湖北省农业低碳发展制约因素的实证探析

摘要：从农业生产投入角度，运用多元回归方法，对湖北省１９８０～２００８年间的农业生产增长情况进行了研究分析。结果表明，化肥施用量和农业机械总动力对湖北省农业总产值增长贡献显著，但也因此成为制约湖北省农业低碳发展的主要因素。从而确定湖北农业低碳发展工作关键切入点应放在合理施肥、生产模式创新及合理发展农机化等方面。

关键词：农业；低碳；生产函数；影响因素；对策；湖北省

中图分类号：Ｆ３２７文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０11）10－2138-04

Ｅｍｐｉｒｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ Aｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Dｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ

ＭA Ｌｕｎ－ｊｉａｏ

（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ， Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２５，Hubei，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｉｎｐｕｔｓ，the increase of ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ １９８０ ｔｏ ２００８ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． The results showed that ｔｈｅ ｎｅｔ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｆａｒｍ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｆａｒｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｔｏ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｂｕｔ they ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｍａｉｎ restricting ｆａｃｔｏｒｓ to ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ． Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｋｅｙ ｅｎｔｒｙ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Pｒｏｖｉｎｃｅ lie in rational fertilization，innovation of new agricultural production pattern， and rational development of agricultural mechanization， etc.．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： aｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ； lｏｗ－ｃａｒｂｏｎ； pｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ； iｎｆｌｕｅｎｃｅ ｆａｃｔｏｒ； cｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ； Ｈｕｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ

自１８世纪工业革命以来，人类“高碳”活动使大气中的ＣＯ２、ＣＨ４和Ｎ２Ｏ等温室气体浓度不断升高，导致气候变暖、大气环流异常，海平面上升，自然灾害频繁发生，人类社会可持续发展遭受严重威胁。减缓温室气体排放，广泛发展低碳经济是人类现在和未来惟一的选择。作为与自然环境关系最为紧密的农业不仅正在遭受气候变暖的严重摧残，而且对全球气候变暖负有重要责任。因此，农业发展也必须选择低碳化。湖北省是传统农业大省，是中国重要的粮、棉、油、猪生产基地，主要农产品产量位于全国前列。目前，节能减排和循环农业技术已在湖北省各地广泛应用，但变为自觉行动和普遍行为尚有差距。在倡导低碳农业的背景下，湖北农业应该加快行动步伐，切实贯彻节能减排方针，促进湖北农业的低碳化发展，为湖北的可持续发展作贡献。

１湖北省农业低碳分析框架

“低碳”农业是针对过去的“高碳”农业，高碳农业是重要的温室气体释放源，碳排放源存在于农业生产的各个环节，如土壤施肥（包括无机肥料和有机肥料的使用）排放的Ｎ２Ｏ、ＣO２；农业生产过程中直接或间接的能源消费产生的ＣO２排放；反刍动物消化、动物粪便厌氧分解、水稻生产过程中ＣＨ４排放；生物质燃烧、农业废弃物的燃烧也是ＣＨ４和Ｎ２O的主要排放源。据估计，农业源排放ＣO２、ＣＨ４和Ｎ２O的量分别占总的人为温室气体排放量的２１％～２５％、５７％和６５％～８０％。总的来说，农业对全球变暖的应承担２０％责任。对我国而言，农业源温室气体排放占总的人为温室气体排放量的１２．１％～１８．３％［１］。因此，低碳农业要求在农业生产的各环节中应做到低能耗、低排放、低污染。

农业本身在排放各种温室气体的同时也在吸收和分解他们，如农作物和树木花草吸收ＣO２、土壤吸收和分解ＣO２、ＣＨ４等。所以无论是温室气体排放强度还是农业对温室气体的吸收和分解强度，都直接关系到农业低碳化，而这一切主要取决于农业如何投入、如何组织生产、选择什么样的生产模式。基于此，本文旨在从农业生产投入角度，运用多元回归方法建立湖北省农业生产函数模型，找出低碳农业生产的主要影响因素，明确目前农业生产模式存在的问题，从而确定湖北农业低碳发展的关键切入点。

一般农业生产投入要素主要是土地、资本、劳动力和技术，具体来说可表现为播种面积、化肥、劳动力、农业机械动力、农药、种子、排灌及其他投资等。鉴于数据的可取得性及定性分析结果，采用Ｃ－Ｄ生产函数的如下形式建立模型：

