耕地利用转型对农业碳排放的影响研究
江艳军，黄 英
（济南大学商学院，山东济南250002）
摘 要： 乡村振兴战略不断驱动各地区耕地利用转型升级，耕地利用转型的碳排放效应对发展绿色农业至关重要。利用熵值法模型和中国30个省（西藏和港澳台除外）2008—2016年面板数据测度各省耕地利用转型情况，并实证分析耕地利用转型对农业碳排放的影响。研究结果表明：近9年来中国耕地利用转型发展呈逐年增加趋势且地区差异明显。耕地利用转型对农业碳排放的影响效应具有显著地区差异。从全国来看，耕地利用转型能够有效降低农业碳排放且效果显著。从地区来看，中、西部地区耕地利用转型对农业碳排放的负向作用显著，而东部地区不显著。
关键词： 耕地利用转型；熵值法；农业碳排放；地区差异
近年来，二氧化碳所导致的全球气候变暖越发严重，低碳、循环和绿色发展已经成为各国制定治国方略的重要战略举措。农业生产是人类生产、生活的必要活动，农业耕种和土地利用结构变化均是碳排放的重要来源。据学者测算，由于土地使用产生的二氧化碳超过人为碳排放量的30%[1]。随着乡村振兴战略的实施，耕地利用转型发展已成为中国土地利用的新方向和主要趋势。耕地利用转型主要包括显性形态和隐性形态2种。显性形态变化主要指耕地的空间结构和数量的改变，而隐性形态包括耕地的产权归属、经营方式、土壤质量和投入产出性能等属性[2]，耕地利用转型将导致农业碳排放和农作物植被碳汇性能的重要变化，同时对相关农业碳排放产生重要影响。因此，深入研究耕地利用转型对农业碳排放的影响显得尤为迫切和必要。目前，国内外学者对土地利用结构变化的碳效应研究已经取得一定成果。苏洋等[3]利用新疆1993—2010年数据测算中国各地区农地利用的碳排放量并对引起碳排放的驱动因素进行研究。洪凯和朱子玉[4]测算并研究了珠江三角洲1996—2014年土地利用的碳排放量及影响因素，认为农业劳动力能有效减少二氧化碳的排放。张苗等[5]通过建立STIRPAT模型研究人口总量、能源强度和土地利用强度等因素对碳排放的影响。李玉玲等[6]借助LMDI分解法分析土地利用碳排放的影响因素和脱钩效应。刘慧灵等[7]基于低碳视角利用灰色多目标线性规划法研究了土地利用优化方案对生态环境的影响。杨皓然和吴群[8]利用混合方向性距离函数模型探讨了江苏省土地利用转型的生态效率问题。Wang等[9]探讨了城镇化与能源消费对碳排放的影响。Wettestad[10]分析了以公司为中心的欧盟碳排放交易与全球气候之间的关系。王琦等[11]对1996—2014年南京市农地利用的碳排放总量进行计算与预测，发现该地区农业碳排放总体呈下降趋势。West和Marland[12]、Aajali和 Rattan[13]对将来农业生产过程中碳排放的变化趋势和地区差异进行预测与展望。王刚等[14]利用成都县域遥感图像统计数据对碳排放与经济发展之间的协调关系进行研究。张志高等[15]分析了河南省1993—2014年的农业碳排放强度及与经济发展的关系。高标等[16]运用EKC模型实证分析了白城市农业碳排放经济增长的空间演变过程。吴金凤和王秀红[17]利用系数法和文献综述法探讨了1995—2015年宁夏盐池县在不同经济发展水平下的空间差异性。姚成胜等[18]认为GDP增长、农业碳排放量与科学技术投入之间存在长期稳定关系。王太祥等[19]运用“Tapio脱钩”理论和LMDI模型分析了中国西北干旱区碳排放与经济发展的关系。通过梳理国内外文献发现，目前鲜有学者实证研究耕地利用转型对农业碳排放的影响，而中国农村耕地利用转型是未来土地利用的主要发展趋势，耕地转型程度与转型方式均对农业碳排放有重要影响。因此，研究中国不同区域耕地利用转型的碳排放效应不仅对国家制定低碳发展方针具有一定的理论参考价值，同时对耕地流转等有一定的实际经济意义。
1 研究方法及数据来源
1.1 耕地利用转型发展评价
本研究通过耕地利用形态来测度耕地利用转型情况，比较分析相邻时期耕地形态变化可知耕地转型程度。参考向敬伟和李江风[20]、戈大专等[21]的研究分析方法对耕地利用转型进行测度。从隐性形态视角出发，以耕地利用强度为依托从耕地土壤肥力、投入产出能力、耕地的生产经营情况与耕地经济保障能力等多层次多方面选取评价指标，利用主成分分析法与Pearsen相关检验最终确定出耕地利用转型评价指标（表1）。首先，对原始数据进行归一化处理并用熵值法确定其权重，借助简单线性加权法评价我国各省耕地利用转型发展态势。原始数据来源于《中国统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》、《中国国土资源统计年鉴》及中国农业农村部和自然资源部官网。
