山东省农业产业发展与碳减排的协同度分析

郭育林

摘 要 由碳排放引起的气候变暖问题引发了全球的普遍关注，而农业生产过程中的碳排放也不容忽视。但是，农业产业作为一个国家的基石，降低碳排放不能以损害农业产业的发展为代价。为了探索农业产业发展与农业碳减排协同发展的现状，在相对宏观的角度上，引入复合系统协同度模型，将山东省的农业产业发展和碳排放作为两个子系统，测度了其子系统有序度及复合系统协同度。结果证明，农业产业发展子系统和碳排放子系统的有序度在整体上均呈上升趋势。复合系统协同度也呈上升趋势，但总体协同水平不高，目前仍处于初级协同阶段。根据分析结果，对农业产业和碳减排的协同发展提出了建议。

关键词 农业产业发展；碳减排；复合系统协同度；山东省

中图分类号：F323 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2023.03.003

近年来，由碳排放引起的气候变暖问题引发了全球的普遍关注。实现碳减排、碳中和成为了迫在眉睫的问题。1997年，落实《联合国气候变化框架公约》的重要法律文件《京都议定书》在日本京都通过，会上各国政府、企业、环境保护组织等都提出了许多降低碳排放的计划[1]。2020年9月，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上正式宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”农业作为人类最古老、历史最悠久的产业，由它所产生的碳排放量十分巨大。根据相关统计数据显示，农业碳排放量占全球人为碳排放总量的30%，是碳排放的主要来源之一。而中国作为农业大国，由农业生产所带来的碳排放问题不容忽视。根据相关研究显示，我国农业生产所带来的碳排放量占全国总排放的17%，且呈逐年上升趋势。因此，降低农业生产所带来的碳排放，对于保护环境，实现我国的双碳目标具有重要意义。

农业产业作为一个国家的基石，它的产业进步对于国家的发展具有重要的意义。因此，降低碳排放不能以损害农业产业发展，甚至产业的退步为代价。例如李文华等采用环境库涅茨曲线分析框架对农业产业集聚和农业碳排放量进行的分析，就指出两者的关系呈“倒U型”，即农业产业集聚对碳排放先起促进作用，后起抑制作用[2]；胡中应等则认为种植业产业集聚有利于降低碳排放强度，但会导致碳排放总量的增加[3]。

山东省作为我国的农业大省，其农业产值常年位居全国前五，其农业产业的发展进步对保障我国粮食安全等具有重要意义。但是，由于农业产业集聚性差、产业结构不协调、生产方式落后等问题，其农业碳排放量也非常巨大。因此，本文在前人研究的基础上，从相对宏观的角度，引入复合系统协调度模型，将山东省农业产业发展和碳排放作为2个子系统，测度其系统有序度及复合系统协调度。并根据结果提出切实可行的建议，以期实现碳减排的同时促进农业产业的高效发展。

1  数据来源与研究方法

1.1  数据来源

确立合适的子系统序参量是保证系统协同度测度准确性的重要前提。本文设立农业产业发展和碳排放两个子系统。并根据其特点确立了10个指标，最终构建了农业产业发展与碳排放量协同测度评价指标体系（见表1）。对于农业产业发展子系统，确立了地区GDP额，第一产业增加值，农林牧渔业总产值，农村居民人均可支配收入和农村居民人均消费支出5个指标。前三项指标越高，表明农业产业发展状况越好。而后两项指标越高，表明农民生活质量越好，从而体现了农业产业发展对改善农民生活状况，提高农民幸福感的重要作用。对于碳排放量子系统，本文从农业生产过程入手，选取了在生产过程中产生碳排放的5个主要方面，即农用化肥施用产生碳排放，农膜使用产生碳排放，农用柴油产生碳排放，农药施用产生碳排放以及土地灌溉产生碳排放。前四项碳排放量由使用量乘以碳排放系数得出，最后一项由灌溉面积乘以碳排放系数得出，相关碳排放系数计算参考张颂心的研究文献[5]，基础数据来源于2012—2021年《山东省统计年鉴》，其中农用化肥施用量采用折纯量。相关数据均进行了标准化处理，部分缺失的数据采用插值法得出。

另外，对于农业产业发展子系统的5个指标，运用几何平均法计算其有序度。而对于碳排放量子系统的5个指标，由于其存在明显的数量差异，直接计算会影响有序度的准确性，因此采用线性加权求和法计算。相关权重由AHP层次分析法计算得出（见表2）。

1.2  模型构建

“协同”的概念最早是由美国战略管理学教授伊戈尔·安索夫提出，他在1965年发表的论文《Corporate strategy： An Analytic approach to business policy for growth and expansion》中指出，多个主体在资源共享的基础上能够实现相互促进、互利共赢即为协同。1971年，德国物理学家哈肯提出了系统的协同学理论，并且创立了协同学。复合系统协同度模型是协同学中最为常用的模型，其实质是对于复合系统施加一个协调作用F，使得复合系统在这个作用F之下，按照某一评价标准，所获得的总效能大于各子系统的效能之和。即定义一个由若干个子系统组成的复合系统S=（S1，S2，S3，...，Sn），其中Si为复合系统的第i个子系统。其在协调作用F下的总效能E{F（S）}＞[i=1nE（Si）]。

