我国农业低碳经济下协调发展时空评价研究

师帅　宋宝梅　张鑫琦　张磊

摘要：在论述低碳经济下区域农业协调发展的内涵、内容的基础上，本文提出区域农业协调发展的标志包括经济与社会协调、资源与环境协调，并遵循低碳经济原则构建区域农业协调发展的评价指标体系，测算了我国31个省、市（区）农业碳源/汇、节能水平、环境质量等相关指标，对我国农业协调发展程度进行时间和空间评价。研究表明：从时间上看，我国农业低碳经济下发展的协调度逐渐提高；从空间上看，经济发展水平与资源环境协调水平呈反向变化。通过农业生态补偿、区域农业合理布局、农业碳金融市场构建和农业技术创新等途径，可以从整体上促进我国农业低碳经济下的协调发展。

关键词：低碳经济；区域农业；协调发展

中图分类号：F32 文献标识码：A

农业是温室气体的第二大重要来源，农业源温室气体排放占全球温室气体排放总量比例约为14.9%；我国农业源温室气体排放占全国温室气体排放总量的17%（董红敏等，2008）。到2050年气候变化可能导致中国粮食净产量减少13%（朴世龙，2010）。温室气体排放量增加还会直接影响到农业生态系统等与气候环境密切相关的产业及社会发展。国内外学者在低碳经济下的农业发展方面作了一定的研究。Alia Golub（2009）指出森林固碳是减缓温室气体排放的主要战略，农业碳减排主要来自于反刍动物甲烷排放量的减少，其次为水稻的甲烷排放和化肥的温室气体排放量减少。Ngwira、Amos Robert（2013）指出土壤肥力下降是限制非洲农业的一个主要因素。Kome、C.E.Andrews（2013）运用碳管理评估工具对土壤有机碳进行了评价。Clarke、A.M.（2013）通过生命周期评估法对爱尔兰温室气体排放强度的经济效应进行研究。曾大林（2013）选用农业碳排放模型深入剖析了当前中国各省区低碳农业发展存在的问题。张俊飚（2013）构建了农业碳排放公平性评价模型，并引入基尼系数从生态承载力、农业经济贡献力两方面考察各省级行政区域农业碳排放的公平性与差异性。

现有研究为本文撰写提供了一定基础，但已有文献对低碳经济下农业发展的研究主要集中于农业碳排放评估、碳减排技术及对策方面，鲜有学者从低碳经济视角对区域农业协调发展进行研究。区域农业协调发展能够实现区域农业经济增长、资源环境保护与社会的和谐发展，从时间和空间维度对区域农业协调发展评价能够反映农业协调发展的时序特点与区域分异规律。因此，本文在借鉴前人研究成果的基础上，提出低碳经济下区域农业协调发展的理论框架，将农业碳吸附与碳排放能力指标融入区域农业经济与生态环境保护协调发展研究，从低碳经济角度构建区域农业协调发展评价指标体系；选用神经网络方法，从经济与社会协调及资源与环境协调两方面系统地对低碳经济下我国农业协调发展的时空特征进行评价研究。

一、低碳经济下区域农业协调发展的理论框架

（一）区域农业协调发展的内涵

低碳经济下区域农业协调发展是在低碳经济理念下，对农业统筹规划、全面协调，解决农业发展中的区域问题。根据区域农业资源禀赋，协调区域农业布局与经济、资源环境和社会利益间的关系，建立农业功能明确、与环境承载力相匹配的分工和协作体系，最终实现农业低能耗、低污染、低排放、高产出，促进农业经济、资源环境与社会的协调发展。

（二）区域农业协调发展的内容

协调低碳经济和农业生产的关系。低碳经济与农业生产间既具竞争性又具协调性。一方面，农业是全球第二大碳排放源，同时受到气候变化的严重影响。农业过度种植、农产品充斥化学物质以及农业废弃物肆意排放等都增加了农业碳排放，对生态环境造成严重破坏，导致粮食产量下降。另一方面，农业在解决农产品供应的同时，也能减缓气候变化。如免耕农业、立体种养农业等农业形式，遵循农业生产规律，以减少农业耕作、减施农用化学物质等形式实现低能耗、低污染、低排放。协调低碳经济与农业生产的关系是建立高能源效率、低能源消耗、生态友好型农业体系的基础，也是实现农业可持续发展的重要途径。

