农业碳排放的驱动因素与退耦效应研究

摘要 利用LMDI分解模型探讨长江经济带农业碳排放各种影响因素的贡献值，再逐年分析其碳排放增速和经济增长之间的退耦效应。结果表明，长江经济带农业碳排放在2010—2019年呈现出先缓慢增长后快速下降的趋势。农业经济发展对长江经济带农业碳排放起极大的促进作用，而农业生产效率、劳动力规模和生产结构对长江经济带农业碳排放有较为明显的抑制作用。2010—2019年退耦指数有增大的趋势，说明政府出台的节能减排政策正在被有效执行，对二氧化碳排放的抑制效果不断增强。

关键词 农业碳排放;影响因素分解;退耦指数

中图分类号 F323  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2021）24-0118-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.027

Research on Driving Factors and Decoupling Effects of Agricultural Carbon Emissions—Taking the Yangtze River Economic Belt as an Example

ZHU Tong-ya

（School of Economics and Management， Yangtze University， Jingzhou， Hubei 434023）

Abstract The LMDI decomposition model was used to explore the contribution value of various influencing factors of agricultural carbon emissions in the Yangtze River Economic Zone， and then the decoupling effect between the growth rate of carbon emissions and economic growth was analyzed year by year.The results showed that the agricultural carbon emissions of the Yangtze River Economic Zone showed a slow growth first and then a rapid decline from 2010 to 2019.The agricultural economy development had greatly promoted agricultural carbon emissions in the Yangtze River Economic Zone， and agricultural production efficiency， labor scale and production structure had a relatively obvious inhibitory effect on agricultural carbon emissions in the Yangtze River Economic Zone.The decoupling index had a tendency to increase from 2010 to 2019， indicating that the government's energy saving and emission reduction policies were being effectively implemented， and the effect of suppressing carbon dioxide emissions was continuously increasing.

Key words Agricultural carbon emission;Decomposition of influencing factors;Decoupling index

作者簡介 朱通雅（1995—），男，湖北当阳人，硕士研究生，研究方向：农村发展。

收稿日期 2021-07-05

人类活动所产生的温室气体排放是引起气候变化的重要原因，在现代化农业的发展模式下，农业生产活动成为温室气体的第二大来源，原因是农业生产过程中过度使用农药、化肥等农用物资以及与农业生产相关的不合理安排导致了大量的温室气体排放，进而引发了一系列环境问题，加剧了人类与自然和谐发展相冲突的矛盾。长江经济带作为我国的主要农作物产区，在我国农业发展中具有重要的战略地位。所以，分析长江经济带农业碳排放的驱动因素，研究长江经济带农业减排的成效如何，对加快长江经济带农业高质量发展、推进绿色生态文明建设具有重要的意义。

梳理文献来看，对农业碳排放的研究重心逐步从对量的计算转移到产生机制和减排机理上，从农业碳排放的主要来源看，农业生产碳排放较工业来源更加复杂，主要可以分为两类：其一是农作物生产过程中要素投入产生的碳排放，如化肥和农膜等农资的投入以及能源的消耗等环节会产生温室气体[1];其二来自土壤自身贮存的碳素，农地利用变化是仅次于化石能源燃烧的碳源，受耕作方法、化肥施用的影响，土地会加速二氧化碳的排放[2]。目前，认可度较高的农业六大主要碳排放源有化肥的生产和施用、农药的生产和使用、农膜的生产和使用、农耕机械消耗化石能源、土地利用破坏了土壤碳库、农地灌溉中电能使用所间接消耗的化石能源[3]。除了农作物种植以外，牲畜肠道发酵和畜禽粪便管理产生大量的温室气体，所以畜禽养殖也是一种碳源，并且有相对应的排放系数[4]。

学者们对农业碳排放的影响因素研究多采用LMDI模型、STIRPAT模型等。如黎孔清等[5]利用STIRPAT模型对南京市农业碳排放影响因素进行了分析，指出技术水平、富裕程度、农村人口、技术水平与农业碳排放之间存在正相关，而城镇化率、农村居民人均可支配收入和林业面积与农业碳排放之间则存在负相关;赵先超等[6]利用LMDI模型对湖南省农业碳排放的影响因素进行了研究，认为农业经济水平和产业结构是推动农业碳排放量增长的主要原因，农业生产效率和劳动规模对农业碳排放量的增加具有一定的抑制作用;戴小文等[7]利用扩展的Kaya恒等式对我国农业碳排放影响因素进行了分析，指出农村生活用水、城镇化和人口变动因素与农业碳排放的变动存在正相关，而一般技术和农业低碳技术与农业碳排放之间存在负相关。

