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序言
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第8章 低碳农业发展典型案例分析
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8.1 研究方法与数据来源
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8.1.1 研究方法
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案例研究方法是组织管理学的基本研究方法之一，它包括特有的设计逻辑、特定的资料搜集及独特的资料分析方法，当研究问题寻求对一些既有现象的解释（如一些社会现象如何形成、如何运行），那么选择案例研究法是非常贴切的（Yin R. K.，2010），本章正是试图描述和解释低碳农业发展模式是如何被采用以及如何运行的，因此，符合案例研究法的适用范围。具体而言，本章采用的是单一案例研究方法，正如Buckley P. J. et al.（2005）所指出的那样，单一案例的优越性在于能更加深入地进行案例调研和分析，更容易把“是什么”和“怎么样”说清楚，而这恰好与本章所专注的过程研究（process research）是非常匹配的（Pettigrew A. M.，1990；Chakravarthy B. S. & Doz T.，1992）。从研究目的与案例研究的不同类型来看，本章第一个研究目的是介绍个案低碳农业的具体做法，属于描述性案例研究；第二个研究目是揭示稻田不同技术组合排放效果和成本收益差异，属于解释性案例研究。
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本章研究案例是江苏省姜堰市沈高镇河横村。选取典型案例是基于案例研究方法的常见做法，Eisenhardt K. M.（1989）指出，对案例研究方法来说，随机样本不仅是不必要的，一般还是不可取的[1]；Pettigrew A. M.（1990）甚至一再强调案例研究要选取典型和极端的情形才更为合适[2]。本章认为，就低碳农业形成、运行和发展而言，河横村案例应该是一个典型案例。河横原本是“一年一季稻、十年九受涝”的贫困地区，自1960—1970年期间开始沤改旱以及农田基本建设，然后成功地实施和推进生态经济良性循环和优化模式；1990年获得“全球生态环境500佳”后，更是通过技术创新、产业化经营与体制机制创新，在生态农业、循环农业和低碳农业方面获得了国内外一致认可，尤其是成功地解决了生态农业规模化、标准化、产业化、多功能性，真正实现了“低耗低排、高产高效、生态安全”。作为一项初步研究，从一个原本农业生产条件极其恶劣到基于更具可持续性的生态、经济、社会效益协同的典型案例，使我们要研究的过程清晰可见，所包含的信息更丰富，因而也更有调研和挖掘潜力。因此，选取这样一个案例进行研究是恰当的。
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就本章写作而言，有一点需要着重说明一下。Eisenhardt K. M.（1989）总结了基于案例研究法的理论构建的研究步骤，其中一些步骤如形成理论假设（shaping hypotheses）、与已有文献对照印证（enfolding literature）、跨案例分析（cross-case analysis）和收尾（reaching closure）。因为本章的定位主要是描述过程和理解现象，所以这些步骤没有在本章体现，虽然讨论与结论基于对河横案例的解读，并且也隐含一定的归纳和推导逻辑，但不属于严谨的假设提炼。规范的理论创建（theory building）将是后续研究所要做的工作。
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8.1.2 调查设计与数据来源
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Eisenhardt K. M.（1989）强调，如果不把研究问题确定好，研究者就会被案例所展现的“真实世界”的海量信息所淹没。因此，本研究的调查设计紧扣了解低碳农业实施的技术集成（农作制度）、组织安排（经营机制）、政策支持以及比较稻田不同技术组合排放效果和成本收益两大研究目的来设计调查方法、调查对象、调查内容。数据来源遵循Yin R. K.（2002）提出的“证据三角形”原则，力求从所有可能的渠道搜集数据信息，构造完整、可靠的资料证据链。
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本研究从2010年3月到2012年8月长达两年多持续收集关于本案例的期刊文献和媒体报道[3]，建立了河横案例研究资料库，对河横发展沿革，生态、循环、低碳农业特色，农业主导产业，农业专业合作社和龙头企业等有了初步了解。在扬州大学农学院[4]的牵头下，本人于2012年8月2—9日赴沈高镇河横村进行为期一周的实地调研，主要采用深度访谈、开放性访谈、结构性调查问卷、直接观察的方法获取研究所需要的资料和数据，调查对象主要包括镇、村主管农业的领导、农技推广人员、龙头企业和合作社负责人、稻农，设计了针对不同访谈和调查对象的访谈大纲和调查问卷。访谈对象、访谈时间和内容等情况如表8-1所示。调研结束后，将撰写的案例分析初稿利用研究所卡特学生“三农”论坛和各种学术会议交流的机会，报告研究成果或者对河横案例进行研讨，这样做是为了获得更广泛的反馈，甚至包括为了碰到Eisenhardt所说的“魔鬼代言人”（Devil’Advocate）来提出各种挑战观点，以不断加深本研究对低碳农业问题的理解和把握。还将研究结果与沈高镇和河横村的领导进行交流，得到了他们的积极反馈。所有这些反馈都使本研究的发现和感悟得以不断修正和研磨，并符合Yin的证据相互印证的要求，能确保研究的信度，增强研究结论的说服力[5]。