协调低碳经济下区域农业间的利益。在低碳经济理念下平衡各区域农业发展中的利益关系，包括经济利益、社会利益和资源与环境利益。农业资源禀赋优良，农业碳排放较少地区的农业产量相对较少，而农业发达地区的碳排放量较多。为了平衡全国农业产量不均，将农业发达地区的粮食补贴到欠发达地区虽然平衡了粮食分配的社会利益，却导致各区域农业资源与环境利益和经济利益分配的不平衡。协调低碳经济下区域农业的利益关系要在保证农产品供给基础上，既从收入水平上缩小农民与其他产业从业者的差距，又避免各区域违背比较优势原则，盲目追求政绩、产量和经济利益而采用高碳农业生产方式，从而导致区域农业透支性生产，不顾农业可持续发展和协调发展。

（三）区域农业协调发展的标志

低碳经济下区域农业协调发展从整体上表现为各区域农业的优势互补、互促共荣和全面发展差距趋于缩小的过程和状态；经济与社会协调、资源与环境协调。

区域农业发展的经济协调是低碳经济下区域农业协调发展的前提，社会协调是低碳经济下区域农业协调发展的最终目标。一方面要在发展低碳经济的同时不断改善农民的经济状况，促进农村居民人均纯收入提高，满足其生产与生活需要；另一方面要促进农业劳动生产率提高，国家提出转变“两高一低”（高能耗、高污染、低产出）的粗放型经济增长方式为“两低一高”（低投人、低能耗、高增长）的集约型经济增长方式，这种集约型方式与低碳经济都强调低能耗和高增长，二者的基础则是提高农业劳动生产率。此外，不断调整农业产业结构，根据农作物碳吸收率合理布局农业生产，使农业碳排放减少与农业经济效益提高并举。在遵循农业生产节能减排原则下，各区域粮食生产水平和农村劳动力的文化水平稳步提高，农民的实际购买力和生活水平均衡化，共享农业发展的成果。

区域农业发展的资源与环境协调是低碳经济下区域农业协调发展的基础。通过提高农业综合生产能力，改善区域农业生产与资源环境的关系，使各区域拥有大致相当的农业生产条件、农业碳排放和碳吸附水平。一方面要提高森林覆盖率及其碳吸附能力，增加有效灌溉面积比重来保障农业环境质量；另一方面要控制农业生产中的碳排放量，包括农用机械、农用化学物质使用，并通过合理布局农业生产提高农作物和林地的碳吸附能力，同时推广农村沼气池、省柴节煤炉灶等节能措施。

二、低碳经济下区域农业协调发展评价指标体系构建与数据来源

1.评价指标体系构建。本文以低碳经济下区域农业的协调发展水平为目标，从经济与社会协调水平、资源与环境协调水平两个方面设计14个评价指标（见表1）。按照指标对区域农业协调发展起促进作用还是抑制作用，本文将指标分为正指标和逆指标。

（1）经济与社会协调发展水平。本文用经济效益、农民生产及生活水平和农村劳动力就业及文化水平三方面指标反映农业经济与社会协调发展的情况，经济效益指标包括农村居民人均纯收入和农业劳动生产率；农民生产及生活水平指标包括人均粮食产量、农村恩格尔系数；农村劳动力就业及文化水平指标包括乡村就业人员数占乡村劳动力的比重和农村劳动力高中以上人数比重。低碳经济下的农业协调发展首先要保证粮食供应，解决人们的温饱问题，低碳经济不是低投入下的低产出而是低投入下的高产出，人均粮食产量指标可以反映粮食的供应情况；其次要提高农民的生活水平，本文用农村恩格尔系数反映该指标。低碳经济思想能否贯穿农业生产全过程，对农村劳动力素质有较高要求，其文化水平将决定对于低碳经济理念的接受程度。

