中国省域农业碳减排潜力及其空间关联特征——基于空间权重矩阵的空间Durbin模型.docx
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1、 中国人口 资源与环境 年 第卷 第期 蛆 删,砌强璐 删心田卧 中国省域农业碳减排潜力及其空间关联特征 基于空间权重矩阵的空间模型 吴贤荣 张俊飚程琳琳 田 云 (华中农业大学经济管理学院湖北农村发展研究中心,湖北武汉) 摘要科学估算各地区碳减排潜力并探讨其空间异质性是制定减排政策及碳权交易政策的重要基础。本文基于环境生产技术,通过 构建期望产出与非期望产出共存的农业经济核算体系,以()一年中国大陆个省区作为研究对象,首先利用方向距离函数 测算农业碳排放影子价格。并以此构建农业碳减排潜力指数,通过计算发现,考察期间,中国各省域农业碳减排潜力水平呈现相对平 稳略有提升趋势,各时期的农业碳减排潜
2、力水平地区差异明显。在此基础上,引入考虑空间距离函数的空间权重矩阵通过空间自相 关 ,指数检验得出:中国各省域农业碳减排潜力存在显著的空间依赖性。最后,采用空间) “ 模型探讨中国省域农业碳减 排潜力的空间关联特征。结果显示一个省区的农业碳减排潜力水平不单受到自身经济及产业状况的影响,还与其所处的环境及相邻 省区的发展情况具有一定相关性具体表现为:各省区的经济发展水平及农业经济发展水平、农业产业结构等因素对本省区农业碳减 排潜力有显著正向促进作用,而对外开放程度和农业受灾率在一定程度上阻碍了本省区农业碳减排潜力的提升;一个省区的农业公 共投资、对外开放程度对除本省市外其他省区农业碳减排潜力有显
3、著正向影响,农业产业结构对除本省市外其他省区农业碳减排潜 力有显著负向影响。建议各省区除调整根据各影响指标落实本省内农业碳减排工作外。还需加强与其他省份的减排合作,充分利用 空间因素溢出效应,通过建立相邻省区间以碳排放权 交易中心促进跨省域减排合作机制及减排补偿制度。 关键词低碳农业;农业碳排放:减排潜力;空间溢出效应:空间)模型 中图分类号 心文献标识码文章编号 () : 全球气候变暖已经成为各国政治、经济、科学等领域 重点关注的问题,碳排放量逐年增加是导致全球气候变化 的重要因素,全球性碳减排呼声越来越高。农业较之其他 产业,碳减排具有较强的正外部效应,除了可以减少大气 中的温室气体排放减
4、缓温室效应,往往还意味着土壤营养 的提高、土壤结构的改良、农业环境品质的改善 ,而这些 正外部性的呈现对于推进我国农业的健康可持续发展是 大有裨益的。面对京都议定书对各国家及地区所限定 的减排责任,将农业行业减排纳入整个碳交易减排体系已 经成为农业大国减排计划不可避免的趋势。中国作为农 业大国,其农业碳减排问题更不容忽视,结合中国特有国 情,保障粮食安全与农业可持续发展的前提下,将农业碳 减排纳入应对气候变迁的行动之一,研究其农业碳排放问 题,进而分析农业碳减排潜力具有重要现实意义。 文献评述 从已有文献来看,农业碳减排问题是近年来学术界探 讨的焦点之一,研究围绕低碳农业发展、农业减排机制探
5、讨与减排政策制定等方面展开 “ ,形成了一批十分具有 现实价值的研究成果,这为农业碳减排潜力的探讨奠定了 一定基础。一些国外学者尝试将经济学中的影子价格原 理引用到对经济生产过程中的环境污染治理成本分析 上 ” ,并结合方向距离函数与污染物影子价格方法研究不 同地区间减排成本差异 ,国内颇具代表性的有陈诗一、 收稿日期: 一 作者简介:吴贤荣,博士生,主要研究方向为资源与环境经济、低碳经济。 通讯作者:张俊飚,博士,教授,博导。主要研究方向为农业经济理论与政策、资源与环境经济。 基金项目:国家自然科学基金重点项目 “ 现代农业科技发展创新体系研究 ” (编号:);国家自然科学基金项目 “ 气候
6、框架公约下农 业碳排放的增长机理及减排政策研究 ” (编号:)、 “ 作物秸秆资源化利用的减碳潜力与生态环境效应 ” (编号:);国家社会科 学基金青年项目 “ 碳交易视角下我国低碳农业发展的推进机制与政策创新研究 ” (编号:兀);教育部人文社会科学研究青年基金项目 “ 农业产业集群的时空变异与生态效率研究 ” (编号:);中央高校基本科研业务费专项资金资助 “ 基于的农业产业布局变化与 生态环境效应的互动机制研究 ” (编号: )。 万方数据 面兀万五云;历 涂正革二位。前者以工业二氧化硫为研究对象,以其影子 价格值来衡量工业个主要行业的减排成本值,构建环 境治理代价及减排成本分析框架,并