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表8-1 访谈对象、访谈时间、访谈内容一览表
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8.2 案例介绍
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8.2.1 河横村发展历程
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1.村域概况
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河横村位于江苏省姜堰市北郊沈高镇，地处苏中平原里下河地区，地势低洼平坦，素有“锅底的锅底”之称。距离姜堰城区10公里，地处姜堰、兴化、东台三市交界处，紧邻国家AAAA级溱湖风景区，区域内有宁盐一级公路、宁靖盐高速公路、省级航道姜溱河，地理位置优越，交通十分便利。
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境内地势平坦，河流交错，土壤系湖相沉积，质地黏重，各种微量元素含量极高，水旱轮作，土壤质量为Ⅱ类土壤。年平均温度为14.6℃；年平均积温5365.6℃；全年无霜期214天；多年平均降雨量为1002.5毫米；年平均雨日117天；年平均日照时数22059小时；全年气候温暖，光照充足，雨水充沛，农业气候条件优越。
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河横村区位、农业生产及村域经济基本情况如图8-1和表8-2所示。
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图8-1 河横村区位图
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表8-2 河横村农业生产和村域经济基本概况一览表
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表8-2 河横村农业生产和村域经济基本概况一览表（续）-1
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2.发展历程
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根据调研资料的整理，本研究将河横村的发展历程分为三个阶段：
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（1）第一阶段（1960—1980年）：改造自然环境，“造田”阶段。历史上的河横地势低洼，河间港汊交错，“一年一熟稻，十年九年涝”，是天种人收的老沤田地区。20世纪60年代，河横村组建大锹队实施了沤改旱工程，用了10余年时间，有序地修整了杂乱无序的河沟，使村庄内外的水网资源得到了有效的整合和使用，硬是把一千多亩常年积水的低洼沤田，一锹一锹改造成方方整整的丰产方，河横村也成为当时全国农业学大寨的一面红旗[6]。值得一提的是，当时的村党支部带头人陈忠善为河横确立了“一切发展都为子孙后代着想”的朴素的可持续科学发展理念，也初步积累了科学方法和正确目标相结合的基本经验。70年代中期，河横进一步以农田为中心，对水、土、林、田进行水系配套综合整治，解决了地势低洼、田面积水、作物易涝易渍的不利环境。
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（2）第二阶段（1980—1990年）：创新发展模式，“肥田”阶段。20世纪80年代中期，在国家和省市环保部门指导下，河横村研究推出生态经济良性循环和优化模式，探索发展小循环生态农业[7]。开展用地与养地相结合保护土壤肥力，恢复绿肥种植、沤制草塘泥、建起沼气池、增施沼肥、通过多样化有机肥降低化肥投入，有效改善了土壤的有机含量；采取病虫草害生物防治技术，发挥自然天敌控制病虫作用，降低农药用量；开展农业生产废弃物综合利用，建立生态农场示范区；推广林粮、林饲间作，实施立体空间开发利用等农作制度。一系列新的实践实验，有效提高了太阳能的转化率、生物质的利用率、农业废弃物的增值率，1990年6月联合国环境规划署授予河横村生态环境“全球500佳”荣誉称号。这一阶段化肥农药减施、利用有机肥培肥地力、农业废弃物资源化利用等体现了以“减排增汇”为基本特征的低碳农业雏形。但是此阶段生态、循环、低碳农业的尝试仍停留在农学方面，在规模化、标准化、产业化、品牌化等方面还相对弱小，未达到“高产高效”的现代农业目标。
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图8-2 河横农业发展三阶段划分
