种植业碳源、碳汇测算与净碳汇影响因素动态分析：山东例证

种植业碳源、碳汇测算与净碳汇影响因素动态分析：山东例证作者：尚杰杨滨键来源：《改革》2019年第06期内容提要：本文选取山东省1990～2016年的种植业数据，测算了山东省种植业碳源、碳汇、单位面积碳汇量、净碳汇量。

基于VECM动态模型，分析了影响净碳汇的因素。

结果表明：种植业经济发展水平、农产品出口依存度与有效灌溉面积率，对净碳汇存在长期均衡正向影响;财政支持力度对净碳汇存在短期的正向影响。

研究表明，发展经济、优化对外贸易、提升科学灌溉技术水平与提高财政资金使用有效性等手段可以有效促进种植业减排增汇。

关键词：种植业;净碳汇;绿色发展中图分类号：F062.2 ; ;文献标识码：A ; ;文章编号：1003-7543（2019）06-0123-12联合国政府间气候变化专业委员会第四次评估报告指出，农业已经上升成为第二大温室气体来源。

我国农业生产面临着生产资料高投入、产量与效益偏低、资源过度利用、生态退化等问题。

为了尽快解决农业生产所面临的问题，有必要选择低碳农业发展模式。

山东省是我国的农业大省，农业增加值长期稳居第一位，且农产品进出口总值长期位居全国第一;其粮食产量高，三大主要粮食作物为小麦、玉米、薯类。

山东省农业生产资料如化肥、农膜等投入呈现先增后减的趋势，农作物播种面积持续下降，但单位面积产量提高显著。

作为农业产业化的发源地，在加快转变农业发展方式的过程中，山東省具有较强的代表性以及经验的可推广性。

农业具有碳汇和碳源双重性，农作物光合作用可以在农业生产过程中吸收大量的二氧化碳，具有固碳效应。

而农业生产需要使用大量的农业生产资料，这种生产方式必然会引起碳源的释放。

种植业是农业的重中之重，实现低碳农业的关键是解决好种植业增汇减排问题。

本文以山东省种植业净碳汇为研究对象，为山东省种植业可持续发展提出相关建议。

一、相关文献综述近年来，国内外相关专家学者针对农业碳源与碳汇进行了很多有意义的研究，为本文提供了可资借鉴之处。

有的学者通过科学的方法测算了农业碳源与碳汇量，并基于此提出了相应的低碳减排对策。

如谢淑娟通过科学的测算方法研究了我国农业碳排放状况，并以此为依据，提出了相应增汇路径[1];马涛测算了上海市的碳源与碳汇情况，认为上海具有很大的碳汇潜力，并提出将农业碳汇纳入碳交易市场，以此来改善环境[2];王梁等运用科学的测算方法计算了山东省碳源与碳汇量，并分析了其碳足迹轨迹[3]。

有的学者基于影响因素角度来研究碳源，如Richmond et al. 基于时间与空间两个维度，通过科学测算，深入研究了碳排放与农业经济之间的关系及影响因素[4];Dalton通过研究证明，年龄结构、城市化规模等是影响碳排放量的主要因素[5];Zaim & Taskin基于DEA模型评价了不同地区碳源绩效[6]。

也有少数学者对净碳汇进行了研究，如田云等对中国农业净碳汇状况进行了测算与分析，并对其效应进行了研究[7];杨果等测算了中国净碳汇量，并基于耦合性模型分析了净碳汇与农业经济发展的关系[8]。

综合国内外研究可知：第一，现有的研究多是对农业碳源与碳汇进行测算，关于净碳汇的测算相对较少，对种植业的相关研究就更少;第二，就研究的影响因素而言，多是从结构、规模、经济等角度进行研究，很少有学者关注到政府政策以及国际贸易等因素对其产生的影响;第三，研究的角度多从宏观因素来考虑，很少有学者关注到种植业本身的影响因素对其净碳汇的影响;第四，就研究区域而言，山东省作为我国的农业大省，无论是规模、国际影响度还是模式先进性，其农业生产都非常具有代表性，但相关文献研究偏少，涉及种植业净碳汇的就更少。

