双碳背景下耕地利用转型对耕地利用碳排放的影响及其空间溢出效应——以黄淮海平原为例
王梦成(1996- ),男,湖北襄阳人,博士研究生,主要从事耕地利用与碳排放领域研究。E-mail: mengchengwang@outlook.com |
收稿日期: 2023-07-03
修回日期: 2023-09-11
网络出版日期: 2024-01-24
基金资助
国家自然科学基金项目(42201301)
中国国土勘测规划院外协项目(20231411037)
江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金项目(BK20220037)
南京市规划和自然资源局高淳分局采购项目(NJCC2022083)
Impact of farmland use transition on farmland use carbon emissions and its spatial spillover effects under the double carbon background: A case study of Huang-Huai-Hai Plain
Received date: 2023-07-03
Revised date: 2023-09-11
Online published: 2024-01-24
耕地利用转型为应对全球耕地利用碳减排提供了新途径。采用熵值法、空间自相关模型、空间计量模型等模型方法,以黄淮海平原为例,探究“双碳背景”下耕地利用转型对耕地利用碳排放的空间影响效应。结果发现:(1)黄淮海平原耕地利用碳排放量、耕地利用转型及其具体形态均存在显著正向的空间自相关,且耕地利用碳排放呈现“东高西低”“北高南低”的空间格局;(2)显性转型加剧了本县域和邻近县域的碳排放,而隐性转型则对本地和邻近地区均具有碳减排效应;(3)数量转型、空间结构转型以及生产功能转型对耕地利用碳排放具有正向的直接效应和空间溢出效应;生活功能转型和生态功能转型则均具有碳减排效应。研究表明,应稳妥推进耕地适度规模化经营,合理调整耕地空间分布格局,发展现代化低碳农业;因地制宜引导耕地利用转型;利用比较优势,充分发挥耕地利用隐性转型的区域耕地碳减排效应,助力实现“双碳目标”。
王梦成 , 董又铭 , 林娜娜 , 漆信贤 , 黄贤金 . 双碳背景下耕地利用转型对耕地利用碳排放的影响及其空间溢出效应——以黄淮海平原为例[J]. 自然资源学报, 2024 , 39(2) : 352 -371 . DOI: 10.31497/zrzyxb.20240208
Farmland use transition (FUT) provides a novel approach to address global farmland use carbon emissions (FUCE). This paper employs various modeling techniques, including the entropy method, spatial autocorrelation models, and spatial econometric models, using Huang-Huai-Hai Plain as a case study. It investigates the spatial impact of FUT on FUCE under the double carbon background of China. The results reveal the following: (1) In Huang-Huai-Hai Plain, there is a significant positive spatial autocorrelation among FUCE, FUT, and their specific forms. FUCE exhibit a spatial pattern characterized by "high in the east and low in the west" and "high in the north and low in the south". (2) The dominant farmland use transition (DFUT) can aggravate FUCE in both the local county and neighboring counties, while the recessive farmland use transition (RFUT) lead to carbon reduction effects in both local and nearby regions. Quantitative farmland use transition (QFUT), spatial structure farmland use transition (SSFUT), and production function farmland use transition (PFFUT) all have positive direct effects on farmland use carbon emissions, as well as discernible spatial spillover effects. Conversely, both living function farmland use transition (LFFUT) and ecological function farmland use transition (EFFUT) contribute to carbon emissions reduction. This study suggests that a prudent approach should be taken to promote moderately scaled farmland operations, adjust the spatial distribution of farmland, and develop modern, low-carbon agriculture. Tailoring farmland use transitions to local conditions is crucial, harnessing regional comparative advantages and fully realizing the carbon reduction potential of RFUT, thereby contributing to the achievement of dual carbon goals.