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（3）第三阶段（1990年至今）：发展生态经济，“富田”阶段。90年代初，河横村围绕“生态农业、生态旅游、生态工业”，开始实践如何使生态农业走出盆景经济，发展生态经济。首先，选择做大特色龙头，形成了以河横大米为品牌的第一代生态农产品[8]。通过发展农民专业合作组织和龙头企业，带动生态农业规模化、标准化、品牌化，不仅在大米、酱菜、家禽饲养和禽蛋加工等特色产业方面进入了高效农业快车道；葡萄、大棚蔬菜等栽培项目以及野鸡（鸭）、灰天鹅等高效种养都具备一定规模，有了更多更耀眼的生态农业增长点。其次，发展生态旅游放大生态品牌效应。兴办了中国·生态河横网站和河横大米网站，举办每年一届“中国·河横菜花节”；联姻溱湖风景区、古镇溱潼，打造湿地游、古镇游和生态乡村游三位一体旅游路线，发展集田园休闲、餐饮、绿色食品销售于一体的生态服务产业。再次，激活生态工业经济[9]。工业引进方面，确立了“以工业发展促进产品升值和以农业企业推进工业发展”方针，围绕河横生态农业科技示范园和绿色食品生产基地引进了一批特禽养殖、家禽育种、饲料加工、蔬菜保鲜等企业和项目；围绕生态产业园和循环经济科技示范园引进了有机肥加工企业、工业化生物质能生产企业等低污染低排放的企业和项目。由于河横生态农业长期实践所带来的经济发展基础上的低污染[10]、低排放，2009 年，经亚太国际环保组织严格评审，河横村被确定为“低碳农业先进村”。
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8.2.2 河横村低碳农业做法
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1.河横村低碳农业做法——技术方面
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在实际调研中发现，河横村并没有如生态农业、循环农业那样提出具体的低碳农业做法。进一步，当笔者问及“亚太国际环保组织授予河横‘低碳农业先进村’时，是否特别指出哪些做法是‘低碳’”，河横村村长助理指出：“获此殊荣的原因：一是河横生态农业对化学肥料和农药的减量施用；二是村域范围没有高污染高耗能的产业，基本都是围绕优质农产品加工、组培、种苗、良种繁育场、无污染新型生态工业以及生态旅游等生态服务业。” 专门负责河横农业技术推广的教授指出：“以水稻为例，主要是推广高产栽培技术体系，而其中的精准施肥和水分管理技术具有减排效果。” 这在一定程度上也反映了目前低碳农业与生态农业、循环农业边界界定的模糊，使得本研究的分析只能是基于对河横已有生态循环技术筛选提炼出具有“节能、减排、增汇”特征的低碳农业技术。但不可否认，河横获得“低碳农业先进村”在于其生态循环农业长期实践基础上形成的潜移默化的“减投减排”“过程减排”“增产减排”，其低碳农业特色在于建立在生态循环农业模式以及多种栽培技术和农作制度耦合基础上，以低碳农业生产为核心，发展生态高值农产品产后加工和生态服务业，从而形成的全产业“低耗低排、高产高效、生态安全”的村域系统内的低碳农业经济体系，简言之，虽未有提炼概括，但河横的低碳农业甚至已经由低层次的低碳种养发展为高层次的低碳农业经济。图8-3为基于河横主要农产品生产的村域低碳农业经济体系循环链条结构图，试图反映其“节投减排”的低碳农业做法。表8-3在调研河横生态循环农业做法中筛选提炼出具有“节能、减排、增汇”特征的低碳农业做法，并对其减排特定农业源温室气体效果以及可持续发展的影响进行定性评价。
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图8-3 河横村村域低碳农业经济体系循环链结构图
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2.河横村低碳农业做法——组织方面
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如果说上述生态农业、循环农业、低碳农业等环境友好型农业技术能生产出优质高产的农产品，那么农业产业化经营机制则是实现高效的必由之路，这其中，农业产业组织又处于承上启下的关键位置。目前，河横村共有灰天鹅养殖专业合作社、禽蛋专业合作社、西瓜专业合作社、葡萄专业合作社、三安河横有机农产品专业合作社等8个农民专业合作经济组织，其中灰天鹅养殖合作社被评为全国百强专业合作社，三安河横有机农产品专业合作社为全国粮食类农民专业合作社示范社；年销售额超过1000万元的农业龙头企业有6家，其中江苏河横绿色食品有限公司被列为省级产业化龙头企业；先后开发5大系列20多个品种的农产品，获得10个绿色食品和5个无公害农产品标志，其中河横大米为国家地理保护标志产品。
