江蘇省水稻生產的碳排放結構特征和影響因素研究

劉乃棟　胡浩　胡中應

摘要 基于對江蘇省水稻生產農戶的實地調研，運用投入產出法和生命周期法，對水稻生產的碳排放進行探究，并借助影響因素回歸模型，探討影響農戶水稻生產碳排放的主要因素。結果表明：①江蘇省農戶生產1 hm2水稻的碳排放約為5 110.92 kgCe，從水稻碳排放結構特征來看，水稻生產中甲烷排放的比重較大，包括農用能源（煤炭、柴油、電力）及工業投入品（化肥、農藥等）的全生命周期碳排放是水稻溫室氣體重要的來源；②家庭勞動力數量的增加并不會減少水稻單位產量的碳排放；③種植規模對水稻單位產量碳排放的影響顯著為負，且種植規模效益地區差異明顯。

關鍵詞 碳排放；結構特征；影響因素；水稻生產

中圖分類號 S181.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）13-04121-04

Abstract In order to explore the carbon emission of rice production， this paper used the research data of Jiangsu Province and based on inputoutput method and the lifecycle method， and with the effects regression model to investigate the major factors of the carbon emission of rice production. The conclusions were as follows： Firstly， the carbon emission of 1 hm2 of rice of farmers production was estimated to be 5 110.92 kgCe， from the perspective of rice structural characteristics of carbon emission， methane emission of rice production accounts for a large proportion including agricultural energy sources （coal， diesel， electricity） and industrial inputs （fertilizers， pesticides， etc.） of the full life cycle carbon emissions were a significant source of greenhouse gases rice. Secondly， an increase in the number of family labor does not reduce carbon cost. Thirdly， the scale of cultivation displayed a significantly negative with carbon cost， and the regional differences of economies of scale were significant.

Key words Carbon emission； Structural characteristics； Influencing factors； Rice production

農業排放大量的CH4和N2O，是重要的溫室氣體排放源。根據IPCC（政府間氣候變化專門委員會）第四次評估報告，農業源溫室氣體排放占總的人為溫室氣體排放量的13.5%，其中CH4排放占人類活動造成的碳排放總量的50%[1]。對我國而言，農業生產正處于依靠大量投入化肥、農藥、塑料薄膜、機械作業等方式來增加產量的發展進程中，相對粗放的高碳基農資投入、低利用率和高殘留率的生產方式，已使農業成為溫室氣體排放的重要來源[2]。《中華人民共和國氣候變化初始國家信息通報》顯示，中國溫室氣體排放的17%來自農業，其中CH4和N2O分別占全國排放總量的50.15%和92.47%。2010年，我國政府工作報告明確指出要努力建設以低碳排放為特征的產業體系，積極參與應對國際合作，推動全球氣候變化新發展。另外，聯合國糧農組織指出，低碳農業可以抵消80%的農業溫室氣體。在這種背景下，以“高效率、低能耗、低排放、高碳匯”為特征的低碳農業成為一種全新的現代農業發展模式而備受關注[3]。

為實現農業低碳化的發展，前提和基礎是要對不同區域農業系統溫室氣體排放來源、結構特征進行精確核算和深度分析[4]。國內學者在農業碳排放的測算和結構特征的分析上作了大量的研究，而對碳排放影響因素的研究則偏重宏觀方面。因此，從微觀農戶生產投入的視角對碳排放結構進行分析，并對影響因素進行研究有一定的創新價值，其研究結論有一定的政策涵義。

筆者根據江蘇省實地調研的微觀農戶數據，運用綜合投入產出法和生命周期法，在分析江蘇省水稻生產的碳排放結構的基礎上，從農戶生產投入和規模的視角，探討水稻生產中碳排放的主要影響因素，為相關政策制定提供一定的理論支持。

1 碳排放測算及分析

1.1 農業碳排放的涵義

農業生產碳排放是指在農業生產過程中，由人為因素引起的各種直接或間接的碳排放總量以及各個生產環節上排放的分量[5]。農業生產碳排放包括直接碳排放和間接碳排放，直接碳排放是指在使用農業機械進行耕地、播種和收獲等農業生產的過程中，柴油消耗產生的碳排放，同時也包括由于施用氮肥而導致土壤增加的碳排放，還有在種植水稻過程中，農田產生的碳排放；農業間接碳排放是指在生產運輸化肥、農藥和農膜等農業生產資料過程中，在農業上游部門的碳排放，其中也包括灌溉消耗的電能產生的碳排放。

1.2 碳排放計算方法

農業生產的溫室氣體排放主要指農業生產過程中的甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）和二氧化碳（CO2）的排放，該研究在計算農戶水稻生產的碳排放時，主要根據農業生產過程中不同溫室氣體的排放進行階段的劃分。從現有的研究成果來看，水稻不僅是中國最主要的CH4排放源，而且對全球的CH4排放也起著重要的作用[6]。