表2 耕地利用转型指标体系Table 2 Evaluation index system of FUT |
决策层 | 目标层 | 准则层 | 指标层 | 指标定义 | 指标意义 |
---|---|---|---|---|---|
耕地利用转型 | 耕地利用显性转型 | 数量转型 | 人均耕地面积 | 常用耕地面积/年末总人口/(hm2/人) | 耕地数量变化 |
人均农作物播种面积 | 农作物播种面积/年末总人口/(亩/人)(1亩≈667 m2) | 农作物面积变化 | |||
土地垦殖率 | 常用耕地面积/土地总面积/% | 土地利用率 | |||
新增耕地面积 | T2-T1/hm2(1) | 耕地扩张水平 | |||
空间结构转型 | 复种指数 | 农作物总播种面积/常用耕地面积/% | 耕地利用程度 | ||
粮食作物播种面积占比 | 粮食作物播种面积/常用耕地面积/% | 耕地种植结构 | |||
耕地利用隐性转型 | 生产功能转型 | 地均粮食产量 | 粮食总产量/常用耕地面积/(t/hm2) | 耕地粮食生产能力 | |
人均农业产值 | 农业产值增加值/农业从业人员/(元/人) | 耕地产出价值 | |||
地均农业机械使用 | 农业机械总动力/常用耕地面积/(kW/hm2) | 耕地利用投入水平 | |||
生活功能转型 | 地均乡村人口 | 乡村人口/常用耕地面积/(人/hm2) | 耕地供养能力 | ||
人均粮食保障率 | 粮食总产量/(常住人口×400 kg) | 耕地粮食保障能力 | |||
收入贡献率 | 种植业收入/农村居民纯收入/% | 耕地经济生活保障能力 | |||
农业从业人员占比 | 农业从业人员/乡村人口/% | 耕地就业保障能力 | |||
生态功能转型 | 耕地生态系统服务文化价值 | 耕地面积×耕地生态系统服务文化价值当量因子 | 耕地生态功能文化服务能力 | ||
人均耕地生态承载力 | 人均耕地面积×耕地均衡因子×耕地产量因子(2) | 耕地生态功能承载能力 |
注:(1)T1表示前一期耕地面积(hm2),T2表示当期耕地面积(hm2)。(2)耕地均衡因子设置为1,耕地产量因子=各县(市)粮食单产/全国粮食单产。 |
表3 主要变量描述性统计Table 3 Descriptive statistics of main variables |
变量 | 指标 | 符号 | 观察值/个 | 均值 | 标准差 | 最小值 | 最大值 |
---|---|---|---|---|---|---|---|
被解释变量 | 耕地利用碳排放 | FUCE | 6405 | 3.724 | 2.440 | 0.015 | 39.739 |
核心解释变量 | 耕地利用显性转型 | DFUT | 6405 | 0.220 | 0.096 | 0.001 | 0.852 |
数量结构转型 | QFUT | 6405 | 0.391 | 0.119 | 0.007 | 0.927 | |
空间结构转型 | SSFUT | 6405 | 0.146 | 0.104 | 0.001 | 0.995 | |
耕地利用隐性转型 | RFUT | 6405 | 0.169 | 0.051 | 0.050 | 0.745 | |
生产功能转型 | PFFUT | 6405 | 0.172 | 0.105 | 0.018 | 0.853 | |
生活功能转型 | LFFUT | 6405 | 0.137 | 0.070 | 0.031 | 0.854 | |
生态功能转型 | EFFUT | 6405 | 0.334 | 0.129 | 0.002 | 0.836 | |
控制变量 | 人均GDP | lnPGDP | 6405 | 9.471 | 0.772 | 7.270 | 12.233 |
产业结构 | IS | 6405 | 0.797 | 0.113 | 0.282 | 0.999 | |
地均固定资产投资 | lnINVEST | 6405 | 5.647 | 1.817 | -6.062 | 9.936 |
表4 耕地利用碳排放与耕地利用转型及各具体形态的全局Moran's I指数Table 4 Global Moran's I index of FUCE, FUT, and its specific forms |
变量 | 2000年 | 2005年 | 2010年 | 2015年 | 2020年 |
---|---|---|---|---|---|
FUCE | 0.542*** | 0.553*** | 0.545*** | 0.534*** | 0.522*** |
FUT | 0.262*** | 0.365*** | 0.363*** | 0.307*** | 0.451*** |
DFUT | 0.594*** | 0.606*** | 0.584*** | 0.577*** | 0.586*** |
QFUTT | 0.571*** | 0.620*** | 0.554*** | 0.553*** | 0.523*** |
SSFUT | 0.431*** | 0.488*** | 0.540*** | 0.411*** | 0.534*** |
RFUT | 0.272*** | 0.421*** | 0.418*** | 0.339*** | 0.470*** |
PFFUT | 0.195*** | 0.343*** | 0.390*** | 0.345*** | 0.295*** |
LFFUT | 0.667*** | 0.644*** | 0.608*** | 0.495*** | 0.516*** |
EFFUT | 0.563*** | 0.585*** | 0.575*** | 0.606*** | 0.628*** |