（2）资源与环境协调发展水平。该层面分别用环境质量、碳源/碳汇情况和节能水平三方面的指标反映资源与环境协调发展水平。环境质量指标包括森林覆盖率、有效灌溉面积占耕地面积比重、农业劳动力人均耕地面积，分别反映森林占土地面积的比例、农业耕地的灌溉水平及农业劳动力人均占有耕地面积水平，反映现有农业环境质量。农业碳源与碳汇指标包括耕地碳排放强度、单位面积农作物碳汇量、单位面积林地碳汇量。其中耕地碳排放强度是指农业生产中单位面积农用化学物质投入、翻耕及灌溉等引起的碳排放量；水稻、小麦、玉米、甘蔗等粮食作物和经济作物以及林地对二氧化碳均有吸附作用，单位面积农作物及林地碳汇量可以反映农业的碳吸附能力。户均农村沼气池产气量及省柴节煤炉灶数量反映农村可再生资源利用和农村节能降耗状况。

2.数据来源与说明。本文数据主要来自《中国统计年鉴2013》、《中国农村统计年鉴2013》；XIO和x11计算方法见数据说明；X12是根据林地碳吸附系数及1996-2013年《中国统计年鉴》计算得出；X14来源于《新中国农业六十年统计资料》，全国省柴节煤炉灶数量2009-2012年数据未有统计，以2008年数据代替，但西藏从未统计过该数据，本文在数据处理中认为西藏的该指标为O，上海2012年数据缺失，以最近统计年鉴记载的2002年数据代替。本文对逆指标取倒数进行正向化处理，使其与总体目标的变化方向一致；然后对指标数据进行标准化处理，以消除原始数据间量纲的不同和指标间数量级的差异。

指标体系中XIO涉及的耕地碳排放源于化肥、农药、农膜、农机生产和使用中的碳排放，翻耕及灌溉中的碳排放。碳排放估算公式为：

E=∑E_i=∑T_iδ_i （1）

式中E为耕地利用的碳排放总量，E_i为各种类型碳排放量，T_i为各碳排放源的量，δ_i为各碳排放源的碳排放系数。根据有关经验数据，分别归纳出耕地碳排放系数化肥为0.8956kg·kg^-1（WestT.O，2002）、农药为4.9341kg·kg^-1、农膜为5.18kg·kg^-1、柴油为0.5927kg·kg^-1、翻耕为312.6kg·km^-2、农业灌溉为25kg·Cha^-1。

指标Xll是参照李克让的估算方法，采用不同种类经济作物经济系数和碳吸收率来估算作物生长期对碳的吸收情况。农作物从大气中吸收C02量的具体估算步骤如下（李克让，2002）：

已知经济产量（谷粒的产量）Y_w，生物产量（总干物质）D_w和经济系数H_i关系如下式：

D_w=Y_w/H_i （2）

作物全生长期对碳的吸收量C_d为：

C_d=C_fD_w=C_fY_w/H_i （3）

式中，C_f为作物合成1g有机质所需要吸收的碳，我国主要农作物经济系数H_i和C_f见表2，由于篇幅限制，我国农作物碳吸收情况的时间、空间数据不予列出。

三、低碳经济下我国农业协调发展的时空评价

（一）时间评价

1.评价过程。本文根据区域农业协调发展评价指标体系，运用神经网络方法对我国1995-2012年的农业协调度进行建模及仿真研究（原始数据见表3）。首先，选取我国1995-2009年的数据进行模型训练，将2010年、2011年的数据作为检验数据；其次，若模型误差在一定范围内可用于仿真，否则需重新训练模型；最后，选取2012年的数据进行仿真。

