新疆兵团农业碳排放特征及达峰路径研究

摘 要：为了厘清新疆兵团农业碳排放的现状，找出新疆兵团农业实现碳达峰的路径，使用碳排放测算模型对新疆兵团的农业碳排放进行测度。在此基础上，基于经典的环境库兹涅茨曲线理论对新疆兵团农业碳达峰的路径展开研究。结果表明：2001年以来，新疆兵团的农业碳排放呈增长态势且区域分布不均衡，新疆兵团的农业碳排放将于2025年实现达峰。研究表明，为了实现新疆兵团农业的碳达峰，应继续实施“一控两减三基本”政策，不断推动大中型农机具的开发与应用。

关键词：农业碳排放 碳达峰 环境库兹涅茨曲线 达峰路径

中图分类号：F327  文献标识码：A

文章编号：1004-4914（2024）01-017-04

新疆生产建设兵团（以下简称“新疆兵团”）的农业正面临着增长与碳达峰的矛盾。一方面，从农业经济发展的角度看，新疆兵团的农业经济还要继续保持增长。另一方面，农业生态环境已经为新疆兵团的农业经济增长付出了较大代价，新疆兵团农业经济的增长面临着实现碳达峰的压力。因此，如何在保证新疆兵团农业经济增长的同时又能够如期实现农业的碳达峰目标，这已成为新疆兵团农业发展需要迫切解决的现实问题。而解决这一现实问题的关键是要找到符合新疆兵团农业经济自身发展特征的碳达峰路径。基于此，本文首先从数量层面对新疆兵团农业碳排放进行测算，在此基础上，本文进一步对新疆兵团农业实现碳达峰的路径展开研究。

一、文献回顾

学界对农业碳排放的研究是逐渐深入的。首先，有研究表明，经济发展是农业碳排放的主要驱动因素（李国志和李宗植，2010）[1]。张广胜和王珊珊（2014）进一步指出，从长期看，氮肥在化肥中的比重、畜牧业在农业中的比重和农用能源强度对农业碳排放强度有正向影响[2]。何艳秋和戴小文（2016）研究发现，我国农业碳排放主导因素有两个发展阶段，先由农业经济结构主导向农业机械化主导转变，再向农业经济发展水平主导转变[3]。金书秦等（2021）结合我国农业机械化发展的现实指出，当前我国农业机械化带来的能源消耗成为农业碳达峰的最大不确定因素[4]。另一方面，也有不少研究发现一些因素能够起到抑制或减少农业碳排放的作用。例如，刘琼和肖海峰（2020）指出，较高的财政支农水平会加强粮食种植比例与农业碳排放之间的负向关系，削弱化肥投入强度与农业碳排放之间的正向关系[5]。田云和尹忞昊（2021）认为，技术进步对农业能源碳排放强度具有明显的抑制作用，农业技术进步1个百分点，可使周边地区农业能源碳排放强度降低0.12%[6]。在碳排放测算层面，学界对农业碳源的认识不尽相同，但在测算碳排放时都是通过构建指标体系并设置相应参数进行测算的。此外，学界还从化肥投入、国际合作、林业碳汇、低碳消费等多个方面对农业碳排放的减排路径展开了研究。

已有研究成果对本文的研究有着较高的参考价值。但已有关于新疆兵团农业实现碳达峰的问题还有进一步研究的空间。这主要体现在两个方面：一是已有关于新疆兵团农业碳排放的测算未能准确区分二氧化碳和标准碳，测算结果不够精准。本文基于新疆兵团农业发展的现状，测算的碳源更加全面，测算结果更加精准。二是基于更加精准的碳排放测算结果，本文对新疆兵团农业实现碳达峰的路径分析也更加符合实际。

二、新疆兵团农业碳排放时空特征

（一）碳排放测算模型

新疆兵团插花式分布于全疆各地，其农业生产不同于全国其他省区。从产业结构看，新疆兵团农业的产业结构丰富多样，不仅包括对农业机械高度依赖的种植业，还包括养殖业和畜牧业。其中，种植业不仅会产生CO2，还会产生N2O，而畜禽养殖业不仅产生N2O，还会产生CH4。根据已有研究，本文构建的农业碳排放测算模型如下：