注:***表示显著性水平为1%,下同。 |
表5 无空间交互效应的面板数据模型LM检验结果Table 5 Test results of panel data model with no spatial interaction effect |
检验 | 未考虑转型具体形态 | 考虑转型具体形态 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
OLS | 时间固定 | 空间固定 | 时空双固定 | OLS | 时间固定 | 空间固定 | 时空双固定 | ||
LM spatial lag | 151.214*** | 178.241*** | 74.568*** | 159.981*** | 148.918*** | 114.119*** | 119.331*** | 189.899*** | |
Robust LM spatial lag | 191.521*** | 11.487*** | 1.643 | 0.073 | 127.259*** | 11.846*** | 2.482 | 0.432*** | |
LM spatial error | 190.838*** | 175.426*** | 320.387*** | 322.164*** | 242.688*** | 205.877*** | 289.948*** | 275.659*** | |
Robust LM spatial error | 581.145*** | 158.673*** | 313.462*** | 306.247*** | 106.029*** | 195.603*** | 278.099*** | 256.192*** | |
Wald test spatial lag | 22.26*** | 128.89*** | |||||||
LR test spatial lag | 147.18*** | 358.83*** | |||||||
Wald test spatial error | 48.64*** | 64.34*** | |||||||
LR test spatial error | 999.15*** | 958.00** | |||||||
Hausman | 67.25*** | 93.23*** |
注:**表示显著性水平为5%,下同。 |
表6 空间Durbin模型估计结果Table 6 The results of SDM |
变量 | 未考虑转型具体形态 | 考虑转型具体形态 | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
(1) OLS | (2) SAR | (3) SEM | (4) SDM | (5) OLS | (6) SAR | (7) SEM | (8) SDM | ||
DFUT | -0.842*** | 0.045 | 0.159 | 0.026 | |||||
(-5.01) | (0.24) | (0.74) | (0.12) | ||||||
RFUT | 3.227*** | -1.362*** | -1.439*** | -1.309** | |||||
(6.04) | (-3.83) | (-3.59) | (-3.27) | ||||||
QFUT | -7.209*** | 0.760** | 0.993*** | 0.913*** | |||||
(-30.46) | (3.16) | (3.71) | (3.40) | ||||||
SSFUT | 1.548*** | 0.375* | 0.458** | 0.402* | |||||
(7.60) | (2.51) | (2.82) | (2.48) | ||||||
PFFUT | 2.808*** | 0.544*** | 0.299* | 0.259 | |||||
(11.31) | (3.95) | (1.99) | (1.74) | ||||||
LFFUT | -4.181*** | -2.675*** | -2.464*** | -2.009*** | |||||
(-13.19) | (-8.16) | (-6.26) | (-5.05) | ||||||
EFFUT | 7.340*** | -2.621*** | -3.652*** | -3.428*** | |||||
(36.86) | (-9.72) | (-11.99) | (-11.28) | ||||||
_cons | -13.79*** (-36.89) | -14.72*** (-39.05) | |||||||
W×FUCE | 0.643*** | 0.635*** | 0.617*** | 0.599*** | |||||
(64.12) | (62.14) | (59.04) | (54.58) | ||||||
W×空间误差项 | 0.651*** | 0.641*** | |||||||
(64.68) | (61.29) | ||||||||
Sigma2 | 0.312*** | 0.313*** | 0.308*** | 0.305*** | 0.304*** | 0.299*** | |||
(54.86) | (54.76) | (54.85) | (54.97) | (54.73) | (54.97) | ||||
W×DFUT | 1.282*** | ||||||||
(4.31) | |||||||||
W×RFUT | -2.214*** | ||||||||
(-3.37) | |||||||||
W×QFUT | -0.557 | ||||||||
(-1.34) | |||||||||
W×SSFUT | -0.355 | ||||||||