ＬｎＹ＝ａ０＋ａ１×ｌｎＦ＋ａ２×ｌｎＪ＋ａ３×ｌｎＬ＋ａ４×ｌｎＳ＋Ｕ （１）

其中：Ｙ是农业总产值（亿元），Ｆ是化肥施用量（万ｔ），Ｊ是农业机械总动力（万ｋＷ），Ｌ是农业从业人员数（万人），Ｓ是农作物有效播种面积（万ｈｍ２）。

２湖北省农业生产函数模型的建立

２．１数据收集

表１数据主要来源于《湖北统计年鉴１９９６、２００１、２００９》、《新中国农业６０年统计资料》和《新中国五十五年统计资料汇编》。为保证数据的可比性，表中的农业总产值Ｙ为可比价的农业总产值，是按１９７８年为基期的湖北省各年农产品生产价格指数进行换算调整；有效播种面积Ｓ，是各年农作物播种面积与成灾面积的差额；农业从业人员数Ｌ和农业机械总动力Ｊ均为各年年末数；化肥施用量Ｆ为折纯量。

２．２模型建立

对模型（１），利用Ｅｖｉｅｗｓ软件运用ＯＬＳ法获得的回归结果和效果如表２、表３所示。

回归方程为：

ｌｎＹｃ＝－０．４６５＋０．６４２×ｌｎＦ＋０．５６６×ｌｎＪ-０．２９４×ｌｎＬ＋０．０８０×ｌｎＳ （２）

（－０．１９２ ８） （９．４３６ ４） （５．５８０ ７） （－１．２４２ ４） （０．４１１ １）

模型检验：从经济意义考虑，ａ１、ａ２、ａ４＞０，表明化肥施用量、农业机械总动力及不受灾的作物播种面积与农业生产成正相关关系，符合实际情况。ａ３＜０，表明农业从业人员增加反而农业生产下降，也比较符合实际情况，原因在于湖北农业劳动力存在剩余，现有农业劳动力的边际报酬是递减的。从统计检验角度看，Ｒ２＝０．９７６，调整后的Ｒ２＝０．９７２，Ｆ＞Ｆ０．０５（５，２３）＝２．６４，说明方程拟合优度很高，回归模型总体线性关系显著。而回归系数的ｔ值并不都大于ｔ０．０２５（２９－５）＝２．０６４，其中化肥施用量和农业机械总动力的系数显著性水平很高，可达到９９．９％，而常数项、有效播种面积的系数非常不显著，不能通过ｔ检验，农业从业人员数的系数也不太显著，说明解释变量之间存在严重多重共线性。另根据Ｗｈｉｔｅ检验（表３），检验统计量ｎＲ２＝１９．７３，在５％的显著性水平下查χ２分布表得临界值χ２０．０５（１４）＝２３．７，ｎＲ２＜χ２０．０５（１４），故模型不存在异方差。对于ｎ＝２９，ｋ＝５查表得ｄＬ＝１．１２，ｄＵ＝１．７４，０＜ＤＷ＝０．６５＜ｄＬ，说明序列存在正自相关。因此，方程（２）还不能作为最终方程来使用，需要进行修正。

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２．３模型修正及结果

为了消除回归方程（２）中的多重共线性和序列自相关，首先采用逐步回归法剔除了回归不显著的农业从业人员数和农作物有效播种面积两个因素，然后运用柯克兰－奥克特法（迭代法）消除序列自相关，得方程：

ｌｎＹｃ＝－１．９３＋０．６０６×ｌｎＦ＋０．５６４×ｌｎＪ （３）

（－２．４９１） （４．３９８） （３．３２９）

Ｒ２＝０．９８５ ８，调整后的Ｒ２＝０．９８３ ２，Ｆ＝３８２．３９５ ０ ＞Ｆ０．０５（２，２４）＝３．４０

｜ｔ０｜、｜ｔ１｜、｜ｔ２｜＞ｔ０．０２５（２４）＝２．０６４，ｄｕ＝１．５６＜ＤＷ＝２．０１＜ ４－ｄｕ

显然方程（３）通过了各项检验，并且根据方程（３）模拟１９８０～２００８年的农业总产值，其平均相对误差较小，仅为０．７９％，说明该方程令人满意，为最优模型。解释变量系数之和为１．１７，约等于１，贴近期望值。