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相比其他地方的农业产业化组织，河横农民专业合作社和龙头企业的作用除了销售外，更多体现了对农业生产生态化和低碳化全程优化的引领，使基于生态、低碳农业技术生产的农产品真正实现生态和低碳高值。如：河横通过政府牵头于2006年引进三安集团[11]建设了345亩三安超有机水稻示范基地，采用三安生物净化剂（免费）对土壤、农家肥和水进行消毒、净化和修复，并用三安重金属吸附剂（免费）对土壤进行吸附，使离子状的重金属絮聚成大分子而不被植物根系吸收，从而为水稻生长创造一个安全无害的生产环境。生长期内，施用三安生物肥和生物有机肥（公司优惠价）作基肥和追肥，全过程不用一粒化学肥料。对于水稻的病虫害防治，则采用三安生物植物保护剂（公司优惠价），而不用任何化学农药。河横大米合作社与三安集团签订了产销协议，并注册了三安河横有机稻品种，由大米合作社组织生产，按照普通稻米市场价的110%～120%向合作社收购合格稻米，或者售后以纯利润的20%～50%返还给合作社和稻农，稻农每亩多收益200～250元。再如，河横绿色食品加工基地的企业全部建立了各类绿色食品生产技术操作规程，涵盖粮食作物、经济作物、畜禽养殖等多个领域。所有绿色、无公害产品均不使用添加剂和防腐剂，采用易降解简易包装。江苏河横绿色食品有限公司引进了农业部规划设计研究院研发的“直热式太阳能果蔬干燥设备”，干燥的果蔬产品不仅色泽纯正卫生质量好，且比常规干燥大大节约能耗；该公司省内运输还试用了新能源汽车。
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表8-3 河横村 村域低碳农业经济体系特色做法及效果一览表
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表8-3 河横村 村域低碳农业经济体系特色做法及效果一览表（续）-1
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图8-4 河横农业龙头企业带动型全程优化低碳高值农业示意简图
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可以说，河横通过农艺减排增汇、节投减排以及在加工过程、食品包装、储藏运输等诸环节节能减排尝试，实现了农业产业链（食品供应链）低碳化。如果说河横生态农业、低碳农业技术在产品层面已奠定了较为坚实的产地基础，那么农业产业组织以及农技推广部门对农户农业生产资料的使用和管理、生产作业方式与技术运用、农产品加工生态化/低碳化的全程优化则使河横农产品在规模化的基础上实现了标准化和品牌化，由此带来的“低碳高增长”正是低碳现代农业的发展目标。
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3.河横村低碳农业做法——政策方面
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一个国家或地区农业发展模式的选择往往与当地政府的政策导向和执政理念直接相关。在河横调研中，笔者深切感受到河横村领导“一切发展为子孙后代着想”朴素的可持续发展观以及在此基础上生态农业模式选择的笃定。2009年被亚太国际环保组织授予“低碳农业先进村”后，河横确立了“围绕生态做低碳、主攻特色做低碳、依靠科技做低碳、创新制度做低碳”的发展方针，正计划编制《河横村低碳农业经济发展规划》，这也将是我国第一个村级低碳农业经济发展规划。
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在全国农业园区招商引资的热潮中，河横村一直秉承着严格的筛选准则。冲着“全球500佳”和“亚太低碳农业先进村”的品牌，许多中外客商纷纷欲到河横村投资兴办工业，其中不乏冶金、化工、针织等项目，但均因可能对河横土壤、水体或空气造成污染而被拒之门外。但对于有利于河横生态、循环、低碳农业产业链发展的企业或项目，河横可谓“要地给地、要政策给政策”。2001年专门开辟了科技成果转化、应用基地，以零租金形式提供给科研院所使用，其中南京农业大学研制的生物农药、里下河农科所生态技术工程中心研制的生物肥料等均在河横得到示范应用，对农药化肥节投减排起到重要作用。2004年吸引民资500万元，建设占地150亩的循环经济科技园，重点示范复合立体生态种养园区循环模式，取得经验后，已推广到农户庭院经济生态良性循环模式。2009年开始，以土地租金和税收优惠的政策引进商品有机肥加工厂和秸秆固化成型生物质能源企业各一家，对农产品加工废弃物综合利用项目、农产品加工企业采购节能减排设备、超龄农机报废向上争取补贴或以旧换新等相关政策。对于农户采纳沼气入户、沼气与设施农业对接、太阳能温室大棚等低碳农业工程技术采用“技物结合”的扶持政策；对于采纳商品有机肥、秸秆腐熟还田（腐熟剂）、绿肥种植试行补贴政策[12]。
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特别值得一提的是河横目前为系统推进低碳农业正开展两项基础性工作：一是由扬州大学农学院对稻田不同品种、灌溉模式、肥料类型、农作制度的甲烷排放进行监测；对测土配方施肥、化肥和有机肥混施比例的节氮增效进行试验统计；对猪、鸡、鸭不同饲料类型和比例、不同饲料加工处理方式的甲烷排放和家畜生产力进行试验统计；这对于河横主要农产品增产减排模式选择以及农业碳排放监测、统计与交易体系的建立都具有重要意义。二是利用村宣传栏、印发河横低碳农业宣传手册，提高农户低碳农业知识普及程度；参考市、镇负责河横农业技术推广专家意见，设立了低碳农业科技示范户2户（水稻1户、规模化养猪场1家）、低碳农业龙头企业1家和若干低碳家庭，给农户提供“可看、可学”的参考对象，尤其是让农户对低碳农业技术采纳成本收益变化有一个相对直观的比较，这对于农户减排技术的采纳无疑具有重要意义。
