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耕地温室化转型与低碳农业排放绩效的空间耦合及其关联因素

发布日期:2026-08-08 02:54浏览次数:

  

耕地温室化转型与低碳农业排放绩效的空间耦合及其关联因素(图1)

  探究耕地温室化转型与低碳农业排放绩效之间的协调关系,对优化土地利用和推进农业脱碳具有重要意义。研究人员基于2010年、2016年和2022年中国内地31个省份的数据,构建相应指数,并采用耦农业数字化合协调模型、空间自相关分析、固定效应估计和空间杜宾模型(SDM)考察二者

  探究耕地温室化转型与低碳农业排放绩效之间的协调关系,对优化土地利用和推进农业脱碳具有重要意义。研究人员基于2010年、2016年和2022年中国内地31个省份的数据,构建相应指数,并采用耦合协调模型、空间自相关分析、固定效应估计和空间杜宾模型(SDM)考察二者关系。结果显示,耕地温室化转型水平提升但区域分布不均,高值集中于东部和北部沿海地区。省级标准化农业碳排放强度均值由2010年的0.3225升至2016年的0.3557(增幅10.29%),随后降至2022年的0.3279(较2016年下降7.83%,但较2010年仍高1.66%)。耦合协调度先改善后进入调整与趋同期,整体以低至中度协调为主,并呈现显著的正向空间集聚。农村经济发展与本省协调度负相关,人口密度呈正向但模型敏感性关联,城乡收入差距溢出效应有限。空间自回归系数不显著。因此设施农业政策应优先转向提质增效、清洁能源、投入减量及资源效率,而非延续规模扩张。

  研究背景方面,在全球碳中和治理推进与中国生态文明建设的背景下,推动农业绿色低碳转型成为统筹粮食安全、优化耕地利用与实现高质量发展的关键。2022年全球农业食品系统温室气体排放约162亿t CO

  -eq,占全球总量29.7%。中国耕地利用正由传统露地栽培向以设施蔬菜为主的温室化生产转移,2010至2022年温室面积累计增长约133.23%。但设施农业并不天然等于低碳,其薄膜、化肥、农药、灌溉、农机农业数字化用能等投入更高,若绿色投入替代、水肥一体化与废膜回收不同步,则碳排放压力可能上升。既有研究多关注耕地多功能、农业机械化或城市化与低碳用地关系,少有将“耕地温室化转型”这一具体利用形态与“低碳排放绩效”纳入耦合协调与空间计量框架。为此,研究人员以2010、2016、2022年31个内地省份为对象,构建温室化转型指数与基于单位耕地碳排放强度的低碳绩效代理指标,旨在刻画时空演变、测度耦合协调、检验空间集聚并识别自然禀赋、经济发展与社会文化因素的统计关联与潜在溢出。

  关键技术方法上,研究人员以Sun等基于Google Earth Engine与30 m Landsat 7影像、随机森林提取的中国省级农业温室面状数据为底图,按行政区聚合得到各省温室面积占比并经min–max归一化得到温室化转型指数(SG);农业碳排放核算覆盖化肥、农药、农膜、灌溉、耕作、农用柴油六类碳源,以单位耕地碳排放强度反向归一化得到低碳绩效指数(LC)。权重采用等权、熵权(EW)与变异系数(CV)组合赋权。时空分布用核密度估计刻画;两系统协调度用耦合协调度模型(D)测度;空间格局用全局与局部Moran’s I检验;因素关联先以F检验、Breusch–Pagan LM、Hausman检验选定个体固定效应面板为基准,再扩至空间杜宾模型(SDM),并以5000次蒙特卡洛模拟分解直接、间接与总效应。样本为31省三时点短面板。

  研究结果部分,3.1节显示温室化转型指数右偏、高峰位于低值区且右尾拉长,高值聚于环渤海、黄淮海、长三角与东南沿海(京、津、冀、鲁、辽、苏、浙),低值见于青藏、西北内陆与西南山地;农业碳排放强度核密度更分散,2016年右移、2022年右尾收缩,高值集中于粤、闽、浙等商业化设施农业强省,低值多为青藏、甘、新、黑等投入规模受限区,二者存在空间重叠与错配。3.2节耦合协调度核密度呈单峰,2010—2016年主峰右移变宽、2016—2022年微左移变窄,整体“先改善扩散后调整趋同”,空间上北方环渤海与黄淮海为高值核心,西南、南方与高原为低值块。3.3节全局Moran’s I为0.2726(2010)、0.2560(2016)、0.2821(2022)且均显著,局部以高–高(北方)、低–低(南方)集聚为主,印证H2。3.4节非空间个体固定效应中农村经济发展(RED)系数?0.0631(10%显著),城乡收入差距(IGR)0.0567(5%显著),温度、降水、耕地规模、农村用电、人口密度不显著;SDM中ρ=?0.0820不显著,RED直接效应?0.0901(5%显著),人口密度直接效应0.4853(1%显著但基准模型不显),IGR间接效应0.0510(10%显著),表明RED负向本地关联较稳,IGR有弱正向溢出,温度与人口密度结果具模型敏感性。

  讨论部分指出,温室扩张并不自动带来低碳,2010—2016年强度上升源于设施化伴随的物资能源投入增加,2016—2022年回落反映减投与低碳治理起效,印证阶段依赖对齐(H1)。Moran’s I显著但ρ不显著,说明集聚更多来自邻省共享自然本底、市场与制度环境,而非协调度自身的稳定空间传导。RED负向关联提示部分农村经济增长仍靠规模与高投入驱动;人口密度正向可能源自市场集中与设施利用率;IGR溢出不代表差距有益,而是增收压力与产业转型需求的有限外部性。耕地规模与农村用电无稳态关联,说明单靠规模与电量不能决定低碳绩效。

  结论部分翻译如下:基于2010、2016、2022年31个省份数据,研究人员得出以下结论。第一,温室化转型总体提升而农业碳排放强度先升后降,耦合协调度2010—2016年上升、2016—2022年调整趋同,整体处低至中度,设施扩张与低碳改善非同步。第二,协调度呈显著正向空间集聚,局部高–高与低–低为主,但空间自回归系数不显著,集聚主要反映邻省自然条件、农业基础与制度环境相似,而非协调度自身跨省稳定传导。第三,农村经济发展与本地协调度稳健负相关;温度弱负向、人口密度正向但模型敏感;城乡收入差距有有限正向溢出;耕地规模与农村用电无稳态关联。总体而言,仅当清洁能源、投入减量、资源循环与治理能力随设施农业同步升级时,温室化转型方可转化为可持续集约与低碳绩效改善。该框架可拓展至其他国家,但须适配当地设施技术、气候、能源结构与数据条件,估计关系应视为情境依赖的统计关联而非普适因果。

  该研究发表于《Sustainability》,意义在于首次将耕地温室化转型形态与单位耕地低碳排放绩效纳入耦合协调—空间计量联合框架,为分区域设施农业从“扩面积”转向“全生命周期提质增效”提供了实证依据与指标参考。

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