“双碳”目标下黄河下游耕地...利用效率、收敛性与影响因素_刘涛.pdf

第 卷第期 年月水土保持通报 ，收稿日期：修回日期：资助项目：国家社科基金青年项目“乡村振兴背景下中国农村闲置资源协同激活问题研究（）”（）；教育部人文社会科学青年基金项目（）”；河南省高等学校青年骨干教师培养计划（）；河南理工大学“研究和阐释党的十九大精神”专项立项项目（）；河南省社会科学规划专项（）第一作者：刘涛（），男（汉族），山东省沂水县人，博士，副教授，主要从事农业农村经济研究。：。通信作者：霍静娟（），女（汉族），河北省邯郸市人，硕士，讲师，主要从事土地资源管理研究。：。水保碳汇研究“双碳”目标下黄河下游耕地绿色利用效率、收敛性与影响因素刘 涛，尚晓菲，苏原原，霍静娟（河南理工大学 财经学院，河南 焦作 ；河南大学中原发展研究院，河南 开封 ；河南理工大学 物理与电子信息学院，河南 焦作 ）摘要：目的分析黄河下游耕地绿色利用效率及其收敛性与影响因素，为黄河下游地区耕地生态保护与高质量发展提供参考。方法将耕地资源利用过程中产生的耕地面源污染和碳排放等非期望产出和总碳汇同时纳入评价指标体系，利用 模型、收敛模型、面板 模型系统分析了 年黄河下游 个地市耕地绿色利用效率、收敛性与影响因素。结果黄河下游耕地绿色利用效率整体呈上升趋势，但 年末仍未达到最优状态。黄河下游地区耕地绿色利用效率存在空间非均衡性，豫南及鲁北耕地绿色利用效率值较高，而郑州、威海等地市的效率值一直偏低。从效率分解看，黄河下游地区耕地绿色利用效率提升的主要动力源于规模效率，阻力来自纯技术效率。从收敛检验看，黄河下游耕地绿色利用效率均存在收敛和收敛，河南省耕地绿色利用效率的地市间差距明显低于山东省，但山东省的收敛速度较之更快。从影响因素看，农作物种植结构与政府财政支农对黄河下游地区耕地绿色利用效率起促进作用，而城乡收入差距、经济发展水平和耕地机械投入强度起抑制作用。结论未来黄河下游不但要提高耕地绿色利用的综合管理水平，加强地市间交流合作，更要在推进耕地绿色利用发展的同时，重点关注各地区耕地绿色利用效率的收敛速度与发展差距之间的协调。关键词：“双碳”目标；耕地绿色利用效率；模型；黄河下游文献标识码：文章编号：（）中图分类号：文献参数：刘涛，尚晓菲，苏原原，等“双碳”目标下黄河下游耕地绿色利用效率、收敛性与影响因素水土保持通报，（）：；，“”，（）：，“”，（.，；.，；.，）：，：“”；处于黄河下游的河南省和山东省，是中国重要的粮食生产基地，粮食产量居于全国前列，但高强度的耕地利用活动不仅释放出大量，还会污染耕地周边生态环境。根据学者们对黄河流域面源污染的研究可知，河南省与山东省耕地面源污染对流域内水污染的贡献值排名居前两位。此外，黄河流域下游地区耕地非农化速度正在逐步加快，引发耕地数量减少、质量退化和生态功能下降等一系列问题，耕地利用急需加快向绿色化转型。为此，黄河流域生态保护与高质量发展规划纲要 强调下游地区要推进面源污染控制、减少环境污染，给黄河下游地区保障粮食安全、做好耕地保护提供了方向。近年来，国家提出“碳达峰、碳中和”的战略目标，给黄河下游耕地利用带来新的要求。一方面，耕地是中国重要的碳排放来源，另一方面，耕地资源是增加碳汇的重要途径，耕地资源固碳增汇能力的提升对实现“双碳”目标具有重大影响。在“双碳”目标的现实要求下，如何实现黄河下游耕地“绿色化”“低碳化”利用、提高耕地绿色利用效率已成为亟待解决的重要课题。基于此，将耕地资源利用过程中产生的耕地面源污染和碳排放作为非期望产出、总碳汇作为期望产出纳入评价指标体系，科学测度黄河下游耕地绿色利用效率，研究各地市耕地绿色利用效率的演变规律、收敛性及其影响因素，对推动黄河下游耕地生态保护与高质量发展、实现“双碳”目标具有重要意义。近年来，国内外学者围绕耕地绿色利用效率的指标设定、测算方法 、研究区域等 方面进行了广泛的研究。首先，在指标设定上，大多学者将耕地利用看成“投入产出”的过程，并在此基础上建立指标体系。