本文在参考孟庆松建立的复合系统协同度模型的基础上[4]，将山东省农业产业发展与碳排放量视为一个复合系统，构建复合系统S=（S1，S2，S3，...，Sn），其中产业链和创新链为2个子系统。并将子系统的序参量记为ej=（ej1，ej2，ej3，...，ejn），n≥1，i∈[1，n]。

子系統序参量限制为α≤e≤β，αji，βji分别为每个序参量分量的下限与上限。序参量的有序度μj（eji）定义为：

[μj（eji）=eji-αjiβji-αjiβji-ejiβji-αji] [eji为正向指标eji为负向指标]

上式中μj（eji）∈[0，1]，μj（eji）越大，表明该序参量分量eji对子系统的贡献程度越大。

序参量分量ej子系统Sj的有序程度的贡献可以通过对μj（eji）进行几何平均法或线性加权求和法来测度。

几何平均法：

[μj（ej）=i=1nμj（eji）n]

线性加权求和法：

[μj（ej）=j=1nξjμj（eji），ξj≥0，j=1nξj=1]

在线性加权求和法中，[ξj]是序参量[ej]的权重系数，由此可见，μj（ej）∈[0，1]，μj（ej）越大，说明贡献程度越大。

对于整个复合系统的协同程度，需要设在最开始的时间为T0，各子系统的有序度为[μ0j（ej）]，设在发展过程中的时间为T1，子系统的有序度为[μ1j（ej）]，则复合系统的协同度可以表示为：

[LC=θj=1nμ1j（ej）-μ0j（ej）n]

其中，[θ=minj[μ1j（ej）-μ0j（ej）]minj[μ1j（ej）-μ0j（ej）]]

由此可见，LC∈[-1，1]，LC越大，说明复合系统的协同程度越高。

2  结果与分析

将相关数据代入模型后计算出各子系统有序度及复合系统协调度，结果见表3、图1。

从表3可知，农业产业发展子系统的有序度从2011年的0.129 3上升为2020年的0.798 9，总体呈上升趋势。在2016年有较大幅度的降低，这一降低主要源与2016年山东省粮食较大规模的减产。从2017年开始，有序度继续上升。而碳排放子系统有序度一直呈现稳步上升趋势，从2011年的0.258 0上升为2020年的0.879 5，体现出了山东省在农业生产过程中减碳减排工作的突出成果。2020年农业碳排放总量较2011年降低了20%左右。这与山东省改变农业生产方式，加强产业集聚，强调技术投入与技术成果转化有很大关系。需要注意的是，虽然山东省的农业减碳减排工作卓有成效，但由于其作为传统的农业大省之一，其产业规模决定了碳排放总量仍处于一个较高的水平。为实现习近平总书记提出的双碳目标，山东省仍需继续加强现代农业科技支撑，开展关键核心技术攻关，继续降低农业碳排放总量，实现农业绿色发展。

从图1可知，农业产业发展子系统与碳排放子系统的协同度整体呈上升趋势，由2012年的0.048 9上升为2020年的0.560 7。按照王玉冬，王琦，汤放华等人对于复合系统协同度等级的划分[6-7]，0≤LC＜0.4属于中度失调，0.4≤LC＜0.6属于基本协同，0.6≤LC＜0.8属于中度协同。由此可知2011—2015年山东省农业产业发展与碳排放的复合系统协同度虽然持续上升，但一直处于中度失调阶段，这说明此时农业产业发展与碳排放并未形成实质的协同作用，这与当时山东省的农业发展方式仍属于粗放型发展有关，产业集聚性不强，生产方式落后，缺乏足够且有效的农业科技支撑。而科技作为农业发展的有力支撑，它的进步不仅会促进农业产业的绿色发展，同时也会带来碳排放量的降低。2016年的协同度有较大幅度的降低，原因在于此段时间农业产业发展子系统的有序度下降。在2016年，山东省的粮食出现了较大规模的减产，当年的第一产业增加值甚至为负值。从2017年开始，协同度继续上升，并于2018年开始进入基本协同阶段，同时预期未来还有较大的上升空间。

习近平总书记在2020年9月提出了双碳目标，碳减排工作受到越来越多的重视，技术进步是碳减排的主要驱动力，技术进步带来碳减排的同时，也会促进农业产业的发展。而农业产业的绿色发展，也会带来碳排放量的降低。双系统协同发展，产生1+1＞2的动力，共同促进快速良性健康的发展。从协同过程来看，山东省农业产业发展与碳排放的协同仍处于初始阶段，这一阶段的协同收益较低，是在外力推动下的被动发展的结果，子系统并未形成自主的内生动力，但在双碳目标的驱使以及技术进步的推动下，双系统的协同度在整体上必然会持续上升，并有较大的上升空间。当协同发展到一定水平时，将会形成双系统互推互促的动态循环过程，此时复合系统将进入协同的高级阶段。