以上研究对于农业碳排放增长的驱动因素和对应的节能减排政策的制定提供了一些理论支持，但是关于碳减排效果与经济的耦合发展机制还需进一步研究。退耦效应模型是当前研究减排和经济发展的关系较为流行且有效的方法，“退耦”是一个物理名词，指把各部分电路引起电源产生的电压波动去除，避免这些波动使各电路互相干扰，后来被引用到农业政策研究等领域[8]。退耦指数能够十分简洁地表明环境变量和动力因子（如经济发展）之间的关系，但是目前来看，少有文献对长江经济带农业碳排放和经济发展之间的退耦关系进行研究。笔者将利用2010—2019年长江经济带11省（市）的相关数据，采用因素分解法和退耦分析方法，研究长江经济带农业碳排放的驱动因素，并且分析长江经济带农业碳减排和经济发展之间的耦合状态，弄清这个时期长江经济带农业碳排放减排的退耦效应的特征。

1 研究方法与数据来源

1.1 农业碳排放的计算方法

在总结以往学者研究成果的基础上，将农业碳排放源分为化石燃料、化肥、农药、农用薄膜、翻耕、灌溉和动物肠道发酵7个方面。该研究使用长江经济带11个省（市）2010—2019年的数据，数据来源于《中国农村统计年鑒》《中国农村统计资料》以及国家统计局官方数据库。分别用柴油使用量、农用化肥施用折纯量、农药使用量、农膜使用量、农作物播种总面积、灌溉总面积、牲畜养殖数量来代表以上7个方面的碳排放来源。《省级温室气体清单编制指南》指出反刍动物瘤胃容积大，寄生的微生物种类多，能分解纤维素，单个动物产生的温室气体排放量大，至于非反刍动物碳排放排放量较小，特别是鸡和鸭等常见家禽，体重小其肠道发酵温室气体排放可以忽略不计。另外考虑到我国养猪数量较大，占世界存栏量的50%以上。所以该研究统计长江经济带11省（市）猪牛羊的养殖情况，并进行碳排放的估算。碳排放量测算方程式如下：

C=Ci=Ti×δi（1）

式（1）中，C为碳排放总量，Ci为第i种碳源一年内产生的碳排放量，Ti为第i种碳源的规模或者数量，δi为第i种碳源的碳排放系数。碳排放系数如表1所示。

1.2 碳排放影响因素的分解模型

LMDI方法可进行多个因素的分解，具有全分解、无残差、易使用、易理解等优点，目前在许多领域得到广泛应用。该研究选用LMIDI中的加和分解，选取农业生产效率、生产结构、劳动力规模和经济发展水平4个影响因素，公式如下：

C=Ci=CG种植×G种植G×GP×P（2）

β1=CG种植（3）

β2=G种植G（4）

β3=GP（5）

C=β1×β2×β3×P（6）

式中，C为碳排放总量，Ci为第i种碳源一年内产生的碳排放，G为农林牧渔业生产总值，G种植为种植业生产总值，P为农业劳动力人数。

β1为农业生产效率，β2为农业生产结构，β3为农业经济发展水平。

根据（2）～（6）式，得到4个分解因素的贡献值公式：

Δβ1=Ct-C0lnCt-lnC0×（lnβ1，t-lnβ1，0）=

Ct-C0lnCtC0×lnβ1，tβ1，0

（7）

Δβ2=Ct-C0lnCtC0×lnβ2，tβ2，0

（8）

Δβ3=Ct-C0lnCtC0×lnβ3，tβ3，0

（9）

ΔP=Ct-C0lnCtC0×lnPtP0

（10）

ΔC=Δβ1+Δβ2+Δβ3+ΔP（11）

式中，Δβ1、Δβ2、Δβ3和ΔP分别表示4个分解因素随时间变化使农业碳排放量产生变化的值;ΔC是上述4个影响因素的加总。用t表示第t年，用0表示基年。

1.3 退耦指数的计算方法

通常来讲，发展低碳经济是碳排放与经济增长之间退耦的过程，目的是经济增长的速率大于碳排放强度的增长速率，退耦研究的测度用退耦指数表示，公式如下：

D=EF （12）

式中，D表示退耦指数，E表示环境指标（如碳排放强度），F表示动力因子（如经济增长速率）。退耦指数主要用于评价某个指标在不同地区或者时期的压力强度和趋势[10]。为了更加准确地评价减排有效程度，该研究参考李志学等[11]的退耦指数来评价长江经济带农业碳排放与经济增长之间是否存在退耦效应，公式如下：