由表2可知，從碳排放總量上來看，江蘇省各地區農戶水稻生產的碳排放均值相差并不大，但是從碳排放結構上來看，各個排放源的碳排放差異較大且各地區差異明顯。在排除了水稻CH4排放的影響后，江蘇省水稻碳排放構成中化肥、農藥、電能、柴油分別占總量的63.88%、3.41%、23.37%、9.34%。從水稻各排放源的地區比較來看，在化肥方面（由于土壤排放N2O是施用氮肥造成的，因此該部分碳排放可以歸入到化肥部分），蘇北的碳排放最高，蘇中次之，蘇南最少，碳排放表現為從北到南由多到少的趨勢；在機械柴油方面，蘇北的碳排放最少，蘇中其次，蘇南最多，碳排放呈現從北到南由少到多的規律。可能的原因是受地區經濟發展水平的影響。相比于蘇中、蘇北，蘇南的經濟水平較高，而經濟水平越高的地區，越有利于低碳技術（如測土配方施肥技術）的研發和使用，測土配方施肥技術的使用提高了肥料利用效率，減少了肥料投入量，從而減少了碳排放。這說明了經濟發展水平是促進農業生產碳減排的主要影響因素。在機械柴油方面，可能的原因是蘇南農戶從事農業生產的勞動力較少且非農收入較高，而蘇北農戶從事農業生產的勞動力較充裕。根據誘致性技術變遷理論，農戶在資金充裕的情況下偏向于采用資金密集型農業技術，農戶在勞動力充裕的情況下則傾向于采用勞動密集型農業技術，因此，蘇南地區的農戶傾向于使用機械，而蘇中、蘇北地區的農戶則傾向于投入勞動力。

2 水稻生產碳排放影響因素分析

2.1 模型與變量

水稻生產的碳排放除了受生產資料投入的影響外，還受其他“環境”因素的影響。該研究以規模經濟理論作為研究農戶水稻生產碳排放影響因素的基本理論，借鑒國內外學者相關方面的研究成果，將影響農戶水稻生產的“環境”因素歸納為戶主特征變量、家庭特征變量、農業經營變量和地域變量4大類。

2.1.1

戶主特征變量。該組變量主要指年齡和受教育程度。一般而言，戶主年齡稍小的農戶更傾向于采用具有現代技術特征的可持續農業技術[16]，其水稻生產的碳排放會比較少。教育程度越高的戶主，其對新型農業技術的需求、學習和接受能力比較高，水稻生產碳排放也會相對較少。

2.1.2

家庭特征變量。該組變量主要指農戶勞動力總數和家庭收入狀況。就化肥而言，施用有機肥、采用科學水肥技術是一項勞動密集型技術，因此擁有較多勞動力的農戶，可能傾向于施用有機肥并采用精準施肥、氮肥深施等提高肥料使用率的技術。同時，擁有較多勞動力的農戶考慮其成本收益會傾向于用勞動來替代機械，從而減少碳排放。一般而言，隨著家庭收入的增加，農戶具有更多的資本進行農業生產資料的投資。然而，在收入一定的條件下，農戶的非農收入占總收入的比重越高，其勞動力務農的機會成本越高，農戶用勞動來替代機械的可能性就越低。

2.1.3

農業經營變量。該組變量主要指農戶耕地規模和地塊分散程度。農戶耕地規模越大、細碎化程度越低時，越有利于農戶采用先進的技術、科學的手段從事生產，碳排放較少。然而，農地細碎化程度高卻限制了農業機械的使用，增加了農業機械的跑動距離和掉頭回轉的幾率，柴油消耗量會增加，造成額外的碳排放。

2.1.4

地域變量。為了分析區域間的農戶水稻生產碳排放是否存在差異，本文引入地域變量。不同地區經濟發展水平的不同，在一定程度上影響了當地農戶的水稻生產投入行為。此外，在不同地區，農戶水稻生產碳排放的種植規模效益可能會存在差異。

由表4可知，年齡、受教育程度、非農總收入和地塊分散程度對水稻生產碳成本影響不顯著，此外，家庭勞動力、耕地規模和地區虛擬變量這些該研究所關心的影響因素對水稻生產碳成本均有顯著影響。

第一，耕地規模對水稻生產的碳成本有負向影響，且在10%的水平上顯著。說明隨著耕地規模的擴大，碳成本越少，與預期相符。原因在于：一方面耕地規模直接影響生產要素的投入，耕地規模的擴大可以減少單位面積化肥、農藥和柴油等農業生產資料的投入，產生規模效益；另一方面，耕地規模通過影響農業技術的使用間接影響要素的投入，因為耕地規模越大，越有利于農戶采用先進的技術、科學的手段從事農業生產，而壟作免耕技術、灌溉節水技術、施肥技術、病蟲害防治技術以及新型農作物育種技術等技術的使用可以有效提高生產要素的利用效率，從而減少要素的投入，實現農業生產的低碳減排。

