低碳视角下农业生产效率评价---以贵州省2001—2020年数据为例

屈炳宏 董大朋

(黑龙江八一农垦大学经济管理学院，黑龙江 大庆 163000)

我国是世界历史上最为悠久的农业大国，农业生产是我国经济社会的核心。据统计，我国第一产业增加值在近20a从1.5万亿元增长至6.8万亿元，相关从业人员从3.6亿人下降至1.8亿人，这种“低人数，高产出”的变化代表着我国生产模式正在从传统农业转型为高效益、高产出、高质量的“三高”农业。

但随着以高投入、高产出为特征的农业生产方式的发展，化肥、农药等农投品的滥用，秸秆的焚烧，以及地膜处置残留等问题对周边环境造成了严重的破坏。由于农业生产过程中对生态环境的负外部性和成本外部化问题不仅对其他经济主体造成经济损失，也会对农业生产本身造成严重的影响，其中，以二氧化碳为主的农业温室气体排放的影响最明显，土壤翻耕、农机投入、农投品施用及畜牧肠道发酵、粪便排泄等都会产生大量温室气体。据统计，世界农业生产活动所排放的碳源占比总额的15%，我国的农业碳源排放占比量却高达17%，是世界上农业碳排放第1大国。农业生产的脆弱性，也表现在对气候变化十分敏感，在温室气体的影响下，农作物产量和品质将受到限制，农业活动也会相应减少[1,2]，从而对农业部门的生产活动造成直接的经济损失。然而，农业活动中的植物生产过程也会产生大量的碳汇，其是作物对空气和土壤中碳的固定作用，位处碳排放的对立面，有利于缓解温室效应带来的危害[3]。近期，我国于2021年底发布《2023年前碳达峰行动方案》，旨在通过对农业领域采取减碳和碳封存的方法，实现我国农业产业低碳绿色转型，为农业现代化发展铺路前行，是绘制人与自然和谐共处画面的题中之义。

1 研究区域概况

贵州位于我国西南内陆地区腹地，地势西高东低，素有“八山一水一分田”之说；虽然贵州森林覆盖率达到62.12%，榜首全国第1，可由于喀斯特地貌和社会因素，耕地分散且面积仅占全国3.7%；同时，贵州主要是以种植业和畜牧业为主，因此低碳农业的发展更为重要。自西部大开发战略以来，贵州便通过多次进行农业改革以推动农业发展转型，从而实现农业现代化战略目标。2022年，国务院于印发的《关于支持贵州在新时代西部大开发上闯新路的意见》指出，贵州要积极推进低碳循环发展，做好西部生态文明先行区的榜样，并在低碳农业发展上给予了高度重视。因此，从低碳视角下出发，将影响贵州农业生产的环境因素——碳排放和碳汇进行估算，采用超效率SBM模型将农业碳排放和碳汇分别作为非期望和期望产出，从环境的角度研究贵州地区农业生产效率状况，为该地区的低碳农业发展提供依据。

2 研究方法与理论模型

2.1 IPCC法碳排放估计模型

本文的碳排放量主要是根据以下公式进行计算：

W=∑Wi=∑NiLi

(1)

式中，W为农业生产的碳排放总量；Wi表示第i种碳源的排放量；Ni为第i种碳源的实际使用量(面积、数量)；Li为对应的碳排放系数。

2.2 农作物碳汇计算模型

本文碳汇计算主要考虑农田碳汇，即农作物生长发育过程的碳固定量。相应结算公式：

(2)

式中，E代表农作物的碳汇总量；Ej代表具体的某类农作物的碳汇量；h为农作物种类；r为农作物经济产品部分的含水量；Lj为农作物的产量；ej为碳吸收率，即农作物通过光合作用合成一单位有机质所吸收的碳[4]；HIj为某一农作物的经济系数。

