主要内容
篇名：Inequality in agricultural greenhouse gas emissions intensity has risen in rural China from 1993 to 2020
发表时间：2024年
期刊：Nature Food
作者信息：通讯作者为来自中国农业大学经济管理学院的樊胜根教授和中国科学院地理科学与资源研究所的张林秀研究员。
原文来源：https://doi.org/10.1038/s43016-024-01071-1
推荐理由
在确保排放公平的同时减少农作物生产中的温室气体排放（GHG）对中国农业可持续发展至关重要，但有关温室气体排放强度（GEI）的长期大规模数据有限。使用基于1993-2020年农户调查（n > 430000户）的数据集，发现2015年是GEI水平的转折点，2020年GEI下降了16%，而以单位种植面积的温室气体排放量衡量的不平等现象增加了13%。这种趋势背后的关键驱动力包括除资本投入之外的农田投入、其他投入、农业劳动力投入和全要素生产率。值得注意的是，农田投入和所有其他投入占不平等的80%，而全要素生产率的贡献逐渐下降，取而代之的是劳动力转移引起的农业劳动力投入差异。降低GEI水平和防止不平等加剧需要优化生产要素投入。
主要内容
该研究主要包括以下三个方法论部分。（1）数据准备：研究使用的数据来自农业农村部1986-2020年的农村固定观察调查（FORS）和作者主导的中国农村发展调查（CRDS）数据。（2）温室气体排放计算：利用FORS和CRDS（与农业生产相关）、Eco-Invent数据库（与温室气体排放相关）和文献荟萃分析的参数计算农作物生产全生命周期的温室气体排放。（3）GEI的驱动因素分析：对于生产函数，采用计量经济模型探讨GEI对生产函数的驱动力，并采用Shapley值法分解核心驱动力对GEI不平等的贡献。具体研究问题包括：（1）中国农村农业GEI的转折点是否已经出现？（2）中国农村农作物生产温室气体排放的来源构成及其变化的时空异质性如何？（3）中国农村农作物生产GEI不平等的驱动因素及其贡献是什么？研究结果如下：
（1）温室气体排放强度的趋势和构成
中国所有主要农作物的单位面积产量增加了49%（图1a），从1993年的4916公斤/公顷增加到2020年的7343公斤/公顷。小麦、水稻和玉米的单位面积产量分别增加了60%、30%和58%。令人惊讶的是，农作物单位面积温室气体排放量波动较大，2015年达到最高值，但到2020年却暂时下降了16%。农作物生产的GEI从1993年的3914 kgCO2e ha-1增加到2015年的4710 kgCO2e ha-1，然后下降到2020年的3978 kgCO2e ha-1。水稻种植排放（主要是CH4）、田间管理排放（主要是N2O）和化肥生产排放是农作物生产温室气体排放总量的三大主要贡献者（图1b）。值得注意的是，主要农作物种植结构的调整重塑了中国温室气体排放格局。从1993年至2020年，水稻和小麦种植面积持续减少，玉米种植面积持续增加。随着水稻种植面积的持续减少，CH4对GEI的贡献大幅下降，从1993年的1787 kgCO2e ha-1下降到2020年的864 kgCO2e ha-1。但高化肥投入（主要是合成肥料）和农药导致的N2O排放增加的贡献远大于水稻种植带来的CH4的减少。从作物贡献率来看，玉米、水稻和小麦的GEI最高（图1c）。与2003年相比，2015年玉米温室气体排放量增加了13%，水稻温室气体排放量减少了12%，小麦温室气体排放量保持稳定。
（2）温室气体排放强度的时间和空间变化
中国农作物种植模式多样，从寒带到亚热带，从干旱到半干旱和湿润地区，从平原到丘陵山地，该研究包括了分布在这些不同地区的样本村（图2a）。在空间上，农作物生产产生的温室气体排放也呈现出先增加后减少的趋势（图2b-f）。GEI最高的地区是中国南方，水稻种植对该地区的影响最大。不过，中国南方的GEI呈现下降趋势，这可能与水稻种植面积的减少有直接关系。总体而言，2015年后中国GEI呈现下降趋势。中国不同农业区的气候条件、地理位置和种植制度差异很大。根据中国综合农业区划，中国被划分为九个农业区（图3a、b）。除少数农业区在2015年至2018年之间达到峰值外，大多数农业区的GEI在2015年达到峰值（图3c）。长江中下游平原、黄淮海平原和东北平原分别是中国水稻、小麦和玉米的主要产区。根据中国2020年统计数据，长江中下游平原、黄淮海平原和东北平原的产量分别占各作物总产量的50%、58%和32%。2015年之前，黄淮海平原和东北平原的GEI都呈上升趋势，但长江中下游平原的趋势保持稳定。这种差异表明，化肥和农药投入是这三个地区GEI上升的两个最重要因素，而长江中下游平原水稻种植减少带来的温室气体排放的减少抵消了化肥投入带来的增加（图3d）。
（3）温室气体排放强度的驱动力和不平等分解
根据生产函数，农业产出取决于农田投入、农业劳动力投入、资本投入、所有其他投入和全要素生产率（TFP），这些是农业产出的主要驱动因素。温室气体排放是农业生产的不良副产品，因此，上述因素也是温室气体排放的驱动因素。采用家庭层面的固定效应模型估计了GEI的驱动力。结果显示，全要素生产率和农田投入与GEI的关系呈显著的U型，农业劳动力投入呈倒U型。其他所有投入与GEI均呈显著的正相关，而资本投入与GEI无显著关系。为了了解驱动力与GEI之间的关系，研究采用Shapley值法分解了这些因素对GEI不平等的贡献及其随时间的变化趋势。从统计上看，GEI不平等的主要来源是其他所有投入的方差，在全国范围内解释了42%的方差（图4a），其次是农田投入的差异（38%），再次是全要素生产率的差异（12%）。虽然其他所有投入的贡献在时间上保持一致，但在中国不同农业区域之间表现出异质性，例如在北方干旱半干旱区和中国最北端的黄淮海平原，全要素生产率的贡献超过其他省份，达到20%。1993年至2020年，中国农村地区GEI不平等从0.166上升至0.272。同时，贡献来源的模式发生了明显变化。其他所有投入对GEI不平等的贡献在40%左右波动。2003年之前，农地投入差异的贡献大于其他所有投入的贡献；但2003年至2020年，农地投入差异的贡献低于其他所有投入的贡献，且呈相对下降趋势。全要素生产率的贡献随时间降低，表明中国地区间技术平等不断改善。同时，城镇化导致中国农村地区间农业劳动力投入差异扩大，农业劳动力投入对GEI不平等的贡献增大。此外，资本投入对GEI的贡献较小，且随着时间的推移基本没有变化。
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校对：朱 易
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