首先，求得各指标正向一致性评价矩阵xij各项变量的占比kij：
然后求出kij中各研究变量的信息熵mij：
由信息熵的值可以求得各个指标的差异性系数pj：
若|EXT (u)∩EXT (v)|≠n-k,取再取b1∈EXT (v),b1≠a1,存在边取集合I′={a1,b1}.则w与z间存在内的哈密顿路HP1.此时
兄妹俩交换了一个眼神，还是罗丽一马当先：“很简单，别说那么多废话，你说你不偏向小宋，那你告诉我们，我们能从我姑妈的遗产里得到多少？”
对mj做归一化处理，使得每个研究指标的总权重为1，进而得出每个研究指标的权重ηj：
表1 耕地利用转型发展评价指标体系
1.2 农业碳排放估算模型
《2006年IPCC温室气体清单指南》指出农业碳排放的主要来源包括农业生产活动及畜牧业产生的碳排放等[22]。借鉴IPCC清单指南的测算方法、并参考美国橡树岭国家实验室及众多学者研究成果的碳排放系数（表2），估算中国2008—2016年各省份的农业碳排放量。
（1）农业生产相关活动碳排放总量测算。农业生产活动主要碳排放来源包括农作物机械耕种、农业灌溉等。除此之外，农业耕种还包括农药、化肥和农膜使用产生的碳排放量，因此需分别加以测算。
其中，ZTLit表示农业碳排放总量，GLXit代表耕地利用转型发展程度，CHit表示城镇化发展程度，为减少实证误差，选取国内生产总值（GDPit）为控制变量，∂it、β1，it、β2，it、β3，it为待估参数，εit为随机扰动项，i表示各地区编号（i=1，2，…，30），t表示年份（t=2008，2009，…，2016），为避免异方差所引起的误差，对各变量取对数运算。利用2008—2016年中国30个省的有关数据对各个指标做统计分析，具体统计结果见表3。
其中，CAH与 CARi分别表示使用农业机械和农业灌溉的碳排放总量。SM代表农作物的种植面积，PC代表农业机械总动力，SIRi表示农业灌溉面积，P、Q、R分别表示相应的碳排放系数，原始数据来源于《中国统计年鉴》（2008—2016年）。
为实证分析耕地利用转型发展对农业碳排放的影响效应，利用中国省域面板数据充分考察耕地利用转型发展对农业碳排放的区域差异化影响，因此构建如下计量模型：
（2）畜牧业碳排放总量测算。农业生产与畜牧业发展有着密切的关系，西南丘陵山区由于地势原因仍然使用耕牛进行耕种，大部分农作物残留枝叶是畜牧业发展的主要粮草来源，参考陈瑶和尚杰[24]的研究方法及IPCC的甲烷排放系数，畜牧业碳排放总量主要由动物呼吸、粪便排放以及动物肠道发酵组成，测算公式如下：
由于中国地缘辽阔且各地区自然环境、经济发展及农业生产状况差异较大，为考察不同地区耕地利用转型对农业碳排放的影响效应，本研究将从全国和各地区分别进行回归分析，回归结果如表6所示。从全国回归结果来看，耕地利用转型与农业碳排放的相关系数为-0.092 1，耕地利用转型对农业碳排放的影响效应为负且效果显著。通过耕地利用转型，耕地利用效率和粮食产出比有很大提高，降低了机械化操作重复率和能源使用强度，同时维持了偏远山区的自然植被和生物多样性，不仅增加了旅游投资者收入，而且通过良好的经济效益带动生态效益和社会效益，具有持久性，同样对相邻省份和地区产生空间溢出效应，实现经济—社会—生态的良性循环。城镇化水平与农业碳排放系数为-3.771，城镇化水平每提高1%将使得农业碳排放降低3.771%。城镇化建设促使大量农户迁移城镇，有利于充分利用人力资本减少结构性失业，同时也有利于加快耕地流转实现农业规模经营，从而提高农业生产效率降低农业碳排放量。