(-1.39) | |||||||||
W×PFFUT | 1.350*** | ||||||||
(5.36) | |||||||||
W×LFFUT | -3.121*** | ||||||||
(-5.19) | |||||||||
W×EFFUT | 3.457*** | ||||||||
(7.38) | |||||||||
控制变量 | YES | YES | YES | YES | YES | YES | YES | YES | |
N/个 | 6405 | 6405 | 6405 | 6405 | 6405 | 6405 | 6405 | 6405 | |
Log-L | -5736.993 | -5757.848 | -5680.561 | -5626.436 | -5649.818 | -5540.077 | |||
adj R² | 0.461 | 0.431 | 0.276 | 0.683 | 0.596 | 0.630 | 0.167 | 0.733 |
注:括号中为t值,*表示显著性水平为10%,下同。 |
表7 基于Durbin模型的空间效应分解Table 7 The decomposition results of the spatial effects based on the SDM |
变量 | 未考虑转型具体形态 | 考虑转型具体形态 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
直接效应 | 空间溢出效应 | 总效应 | 直接效应 | 空间溢出效应 | 总效应 | ||
DFUT | -0.038*** | -0.828* | -0.866 | ||||
(-0.02) | (-0.41) | (-1.10) | |||||
RFUT | -1.578*** | -2.911 | -4.489** | ||||
(-3.86) | (-1.94) | (-2.67) | |||||
QFUT | 0.927** | 0.052 | 0.979 | ||||
(3.26) | (0.06) | (1.02) | |||||
SSFUT | 0.373* | -0.254* | 0.119 | ||||
(2.27) | (-0.13) | (0.19) | |||||
PFFUT | 0.568*** | 3.441*** | 4.009*** | ||||
(3.75) | (6.80) | (6.95) | |||||
LFFUT | -2.851*** | -9.874*** | -12.725*** | ||||
(-7.52) | (-8.12) | (-9.72) | |||||
EFFUT | -3.165*** | 3.126 | -0.039 | ||||
(-10.71) | (3.06) | (-0.04) |
表8 稳健性检验结果Table 8 The results of robust tests |
变量 | (1)替换空间权重矩阵 | (2)缩尾处理 | (3)被解释变量滞后一期 | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
直接效应 | 空间溢出效应 | 总效应 | 直接效应 | 空间溢出效应 | 总效应 | 直接效应 | 空间溢出效应 | 总效应 | |||
QFUT | 1.689*** | -0.605 | 1.084 | 2.035*** | 0.351 | 2.386 | 2.610*** | 2.294 | 4.904*** | ||
(4.56) | (-0.26) | (0.47) | (5.68) | (0.32) | (1.95) | (6.98) | (1.96) | (3.74) | |||
SSFUT | 0.403** | -1.225 | -0.822 | 0.500*** | 0.757* | 1.257** | 0.616*** | 1.820*** | 2.436*** | ||
(3.07) | (-1.95) | (-1.31) | (4.15) | (2.15) | (3.26) | (4.63) | (4.38) | (5.30) | |||
PFFUT | 0.896*** | -2.910* | -2.014 | 0.429* | 2.390*** | 2.819*** | 0.614** | 2.038*** | 2.652*** | ||
(4.79) | (-2.56) | (-1.82) | (2.37) | (4.20) | (4.36) | (3.24) | (3.33) | (3.79) | |||
LFFUT | -6.379*** | 14.210*** | 7.831*** | -5.701*** | -14.480*** | -20.181*** | -4.284*** | -11.930*** | -16.214*** | ||
(-13.64) | (6.18) | (3.42) | (-11.62) | (-10.19) | (-13.48) | (-8.53) | (-7.66) | (-9.78) | |||
EFFUT | -5.383*** | 9.297** | 3.914 | -4.640*** | -1.722 | -6.362*** | -5.909*** | -4.657** | -10.566*** | ||
(-10.91) | (2.62) | (1.13) | (-10.17) | (-1.06) | (-3.48) | (-11.93) | (-2.62) | (-5.27) |
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