié)果

3.2 門檻效應(yīng)檢驗(yàn)

在進(jìn)行面板門檻模型回歸前，要判斷模型的門檻效應(yīng)是否存在以及可能存在的門檻個(gè)數(shù)，如果存在門檻效應(yīng)，方可進(jìn)行下一步分析。本文采用Stata 15.0進(jìn)行實(shí)證分析。漢森提出利用“Bootstrap自舉法”的計(jì)算方法來(lái)檢驗(yàn)門檻值是否顯著，只有當(dāng)單門檻存在時(shí)方可進(jìn)行雙門檻檢驗(yàn)。本文以技術(shù)進(jìn)步(ln TC)作為技術(shù)進(jìn)步水平的指標(biāo)，以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城鎮(zhèn)化水平作為閾值變量進(jìn)行實(shí)證研究，采用bootstrap自檢抽樣的方法計(jì)算F統(tǒng)計(jì)量以及對(duì)應(yīng)的P值，以此來(lái)判斷是否存在門檻效應(yīng)。得到的結(jié)果如表5所示。

表5 門檻效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果

檢驗(yàn)表明，技術(shù)進(jìn)步是主要的解釋變量，其次是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城市化水平是需要估計(jì)的閾值變量。當(dāng)以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平作為閾值變量時(shí)，其F統(tǒng)計(jì)量值為12.905，高于1%水平下的臨界值10.295，單門檻檢驗(yàn)在1%的水平上顯著，通過(guò)單門檻檢驗(yàn)，而雙門檻F統(tǒng)計(jì)量值為7.364，大于5%水平下的臨界值，可以視為通過(guò)雙門檻效應(yīng)檢驗(yàn)。三重門檻檢驗(yàn)F統(tǒng)計(jì)量值過(guò)低，所以拒絕通過(guò)三重門檻檢驗(yàn)。以城鎮(zhèn)化水平作為閾值變量時(shí)，其單門檻F統(tǒng)計(jì)量值為17.906，大于10%水平下的臨界值17.207，所以通過(guò)單門檻檢驗(yàn)，可以進(jìn)行雙重門檻檢驗(yàn)，而且雙重門檻F統(tǒng)計(jì)量值為15.437，大于1%水平下的臨界值，也通過(guò)雙門檻檢驗(yàn)。其三重門檻檢驗(yàn)的F統(tǒng)計(jì)量值過(guò)低，所以拒絕通過(guò)三重門檻檢驗(yàn)。

3.3 門檻估計(jì)值檢驗(yàn)

為了更清楚地證明兩個(gè)雙閾值估計(jì)是否成立，并確定閾值的置信區(qū)間，本文采用最小二乘似然比(LR)統(tǒng)計(jì)量，分別以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化為閾值變量時(shí)識(shí)別閾值(表6)。當(dāng)以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平為門檻變量時(shí)，小于95%的置信值0.641，此時(shí)對(duì)應(yīng)的置信區(qū)間為(0.611，0.701)，根據(jù)上述理由可得第二門檻值小于95%的置信值為1.084，相應(yīng)的置信區(qū)間為(0.814，3.978)說(shuō)明估計(jì)門檻值與實(shí)際存在的門檻值相同，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的雙門檻原假設(shè)不拒絕。相通的是，城鎮(zhèn)化水平當(dāng)作門檻變量時(shí)，其門檻值分別為0.514和0.563，與之相對(duì)應(yīng)的95%的置信區(qū)間為(0.452,0.549)和(0.553，0.873)，所以接受城市化水平的雙閾值假設(shè)。由此，可以分別建立兩種農(nóng)業(yè)碳排放的農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步雙閾值模型。