为此，本文测算1990～2016 年山东省种植业碳源、碳汇总量与净碳汇量，创新性地运用VECM动态分析法，全面系统地分析山东省种植业净碳汇的影响因素，为山东省科学制定种植业低碳减排政策提供参考。

二、研究方法与数据来源（一）种植业碳源与碳汇测算1.碳源测算方法目前较权威的测算方法为IPCC发布的碳排放系数法，本文运用该计算方法，测算山东省种植业碳源量。

种植业碳排放估算公式如下：C=∑Ci=∑（Ti×Qi）（1）C 表示农业的总碳排放量;Ci表示第i种碳源的碳排放量;Ti表示第i种碳源的量;Qi表示i 种碳源的碳排放系数（见表1）。

2.碳汇测算方法本文采用谢鸿宇等的农业碳汇测算方法测算种植业碳汇[10]。

计算公式如下：Ct=∑iCfDw=∑iCfYw（1-wi）/Hi（2）Ct表示农作物全年碳吸收量;i为农作物品种;Cf为农作物进行光合作用合成干物质所需要的碳量，即经济系数;Dw为农作物总生物量;Yw为农作物经济产量;wi为农作物含水量;Hi为农作物碳吸收率。

种植业农作物含水量、经济系数与碳吸收率数据如表2所示。

（二）数据来源种植业碳源主要来源渠道包括：首先是化肥、农药以及农膜在种植业生产和使用中释放的碳源;其次是使用机械作业消耗农用柴油释放的碳源;再次是种植业翻耕造成有机碳流失所释放的碳源;最后是使用电能进行灌溉消耗的化石燃料所释放的碳源。

根据山东省的农作物实际种植情况，本文选取了小麦、蔬菜、薯类等主要农作物作为研究对象测算山东省种植业碳汇。

（三）实证方法1.ADF单位根法ADF检验的主要作用是检测序列的平稳性。

检验有以下三种情况：（1）△γt= ？覫rt-1+αt（2）△γt=μ+？覫rt-1+αt（3）△γt=μ+βt+？覫rt-1+αt等价于以下三种情形：（1）γt=ρrt-1+αt（2）γt=μ+ρrt-1+αt（3）γt=μ+βt+ρrt-1+αt若不拒绝原假设，γt为含单位根的非平稳时间序列;若拒绝，（1）、（2）γt为平稳时间序列，（3）γt为趋势平稳序列2.VECM动态模型VECM是一个有约束的VARM， VECM的优势在于其反映了长期的静态关系和短期动态关系，因此它适用于已知有协整关系的非平稳序列。

VECM建模的前提是序列是同阶单整。

Granger & Engle将协整与误差修正模型科学地结合起来，创建了一个新的向量误差修正模型。

协整方程是：γ2t=β*γ1t且VECM为：△γ1，t=α1（r2，t-1-β*γ1，t-1）μ1，t△γ2，t=α2（r2，t-1-β*γ1，t-1）μ2，t其中，α1与α2代表调整速度。

3.脉冲响应函数分析法脉冲响应函数是一种非参数模型辨识方法。

当输入信号为脉冲函数δ（t）时，系统的输出响应h（t）称为脉冲响应函数。

实际使用时，常用伪随机信号作为输入信号，由数字计算机可获得输入输出的互相关函数Ruy（t），于是h（t）=（1/k）Ruy（t），这是比较通用的方法。

三、结果分析（一）碳源与碳汇测算结果分析由表3（下页）可知，碳源总量呈现先增后降的趋势，碳源总量在2007年达到了最高峰值，这主要是因为化肥、农药、农膜等农业生产资料投入持续增加导致的，同时，对总碳源贡献度最高的化肥也在这一年达到了最大值。