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从企业管理角度看，河横低碳现代农业的发展是一个理性化的生态农业战略深化的过程。笔者认为单独拿出某一做法或许算不上特色，河横成功之处在于在已有的生态农业模式基础上，确立了低碳目标，通过“技术+组织+政策”系统集成构建了符合河横村情的低碳生态农业发展模式，这其中生态农业的传统和历任领导的坚持是其无法复制的内核，多维农技研发推广和绿色农产品加工带来的特色农业的规模化、标准化、品牌化是河横生态农业高级化和低碳现代农业高值化的“两翼”。
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图8-5 河横案例表明低碳现代农业是生态农业战略深化的过程
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8.3 案例分析
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8.3.1 水稻种植不同技术组合排放效果比较
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水稻全生命周期温室气体排放取决于农户采用的灌溉技术、肥料类型、轮作方式以及秸秆的处理方式等一系列技术和管理措施的不同组合。根据稻农减排技术和管理措施采纳意愿调查中的各样本点稻农技术组合如表8-4所示。
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表8-4 样本点稻农实践的技术和管理措施的不同组合一览表
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为下文待比较的技术和管理措施不同组合表述更为清晰简洁，表8-5对上述11种组合进行了编码和说明。
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表8-5 样本点水稻种植技术和管理措施不同组合编码和特征描述表
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稻农采用不同耕作技术和管理措施影响了稻田温室气体直接或间接排放。本部分研究考虑的水稻种植全生命周期温室气体排放具体包括：稻田甲烷排放、氮肥施用导致的氧化亚氮排放、农机使用的二氧化碳排放、秸秆燃烧排放的甲烷和氧化亚氮以及氮肥在生产和运输过程中间接耗能所导致的二氧化碳排放。需要特别说明的是，水稻种植施用的粪肥不多，主要是做底肥施用，故这里并未考虑粪肥施用本身的温室气体排放；河横生物肥料折纯后考虑施用导致的氧化亚氮排放以及参照化肥在生产和运输过程中间接二氧化碳排放；秸秆还田作为土壤有机质补充目前还未见一致计算方法，因此本节并未将秸秆翻埋还田作为氮素来源，而是与绿肥一样，认为绿肥和秸秆还田对氮素的补充体现在土壤有机质改善后的化肥节投，对于秸秆多种用途，只考虑焚烧所导致的相关排放。计算方法仍沿用第5章农业碳足迹的核算方法，相关参数、方程、系数参见附录1。各种技术和管理措施不同组合温室气体排放的基础数据来自样本点农户调查见表8-6、计算结果详见表8-7和图8-6。
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表8-6 水稻种植技术和管理措施不同组合 温室气体排放计算基础数据列表
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表8-7 水稻种植技术和管理措施不同组合温室气体排放详表
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表8-7 水稻种植技术和管理措施不同组合温室气体排放详表（续）-1
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图8-6 水稻不同技术组合稻田、氮肥（直接和间接）、农机、秸秆燃烧温室气体排放结构示意图
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表8-7表明水稻种植技术和管理措施不同组合温室气体排放有显著差异，每亩排放从509.09千克CO2-eq（湿润灌溉、化肥、秸秆还田、稻—粮轮作）到850.88千克CO2-eq（淹水灌溉、化肥、秸秆还田、稻—蔬轮作）；河横非三安模式（间歇灌溉、化肥、秸秆还田、稻—粮轮作）和三安模式（湿润灌溉、生物肥料、秸秆还田）表现出较高的减排潜力，相对于设定的基准模式排放分别降低33.43%和27.96%。图8-6可以清晰看出，针对不同技术组合稻田、氮肥、农机、秸秆燃烧温室气体排放，稻田土壤均为最大排放源，氮肥直接和间接排放紧随其后，这一研究结论与Pathak H. & Wassmann R.（2012）以菲律宾（Dingras municipality）、中国（Pujing country）和印度（Karnal district）为研究区域，水稻不同技术组合（13种）温室气体排放结构相同。
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根据研究目的，基于表8-7进一步比较灌溉技术、氮素来源、秸秆管理、轮作方式各自减排潜力：