有些学者选择农业劳动力、化肥、农药等作为投入指标，选用粮食产量、农业总产值作为产出指标，对珠三角、东部沿海的耕地效率进行测算。随着研究不断成熟，有些学者尝试用碳排放代表环境因素纳入效率测算指标，且部分学者 考虑到农药、化肥等投入将造成环境恶化，在不考虑环境因素的前提下，耕地利用效率会被高估。综上所述，虽然目前相关研究在测算耕地利用效率时逐渐考虑环境因素的影响，但少有文献将耕地“总碳汇”纳入指标体系。随着 年中国“双碳”目标的提出，耕地作为固碳增汇重要资源，其固碳能力不能忽视。其次，在测算方法上，大多数文献采用传统径向 或者非径向的 模型测算耕地利用效率，鲜有文献采用兼顾径向与非径向的 模型进行测量。最后，在研究区域上，大多数文献集中在全国、某省 或者长江经济带 等地区，鲜有学者探讨黄河下游耕地绿色利用效率。基于此，本文尝试性地将耕地资源利用过程中产生的面源污染和碳排放等非期望产出以及耕地资源固碳增汇能力同时纳入评价指标体系，利用 模 水土保持通报第 卷型、收敛模型和面板 模型系统分析黄河下游耕地绿色利用效率及其收敛性与影响因素，以期为黄河下游地区耕地生态保护与高质量发展提供参考。研究方法 模型现有研究在测算耕地利用效率时大多采用非径向 模型，但是该模型以损失效率前沿投影值的原始比例信息为代价，而耕地绿色利用效率的投入与产出指标的数据具有多重性，这决定了变量之间很难完全按径向变动或非径向变动。基于此，等 提出了兼顾径向与非径向的 模型，可以弥补传统径向 模型与非径向 模型的不足。因此，本文利用 模型对耕地利用效率进行测算。本文构建产出导向、规模可变的 模型，具体表达式为：.，（，）（）式中：为测算的最佳效率值；为 的线性组合系数；为产出指标的个数；为产出指标的松弛变量；为产出指标的相对重要程度；为非径向部分的权重，当时为径向模型，当时为 模型。收敛模型（）收敛模型。收敛模型旨在评价黄河下游各地市耕地绿色利用效率差异是否会随时间推移逐渐减小，通常用变异系数衡量，具体表达式为：（）（）（）式中：表示变异系数；表示标准差；为算数平均值；为样本个数；为样本值。当较多年份出现 ，则表明各地市间耕地绿色利用效率随时间推移逐渐减小，即存在收敛。（）绝对收敛模型。绝对收敛旨在分析黄河下游耕地绿色利用效率较低的地市效率增长率是否大于耕地效率较高的地市，即随着时间的推移，效率低的地区是否会追赶上效率高的地区，最终达到同一稳态。具体表达式为：（）式中：，分别为黄河下游地市报告期与基期的耕地绿色利用效率；为基期与报告期时间跨度，表示地市的耕地绿色利用效率年均增长率，且，故文中的起始年份为基期的下一年；为待估参数，若，且通过显著性检验，则表明黄河下游各地市间耕地绿色利用效率存在绝对收敛。（）条件收敛模型。条件收敛旨在分析黄河下游各地市耕地绿色利用效率是否会随时间推移趋于各自的稳态水平。目前关于条件收敛检验有两种方法：一是在绝对收敛模型基础上加入相关控制变量进行检验。二是采用面板固定效应估计。前者在选择控制变量时存在主观性，无法有效避免遗漏变量问题，后者则可通过双固定效应减少因耕地绿色利用效率以外的其他因素产生的影响。因此，本文采用面板双固定效应模型进行估计。具体表达式为：（）移项合并同类项，整理得：（）（）式中：为黄河下游地市期的耕地绿色利用效率；为待估参数，若且通过显著性检验，则表明黄河下游各地市耕地绿色利用效率存在条件收敛。面板 模型以 年黄河下游各地市耕地绿色利用效率作为因变量，各影响因素作为自变量，分析黄河下游耕地绿色利用效率的影响机制。由于 测算的耕地绿色利用效率为受限变量，若采用 回归会导致参数估计出现偏差，而 模型可以克服此缺陷。鉴于此，本文采用面板 模型分析黄河下游地区耕地绿色利用效率的影响因素。具体模型为：（）式中：为黄河下游市在年的耕地绿色利用效率；为各影响因素；为待估参数；为随机误差项。指标选取与数据来源投入产出指标借鉴已有研究 ，从“投入产出”角度构建耕地绿色利用效率评价指标体系，具体见表。