３结论

根据回归模型结果可知，化肥施用量和农业机械总动力的弹性系数分别为０．６０６和０．５６４，表明化肥施用量、农业机械总动力各增加１％，农业产出分别增加０．６０６％、０．５６４％，此两项投入要素对湖北省农业生产增长的影响位居主要地位，改革开放以来湖北省农业生产增长主要得益于这两项要素的不断投入。事实上这两项要素对农业生产增长的贡献率非常高，按方程（３）中的弹性系数计算，１９８０～２００８年期间，化肥施用量对湖北农业增长的贡献率最高，达到３０．２９％，农业机械总动力的贡献率次之，为２０．３３％，两项要素投入的贡献率占一半以上，而其他所有要素如农业从业人员数、有效播种面积、农药、以及技术进步的贡献率加起来只有４９．３８％（表４）。进入２１世纪以来，湖北省农业生产年均增长率大大下降，相对全期（１９８０～２００８年）低８．６个百分点，而农业机械总动力的增长速度却比１９８０～２００８年间高４．２个百分点，虽然化肥施用量的增长速度相对整个时期有所放缓，但也只低２．９３个百分点，仍小于农业生产增长率的下降幅度。如果仍用上述方法测算，则２０００～２００８年间化肥施用量和农业机械总动力对湖北省农业生产增长的贡献率有可能更高。

由此看来，湖北省农业低碳发展尚存在很大问题。虽然农业机械和化肥的使用是科技成果对农业的贡献，对农业增产有着显著作用，但负面作用不容忽视，既可能带来农产品的残毒，又制约低碳农业发展，影响农业的可持续发展。首先，化肥施用不当会加剧温室效应，化肥的大量施用，会加速土壤中有机碳的矿化，抑制土壤对碳的吸收，也影响土壤中Ｎ２O的产生与排放，进而向大气中排放大量的ＣＯ２、ＣＨ４和Ｎ２O温室气体，土壤也会因此而板结、质量下降。此外，化肥生产中也会释放大量ＣＯ２，包括生产能耗释放（我国主要以煤炭来生产化肥）以及产品本身释放（化肥主要成分氨的ＣＯ２释放系数约３．４（ｔ ＣＯ２／ｔ氨）［２］）。其次，农业机械的使用要耗用汽油和柴油等石化燃料，这些都是高碳释放源（表５）；同时农业机械使用过程中的燃料溢漏又直接污染损害农田，降低土壤固碳能力。另外，农业生产中大量喷洒农药、使用塑料薄膜等同样不能忽视，据有数据可查的１９９０～２００８年间湖北省农药喷洒量增长了１９８．９２％，年均增长６．２７％，农用塑料薄膜增长了４２．０７％，年均增长２．０９％。农药和塑料薄膜都会严重污染、破坏生态环境，危害土壤储存有机碳。

显然，目前湖北省农业生产模式存在非常严重的碳排放问题，距离低碳农业的要求还相差甚远，因而转变农业生产方式、节能减排、发展低碳农业刻不容缓。本着“减少碳排放、增强固碳能力”两个基本点，当前湖北农业低碳发展工作重点应放在如何合理施肥、如何进行生产模式创新及如何充分合理发展农机化等方面，具体可采取以下主要措施。

４主要对策

４．１科学高效施肥，实现节约增产低碳

２００５年中央一号文件提出了“推广测土配方施肥”，根据土壤肥力情况及作物的需肥特点等，确定施肥的种类、配比和用量，进而达到增产丰收、节约成本及促进低碳的目的。但据调查了解，湖北省农业“测土配方施肥”实际情况不尽如人意，试验和示范较多，真正普及、自觉行动的少，施肥时依然“我行我素”、“跟着感觉走”，化肥还是没少用。这就要求我们必须进一步加大测土配方施肥的宣传培训力度，通过各种形式广泛开展科学施肥和田间管理技术指导，积极开展“科技入户工程”，变“硬性推广”为广大农民的自觉行动。其次，进一步完善测土配方施肥的运营体系，从测土、配方、配肥、供肥和施肥指导等各个环节，组建专班，协同配合，尤其要鼓励肥料生产企业和肥料经销商参与配方肥生产供应和技术服务。再次，继续加大对测土施肥工作的投入，安排专项资金，保证相关科技人员的配备及测肥配肥设备的添置。湖北是化肥消耗大省（２００８年位列全国第四），进行测土配方施肥是非常明智之举，也是必然选择，这项工作必须坚持常抓不懈。