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（1）比较1a、1d、1f、1e四种技术组合灌溉技术和秸秆处理方式相同，只有氮素来源不同，氮素养分来源通过化肥和绿肥组合、化肥和粪肥混施、单纯投入化肥分别降低排放从850.88（化肥）到802.38（化肥+豆科）、827.01（化肥+紫云英）和828.00（化肥+粪肥）千克CO2-eq，分别减排5.70%、2.81%和2.69%。
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（2）比较1a、3a、2c三种技术组合差别主要体现在灌溉技术方面，如果灌溉技术从淹水灌溉（1a）调整到湿润灌溉（3a）和间歇灌溉（2c）依次减排40.17%和32.39%。
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（3）比较1b、1a、1c三种技术组合差别主要体现在秸秆利用方式上，秸秆用于畜舍建筑材料（1c）相对于秸秆还田（1a）和焚烧（1b）依次减排2.92%和1.52%，值得注意的是，尽管就单项秸秆处理方式来看，秸秆焚烧排放量最高，在这里秸秆还田（1a）反而比焚烧（1b）总排放高主要是两种不同模式氮肥施用量不同所导致的（表8-7）。
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（4）比较1e、1f稻—稻轮作与其他水旱轮作，如1f和1d（除轮作方式外其他技术基本相同），稻—稻轮作（1f）比水旱轮作（1d）多排放2.98%。
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因此，从单项减排潜力来看，改善灌溉技术、氮素来源、秸秆还田以及轮作方式可能降低稻田温室气体排放1.52%～40.17%，最大减排潜力来自于灌溉技术与模式选择差异[13]，这验证了第6章德尔菲法函调中丁艳锋、张国平、金庆生等专家提出的稻田减排最有效措施为水分管理的观点。但是，减排技术组合以及单项减排技术都可能涉及额外的费用（如购买绿肥种子），从而可能降低稻农净收入，阻碍减排技术采纳。最终，每项减排技术成本收益在很大程度上共同决定农户相关技术采纳。
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8.3.2 水稻种植不同技术组合成本收益比较
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1.水稻种植不同技术组合净收益、碳排放与碳生产力
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低碳农业的最终目标是实现“低碳高增长”，将农业经济增长建立在较少的温室气体排放基础上以及由此带来多种正外部效应促进农业可持续发展。基于表8-7水稻种植技术和管理措施不同组合温室气体排放以及表8-8成本收益调查，表8-9进而计算了不同技术组合碳生产力（单位二氧化碳当量带来的每亩净利），从而从静态的角度筛选出高生产力、高收益、低排放的技术组合模式。
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表8-9 水稻种植技术和管理措施不同组合产量、净利以及碳生产力比较
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由表8-9看出，不同技术组合碳生产力从0.29元/千克CO2-eq到0.74元/千克CO2-eq，其中，间歇灌溉模式2a、2b、2c表现出明显较高的碳生产力；淹水灌溉模式1a～1f则显示出明显较低的碳生产力；稻—稻轮作1e和1f相对于其他水旱轮作也表现出较低的碳生产力；河横非三安（2c）和三安模式（3b）比碳生产力最低的技术组合1b分别高出51.21%和39.02%。根据每千克排放量[14]和每亩净利，图8-7将11种技术组合划分为高排放高收益、低排放高收益、高排放低收益、低排放低收益四类，可见，2a、2b、2c为低排放—高收益技术组合模式，尤其是2a和2c在产量、净利润、每亩排放、每千克排放多项比较中均表现突出，说明低碳现代农业内涵核心“低碳高增长”是可以通过合理的技术组合模式得以实现的，这三种高碳生产力技术组合模式应作为我国稻田减排技术示范推广的重点[15]。
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图8-7 水稻不同技术组合排放—收益关系分类示意图
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2.水稻种植不同技术组合成本有效性
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前文减排效果分析得出具有减排潜力的水稻种植技术和管理措施组合和不同技术组合最大排放源以及灌溉技术、氮素来源、秸秆管理、轮作方式各自减排潜力；碳生产力分析筛选出“高收益—低排放”的减排组合，本小节以浙江省台州市黄岩区为例，以1b（淹水灌溉、化肥、秸秆燃烧、稻蔬轮作）技术组合作为基准模式[16]，以区域内低排放模式为目标模式，定量分析由基准模式向目标模式转变的减排成本和减排量，即减排成本有效性（cost-effectiveness），研究意义在于减排作为一种公共产品，为推进农户减排技术和管理措施的采纳，政府应提供多少补贴额或农业减排参与碳交易定价多少，才能激励农户采纳相应的减排技术和管理措施。