2.结果分析。1995-2012年，我国农业发展总体上呈现出逐渐协调的态势（见图1）。其中1995-1997年有小幅下降趋势，1998-2009年呈现上升态势；2004-2009年增长较快，2010-2012年增长缓慢。说明在低碳经济理念下，我国农业发展在重视产值、产量的同时也逐渐重视农业生产节能降耗、环境保护及社会的协调发展。

我国农业的经济与社会协调度呈先下降后上升态势，主要由于从1992年起，我国开始社会主义市场经济体制，农民可根据市场需求开展农业生产，但农业生产投入效果不显著，同时人均粮食产量及农村劳动力文化水平未有显著提高，因而从1995年到1999年，我国农业经济与社会协调度呈现出先快后慢的下降态势；而2000年以后，农村居民的人均纯收入水平大幅提高，农业经济效益不断提高，但其中也存在一定的波动，主要由于农村劳动力流动性较大以及第一产业产值增长存在一定波动性，导致农业劳动生产率曲折变化。随着我国人均粮食产量逐步增长，乡村就业人数增加，农民富裕程度提高，农村劳动力文化素质提高使农民对农业可持续、低碳化发展有了新的认识，这些都促进低碳经济下我国农业经济与社会协调度逐渐提升。

资源环境协调度呈现先降后升的态势。1995-2003年呈下降态势，主要由于农民为追求高产量，增加农机、化肥、农药等的使用，导致农业耕地严重退化，固碳能力降低。在这种高投入、高产出、高污染的生产模式下，农业的确在短期内提高了农民的经济效益，但也导致耕地碳排放强度提高，在单位面积农作物碳汇量与林地碳汇量没有大幅提高的情况下，致使资源与环境协调度下降。随着国际社会对温室效应危害更加重视，我国提出农业应向低投入、低污染、高产出的模式发展，通过节能减排的方式加强对农业生态环境保护，减少农业生产中的资源浪费和环境破坏，因而资源环境协调度在2004年后呈上升态势。

（二）我国农业协调度的空间评价

1.评价过程。我国各个省（市、区）2012年农业协调度的空间评价与时间评价采用同样的指标，对数据进行归一化处理、训练、验证和仿真。在空间评价中，将我国划分为东、中、西和东北部四大农业区域，检验与仿真样本均以我国农业大省为主，各选择一个直辖市，各区域剩余的省（市、区）则为训练样本。各个区域训练样本选择情况分：东部地区为山东、河北、北京、广东和福建，中部地区为山西、湖南和湖北，西部地区为内蒙古、广西、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏和新疆，东北地区为辽宁省；各区域对应的检验样本为天津、江西、四川和吉林；仿真样本为江苏、浙江、河南、安徽、重庆和黑龙江。由于篇幅有限原始数据略。

农业协调度最好的是海南、湖北、浙江，集中于东部和中部地区，江苏、广东、湖南、东北三省、广西、天津、河北、内蒙次之，西部地区协调度整体较差。主要原因是东部中部和东北地区人均粮食产量及农民收入水平相对西部地区稍高，虽然西部地区资源与环境协调度优越，但尚不能平复经济与社会协调度的差距。

经济与社会协调度较好的省（市）有江苏、浙江、湖北和海南，其中经济效益最好的是上海、北京、江苏、浙江、湖北，这几个省（市）多是我国经济较发达的东部地区，但由于农业并不是北京和上海的主要经济支柱，粮食产量低，人口密集，导致人均粮食产量低，其社会协调水平较低，进而拉低了经济和社会协调度；海南的农民生产生活水平和农村劳动力文化及就业水平较高，使其经济与社会协调度较好。东北地区经济与社会协调度整体处于中等水平，其中辽宁和黑龙江优于吉林，主要原因是辽宁的农业劳动生产率和农村居民人均纯收入等指标较高，黑龙江省人均粮食产量较高；中部地区的经济与社会协调度的平均水平与东北部地区相近；西部地区的经济与社会协调度普遍偏低，主要由于我国西部地区的经济发展速度较慢，农民文化水平和粮食产量较低。