7、为我国环境治理走向 市场化提供了一定依据。;后者同样研究工业二氧化硫, 选用北京、甘肃、河北三地作为代表测算并分析其影子价 格变动趋势,主张不同时段应采取有差异的减排措施及政 策 。他们分别从考虑减排效率及公平的角度出发研究 低碳减排问题,探究排放权限与气候变迁的应对之策一。 在此基础上, , 对全球农业温室气体减排潜 力进行了粗略估算,并从农户角度出发研究了减排技术的 采纳意愿,但该研究由于部分数据缺失原因,所得结果中 农业减排潜力对后人的参考价值受到限制 。国内关于 农业碳减排潜力定量分析的相关研究起步相对滞后,黄德 林等通过将吼 模型运用于农业产业的温室气体减 排潜力分析,对该产业特殊减
8、排意义进行评价,并估测了 中国农业温室气体排放征税口径 ;李静等基于中国 个省份的面板数据估计了三种常见农业污染物的减排潜 力,指出中西部地区农业减排潜力与东部地区相比较 中国人口 资源与环境年第期 放),那么农业部门所有生产可能性集(算)可描述为式 (): (戈)(,):戈 (,) () 用向量(,一。)来定义农业产出的正向增长方 向,在不改变资本、劳动、土地等生产要素的前提下,方向 距离函数(用表示)追求的是既定农业期望产出水平时 非期望产出农业碳排放的最大缩减可能,或既定非期望产 出水平时农业期望产出的最大扩张可能,用加权系数表 示,代数表述如式(): (搿,;,一。):(, 。) ()
9、 () 影子价格可以用于衡量碳排放对期望产出的效应,定 义为在某一特定产出条件下,单位碳排放变化所导致的农 业总产值变化量 “ ,从而使得农业总产值的变化与农业 碳排放量变化所引起的经济成本之间相互联系起来。若 用,、。分别表示农业期望产出的价格与农业非期望产出 的价格,则基于原方向距离函数的非期望产出的价格形式 可表示为式(): 大。 上述研究一定程度上丰富了农业碳减排的研究思 (茗,;,一。)加 ,、 ) 路,为后续相关研究奠定了坚实基础,但普遍存在的一个 问题是,未考虑相邻的不同地区间农业碳减排的相互影响 作用,即空间相关性。根据 “ 地理学第一定律 ” 的观点,认 为任何事物都具有一定
10、的空间依赖性,且这种空间相关关 系会因为地理距离的远近而表现出强弱的不同 。而事 实上,在农业生产过程中,由于生产要素的跨区域流动、先 进技术的溢出效应、生产创新的相互模仿等一系列经济活 动通常情况下区域集聚效应明显,各地区并非独立存在, 而是相互受到临近地区相关活动的影响。然而,现有文献 中对于我国农业碳排放或农业碳减排潜力的相关研究并 没有体现出各省域间所存在的空间关联特征。依据区域 间农业生产要素流动、农业碳排放等污染物产出均具有较 强的空间属性,不再适用于传统的计量回归模型。基于 此,本文尝试借用空间计量模型方法,用中国个省区自 年至年的面板数据来分析地理空间效应对我国 各省域农业碳减
11、排潜力所造成的影响。 研究方法 非期望产出的影子价格 根据舭, 提出的环境生产技术基本思 想 ” 。,可以将只考虑投入、产出要素的传统农业生产过程 扩展为既包括期望产出又包括非期望产出的所有生产可 能性,我们用字母、分别代表投入要素(资本、劳动、 土地)、期望产出(农业总产值)和非期望产出(农业碳排 万方数据 ()式中:徊(戈,; ,一。)表示方向距离函数求偏 导,等号左边 即为非期望产出影子价格,也就是农业碳 排放影子价格。它表示单位农业碳排放边际变化所带来 的农业总产值的变化量,即减少(增加)单位农业碳排放 量所导致的农业总成本的变化量,这正是宏观经济意义上 边际成本的概念,此处为农业边际
12、减排成本。 空间计量模型 从空间计量的角度,一个地区可以划分为若干个不同 的空间单元,而每一个空间单元上的某种经济活动现象或 单元属性值同其周围的其他空间单元上的同一现象或属 性值具有一定的关联特征。 。常用来模拟空间相关性所 表现出的地理空间效应的方法有以下三种:空间滞后模型 ( ,简记)、空问误差模型( ,简记)和空问模型( ,简记)。其中,空间模型不仅具有同时 考虑因变量和自变量空间相关性的优势,还关注作用于因 变量的来自不同维度的因素,包括本地区自变量、其他地 区滞后自变量及其他地区滞后因变量。基于此,本文选用 空间模型来检验中国各省域农业碳减排潜力的地 理空间关联特征,其表达式为式(