3  结论与建议

3.1  结论

通过对山东省农业产业发展与碳排放子系统的有序度及复合系统的协同度进行测算。十年间，农业产业发展与碳排放子系统的有序度整体呈上升趋势，减碳减排工作成果突出。但作为传统农业大省，山东省的农业碳排放量仍处于一个较高的水平，因此需要持續推进农业减碳减排。复合系统协同度由2012年的0.048 9上升为2020年的0.560 7。在2016年之前一直处于中度失调阶段，虽然协同水平一直在上升，但总体上仍有较大的提升空间。从协同过程来看，目前双系统协同仍处于初级阶段，但在双碳目标及技术进步的驱动下，协同水平不断进步，终将进入高级阶段。

3.2  建议

3.2.1  改变以依赖化学物资投入而实现农业增长的粗放型模式

在农业生产过程中，由化肥，农药，农膜等化学物资投入而产生的碳排放几乎占了农业碳排放总量的90%（数据来源于2012—2021年《山东省统计年鉴》）。这表明山东省的农业产业依旧处于粗放型的发展模式当中。因此，改变这种发展模式，合理降低农药，化肥，农膜等化学物资的投入强度，是促进农业碳减排，实现农业绿色发展的重要途径。对于那些化肥，农药投入量大的农业生产过程，可以采用有机复合肥料，生物农药等低碳农业技术替代原有的化学肥料，农药。同时，在农业生产过程中建立废弃农膜的回收和循环再利用体系，提高农膜的循环再利用效率，降低废弃农膜不合理处理而带来的碳排放和土壤污染。使得整个农业生产过程变得绿色，高效。既有效降低了农业的碳排放总量，又可以促进农业增长的粗放型模式向集约型模式转变。

3.2.2  创新农业产业发展与碳排放的协同过程，强化科技支撑

当前的农业产业发展与碳排放的协同过程仍旧处于在外力推动下被动发展的阶段，各子系统的内生动力不强。因此，要创新农业产业发展与碳排放的协同过程，促进农业产业与碳排放形成相互促进，相互推动的发展模式，科技作为有效推进两系统协同发展的重要动力，既要加大推动科技进步，强化资金投入和人员投入力度，逐步建立起一套行之有效科技创新机制；又要努力促进科技创新成果的转化，以新的低碳农业技术促进碳减排，低碳农业技术的应用也会促进农业产业的绿色发展，而农业产业的绿色发展同时会达到碳减排的目的。基于此，形成双系统互推互促的动态循环过程，实现农业产业与碳排放的协同高效发展。

3.2.3  提高农户的低碳生产意识，减少农业劳动力规模

当前山东省的农业从业人员普遍存在知识水平不高、素质较低的现象。同时，农业从业人员过多，存在大量的劳动力冗余。这都严重制约了农业产业的绿色发展和碳减排的目标达成。针对这一现象，要加大推广宣传低碳环保理念的力度，提高农民的低碳环保意识，帮助农民摒弃“高投入，高产出”的生产理念。同时组织农户参加技术培训，帮助农民掌握先进的农业生产技术与新生产设备的使用方法。对于生产力冗余现象，要充分协调城乡发展，促进城镇化与乡村振兴协调发展。构建新型的城乡关系，推动农村剩余劳动力向第二、第三产业转移。减少农业劳动力规模，改变农业生产过程中人员密集型的生产方式，促进农业产业的绿色发展。

3.2.4  充分发挥政府领导作用，强化政策支持

作为统筹全局的领导角色，政府的领导作用是产业协同发展的重要驱动力。在山东省委、省政府印发的《关于做好2022年全面推进乡村振興重点工作的实施意见》就明确指出要健全完善横向抓统筹协调，纵向抓工作落实的领导机制，坚持和加强党对“三农工作”的全面领导。因此，对于农业产业发展和碳减排的协同发展体系，政府要充分发挥自己的领导作用，建立严密细致的市场监管和碳排放监管体系。在政策方面，明确对低碳农业技术的资金支持方式和范围，加大对低碳农业生产方式的补贴力度。以政策的方式引导农业生产向绿色低碳的方向发展，促进农业产业发展与碳减排的协同高效发展。

参考文献：

[1]   莱斯特·R·布朗.B模式：拯救地球 延续文明[J].世界环境，2004（4）：10-13.

[2]   李文华，周倩，陈永强.农业产业集聚与碳排放：我国省际层面的实证分析[J].江苏农业科  学，2018，46（24）：436-441.

[3]   胡中应，胡浩.产业集聚对我国农业碳排放的影响[J].山东社会科学，2016（6）：135-139.

[4]   孟庆松，韩文秀.复合系统协调度模型研究[J].天津大学学报，2000（4）：444-446.

[5]   张颂心.中国农业碳排放量测算及影响因素分析——基于省级面板数据的研究[J].湖北农业科学，2021，60（1）：60-64，95.

[6]   王玉冬，张博，武川，徐玉莲.高新技术产业创新链与资金链协同度测度研究——基于复合系统协同度模型[J].科技进步与对策，2019，36（23）：63-68.

[7]   王琦，汤放华.洞庭湖区生态—经济—社会系统耦合协调发展的时空分异[J].经济地理，2015，35（12）：161-167，202.

（责任编辑：敬廷桃）