中国农业碳排放效率及其区域趋同性:土地利用模式和经济因素的作用

《Land Use Policy》:Agricultural carbon emission efficiency and its regional convergence in China: Role of land use modes and economic factors

【字体: 时间:2026年06月06日 来源:Land Use Policy 5.9

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  作者:朱一奇 | 梁汉伟 | 王一飞 | 冯宇然单位:南京信息科学技术大学(NUIST)地理科学学院,中国江苏省南京市宁柳路219号,邮编210044摘要中国的农业部门是全球碳排放的主要来源之一,因此提高农业碳排放效率(ACEE)对于实现气候和粮食安全目标至关重要。与传统研究通常

  
作者:朱一奇 | 梁汉伟 | 王一飞 | 冯宇然
单位:南京信息科学技术大学(NUIST)地理科学学院,中国江苏省南京市宁柳路219号,邮编210044

摘要

中国的农业部门是全球碳排放的主要来源之一,因此提高农业碳排放效率(ACEE)对于实现气候和粮食安全目标至关重要。与传统研究通常假设全国统一的发展路径不同,本研究通过土地利用模式的视角,探讨了ACEE的不同收敛动态,以描绘其长期演变过程。通过对2004年至2020年的省级面板数据应用俱乐部收敛方法,我们否定了存在唯一稳态的假设,而是发现了五个具有不同均衡路径的收敛俱乐部,以及一小部分未收敛的省份。研究结果表明,农业土地利用模式起到了关键的分类作用:多元化系统通常能促进更高的效率均衡,而专业化生产基地尽管具有规模优势,却常常面临效率瓶颈。此外,不同俱乐部的效率驱动因素存在显著差异,高效率地区的固定资产投资不平衡限制了进一步的效率提升,而缩小城乡收入差距则普遍有助于大多数俱乐部的效率提升。这些发现强调了制定针对具体俱乐部的、适应当地情况的策略的必要性,以使生产系统、土地利用模式和要素投入与区域现实相协调,从而促进可持续农业发展,并增强中国在全球碳减排中的贡献。

引言

应对气候变化仍然是最紧迫的全球挑战之一,农业食品系统的转型已成为减缓气候变化的关键,因为它必须兼顾减排与粮食安全和农村生计。全球范围内,农业及相关土地利用变化约占人为温室气体排放总量的四分之一(Hannah, 2020; Laborde et al., 2020),而集约化农业实践会通过高投入和高能耗的生产进一步加剧这一影响(Gali? et al., 2019; Rehman et al., 2021)。在这种背景下,提高农业系统在减少排放的同时产生经济产出的效率已成为“用更少的碳生产更多”的可行途径,补充了绝对减排目标。
中国庞大的农业部门为这一全球议程提供了一个重要的实验场,提供了一个可扩展的模板,用于理解如何利用空间差异化的土地利用模式来优化环境和经济成果。尽管农业碳排放在中国总排放量中所占比例较小,但由于中国是世界上最大的农业生产国之一(IPCC, 2023; Maraseni and Qu, 2016),其排放量仍然相当可观。鉴于中国承诺在2030年前达到碳排放峰值并在2060年前实现碳中和(Li et al., 2016; Zhang et al., 2019),因此迫切需要更可持续的农业实践。中国在农业排放效率方面也取得了显著进展,多个关键领域的排放强度已接近发达国家的水平,这为分析效率提升的机制提供了宝贵的案例(Laborde et al., 2020)。
农业食品系统的转型已成为全球气候治理的核心支柱,需要在绝对减排与农村生计稳定之间取得微妙的平衡。全球范围内,农业绩效越来越依赖于效率提升,而不仅仅是产出的扩张,但这些收益在不同生产系统之间的分布仍存在不平衡(Lobell et al., 2009; Restuccia and Rogerson, 2008; West and Marland, 2002)。最近的全球核算显示,农业食品排放在不同地区和供应链阶段分布不均,反映了生产系统、投入强度、能源依赖性和土地管理的差异(Crippa et al., 2021; FAO, 2024)。这种不平衡意味着减排机会具有地域性。
在中国这一背景下,中国处于独特的位置。作为世界上最大的农业生产国之一,其向低碳转型的过程为理解效率提升的机制提供了宝贵的见解。中国的农业部门涵盖了多样的农业生态条件和生产模式,各省在资源利用、现代化和管理强度方面存在显著差异,导致不同省份的排放情况大相径庭(Chen et al., 2021; Li et al., 2020; Wu et al., 2021)。这些区域差异要求制定符合当地社会经济和环境状况的定制化减排策略,尤其是在快速城市化和现代化继续影响传统农业实践的情况下(Wang et al., 2020; Wu et al., 2021)。在这种情况下,提高农业碳排放效率(ACEE)提供了一种操作性方法,可以在减少环境影响的同时保障粮食安全,通过对比各地区的情况并识别减排机会,同时尽量减少产出损失(Tone, 2001; Zhou et al., 2008)。
为应对这一挑战,我们开发了一个时空框架,用于追踪中国各省的ACEE演变。主要创新在于根据ACEE的转变动态将省份划分为不同的收敛“俱乐部”,然后从土地利用的角度解释各俱乐部的具体收敛驱动因素。这一设计揭示了区域的ACEE轨迹,并量化了土地利用模式及相关经济因素如何影响收敛,为其他面临类似减排-粮食安全权衡的大型异质农业经济体提供了差异化的政策设计和可转移的模板。
本文的其余部分结构如下:第2节概述研究区域、数据来源和方法论,包括俱乐部收敛方法和Tobit回归分析的使用;第3节展示结果;第4节解释了ACEE收敛通过土地利用模式和经济因素的影响,并讨论了未来研究的方向;最后,第5节总结了主要发现并提出政策建议。