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我国低碳现代农业发展研究
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表8-9、图8-8可动态的表示以淹水灌溉、化肥、秸秆燃烧为基准技术组合向低排放技术组合转化的减排成本及其相应的减排量，阴影部分对应每种技术组合总减排成本（DeAngelo B. et al.，2003）；碳排放影子价格（SPC）表示相对于基准模式，各技术组合减排每千克CO2-eq的减排成本，可用于农户减排技术采纳的单位补贴额或碳交易价格。结果表明：由基准技术组合模式转向四种“低排放”技术组合模式影子价格为1.63元～9.79元/千克CO2-eq，从单位减排成本的角度来看，淹水灌溉、化肥、秸秆移走[17]技术组合模式（cf＿fe＿re＿ve）最具成本有效性（减排每千克CO2-eq 1.63元），该技术组合模式核心是秸秆资源化利用；其次为淹水灌溉、化肥+绿肥（豆科）、秸秆还田技术组合模式（cf＿fg＿in＿fo）（减排每千克CO2-eq 2.41元），该技术组合模式核心是生物固氮。这两种技术组合模式相对于基准技术组合模式产量变化不大，农户接受较容易，因此可考虑这两种技术组合模式[18]作为浙江台州黄岩基准模式向“低排放”模式转化的主要补贴模式，如每亩补贴40/86元或减排每千克CO2-eq补贴1.63/2.41元（涉及稻田甲烷监测设备仪器投资以及核查等相关交易费用），相应获得每亩24.49/35.63千克CO2-eq的减排量。参考以上方法，各区域可以确定由基准模式向“低排放”模式转化具成本有效性的技术组合模式以及相应的补贴额或碳交易价格。
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图8-8 稻田边际减排成本曲线图解
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8.4 讨论与结论
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本章通过江苏省沈高镇河横村案例研究，从定性和定量两方面对低碳现代农业内涵核心“低碳高增长”可行性进行验证，并由此得到了一系列可以复制或推广的实践启示。
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第一，我国已有的生态农业模式发展较早，明确以低碳为目标，构建低碳生态农业模式是发展低碳现代农业的一条捷径。蒋高明等（2008）提出以生态学为主导的现代农业是低碳农业甚至是零碳农业。温铁军（2010）对传统“粮猪型”小农家庭为主的生态化模式所带来的多种正外部性进行了论述，提出我国现代农业发展应建立在多功能生态农业的基础上。个案河横村是我国生态农业的代表，其进行生态循环农业建设探索几乎与发达国家同步，利用多种有机肥作为氮素来源以替代化肥、种养结合、农业废弃物资源生态化利用等传统生态农业方式本身也具有温室气体减排增汇效果；河横村在最大限度发挥传统农业生态化耕作制度和栽培方式精华的基础上，发展农村清洁能源，应用精准施肥、间歇灌溉、低碳饲料饲养、氮素高效利用新品种等现代农业减排技术，推广商品有机肥等对传统生态农业中的“高碳”成分进行低碳化改造，探索出以生态农业为基础、以低碳目标丰富和提升传统生态农业、适合中国国情的低碳生态农业模式。此种探索配合农业部十大典型生态模式和配套技术[19]，对不同类型生态农业试点[20]将农业现代化建立在低碳经济基础上具有借鉴价值。
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第二，从实践操作的角度，通过技术集成发展低碳种养，通过组织安排发展低碳农业经济，通过政策支持发展村域低碳农业经济体系是实现低碳现代农业的基本路径。河横村个案实证研究表明，“技术集成+组织安排+政策支持”是发展低碳现代农业的“三驾马车”，生态、循环、低碳技术系统集成实现了“节投减排”（低碳种养）；农业产业组织对农户生产资料使用管理、生产作业方式与技术运用推荐、农产品低碳化加工实现了“过程减排”（低碳加工），再进一步通过生态、低碳农产品生产规模化、标准化、品牌化实现了“增效减排”（低碳农业经济）；政府低碳农业发展规划、村域产业结构布局、农业碳排放监测、低碳农业知识普及实现了村域“低碳种养、低碳加工、低碳服务”产业格局（村域低碳农业经济体系）。河横节投减排、过程减排、增效减排农业全产业链低碳优化以及村域低碳农业经济体系既是生态农业战略优化过程、又是低碳高值农业创新发展过程，其发展路径具有推广价值。