第二，家庭勞動力總數對水稻生產的碳成本有正向影響，且在1%的水平上顯著。這表明，家庭勞動力人數越少的農戶，碳成本反而越低，與預期不相符。可能的原因是受社會化服務組織的影響。農戶家庭勞動力數量少，農民傾向加入社會化服務組織，因為農業社會化服務組織適應農戶需求，為農民提供農資、施肥、植保、插秧、灌溉、機耕、機收、運輸等生產服務項目，而農民只進行必要的要素投入及服務，解決了農戶家庭勞動力短缺的問題。此外，農民組織化程度的提高一方面可以減少農業生產要素的投入，實現規模效應；另一方面有利于低碳技術的廣泛使用，減少碳排放。而家庭勞動力較多的農戶，一方面可以減少機械的使用以及對氮肥的精施、深施，從而減少碳排放，但是相對于社會化服務組織的集中生產和對整個生產過程的技術支持，其碳排放相對較高；另一方面，家庭勞動力數量雖然多，但是投入農業勞動的時間并不多，因為相比于農業收入非農收入較高，這就使得農地粗放經營，碳排放相對較高。

第三，地域變量對水稻生產的碳成本有正向影響，且在1%和5%的水平上顯著。不同地區由于經濟發展水平的不同導致水稻生產的宏觀環境不同，如技術的研發、推廣和培訓，其在一定程度上影響當地農戶的水稻生產行為。從實地調研的情況來看，農業技術培訓大多數是對農民施肥的培訓，雖然蘇南地區農民的培訓要多于蘇北地區，但隨著政府測土配方施肥技術的開展，蘇北地區的農民也能通過購買配方肥解決過量施肥問題。在機械方面，由于蘇北勞動力價格相對較低，勞動力數量相對充裕，在機械的投入上要遠遠少于蘇南地區，這就使得蘇北地區的碳成本要低于蘇南地區。

3 結論與政策建議

3.1 結論

該研究基于江蘇省蘇南、蘇中和蘇北的7個地區的調研數據，運用投入產出法和生命周期法，計算出江蘇省農戶水稻生產的碳排放，并從農戶生產投入和規模的視角深入分析碳排放結構特征及主要影響因素。得出如下結論：

第一，江蘇省農戶生產1 hm2水稻的碳排放約為5 110.92 kgCe，從水稻碳排放結構特征來看，水稻生產甲烷排放的比重較大，包括農用能源（煤炭、柴油、電力）及工業投入品（化肥、農藥等）的全生命周期碳排放是水稻溫室氣體重要的來源，在其碳排放構成中化肥、農藥、電能、柴油分別占總量（剔除了水稻甲烷排放的影響后）的63.88%、3.41%、23.37%、9.34%。

第二，家庭勞動力總數對水稻生產碳成本的影響顯著為正，說明農村勞動力數量的增加，并不會減少農業生產的碳排放，關鍵在于投入農業生產勞動力的素質，在我國目前農業生產效益很低的情況下，大量精壯勞動力外出打工，農村留下的主要是老弱婦孺，培訓難度大，那些比較先進的低碳管理措施很難被實施，而一些簡單省時省力的農業耕作措施更容易被采用，從而導致碳排放增加。

第三，種植規模對水稻生產碳成本的影響顯著為負，種植規模主要是通過影響農業技術的使用間接影響生產要素的投入，因為種植規模越大越有利于農戶采用先進的技術、科學的手段從事生產，提高了水肥等農業生產資料的利用效率，減少了農業生產要素的投入量，從而減少了碳排放。可見種植規模化對實現低碳農業具有重要的作用，但由于種植規模效益同時受地區經濟社會條件的影響，在不同地區，效果會存在差異，蘇北地區的種植規模效益要明顯高于蘇南以及蘇中地區。

3.2 政策建議

基于上述研究結果，為實現我國農業生產的低碳減排，提出如下政策建議。

3.2.1

提倡適度規模種植。當農戶耕地規模越大、細碎化程度越低時，越有利于農戶采用先進的技術、科學的手段進行生產，提高水肥等農業生產資料的利用效率，增加土壤固碳和溫室氣體減排。此外，種植規模效益受地區經濟社會條件的影響，在不同地區，效果會存在差異。因此，政府應因地制宜的推進農村土地流轉，提倡農戶擴大種植規模，進行適度規模種植，減少農業生產碳排放。

3.2.2

完善農業社會化服務組織。農業社會化服務組織一方面為農民提供農資、施肥、植保、插秧、灌溉、機耕、機收等生產服務項目，實現農業全生產環節的外包，生產環節規模經營，減少碳排放；另一方面，提高農產品市場競爭力，保護農民利益。因此，政府應加強社會化服務組織建設，積極扶持農業專業合作組織發展，規范農業生產方式，逐漸引導農民由傳統的高碳生產方式向現代農業的低碳生產方式轉變。

3.2.3

加強對農民低碳技術的培訓，加大農業政策支持力度，培養新型農民。測土配方施肥、噴灌、滴灌等高效節水節肥技術的使用一方面能夠減少水稻生產中CH4的排放，另一方面能提高農業生產中的化肥和水分等資源的利用效率，從而減少要素投入所產生的碳排放。因此，政府應加強對農民低碳農業知識的宣傳普及和低碳農業技術的操作指導，提高勞動力素質，同時應不斷加大農業政策支持力度，提高農業經營收益，吸引農村青壯年勞動力回流，培養新型農民。

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