C=Cc=T×δ（1）

（1）式中，C、Cc（下标c表示碳源的类别）分别表示农业碳排放总量与各类碳源所产生的碳排放量；T、δ分别表示各类碳源的实际数量及其对应的碳排放系数。

本文使用农用柴油产生的碳排放量衡量农业能源利用产生的碳排放，农用物资消耗、农业能源利用以及种植业中的翻耕和灌溉主要来自种植业，并且均产生CO2这一主要温室气体。因此，这些碳源都可归结为种植业的CO2来源。本文在测算种植业产生的CO2时，采用的碳排放系数如表1所示。

种植业的作物生长和施肥过程中还会产生N2O，本文在测算种植业产生的N2O时采用的碳排放系数如表2所示。

在畜禽养殖过程中，牲畜的肠道发酵和排泄物主要产生CH4和N2O两种温室气体。本文在测算畜禽养殖产生的CH4和N2O时采用的碳排放系数如表3所示。

（二）新疆兵团农业碳排放的时空特征

本文利用碳排放测算模型对新疆兵团农业的各类碳源进行测算，并将各类碳源产生的N2O、CO2及CH4排放量进行加总，进而得出2001年以来新疆兵团农业的碳排放变化趋势。如图1所示，2001年以来，新疆兵团农业的碳排放量虽然在个别年份有所下降，但总体呈现上升趋势。

为了厘清新疆兵团农业碳排放的空间分布情况，本文还将2020年新疆兵团各师的碳排放量进行对比。如图2所示，新疆兵团第一师和第八师的碳排放量均超过20万吨，第二师、第三师、第六师及第七师的碳排放量均在10万吨到15万吨之间，其余各师的碳排放量均在10万吨以下。由此可知，新疆兵团农业碳排放量空间分布不均。

三、新疆兵团农业碳达峰路径分析

（一）模型设定与指标选取

为了判断新疆兵团农业碳排放随著农业经济增长而达峰的具体时间，本文根据环境库兹涅茨曲线理论构建如下基准回归模型：

y=α+β1x2+β2x+ε（2）

（2）式中，y表示污染物总量，x表示经济发展水平，x2表示经济发展水平的二次项，ε表示基准模型的残差。考虑到该基准模型中，x表示经济发展水平，而经济发展水平和残差有可能突破严格外生的假定。因此，在基准模型中还设置了α作为常数项。

同时，为了进一步说明农业碳排放达峰的路径，本文还在基准模型的基础上，构建分析新疆兵团农业碳达峰路径的拓展模型。相比基准模型，拓展模型构建的理论依据仍然是环境库兹涅茨曲线理论，不同点在于拓展模型剔除了经济发展水平的二次项，加入了绿色因子和控制变量。具体表达式如下所示：

y=α'+β1'x+β'2grefi+β3'cvj+ε'（3）

（3）式中，y仍然表示污染物排放量，x表示经济发展水平。gref表示绿色因子，不同的下标i表示不同的綠色因子。cv表示控制变量，不同的下标j表示不同的控制变量。其中，绿色因子主要是能够体现农业绿色增长的相关因素，这些因素既能够实现减污降耗，又能够使农业经济保持增长。ε'表示拓展模型的残差。

在变量y的选取上，本文分别使用种植业的CO2排放量（farco2）、种植业的N2O排放量（farn2o）、种植业碳排放总量（fpo）、畜禽养殖的CH4排放量（ahch4）、畜禽养殖N2O的排放量（ahn2o）、畜禽养殖碳排放总量（apo）以及农业碳排放总量（top）等五种类型的碳排放量作为被解释变量，以便进行分类对比与分析。

在变量x的选取上，本文分别使用第一产业增加值（ftp）、种植业年产值（farp）、畜牧业年产值（ahp）等三类增加值作为核心解释变量。

新疆生产建设兵团于2015年4月发布了《兵团推进农业“一控两减三基本”工作实施方案（2015—2020年）》，该项政策提出了新疆兵团农业“一控两减三基本”的工作目标，即控制农业用水总量；减少化肥、农药使用量，化肥、农药用量实现零增长；基本实现畜禽养殖排泄物资源化利用，病死畜禽全部实现无害化处理；基本实现农作物秸秆资源化利用，秸秆露天焚烧现象得到有效控制；基本实现农业投入品包装物及废弃农膜有效回收处理。