资源环境协调度最好的是广西和海南，远高于其他省份。主要由于这两个地区在农业生产中农用化学物质和农机总动力的使用较其他省份少很多，农业碳排放量较少，且单位面积农作物的碳汇量居全国前列。其中广西年均甘蔗产量约7000万吨，占我国甘蔗产量近65%，碳吸收量近8000万吨。云南、广东、新疆、福建的资源与环境协调度较好，云南和广东的甘蔗产量较多，碳吸收量分别达到1700万吨和1100万吨。新疆的棉花产量占全国棉花总产量的40%，对该地区的碳吸收量贡献最大。东北地区的黑、吉、辽三省虽然农业产值可观，素有“北大仓”之称，但仅吉林的农业资源环境协调度排名较靠前。近几十年来，由于东北地区农用化学物质过度施用和片面追求农业产量的透支性农业发展模式，使资源与环境协调度逐渐降低。从整体上看，西部地区的资源环境协调度较好，其次是中部地区和东北部地区。

四、结论与建议

本文选用神经网络方法从时间和空间维度对低碳经济下我国农业协调发展程度进行评价，研究表明，从时间上看，低碳经济下我国农业发展的协调度逐渐提高；从空间上看，我国经济发展速度较快的东部地区经济与社会协调度整体较好，而经济较落后的西部地区资源环境协调度较好。为了促进我国农业协调发展，建议如下：

（一）完善低碳经济下农业生态补偿制度

党的十八届三中全会已明确指出实行资源有偿使用制度和生态补偿制度，健全农业支持保护体系，改革农业补贴制度，完善粮食主产区利益补偿机制。无论是区域内部还是区域间的低碳经济下农业生态补偿，都应遵循农业生产中低碳化、低能耗、低排放以及污染者付费的原则。

同一行政区域内部的农业生态补偿相对容易协调，其补偿主体主要是国家及区域内的地方政府和农业生态保护者。补偿标准可以按照农业生产中的净碳排放量来计量，即某一区域农业生产的碳排放总量与该区域森林碳汇量的差值，规定每一单位碳排放量的价格，按照“谁污染谁补偿，谁保护谁收益”的原则，由农业生产中净碳排放地区给予净碳吸收地区经济补偿，以激励农业生态服务功能提供者积极参与农业生态环境保护。农业区域间的生态补偿在我国有一定发展潜力，农业协调度较好地区给予农业协调度整体较差地区补偿，如财政转移支付、异地开发及碳排放权市场交易等（师帅，2013）。

（二）优化农业协调发展的空间布局

低碳经济下区域农业的协调发展一方面要通过减施农用化学物质、减少翻耕等有机耕种方式减少农业生产中的碳排放，另一方面要发挥农作物自身的碳吸收能力减少农业生产中的碳排放。根据农作物碳吸收率，综合考虑经济效益、资源与环境效益、社会效益等多方面因素对区域农业生产进行空间布局。如黑龙江省发挥水稻、玉米及大豆种植及碳吸附优势，广西可继续以甘蔗种植为主，在保证农业产量前提下，提高农业碳吸附量。

（三）构建农业碳金融市场

十八届三中全会提出推进碳排放权、排污权交易制度。我国现有碳金融市场中针对农业碳交易产品的不多，而农业生产中农作物具有碳吸附功能及林业具有碳汇优势，因此丰富农业碳金融市场交易内容，合理布局我国农业碳排放交易所，规范期货、期权交易标准将会促进低碳经济下我国农业与碳金融协调发展。

（四）推进农业协调发展的技术创新

低碳经济下的农业技术在我国尚处于探索并逐渐推开阶段，通过整合区域优势资源共同研发低能耗、低排放的农业生产技术，促使农业资源禀赋相近的区域联合起来，实现农业生产技术共同研发、共同享用、共同推广。通过建立农业技术试点示范基地的方式可以整合各区域的创新平台、科研院所、高校、农业技术推广机构等科技资源，研究低碳经济下的农业技术。