表6 門檻估計(jì)值檢驗(yàn)結(jié)果

3.4 門檻效應(yīng)回歸模型估計(jì)結(jié)果

基于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及城鎮(zhèn)化水平閾值變量的閾值估計(jì)，模型回歸結(jié)果(表7)如下表所示：模型(Ⅰ)表示以ln PGDP為門檻變量的雙門檻模型回歸結(jié)果，模型(Ⅱ)表示以URB作為門檻變量的雙門檻回歸結(jié)果。由模型(Ⅱ)可知，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響是有閾值效應(yīng)的，城鎮(zhèn)化水平當(dāng)作閾值變量，得到雙門檻值0.514和0.563，當(dāng)某個(gè)地區(qū)城鎮(zhèn)化處于低水平階段，即URB小于第一閾值0.514時(shí)，技術(shù)進(jìn)步對(duì)于碳排放的系數(shù)為負(fù)值-0.333，且在1%的顯著性水平下顯著，此時(shí)技術(shù)進(jìn)步水平的提高減少了部分碳排放。當(dāng)?shù)貐^(qū)進(jìn)入城鎮(zhèn)化發(fā)展中期，即URB介于第一閾值0.514與第二閾值0.563之間時(shí)，技術(shù)進(jìn)步的系數(shù)增強(qiáng)為-0.749，且在1%的顯著性水平下顯著，此時(shí)技術(shù)進(jìn)步水平的提高可以促進(jìn)碳排放減排，技術(shù)進(jìn)步水平每增加1%，碳排放減少0.749%。當(dāng)城鎮(zhèn)化水平處于高水平階段時(shí)，即URB高于第二閾值0.563時(shí)，技術(shù)進(jìn)步的系數(shù)為-0.514，這時(shí)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步仍然可以減少新疆的農(nóng)業(yè)碳排放，雖然不如城市化發(fā)展中期減少得多，但是也還是比城市化發(fā)展初期的系數(shù)要高上約兩倍，技術(shù)進(jìn)步水平每增大1%，相對(duì)應(yīng)的碳排放將減少0.514%，且在1%的顯著性水平下顯著，這表明，隨著城市化水平的變化，技術(shù)進(jìn)步對(duì)碳排放量的影響呈“U”型。也就是說(shuō)，當(dāng)城市化從較低水平向中等城市化水平過(guò)渡時(shí)，技術(shù)進(jìn)步對(duì)碳減排具有積極影響，隨著城市化水平超過(guò)第一門檻，其影響將越來(lái)越大。它最終將在兩個(gè)閾值之間達(dá)到峰值。在城市化水平進(jìn)入更高水平時(shí)，即過(guò)了第二門檻后，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步仍然抑制了新疆農(nóng)業(yè)碳排放，是力度不如中期階段強(qiáng)。在城鎮(zhèn)化處于初始階段時(shí)，農(nóng)村人口較多，農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平低主要表現(xiàn)為農(nóng)機(jī)設(shè)備機(jī)械化程度低，機(jī)械化栽培面積小。因此技術(shù)進(jìn)步可以減少農(nóng)業(yè)碳排放，但是減排能力有限。隨著人口持續(xù)向城鎮(zhèn)集聚的程度不斷提高，超過(guò)第一門檻值時(shí)，此時(shí)城鎮(zhèn)化的人口聚集效應(yīng)使農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力資本得以積累，所以農(nóng)業(yè)技術(shù)溢出變得明顯，農(nóng)業(yè)碳排放量有長(zhǎng)期可持續(xù)抑制的趨勢(shì)。但是當(dāng)城鎮(zhèn)化率進(jìn)一步提高，跨過(guò)第二個(gè)門檻值時(shí)，農(nóng)村機(jī)械化水平瀕臨飽和，而且農(nóng)村青壯年勞動(dòng)力涌向城市，由此技術(shù)進(jìn)步抑制農(nóng)業(yè)碳排放的效力被削弱。

表7 門檻估計(jì)回歸結(jié)果

模型(Ⅰ)以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展(ln PGDP)為門檻進(jìn)行回歸時(shí)，得到兩個(gè)門檻值分別為0.614和1.084，當(dāng)?shù)貐^(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低時(shí)(即ln PGDP小于第一個(gè)門檻0.614)，技術(shù)進(jìn)步對(duì)于碳排放的系數(shù)為-0.112，且在5%的顯著性水平下顯著，此時(shí)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放有輕微的減排作用。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，當(dāng)各地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展到中等水平時(shí)(即ln PGDP介于第一個(gè)門檻0.614與第二個(gè)門檻1.084之間)，技術(shù)進(jìn)步的