需要说明的是，耕地不仅是碳排放的来源之一，而且具有强大的碳汇能力，因此在产出指标设定时不仅考虑了第期刘涛等：“双碳”目标下黄河下游耕地绿色利用效率、收敛性与影响因素“耕地面源污染”与“碳排放”两种非期望产出，同时在期望产出中创新性地引入“总碳汇”指标，代表耕地利用过程中产生的生态效益，从而使效率评价体系更加科学、全面。表耕地绿色利用效率投入产出指标体系 一级指标二级指标变量及说明投入农业劳动力投入农业从业人员 人耕地投入农作物播种面积 化肥使用折纯量农用物资投入农药使用量农用薄膜使用量机械投入农业机械总动力 灌溉投入有效灌溉面积 期望产出耕地产出效益粮食作物产量耕地生态效益总碳汇非期望产出耕地面源污染耕地面源污染综合指数碳排放碳排放总量耕地利用过程中产生的非期望产出主要是面源污染与碳排放。耕地面源污染主要来源于化肥中氮磷的流失、农药损失以及农膜残留，采用熵值法测算耕地面源污染综合指数，以此作为耕地面源污染的代理变量。其中，氮磷流失量化肥使用折纯量氮磷在化肥中所占比例化肥流失系数，氮磷比例分别为，化肥流失系数为，对于农药损失与农膜残留，分别设定为 与 。并选取化肥、农药、农用塑料薄膜、翻耕、灌溉以及农机使用消耗的化石燃料（主要为柴油）作为耕地利用过程中的碳源，碳排放量的计算公式为：（）式中：为碳源种类；为碳源具体量；为各类碳源的碳排放系数。耕地利用过程中产生的总碳汇是指对一些主要农作物在生产周期内通过光合等一系列化学反应吸收的二氧化碳量。根据已有研究，总碳汇计算公式为：（）（）式中：为农作物种类；为碳吸收率；为农作物经济产量；为农作物含水率；为农作物经济系数。影响因素指标参考已有研究，从自然条件、经济社会发展与农业科技水平角度选取了耕地利用效率的影响因素。（）自然条件。受地形、气候等因素影响，各地区农作物种植结构存在差异，因此用农作物种植结构表示各地市自然条件差异，具体用粮食播种面积占农作物播种面积比重计算。（）经济社会发展水平。选取以下代表性的指标：人均 表征经济发展水平；城镇人均可支配收入与农村居民人均纯收入的比值表征城乡收入差距；农林水事务支出占财政总支出比重表征政府财政支农。（）农业科技水平。农业科技水平提高直接表现为机械化、自动化程度的提高，因此用单位耕地面积农业机械总动力表征耕地机械投入强度。数据来源本文研究对象为黄河下游，包括河南省、山东省共 个地市（由于数据不全，济源市未纳入分析）。各指标数据来源于 河南省统计年鉴（）山东省统计年鉴（）数据库 以及各地市对应年份统计公报。为消除价格因素影响，对有关名义变量进行平减处理。由于经济发展水平与农业科技投入指标与其他指标量纲不同，故对两个指标取对数后再进行回归。部分缺失值依据数据特征采用插值法、趋势法补齐。结果与分析黄河下游耕地绿色利用效率测度：类方法比较图呈现了种方法测算的黄河下游耕地绿色利用效率。方法。评价体系中不包含总碳汇和非期望产出，计算不考虑“双碳”目标的黄河下游耕地利用效率；方法。考虑“双碳”目标，加入非期望产出计算黄河下游耕地绿色利用效率；方法。在考虑非期望产出的同时，引入耕地利用过程中产生的生态效益“总碳汇”，计算黄河下游耕地绿色利用效率。对比种测算方法发现，方法测算的黄河下游耕地利用效率在 之间波动，总体上较高，但由于未考虑碳排放等非期望产出的影响，因此不能反映黄河下游耕地绿色利用效率的真实水平。方法中增加碳排放等非期望产出指标后，黄河下游耕地绿色利用效率在 之间波动，整体低于不考虑碳排放等非期望产出的效率值。由此可以看出，碳排放会产生明显的负面影响，降低了黄河下游耕地绿色利用效率。方法不仅考虑到耕地生产过程中会产生碳排放的负面效应，同时认为耕地也具有强大的碳汇能力，在同时引入“碳排放”等非期望产出和“总碳汇”指标后，发现观测期内黄河下游耕地绿色利用效率整体高于方法和方法的测算结果。其中 年效率值明显增加，可能源于 年月 水土保持通报第 卷日起实施的 中华人民共和国耕地占用税法实施办法，有效地约束了纳税人占用耕地的行为，促进