2.3 超效率SBM模型

SBM模型是Tone开发用于解决生态环境约束下农业生态效率测算中松弛变量的问题，并结合Andersen等提出的DEA超效率模型，最终于2002年引入非径向、非角度且DMU效率值可超过1的超效率SBM模型概念[5-7]。模型假设有h个决策单元(DMU)，且每个DMU有m个投入要素和n个产出要素(其中n1为期望产出，n2为非期望产出)，则该模型可表示投入变量x和产出变量y的关系：

(3)

式中，δ’(UTE)为综合技术效率；yp为期望产出矩阵元素；yk为非期望产出矩阵元素，λ为权重向量；若δ’≥1，则该DMU的TE有效，反之无效；δ’值越大，则DMU的TE越高；UPTE为纯技术效率；USE为规模效率。

3 指标选取与数据来源

3.1 农业碳排放指标

借鉴周晓盼[8]、王雪莹[9]和尧波[10]农业碳排放源头指标项目，结合贵州区域具体状况，主要以种植过程和牲畜发育2个方面着手，数据通过《贵州省统计年鉴2001—2020》获取，具体指标如表1所示。

表1 农业碳源及碳排放系数指标表

3.2 农业碳汇指标

借鉴韩召迎[11]、刘丽钦[4]农业碳汇中各类农作物的碳吸收率和经济系数，结合贵州主要农作物种植情况，具体信息如表2。

表2 主要农作物经济系数与碳吸收率

3.3 低碳农业生产效率评价指标体系

考虑到选取指标的完整性和可得性，本文结合碳排放和碳汇因素构建贵州农业生产效率评价指标体系，从环境、经济、资源等角度进行综合测度。指标基础数据来源于2001—2020年《贵州统计年鉴》，其中个别缺失数据运用插值法处理，具体指标如表3。

4 实证结果分析

4.1 贵州农业碳排放的估算与分析

如图1所示，贵州省的农业碳排放总量呈现先上升后下降的趋势，其中2001—2005年呈上升趋势，在2005年达到第1个峰值，2006年呈现断崖式下降，这可能与我国2005年《节能减排综合性方案》的出台和贵州省政府于2006年推行的科学发展观加强环境保护的政策影响有关，使得大量以高碳输出为特征的农业生产企业被整改停运；在2015年到达第2个顶峰随后缓慢下降，至2019年为最低点，这可能与2019年贵州省政府在生态环境工作中着重强调农业面源污染及秸秆焚烧处理等问题所产生的影响有关。

表3 低碳农业生产效率指标体系

图1 2001—2020年贵州省农业碳排放总量情况

4.2 贵州农业碳汇的估算与分析

如图2所示，2001—2010年贵州省农业碳汇状况趋于稳定；2011—2017年整体呈现上升趋势，在2016年达到顶峰，这可能是由于2012年国务院在《关于进一步催紧贵州经济社会又快又好发展的若干意见》中提出要发展现代农业，鼓励引入高新技术、器械等设备以提高农作物产量与品质，从而增加了农业的整体碳汇量；2017—2020年呈现下降趋势，主要原因可能是在贵州农业种植结构调整上，粮食作物的种植面积持续下降，水果类经济作物种植面积明显增加，从而导致主要农作物的碳汇量下降。

图2 2001—2020年贵州省农业碳汇总量情况

4.3 低碳农业生产效率的结果与分析

由图3可知，2001—2020年贵州省低碳农业生产综合效率均值在0.959，接近相对有效值“1”，整体呈波动平稳趋势，部分节点出现明显的“U”型趋势。2001—2009年，贵州省低碳农业生产综合技术效率值一直维持在1左右；在此之后，2010—2015年期间低碳农业生产综合效率值有所降低，2012—2013年小幅度上升，2011年的效率值最低，为0.692。主要原因可能是2010年发生的国际金融危机，导致国内农业生产过程受到了一定影响，同时，结合分析统计年鉴和政府报告，2010—2011年贵州省受到近几十年来最大的农业灾害，据统计，农作物受灾面积分别为1681千hm2和2570千hm2，直接造成的经济损失高达178.6亿元和249.2亿元，严重影响当时的低碳农业生产效率。2014年国家提出“生态文明建设”，贵州省政府也相继出台《贵州省生态文明建设促进条例》(简称“条例”)，条例指出要发展低碳循环，推动农业生产体系改革实现生态化生产。由于要推动农业产业绿色转型升级，因此原本以高碳排放为代价的高收益生产模式将被取缔，虽然生态环境质量得到一定改善，但低碳经济转型会经历倒“U”趋势的变化[12]，同时当时低排放高收益的设备并未普及，从而导致区域整体农业生产效率偏低。