为了识别出新疆兵团农业碳达峰的路径，本文根据新疆兵团农业发展的实际情况选择是否实行“一控两减三基本”政策（gref1）、化肥深施面积（gref2）、病虫害机力防治面积（gref3）、大中型农机台数（gref4）等四种因素作为新疆兵团农业经济增长的绿色因子。其中，“一控两减三基本”政策旨在减污降耗，实现农业的绿色增长，这与当前新疆兵团农业的“双碳”目标是一致的，因而被设为农业经济增长的绿色因子。化肥深施面积表示科学施肥的应用范围，是化肥减量层面的碳减排措施。病虫害机力防治面积则是高效减量使用农药的一种量化指标，能够体现出农药减量层面的碳减排。另外，考虑到种植业与畜牧业在碳减排方面的诸多作业环节都需要依托大中型农机具才能得以开展。因此，本文还选取大中型农机台数作为农业经济增长的绿色因子。

根据环境库兹涅茨曲线理论，能够反映经济增长水平的变量不仅包括产业增加值，还应包括人们的收入水平。因此，在控制变量cv的选取上，本文选择新疆兵团团场连队常住居民人均可支配收入（ani）作为加入拓展模型的控制变量。

（二）数据来源

在农业碳排放方面，种植业的CO2排放量（farco2）、种植业N2O的排放量（farn2o）、种植业碳排放总量（fpo）、畜禽养殖的CH4排放量（ahch4）、畜禽养殖的N2O排放量（ahn2o）、畜禽养殖碳排放总量（apo）以及农业碳排放总量（top）等数据均来源于本文的测算结果。第一产业增加值（ftp）、种植业年产值（farp）、畜牧业年产值（ahp）、团场连队常住居民人均可支配收入（ani）、化肥深施面积（gref2）以及病虫害机力防治面积（gref3）的数据来源于《新疆生产建设兵团统计年鉴》。“一控两减三基本”政策（gref1）的数值在设置上采取“实施为1、未实施为0”的办法。大中型农机台数（gref4）的数据来源于《中国农业机械工业年鉴》。

（三）碳达峰路径分析

在基准模型回归中，本文分别使用种植业的CO2排放量（farco2）、种植业的N2O排放量（farn2o）、畜禽养殖的CH4排放量（ahch4）、畜禽养殖的N2O排放量（ahn2o）以及农业碳排放总量（top）作为被解释变量进行回归，具体回归结果如表4所示。

由表4可知，种植业年产值（farp）的二次项系数为负。这表明种植业碳排放量会随着种植业年产值的增长而实现达峰。这一结果不仅适用于种植业CO2的排放量，也适用于种植业N2O的排放量。另一方面，畜禽养殖产生的碳排放量也会随着畜牧业年产值的增长而实现达峰。这是因为畜牧业年产值（ahp）的二次项回归系数也为负。然而，畜牧业年产值（ahp）的二次项回归系数并不显著。在此基础上，本文还对农业碳排放总量作为被解释变量的基准模型进行回归，结果显示第一产业增加值的二次项回归系数为负，且显著性水平较高。这表明农业碳排放量会随着农业经济的增长而达峰。

为了预测新疆兵团农业碳达峰的具体时间，本文对以农业碳排放总量为被解释变量的基准模型进行赋值。赋值结果显示，新疆兵团农业实现碳达峰时的碳排放总量为139.07万吨，此时农业经济增长（按第一产业增加值计）处于1874.06亿元的水平。根据当前新疆兵团农业经济增长的趋势可以推测，新疆兵团将于2025年实现农业碳达峰。

在明确新疆兵团农业实现碳达峰时间的基础上，还需找出实现农业碳达峰的路径。为此，本文在拓展模型中分别使用种植业CO2的排放量（farco2）、种植业碳排放总量（fpo）和畜禽养殖碳排放总量（apo）、农业碳排放总量（top）作为被解释变量进行回归，以期更精准地识别出新疆兵团农业实现碳达峰的路径。具体回归结果如表5所示。