Dit=1-ΔCitΔYit=-ΔFitΔYit（13）

式中，Dit表示i省（市）第t年的退耦指数，ΔCit表示i省（市）第t年的排放效应，ΔYit表示i省（市）第t年的产出效应。长江经济带各省（市）的减排贡献绝对量可以定义为ΔFit=ΔCit-ΔYit。一般来说，Dit越小，碳排放压力就越大。Dit≤0时，表示没有退耦效应，碳排放增长速率大于经济增长速率，说明实际的减排政策十分缺乏有效性，没有达到减排的目的;0<Dit<1时，表示弱的退耦效应，表明政府已推行的碳减排政策使碳排放增长速率得到了一定的抑制，但是总的碳排放依然在增加，政策的有效性不能得到保证;Dit≥1时，表示强的退耦效应，这时的碳排放增长率是负值，指数越大表示减排效果越好，实际的减排政策是有效果且高效率的。

2 结果与分析

2.1 长江经济带农业碳排放的影响因素分析

以2010年数据为基期，计算得出2011—2019年长江经济带农业碳排放LMDI分解结果如表2～3所示，正值表示对碳排放起促进作用，负值表示对碳排放有抑制作用。总体上，长江经济带农业碳排放影响总效用呈现出先促进后抑制，2011—2015年长江经济带农业碳排放逐年增长，但是增长速度逐年降低;2016年农业碳排放有所下降，但还是有促进作用;2017—2019年农业碳排放开始加速下降。

2.1.1 农业经济发展水平对长江经济带农业碳排放的影响。

由表2可知，2011—2019年对长江经济带农业碳排放最有促进效果的影响因素是经济发展水平，且每年都是正向效应，累计增加碳排放18 898.940万t;环比计算，2012年增幅最大，为60.8%;2017年促进效果略微减弱，2019年达到最大值3 394.091万t。由表3可知，长江经济带11省（市）的经济发展均对其农业碳排放起到促进作用，但各省（市）贡献度差别较大，其中湖北省2011—2019年经济发展水平对于长江经济带对应影响因素的贡献值最大，为526.819万t，其次是云南省，为455.917万t，上海市最低，为0.572万t。由此可见，经济规模总量的持续增长是长江经济带农业碳排放逐年扩张的最主要原因，经济增长会促进各类耗能型产品购买需求增加，进而引起碳排放的增加。

2.1.2 农业生产效率对长江经济带农业碳排放的影响。

由表2可知，农业生产效率对长江经济带农业碳排放的抑制作用最明显。2011—2019年农业生产效率对长江经济带农业碳排放始终表现为抑制效应，累计减少碳排放15 032.277万t。对比上、中、下游的贡献值（表3），上游农业生产效率的抑制效果明显高于中游和下游。各省（市）农业生产效率均表现出较强的抑制作用。所以，提高农业生产效率对于推进长江经济带农业节能减排有十分重要的意义。

2.1.3 劳动力规模对长江经济带农业碳排放的影响。

由表2可知，劳动力规模对长江经济带农业碳排放的抑制作用仅次于农业生产效率。整体来看，2011—2019年累计减排3 208.381万t。除了贵州省，其余10省（市）农业劳动力规模对农业碳排放均是抑制作用，抑制效果较强的省份有湖北省、江苏省和浙江省（表3）。出现这种现象可能是因为近年来国家提倡农业规模化、集约化发展，生产效率大幅度提高，农村劳动力开始不断向二、三产业流动;同时，随着城镇化的发展，更多的农村人力资源流向城市，农业劳动力的减少有效降低了农业碳排放。

2.1.4 农业生产结构对长江经济带农业碳排放的影响。

由表2可知，农业生产结构对长江经济带农业碳排放整体上呈现抑制作用;2011—2014、2016和2019年农业生产结构对长江经济带碳排放都表现为抑制作用，2015、2017和2018年表现为促进作用;2011—2019年累计减少碳排放226.338万t，2011年减排最多，为131.630万t。分省（市）来看（表3），除江西省、四川省、贵州省和云南省以外，其余7省（市）农业生产结构均对其农业碳排放有抑制作用。可见，长江经济带内部各省（市）农业生产结构有差异，总体上呈现出逐年优化的趋势。

2.2 长江经济带农业碳排放与经济增长的退耦分析

根据“1.3”退耦指数计算方法，得到2010—2019年长江经济带农业碳排放的退耦指数，如图1可知，除2010年退耦指数为负值，其余年份皆为正值，其中最大值为2018年的2.37，最小值为2010年的-0.39。退耦指数整体上呈现上升趋势，表明长江经济带各项减排政策执行效果逐年增强。

2010年退耦指数为-0.39，处于无退耦效应阶段;分析可得，经济发展的产出效应为12.8%，碳排放增长为17.9%，经济增长慢于碳排放增长速度，说明2010年长江經济带农业减排工作力度不足，二氧化碳排放没有得到较好的控制，减排压力很大。