13、): ,届舅。口麟。占 () ()式中:表示农业碳减排潜力,、卢、分别表示各 回归系数,彤即为空间权重矩阵,。是自变量,即影响农 业边碳减排潜力的各决定因素,麟表示农业碳减排潜力 吴贤荣等:中国省域农业碳减排潜力及其空间关联特征 的各影响因素的滞后项,占是随机扰动项,同时期、地区无 关。与传统线性结构模型不同,由于空间权重矩阵的引入 使得线性结构非线性化,从而,模型中各回归系数不再是 自变量对因变量影响大小的直接反映。 空间权重矩阵 较常用的空间属性表现形式是基于各省域之间的邻 接关系进行的,即假设两地之间相邻则其经济活动之间具 有一定相关性。该邻接关系可用。和两个值来表达,两 地地理位置相邻
14、则为,否则为。由于这种简单的。一 邻接关系忽略了两地地理距离产生的作用大小区别,还会 出现海南岛四面不相邻的孤岛现象,已不再适用实际分 析。若考虑到两地空间距离的远近对空间关联特征的影 响有大小之分,可以构建基于距离函数的空间邻接矩阵, 即假设两地空间距离越近相互作用力越大,反之则越 小。 “ 。根据该思想,基于距离函数的空间权重矩阵可定 使用以及农业灌溉耗费电能所产生的碳排放,相应碳排放 系数分别为 、 、 、 、 ;二是水稻种植中在其生长 发育过程所排放的。等气体,排放系数为 天 平方米;三是畜禽养殖所引发的碳排放,包括肠道发酵以 及粪便管理系统中所带来的甲烷、一氧化二氮等气体排 放,我国
15、主要畜禽类包括牛(水牛、奶牛和黄牛)、羊(山羊 和绵羊)、猪、马、驴、骡、骆驼及家禽等品种,其碳排放系数 分别为 年头、 年头、 年头、 年头、 年头、 年头、 年头、 年头、 年头、 年头、 年头。为便 于计算,以温室效应强度为标准,将:、。、: 等农业排放气体统一计量单位,均换算成标准碳当量。由 于 ,含 , 。所引发的温室效应 义为: 相当于 :(约合 )所产生的温室效应, 形:( 【。( ) () 同样 :则等同于 引发的温室效应强度。 :(约合 )所 ()式中:。表示地与,地之间的直线距离。有研究 采用的是两省重心点之间的距离,但考虑到各省市区的经 济中心一般在其省会城市,取地理重心
16、点意义不大,故该 距离指的是两地省会城市间的直线距离。将上述基于距 离函数的空间权重矩阵肜进行标准化运算,使得每一行 的元素之和为标准。本文就采用这种改进过的空间权 重矩阵对中国各省域农业碳减排潜力的空间自相关及空 间依赖性进行测度。 数据处理 文章选取 年中国个省(市、区)作为研 究对象,所采用的各指标基础数据均出自历年中国农村 统计年鉴、中国农业统计资料、中国畜牧业年鉴等 年鉴及各省市统计年鉴资料,并经过适当处理。 ()农业碳排放。本文依据以往研究。 ” 。,设表示农 业碳排放总量,。则为各碳源因子所引发的碳排放量,表 示各碳源因子的量化值,表示各碳源因子的排放系数。 从而农业碳排放量的测
17、算公式如下: 。 占。 () 与工业碳排放不同,农业既是碳源也是碳汇,碳源因 子的确定更为繁杂,鉴于本文立足于农业生产过程中的碳 排问题,旨在探讨降低农业碳排放总量的潜力,且农业碳 汇测算目前尚存争议,故这里只考虑农业生产过程中的碳 排而暂不考虑碳汇问题。结合吴贤荣引的研究成果并进 行修正,拟从以下三个方面着手:一是农用物资投入所引 发的碳排放,具体包括化肥、农药、农膜、农用柴油的直接 万方数据 ()农业碳排放影子价格。按公式()的方法计算得 来,其中投入要素包括农业资本、劳动力、土地三方面,产 出指标中期望产出取传统农业总产值,非期望产出指标指 农业碳排放旧 ,详细信息如表所示。 表 投入、
18、产出指标描述 实证结果 农业碳减排潜力省域差异比较 参考 等的做法,同时考虑公平原则与效率原 则构建农业碳减排潜力指数。 ,其公式表示为: ,。 肋钞。(一() 疗把埘可。 () 其中,表示省份,表示时期, 为权重值,助蚵 (一山) 是农业碳减排公平指数,由等权重 的人均农业碳排放量和人均农业总产值共同决 定,通常代表排放平等主义及相对支付力等公平准则; 砀如唧山 “ 十(山) 是农业碳减排效率指数, 包括农业碳排放强度,和农业碳排放影子价格两个指 标,并赋予同等重要性。具体数据处理过程参考吴贤荣等 的研究,其中公平与效率指数分别由人均农业碳排放量、 人均农业总产值和地区农业碳排放强度、农业碳
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- 中国 农业 碳减排 潜力 及其 空间 关联 特征 基于 权重 矩阵 Durbin 模型
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