2008—2016年中国30个省（西藏和港澳台除外）农业碳排放总量测算结果如表5所示。近9年来，中国各省农业碳排放总量呈递增趋势且区域差异显著，2016年相对于2008年增长速度最快的五省分别为：新疆、甘肃、云南、吉林和内蒙古，增长比例分别为48%，33%，28%，25%和29%。这是因为近年来新疆由于奋力打造全国优质棉花基地，现代农业和种植业的快速发展需要大量使用机械化操作，导致柴油、汽油等能源消耗过度，增加了农业碳排放。内蒙古近年来畜牧业发展迅速，牛羊饲养数量的增加加速了草原退化。甘肃、云南和吉林等地区正处于传统农业向现代化农业转变的过渡期，农业机械化逐渐代替传统人工耕种，进而增加了农业碳排放总量。而北京、天津、上海、江苏、浙江和山东2016年相对于2008年农业碳排放量分别降低了 36%，6%，29%，2%，8%和3%。究其缘由，这些地区是中国主要的经济发展特区，是全国高科技和现代化工业发展的集聚地，而农业生产和畜牧业经营所占比例逐渐下降，因而农业碳排放总量相对其他地区较低。从地区结构来看，东部地区农业碳排放总量为3 998.45万t，而中部和西部地区农业碳排放总量高达5 604.43万t和3 131.73万t，西部地区碳排放密度最低。这主要是由于地域条件的差异性与农业经济发展程度导致的，东部和中部地区经济发展较快且农业机械化程度较高，而西部地区地势多以丘陵山地为主且大量耕地荒芜，加之降雨量大且绿色植物覆盖率较广，增加了植被碳吸收功能，进而有效降低了农业碳排放。
随着我国经济的发展和转型，高技术产业竞争越来越激烈，从世界范围看，如今高技术产业的竞争本质上就是科技创新的竞争。只有有效利用创新资源，不断提高区域高技术产业创新效率，才能真正形成产业优势，推动我国高技术产业的快速、健康、可持续发展。
表2 各类碳源碳排放系数及参考来源
1.3 耕地利用转型对农业碳排放的影响效应测度
对不同森林类型中步甲物种周转率进行分析，结果显示，无论依据步甲群落优势种（m=1）还是稀有种（m=14）进行分析，均发现群落组成格局明显分化成两个区域（图4）。人工落叶松和次生白杨林（第2和3个样方）相互聚集，相比之下，白杨林（第1和4个样方）、次生混交林和成熟针叶林相互聚集，形成一个集群，表明人工落叶松和白杨林（第2和3个样方）的步甲群落结构相似，而次生白杨林（第1和4个样地）、次生混交林和成熟针叶林步甲群落结构相似。
农业机械生产与农业灌溉的碳排放测度公式如下[23]：
在四川的家政服务企业中，提起“家道家政”的创始人明宏，相信大家都不陌生。创业初期凭着对家政行业的一腔热情与热爱一直坚守到现在，敢于尝试、敢于创新、敢为人先！家政行业属于非常庞大的产业链，且细分起来应该归属于不同的服务板块，从家庭保洁、维修等单次服务，到居家的小孩陪护、老人陪护等长期服务，甚至还有产品供应等，涉及家庭消费庞大的市场空间。而明宏和家政服务结缘，源自他当年无意中的一次尝试。
表3 变量描述性统计
2 实证结果分析
2.1 耕地利用转型发展情况
2008—2016年中国30个省（西藏和港澳台除外）耕地利用转型评价结果如表4所示。从整体上看，中国耕地利用转型发展呈现逐年增加趋势且区域差异明显。从地区来看，东部、中部和西部地区近9年耕地利用转型平均值分别为0.048，0.042和0.160。西部地区耕地利用转型效果明显，东、中部地区转型程度较低。其中，西南山区耕地利用转型程度较高，而东北等平原地区耕地利用转型值相对较低且波动较小。重庆市耕地利用转型值近年来变化较大，从2008年的0.056上升为2016年的0.865，四川省也从0.332增长到0.937，增长了近3倍，而东北三省耕地利用转型平均值均在0.02左右，近年来变化较平稳，内蒙古、上海、海南、甘肃、青海和宁夏耕地利用转型发展较慢，耕地利用转型平均值均在0.02以下。其中北京、上海和山东2016年相对2008年而言耕地利用转型均有所下降，变化值分别为-0.010，-0.001 和-0.031。究其原由，北京、上海等经济发达地区区域规划和农业发展已经趋于稳定，耕地的用途在短期内很难改变，最终导致该地区耕地转型值相对偏低。而山西、青海等交通与经济欠发达省份耕地利用转型的驱动因素不同，大量农民外出务工致使耕地处于撂荒状态，少有农户探索新型农业经营模式，缺乏耕地转型动力。随着西部大开发战略的有效实施，重庆、四川等贫困山区耕地流转、生态旅游等新时代新型乡村耕地发展模式凸显，进而有效促进当地耕地利用转型发展。
表4 2008—2016年中国30个省耕地利用转型评价结果
2.2 农业碳排放效应分析
研究耕地利用转型对农业碳排放效应的影响，这里的农业碳排放总量为农业生产相关活动碳排放总量与畜牧业碳排放总量之和，因此，农业碳排放总量计算公式如下：
表5 2008—2016年中国30个省农业碳排放总量测度结果 （万t）
2.3 耕地利用转型发展对碳排放的影响