章节摘录

农业碳排放效率及其区域收敛

关于农业效率的理论研究逐渐从关注静态生产力转向动态可持续性转型。农业碳排放效率(ACEE)是一个综合指标,它考虑了经济增长、资源消耗和温室气体排放,必须同时考虑经济产出和非期望产出(Zhang et al., 2023)。从国际角度来看,农业碳排放效率已成为一个实用的

研究区域

本研究评估了中国28个省级行政区域的农业碳排放效率(ACEE)。由于北京、上海和天津这三个直辖市具有非典型的农业特征,因此未将其纳入分析。根据结构可比性和统计稳定性标准,还排除了一些其他地区。高度城市化的北京、上海和天津被排除在外,因为它们的农业特征与众不同

ACEE的空间和时间变化

本研究量化了2004年至2020年中国各省的ACEE情况,发现了显著的区域差异。如图3(a)-(b)所示,东南沿海省份、黑龙江以及一些西部省份的ACEE值通常较高。相比之下,作为国家粮食生产核心的中部省份以及偏远地区的ACEE水平较低。ACEE的空间分布不仅突显了

讨论

本节首先在农业土地利用所反映的要素投入模式框架内探讨了ACEE的收敛模式,分析了专业化或多样化如何影响ACEE的机制。为了进一步分析每个俱乐部内ACEE的影响机制,研究还探讨了经济因素在土地利用中的作用,以及这些因素在不同农业俱乐部中的表现。

结论与政策建议

本研究使用俱乐部收敛框架对中国各省的农业碳排放效率(ACEE)进行了全面评估,揭示了不同的区域动态,并提出了减少农业排放的可行策略。Herfindahl-Hirschman指数(HHI)用于识别ACEE的收敛模式,而Tobit回归分析进一步考察了影响每个俱乐部内ACEE的关键经济因素。

CRediT作者贡献声明

冯宇然:数据可视化、软件处理。王一飞:数据验证、正式分析。梁汉伟:初稿撰写与修订、监督、方法论设计、资金筹集、概念构思。朱一奇:初稿撰写、数据可视化、方法论设计、数据整理、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(项目编号:42571350)和中国国家大学生创新创业发展计划(项目编号:202410300041Z;202410300094Z)的支持。
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