系數(shù)變化為正值0.481，且在1%的顯著性水平下顯著，此時(shí)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)不能減少農(nóng)業(yè)碳排放量，反之開(kāi)始增加碳排放量，技術(shù)進(jìn)步水平每增加1%，農(nóng)業(yè)碳排放增排0.481%。當(dāng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于較高階段(即ln PGDP大于第二個(gè)門檻值1.084)時(shí)，技術(shù)進(jìn)步的系數(shù)為0.162，此時(shí)技術(shù)進(jìn)步仍然不能減少碳排放，但是已經(jīng)比農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平發(fā)展中期增加得少得多，技術(shù)進(jìn)步水平每增大1%，相對(duì)應(yīng)的碳排放增加0.162%，且在5%的顯著性水平下顯著。綜上可知，新疆的農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步與農(nóng)業(yè)碳排放的作用隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的改變顯露為倒“U”型，即當(dāng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于第一門檻之前時(shí)，技術(shù)進(jìn)步對(duì)碳排放減排有正向影響，但是隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平跨越了第一門檻0.614，技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的正向影響轉(zhuǎn)為負(fù)面，反之開(kāi)始增加農(nóng)業(yè)碳排放，并且在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平跨越了第二門檻后，其增加農(nóng)業(yè)碳排放的影響力會(huì)越來(lái)越低。這是由于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于較低水平時(shí)，社會(huì)生產(chǎn)資料并不豐富，技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放具有一定的減排效力，但是隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷發(fā)展到中期，社會(huì)生產(chǎn)資料開(kāi)始豐富，技術(shù)進(jìn)步會(huì)加快各個(gè)農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)速率，從而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)碳排放總量增加，當(dāng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平到達(dá)了第二個(gè)門檻后，技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放增排的影響力下降，可能的原因一方面是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展到達(dá)一定高度時(shí)，居民的環(huán)保觀念也進(jìn)一步增強(qiáng)，促進(jìn)了公眾對(duì)環(huán)保產(chǎn)品的偏好與需求，從而引導(dǎo)企業(yè)發(fā)展有機(jī)無(wú)公害的農(nóng)產(chǎn)品。另一方面是通過(guò)前兩個(gè)階段的技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展，農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的規(guī)模效應(yīng)開(kāi)始顯現(xiàn)，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)步抑制了農(nóng)業(yè)碳排放增加。

如圖1所示，依據(jù)各省份的城市化水平及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和相對(duì)應(yīng)的門檻值的大小關(guān)系，可將新疆14個(gè)地、州、市分為6組：雙高區(qū)組(農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平都處于第二門檻后)、高中區(qū)組(城市化水平處于第二門檻后，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于第一門檻后)、高低區(qū)組(城市化水平處于第二門檻后，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于第一門檻前)、中低區(qū)組(城市化水平處于第一門檻后，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于第一門檻前)、低高區(qū)組(城市化水平處于第一門檻前，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于第二門檻后)、雙低區(qū)組(農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平都處于第一門檻前)。下圖的紅、綠箭頭方向和數(shù)值表示2018年新疆14個(gè)地區(qū)所處農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平的正負(fù)、大小。

高中區(qū)組有哈密市、阿勒泰地區(qū)；雙高區(qū)組有克拉瑪依市、昌吉回族自治州、塔城地區(qū)、博州；高低區(qū)組有烏魯木齊市、吐魯番地區(qū)、喀什地區(qū)；中低區(qū)組有伊犁州；低高區(qū)組有巴州；雙低區(qū)組有阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)、克州。從圖1中可以看到，城市化水平的趨勢(shì)是從北疆到南疆遞減的，處于中等城市化的地區(qū)，技術(shù)進(jìn)步對(duì)抑制農(nóng)業(yè)碳排放效果相對(duì)較好，而當(dāng)城市化水平跨越第二門檻，技術(shù)進(jìn)步對(duì)抑制農(nóng)業(yè)碳排放的影響就會(huì)減弱，表明雙低區(qū)組和低高區(qū)組的阿克蘇地區(qū)、和田地區(qū)、克州和巴州提高城市化水平對(duì)降低農(nóng)業(yè)碳排放彈性相對(duì)較大，提高城市化水平是降低以上4個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放的有效途徑；農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的趨勢(shì)是以烏魯木齊市為中心向外遞減的，處于中等農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的地區(qū)，技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放促進(jìn)作用相對(duì)較大，而當(dāng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平跨越第二門檻，技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)農(nóng)業(yè)碳排放的力度減弱，說(shuō)明哈密市和阿勒泰地區(qū)提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)降低農(nóng)業(yè)碳排放彈性相對(duì)較大。