其中，CAAi表示畜牧业碳排放总量，QALi代表第i种动物的饲养数量，CLi与QNi分别表示第i种动物肠道发酵和粪便的甲烷排放系数，动物饲养数量等原始数据来源于《中国农村统计年鉴》、《中国农业统计年鉴》和《中国统计年鉴》（2008—2016年）。
从地区回归结果来看，东部地区耕地利用转型对农业碳排放影响效应为负，但不显著。主要由于该地区以高新技术及现代工业发展为主，农业生产投入相对于工业和服务业所占投资总额比例较小，况且经过多年的经济高速发展，大部分地区环境污染较为严重且植被绿化方面也未取得重大突破，耕地利用转型空间相对较小，最终导致节能减排效果甚微，城镇化水平的提高有助于减少农业二氧化碳排放且效果显著。中部地区耕地利用转型与农业碳排放间的回归系数为-0.18，耕地利用转型程度每提高1%，农业碳排放将减少0.18%且在10%水平上显著。中部地区是中国的重要粮食生产基地，地势较为平坦且土地肥沃有利于耕地流转，大规模的农业机械耕种有利于避免耕地细碎化带来的能源消耗过大，进而减少二氧化碳的过度排放，同时农业规模化生产、耕地经营方式的有效转变将会在全国各个地区产生良好的示范效应，带动相关产业实施节能减排政策，增加农业低碳、绿色生产力。西部地区耕地利用转型和城镇化发展水平均能有效减少农业碳排放且效果非常显著。究其缘由，西部大部分地区均以山地和丘陵为主，农业生产不宜进行规模化经营和机械化操作，近年来绝大部分农户选择外出打工放弃农业生产工作，这从根本上直接减少了农业碳排放量。在乡村振兴发展战略和国家扶持政策下，耕地利用逐渐开始转型并大力发展种植业和乡村旅游业，耕地利用转型制度逐渐完善，新型的耕地利用方式和现代旅游业发展也较为成熟，打破了传统单一的农作物生产模式并实现多样化经营，有效提高了耕地的综合利用效率，同时增加了绿色植被覆盖面积，进而有效降低农业碳排放总量。
表6 耕地利用转型对农业碳排放的回归结果
3 结论与讨论
利用中国30个省（西藏和港澳台除外）的面板数据实证分析耕地利用转型对农业碳排放的影响。研究结果表明：近9年来，中国耕地利用转型发展呈逐年增加趋势且地区差异明显，大部分省份农业碳排放总量呈逐年递增趋势，但增长速度有所放缓，且东部地区平均农业碳排放密度高于中、西部地区。耕地利用转型对农业碳排放的影响效应具有显著地区差异。从全国来看，耕地利用转型能够有效降低农业碳排放且效果显著。分地区来看，中、西部地区耕地利用转型对农业碳排放的负向作用显著，而东部地区不显著。无论从全国还是分地区来看，城镇化发展均能有效抑制农业碳排放且效果显著。对此，笔者列出以下政策建议。
3.1 完善耕地流转和地租制度，引导和推动耕地利用转型
耕地利用转型是中国未来耕地利用的发展趋势，同时也是降低二氧化碳排放的有效途径，而耕地利用转型的主要方式就是耕地流转，推动耕地流转有利于形成农业多元化和规模化经营，也有利于耕地利用方式向低碳、集约和精准化模式转变，同时也有助于加快农业供给侧改革步伐。首先，利用农业大数据平台进行耕地承包确权登记备案，完善与实施土地“三权分立”法案；其次，培育新型农业经营者，扩大耕地流转市场需求；第三，建设与维护耕地流转资本市场，完善与平衡好地租和地价杠杆，稳定推进耕地高效流转。
3.2 加快农业政策与技术创新，努力实现耕地低碳利用
农业政策与技术创新是实现耕地低碳利用的根本途径，努力实施碳基金与碳补偿等新型低碳策略，逐渐宣传和引导新型农业经营者的低碳生产行为，全面提升耕地的生态服务价值。首先，通过实施农业碳补偿等新型国家政策，以TPP最新规则和标准提高我国农产品质量的同时深度挖掘我国耕地利用的生态服务价值，通过提高农业经营主体的收入来实现耕地转型利用的低碳行为。其次，依靠政府大力引进农业技术与投资并设立“农业碳基金”，为农业低碳技术的研究和农业减排项目的实施提供资金保障，增强耕地低碳利用内生动力。
3.3 加快城镇化建设步伐，有效实施乡村绿化工程
城镇化发展有利于高效合理规划农业生产，进而全面提高耕地利用效率、降低农业碳排放。快速发展城镇化的同时应注意加强绿化环保意识，推动荒芜弃用耕地向现代旅游业发展。在确保粮食安全的前提下，优化土地资源配置、定期举行土地绿化和旅游景点宣传活动，强化新时期退耕还林意识，积极推动护林护草等生态文明建设，完善相关森林和草地的保护制度，进而为城镇化发展提供良好的自然环境。同时，政府应该结合当地情况对土地利用进行宏观调控，加大优质耕地的保护力度，严格控制违法建设用地的肆意扩张，有效推进国土绿化工程和耕地的可持续利用，最终起到节能减排功效。