由表5可知，团场连队常住居民人均可支配收入（ani）是一种与农业碳排放量呈负相关的稳定因素。这表明，人均收入水平的提高对减少碳排放量有着正向的促进作用。从绿色因子方面看，是否实行“一控两减三基本”政策（gref1）、病虫害机力防治面积（gref3）和大中型农机台数（gref4）均与农业碳排放量呈现出显著的正相关关系。由于在实现农业碳达峰之前，新疆兵团农业的碳排放量尚处于增长阶段。因此，实行“一控两减三基本”政策（gref1）、病虫害机力防治面积（gref3）和大中型农机台数（gref4）是有利于推动新疆兵团农业碳达峰的。

四、研究结论

本文以统计数据为依据，通过构建农业碳排放测算模型，对新疆兵团农业碳排放的时空特征进行分析。在此基础上，本文还构建了预测实现碳达峰时间的基准模型和识别碳达峰路径的拓展模型。研究得出以下三点结论：

一是新疆兵團的农业经济能够在保持增长的前提下实现碳达峰目标。随着农业经济的增长和团场职工收入水平的提高，预计新疆兵团的农业碳排放量将于2025年实现碳达峰。但需要指明的是，农业经济增长水平和团场职工收入水平的提高仅仅为实现碳达峰提供了经济条件，农业碳达峰并不会自动实现。

二是“一控两减三基本”政策是新疆兵团实现农业碳达峰的重要路径。其中，“一控两减政策”主要有利于推动种植业的碳达峰，而“三基本政策”主要有利于推动畜禽养殖业的碳达峰。在农业实现碳达峰之前，新疆兵团已经于2015至2020年间实施了一轮“一控两减三基本”政策，新疆兵团还应继续实施该项政策，保持政策的连续性。

三是农业机械大型化发展也是新疆兵团实现农业碳达峰的重要路径。随着大中型农机具不断应用于种植业和畜禽养殖业，农业机械大型化发展能够显著地展示出推动农业实现碳达峰的作用。因此，推动农业机械大型化发展，积极开发与应用各种有利于减污降耗的配套农机具，也是新疆兵团农业实现碳达峰的有效路径。

[基金项目：新疆政法学院校长基金一般项目“新疆兵团农业碳达峰路径研究”（XZSK2021035）]

参考文献：

[1] 李国志，李宗植.中国农业能源消费碳排放因素分解实证分析——基于LMDI模型[J].农业技术经济，2010（10）：66-72.

[2] 张广胜，王珊珊.中国农业碳排放的结构、效率及其决定机制[J].农业经济问题，2014，35（07）：18-26.

[3] 何艳秋，戴小文.中国农业碳排放驱动因素的时空特征研究[J].资源科学，2016，38（09）：1780-1790.

[4] 金书秦，林煜，牛坤玉.以低碳带动农业绿色转型：中国农业碳排放特征及其减排路径[J].改革，2021（05）：29-37.

[5] 刘琼，肖海峰.农地经营规模与财政支农政策对农业碳排放的影响[J].资源科学，2020，42（06）：1063-1073.

[6] 田云，尹忞昊.技术进步促进了农业能源碳减排吗？——基于回弹效应与空间溢出效应的检验[J].改革，2021（12）：45-58.

[7] 伍芬琳，李琳，张海林，等.保护性耕作对农田生态系统净碳释放量的影响[J].生态学杂志，2007（12）：2035-2039.

[8] 李波，张俊飚，李海鹏.中国农业碳排放时空特征及影响因素分解[J].中国人口·资源与环境，2011，21（08）：80-86.

[9] 闵继胜，胡浩.中国农业生产温室气体排放量的测算[J].中国人口·资源与环境，2012，22（07）：21-27.

[10] 胡向东，王济民.中国畜禽温室气体排放量估算[J].农业工程学报，2010，26（10）：247-252.

（作者单位：新疆政法学院经济管理学院 新疆图木舒克  843900）

［作者简介：王彦，硕士，讲师，研究方向：农业经济理论与政策。］

（责编：贾伟）