圖1 2018年新疆各地州市門檻值劃分的空間分布

4 小結(jié)

本文在漢森的面板門檻模型的實(shí)證理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用新疆14個(gè)地、州、市1999—2018年的面板數(shù)據(jù)，通過(guò)估算研究期新疆各地區(qū)農(nóng)業(yè)碳排放水平，并利用DEA-Malmquist指數(shù)測(cè)算農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，分別以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平為閾值變量，具體結(jié)論如下：

新疆農(nóng)業(yè)碳排放存在以農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平為門檻的農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的雙重門檻效應(yīng)。

即農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放具有非線性關(guān)系。并且隨著城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)技術(shù)水平與農(nóng)業(yè)碳排放均存在倒“U”關(guān)系；

以城市化為門檻變量時(shí)，城市化水平介于0.514～0.563，可以發(fā)揮農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放最大的抑制效果。這體現(xiàn)了城市化對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的兩面性，一方面城市的發(fā)展將帶動(dòng)農(nóng)業(yè)部門的人力資本積累，從而產(chǎn)生“技術(shù)溢出效應(yīng)”；另一方面城市化水平的提高對(duì)農(nóng)村人力資源產(chǎn)生“虹吸效應(yīng)”，城市化水平在農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的影響上具有最佳閾值區(qū)間；

由控制變量的系數(shù)可知，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步為門檻的前提下農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力、農(nóng)用化肥施用量、農(nóng)作物總播種面積和農(nóng)業(yè)就業(yè)人數(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放都有促進(jìn)作用；在以城市化為門檻的前提下除了農(nóng)作物總播種面積對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放有輕微的抑制作用，其他控制變量對(duì)農(nóng)業(yè)碳排放的作用均是正向的。

5 建議

根據(jù)城市化水平和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，劃分不同發(fā)展階段的新疆各個(gè)區(qū)域，制定適合該區(qū)域的農(nóng)業(yè)減排戰(zhàn)略，充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)減排的效力。鑒于新疆各地州市的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在閾值效應(yīng)，在各個(gè)不同的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段，新疆各區(qū)域農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)碳排放的影響程度或方向不盡相同。需要因地制宜地根據(jù)新疆各地區(qū)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和城市化水平，提出符合當(dāng)?shù)匕l(fā)展特點(diǎn)的差別化農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步提高戰(zhàn)略。

從農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)新疆農(nóng)業(yè)碳排放的影響可以看出，一方面要繼續(xù)依靠農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步來(lái)提高資源的利用效率，另一方面也有必要注意由于技術(shù)進(jìn)步引起生產(chǎn)擴(kuò)大的碳排放總量增加。

農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展與新疆各地區(qū)城市化和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平有著密不可分的關(guān)系。提議將新疆各地州市的農(nóng)業(yè)碳排放補(bǔ)充到當(dāng)?shù)卣ぷ骺?jī)效評(píng)估中，并設(shè)置基于農(nóng)業(yè)減排的審查系統(tǒng)。此外，新疆各地州市級(jí)政府要重視調(diào)和好農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)化與農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的關(guān)系。農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于較低水平的初期，應(yīng)該樹立習(xí)近平總書記講話精神中的綠水青山就是金山銀山的理念。當(dāng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平處于中等階段時(shí)，技術(shù)進(jìn)步開(kāi)始促進(jìn)農(nóng)業(yè)碳排放，應(yīng)該促進(jìn)農(nóng)村使用低能耗農(nóng)機(jī)，如對(duì)低能耗農(nóng)機(jī)的補(bǔ)貼；應(yīng)更多地支持農(nóng)業(yè)機(jī)械企業(yè)開(kāi)發(fā)環(huán)境友好型機(jī)械。