对于因短距离内二次换装而导致总运输成本高的地区，如广州黄埔区、荔湾区.建议枢纽港与支线港合作：调整水上“巴士”运价，适当降低两端作业费用，提高效率以缩短两端作业时间，弱化水上“巴士”二次换装的劣势.
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Effects of Cultivated Land Conversion on Agricultural Carbon Emissions
JIANG Yanjun，HUANG Ying
（School of Business，University of Ji'nan，Ji'nan，Shandong 250002，China）
Abstract: The strategy of rural revitalization continuously drives the transformation and upgrading of cultivated land use in various regions.The carbon emission effect of the transformation of cultivated land use was very important for the development of green agriculture.Entropy model and panel data of 30 provinces in China （except Tibet）from 2008 to 2016 were used to measure the transformation of cultivated land use in each province，and the impact of the transformation of cultivated land use on agricultural carbon emissions was empirically analyzed.The results showed that the transformation and development of cultivated land use in China had been increasing year by year with obvious regional differences in the past nine years.The impact of cultivated land use transformation on agricultural carbon emissions had significant regional differences.From a national perspective，the transformation of cultivated land could effectively reduce agricultural carbon emissions and the effect was remarkable.Regionally，the transformation of cultivated land use had a significant negative effect on agricultural carbon emissionsin the central and western regions，while in the eastern region，it was not significant.
Key words: conversion of cultivated land use；entropy method；agricultural carbon emissions；regional differences
中图分类号： F301.21
文献标识码： A
DOI编码： 10.3969/j.issn.1006－6500.2019.03.010
收稿日期： 2018-11-05
基金项目： 国家社会科学基金项目（16BJL070）
作者简介： 江艳军（1989—），男，四川达州人，在读硕士生，主要从事区域经济学方面研究。
通讯作者简介： 黄英（1963—），女，江西樟树人，教授，硕士生导师，主要从事区域经济学、土地可持续利用等方面的研究工作。