４．２重视有机肥，增强农业固碳能力

随着农业生产的发展，土壤有机质矿化强度越来越大，依靠大量化肥增加土壤肥力只能是恶性循环，只有不断增加作物秸秆还田的数量，用粪肥、堆肥或有机肥替代化肥，补充土壤有机质，才能更好地维持土壤有机碳（ＳＯＣ）平衡。湖北省每年都有大量的作物秸秆产生，据介绍，仅江江平原每年收割的秸秆约２ ０００万ｔ，但绝大多数都是“照天烧”，这样不仅造成严重大气污染、加重碳排放，而且极大的浪费了宝贵资源。单纯从技术上看，我国在农作物秸秆利用方面积累了十分丰富的资料和经验，也不遗余力地进行广泛宣传推广，但由于种种原因，收效甚微。有鉴于此，湖北省相关各级部门应狠抓落实，大力促进秸秆还田，减少污染，补充农田土壤肥力，增强固碳能力，促进低碳农业发展。

４．３提倡保护性耕作

为尽量减少机耕、翻、耙等农机作业，节约柴油等石化燃料，提倡进行保护性耕作。保护性耕作是指至少保持３０％的土壤表面覆盖作物有机残体；减少引起水土流失的任何耕作和栽培系统，或者是风蚀严重地区在风蚀关键期，至少要保持相当于

１ ０００ ｋｇ／ｈｍ２平坦的、切碎的作物有机残体在土壤表面［４］。保护性耕作还有利于减少农田扬尘和水土流失，有利于蓄水保墒和增加土壤有机质，有利于增加土壤碳储量。

４．４发展低碳农机化，使用低碳清洁能源

现代农业生产的一个重要基石是农业机械化，农业发展不能没有农业机械化，但应该是低碳农机化，在使用农业机械作业时应逐渐摒弃石化燃料，使用清洁能源，如生物乙醇、生物柴油和生物石油等生物燃料。另外，要加快淘汰和更新高耗能落后的农业机械和装备，使用低能耗、低污染、低排放的农业机械和装备。

４．５创新农业生产模式，发展循环农业

实践表明，科学研究选择不同作物品种，或农作物、蔬菜瓜果、畜禽、水产养殖等进行套种、混种、间种的立体种养和循环利用，不仅可以节约土地、提高经济效益，而且可以利用不同农、林、牧、渔业生产之间的互补互助作用，少施化肥农药，少用农业机械，提高农业碳汇。湖北省农业种、养条件俱佳，可利用有利条件大胆创新，摸索适合的立体种养和循环农业模式，充分有效利用资源，化害为利、变废为宝，促进农业低碳化发展。

４．６加强低碳农业科技研发和推广应用

发展低碳农业要以科技为后盾，当前尤其是肥料生产技术和施肥技术研发，以及清洁能源研发与生产。在低碳农业科技成果推广应用方面要加强力度，应适当的出台鼓励低碳农业的政策和优惠措施，采取更加灵活的机制。

此外，鉴于目前绝大多数人对低碳农业经济还缺乏了解，因而加大宣传工作力度不可懈怠。要通过广泛持续宣传，让低碳概念家喻户晓，让低碳重要性和紧迫性深入人心，让低碳意识和行动成为习惯，成为自觉行为。

参考文献：

［１］ 林而达． 气候变化与农业可持续发展［Ｍ］． 北京：北京出版社，２００１．３－１７．

［２］ 陈冠荣． 建议化肥工业进行战略性调整［Ｊ］．大氮肥，２００１（２）：７３－７６．

［３］ 漆雁斌． 能源紧张情况下的低碳农业发展问题分析［Ｊ］． 农业技术经济，２０１０（３）：１０６－１１５．

［４］ 林而达． 中国农业土壤固碳潜力与气候变化［Ｍ］．北京：北京科学出版社，２００５．１０４．

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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