另外，这一年山东省对新农村建设的投入进一步加大，财政投入比上年增长25.8%。

农业机械化装备及服务能力提高，农业机械化程度进一步提高，使农用柴油在同年达到了最大值，也促使了这一年总碳源达到了最高峰值。

2008年总碳源有显著降低，这主要是由于2007年联合国政府间气候变化专业委员会指出农业碳源已经跃升成為第二大碳源，农业的碳排污染引起了重视。

且北京奥运会部分水上项目在山东省举行，这促使政府更加关注环境，这些重大事件使得政府开始重点关注农业碳排放;加上同期山东省提出了创建农产品质量安全县与开展化肥农药使用量零增长行动。

积极培育农村经济新业态，同样是总碳源得以显著降低的主要原因。

从碳源结构观察到，化肥、翻耕、灌溉对总碳源的贡献度最大，其中化肥占比在最高峰值时达到了总碳源的34.86%，这主要是由于化肥价格低廉，种植业生产对其依赖性较高，替代产品价格较贵且效果欠佳;从增速来看，农膜增长率最高时达到了基年的610.25%，农用柴油达到了基年的461.43%，化肥达到了基年的203.80%。

从发展趋势来看，总碳源与三大主要碳排放来源均呈现先增后降的趋势，但相比于基期其总量增长仍然较大，表明就降低总碳源的角度而言，这三种碳源具有很大的碳减排空间。

由表4可知，山东省种植业碳汇总量呈现稳步增长趋势，这主要得益于种植业生产技术与水平的提高，政府的环保意识加强也起到了重要作用，但在2001～2003年有所回落。

山东省农产品进出口总额位居全国第一，随着2002年我国加入世界贸易组织，受新的国际形势以及新的标准的影响，种植业自身从生产技术、生产标准等也需要一个调整适应的过程，故出现了反复的过程。

就总碳汇贡献度而言，小麦、玉米最高，而单位碳汇面积量最高的是小麦、稻谷与玉米，其中小麦与玉米是山东省最主要的粮食作物。

从发展的趋势观察可知，未来小麦与玉米将是最主要的碳汇贡献农作物。

需要特别注意的是，由于种植业生产结构的调整以及经济效益的影响，棉花碳汇量从2008年开始呈现持续下降的趋势。

得益于山东省整体的种植业布局，蔬菜所产生的碳汇量呈现稳步上升趋势。

综合而言，碳汇量并没有因为播种面积减少而随之减少，这主要得益于种植水平的进步使单位亩产量大大提高。

由此可知，大力发展农业技术、提高种植水平，是增加碳汇的有效途径。

由表5可知，从发展趋势来看，相比于基期，除谷子以外，各农作物单位面积碳汇量均呈现不同程度增长，末期小麦单位面积碳汇量上升了57.35%，玉米上升了39.53%，棉花上升了70.63%，蔬菜上升了16.62%，这主要得益于山东省种植业水平的进步，山东省内建成了如潍坊国家蔬菜质量标准中心、德州国家农业示范区等高效种植业示范基地，这更加推动了山东省种植业向前发展。

从整体来看，单位面积碳汇总量呈现稳步提升的趋势，在末期达到最高峰值，相比于基期，上升了33.74%，从发展态势来看，预计未来将会进一步提高。

由表6可知，山东省净碳汇总体呈现稳步增长的趋势，这主要是因为碳汇的持续增长，促进了净碳汇的稳步增长。

2001～2004年有微小减弱，这主要是由于该时段碳源的增速大于碳汇的增速，故出现了回落的情况;从增速来看，碳汇总量截至2016年增长了158.67%，碳源总量增长了152.20%，最高峰值时为160.16%;净碳汇总量增长了160.39%，这表明碳汇的增长是净碳汇增长的主要动力，并且随着种植业科技水平的进步、单位亩产量的进一步增高以及政府与农户环保意识的进一步加强，碳汇还有很大的增长空间;碳源的增速依然很高，故低碳减排工作仍有很大的进步空间。

综合而言，山东省净碳汇会在较长一段时间内继续升高。

（二）VECM动态分析在前人研究的基础上，本文根据具体省情选取了山东省1990～2016年的数据构建基于协整约束的向量误差修正模型（VECM）对净碳汇影响因素进行动态研究。