2011—2015年，长江经济带农业碳排放处于弱退耦效应阶段;从2011年开始，退耦指数变为正值，说明这5年长江经济带农业碳排放总量控制有一定成效，减排政策对减少二氧化碳的排放起到积极作用，但不能完全抵消产出增长和能源需求增加带来的碳排放的增加，意味着经济增长的同时，长江经济带的环境压力得到一定改善，但是农业排放依然在增加。

2016—2019年，长江经济带农业碳排放达到了强的退耦效应阶段，减排效果明显;究其原因是国家出台了一系列农村节能减排和环境保护措施，对控制二氧化碳排放起到了积极影响;2016年1月5日，习近平总书记在推动长江经济带发展座谈会上

指出，要把修复长江生态环境摆在压倒性位置，共抓大保护，不搞大开发，近年来沿江各地践行新发

展理念，坚持生态优先、绿色发展;所以高排放、高消耗的农业生产模式得到了明显改善。

分省（市）分析其退耦指数，能更加科学地评价长江经济带农业减排政策实施的效果。选取2010、2013、2016和2019年的指数进行分析，从表4可以看出，长江经济带各省（市）二氧化碳排放的退耦指数大多为正值，处于弱退耦和强退耦阶段，整体上随着时间的推移，退耦指数在变大，说明长江经济带各省（市）对于二氧化碳的减排压力逐渐减弱，各省（市）实施的减排政策效果在逐渐变强，截至目前已经取得了较好的减排成效。例如江苏、浙江、江西等省份，退耦指数逐年增加，由弱退耦阶段进入到强退耦阶段，之后指数继续增大，说明这些省份的农业碳排放增加速度在不断减小，而农业经济发展速度在逐渐升高，其节能减排措施对减少二氧化碳等排放起很积极的作用。但同时，也出现了指数波动较大甚至不断降低的现象，例如上海市，2013年指数达到最大，随后不断下降，2019年变为负值，从国家统计局查询的数据可说明一些原因，2013年上海市农林牧渔业生产总值为342.29亿元，之后逐年下降，2019年为279.82亿元，并且农业劳动力从2013年的43.43万人下降至2019年的32.20万人，相对应的农业碳排放从2013年的35.8万t下降至2019年的28.3万t，这些数据表明并不是上海市的节能减排政策实施不到位，反而减排效果较好，究其主因是上海市非农产业发达，整体经济水平领先全国其他城市，农业经济占比较低，经济建设重点放在其他产业，同时随着科技的发展，农业生产条件得到极大改善，机械生产代替人力作业，规模集中生产代替小农生产，农村劳动力向第三产业流动，所以才会有碳排放和农业经济同时下降的现象。

3 结论与讨论

2011—2015年长江经济带农业碳排放总体呈现上升趋势，从2016年开始下降，可见长江经济带推行减排政策初见效果。该研究通过对长江经济带农业碳排放的LMDI分解发现，农业经济发展水平是对长江经济带农业碳排放起促进作用最大的影响因素;农业生产效率的提高是抑制长江经济带农业碳排放增加的最主要因素，农业劳动力规模和农业生产结构也对农业碳排放起一定的抑制作用。

对于农业碳排放增速和农业经济增长速度之间的退耦效应，研究发现2010—2019年长江经济带整体呈现出退耦指数增大的趋势，说明政府出台的一系列农村节能减排政策正在被积极执行，对温室气体排放起到抑制作用，并且这个作用在不断增强。

结合研究结论可预期，在保证粮食安全和经济稳步增长的前提下，长江经济带农业碳排放未来将保持一定下降态势。据此提出相关建议：①重视农业技术的研究与推广，促进农业生产效率稳步提高。在农业生产中，高效高产的农业新技术将会是现代农业的重要技术支撑，是实现现代农业的必要条件之一，农业生产效率对于抑制农业碳排放具有十分明显的作用，因此要优先将技术升级作为节能减排的手段。发挥农业科技创新主体优势，加强相互间的交流合作，提高农业科技创新资源投入力度，不断强化政府、高校和企业之间在低碳、绿色农业生产技术领域的合作交流。②对农药、

化肥等农资产品的使用进行有效控制，着重发展有机农业，改良土壤，提倡发展精准农业，减少投入物不必要的浪费和流失。③调整能源消费结构，提倡使用清洁能源。煤的含碳量最高，油次之，其他形式的能源例如太阳能、风能、水能等自然能源是无碳的，所以要积极推广先进环保的低排放的技术理念，减少化石燃料使用。④提高减排政策执行的有效性和效率是推进农业碳排放与经济增长间加速退耦的关键。当前，长江经济带农业的节能减排工作已经取得了较好的成效，但节能减排、发展绿色农业是一个长远的计划，所以要提高并保持相关部门的监督和执法力度，保证政策的执行是有效和高效的。并且把减排因素纳入经济决策中去，充分考虑当地环境的承载能力，以此为条件进行决策。

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