图3 2001—2020年贵州省低碳农业生产效率变化

从纯技术效率角度分析，纯技术效率均值为0.975，其中有15a达到纯技术效率相对有效值，效率值最低年份是2011年，为0.765，整体效率值维持在较高水平。同时，效率值与综合技术效率平均值相近，整体数值变化取数相似，说明纯技术效应对该地区农业影响较大，纯技术效率的差异很大程度引起综合技术效益变动。在“十二五”期间纯技术效率整体是处于低效率趋势，主要可能是因为农业生产转型初期先进器械物资跟不上发展变化需求，同时购买现代化设备成本较高，农民、中小企业等资金能力相对薄弱的农业生产者为了维持作物的正常产量，过度施用化肥、农药等农业投入品，进而导致技术生产成本提高，同时影响生态环境的修复。

从规模效率角度分析，规模效率均值为0.982，2011年效率值最低，为0.905，整体效率值接近于相对有效值且变动幅度较小；对比综合技术效率，规模效率总值远大于综合技术效率，说明规模效率是推动综合效率增长的主要核心因素。相较于纯技术效率2001—2020年的数值变化，规模效率并没有出现达到和超过相对有效值“1”的现象，说明虽然贵州省农业规模整体效率值较高，但是依然长期存在明显的资源分配不合理，投入产出不均衡的现象，从而导致贵州低碳农业生产效率难以进一步得到提升。

5 结论及建议

本文基于贵州省2001—2020年面板数据，估算分析整体碳排放量和碳汇量的变化状况，采用非径向的超效率SBM模型对各决策单元的低碳农业生产效率进行分析。

从碳排放和碳汇量变化来看，由于对节能减排政策的落实和生态环境发展的重视，贵州的农业碳排放总量整体呈缓慢下降趋势，农业碳汇总量整体呈现缓慢上升趋势，同时碳汇量远大于碳排放量，说明该地区的低碳农业发展较好。

从低碳角度分析贵州2001—2020年农业生产效率，TE的平均效率值为0.959，接近有效状态，整体效率值变动趋于稳定，近5a呈现上升趋势。具体来看，PTE决定了该地区TE值的下限，SE决定了TE值的上线，因此侧重于农业纯技术效率的开发与投入有利于提高贵州省整体低碳农业生产效率水平。

综合分析以上研究结果，本文针对如何提高该区域低碳农业生产效率提出以下建议。

重视和加强环境友好型的科学技术开发与运用。根据本文分析可发现，仅利用高新技术提高农产品产量和品质无法提高低碳农业生产效率，只有实现农业生产与环境资源的协调发展才能降低农业生产对环境负外部性带来的经济损失，从而推动农业的可持续发展。

调整农业作物种植布局，优化农业产业结构。在农作物生长发育过程中粮食作物的碳吸收量远远弱于果蔬类园艺作物[13]，适当把控粮食作物与蔬果类作物的种植比例，有利于提升碳汇总量，同时推动农业生产规模化、集约化发展，可以有效减少农业投入冗余状况，进而减少农业生产成本和降低农业碳排放总量，最终提高低碳农业生产效率。

加强低碳农业教育宣传，提高从业人员职业素养。贵州是典型的农业大省，农业从业人员基数庞大。政府有针对性的宣传教育和技能培训，可以培育和提高农民对低碳农业生产的意识，减少日常农业生产中农药、化肥等农投品滥用，秸秆随意焚烧，农膜随意填埋等现象，从而减少二氧化碳等温室气体的排放，有效提高低碳农业生产的效率。