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第三，通过对水稻种植不同技术组合排放效果和成本收益比较分析，筛选出“低排放高收益”技术组合模式以及由“高排放”模式向“低排放”模式转化的边际减排成本。结合村域农户调查，在以“灌溉技术、氮素来源、秸秆管理、轮作方式”构成的11种水稻种植技术组合中，实证研究结果表明：①从不同技术组合排放效果和减排潜力来看，稻田土壤是最大排放源，氮肥直接和间接排放居第二位；在各单项减排潜力比较中，灌溉技术与模式（间歇灌溉、湿润灌溉相比于传统漫灌）表现出最大减排潜力。②从不同技术组合碳生产力来看，“间歇灌溉、化肥+绿肥（豆科）、秸秆翻埋还田”“间歇灌溉、化肥+绿肥（紫云英）、秸秆翻埋还田” “（河横）间歇灌溉、化肥、秸秆翻埋还田”“（河横）湿润灌溉、生物肥料、秸秆翻埋还田”四种技术组合模式表现出较高的碳生产力，即：水稻种植生命周期排放单位二氧化碳当量带来的净利润较高，为“低排放—高收益”技术组合模式。③从不同技术组合转化成本有效性（以单位减排成本度量）来看，以浙江省台州市黄岩区高排放技术组合为基准模式，低排放的四种技术组合为目标模式，淹水灌溉、化肥、秸秆移走技术组合模式最具成本有效性，该技术组合模式核心是秸秆资源化利用；其次为淹水灌溉、化肥+绿肥（豆科）、秸秆还田技术组合模式，该技术组合模式核心是生物固氮，如每亩补贴40/86元或减排每千克CO2-eq补贴1.63/2.41元，可相应获得每亩24.49/35.63千克CO2-eq的减排量。
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个案实证研究结果表明，低碳现代农业是能够实现“低碳高增长”的，通过激励农户采纳涉及灌溉模式、氮素来源、秸秆管理、水旱轮作等一体化减排技术和管理措施，稻农通过农艺减排增汇和节投减排降低了成本，企业得到的最大好处是保证了农产品的质量，社会得到温室气体减排缓解气候变化等多种外部效应。值得注意的是，本个案设计与Smith P. et al.（2007）和Pathak H. & Wassmann R.（2012）样本选取一样，选取农户和村级数据对农业源温室气体减排技术组合进行评价，这主要是考虑到土壤和气候条件空间异质性（spatial heterogeneity）。不同目标区域、不同技术组合的减排潜力和成本有效性存在差异的特性也决定了将个案定量研究结论转变为国家层面普适性结论是具有很高的不确定性的。此外，即使就单个研究区域而言，不同技术组合和管理措施涉及的成本和价格具有动态性（cost dynamics），随着减排技术组合实施后土壤特性（有机质、酸碱性等）及成本收益变化，都决定了减排潜力和具有成本有效性的技术组合或发生变化，这说明了区域特定性（site specific）是农业源温室气体减排技术和低碳农业体系研究的基本思想。从方法上来说，排放量核算并未考虑技术组合中各单项技术的相互影响；成本收益核算未考虑减排技术的附带成本和额外收益。因此，还需要更多案例夯实本研究提出的低碳现代农业内涵体系和分析框架、研究结论和由此提出的政策建议。
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第9章 结论与政策启示
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9.1 主要结论
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基于上面理论和实证研究，本研究得到了以下几方面的研究结论。
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第一，关于低碳农业发展的总体情况。
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低碳农业概念来自低碳经济，国外文献中几乎没有这个词。这是中国针对现代石油农业弊端，从自身农业条件，即人多地少、资源缺乏出发，将农业政策导向从单纯强调产量，转向通过农业减排技术和体制机制等协同控制方式，实现资源节约投入、提高食品安全保障程度、控制农业面源污染等多重目标，从而构建的一种新的现代农业发展模式。低碳现代农业发展模式和其他变革一样是从理论先行和小尺度低碳农业发展萌芽开始的。目前我国低碳农业实践萌芽具有分散性、差别迥异，难有可复制性，且许多做法是生态农业和循环农业的“新瓶装旧酒”，除依托国际项目合作开展农业适应气候变化实践和试行碳市场交易属于低碳农业内容外，整体处于概念性和基础性研究上，没有明确的实施方案。即使从国家层面已开展了测土配方施肥技术和保护性耕作技术，具有了一定的低碳农业实施基础，但从推行低碳现代农业模式制约因素来看，既包括低碳农业技术本身的适用性问题和小规模农户测量监测以及交易费用高等农业环境政策实施的普遍问题，更多的是来自现代农业发展方式和农户习性固化交织、资金缺位、缺乏激励机制等现有体制机制方面，而多学科交叉研究的滞后直接造成我国无论在研究主题，或是研究内容和研究方法上都与国外存在差距。这些结果表明，我国低碳农业发展还处于起步和探索阶段，还有待于进一步的发展与完善。
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第二，关于低碳现代农业的内涵界定。
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目前低碳农业定义普遍存在扩大化倾向（即将低碳农业等同于可持续农业）和缩小化倾向（即将低碳农业等同于农业减排），总体上缺乏一个清晰的低碳农业内涵表述。本研究提出低碳农业是以协同创新为基本准则，通过对石油农业的低碳化改造，最终实现农业碳生产力和农村综合发展均达到可持续发展水平的一种现代农业发展模式，除核心概念外，还包括“低碳排放、低碳化、低碳生产力”构成的概念群。作为一种现代农业发展模式，低碳农业核心要素包括作为物质基础的资源禀赋、作为起点和背景的发展阶段、作为重要手段的低碳技术、作为外部驱动的消费模式。初步遴选包括低碳农业生产指标、低碳农业资源指标、低碳农业消费指标、低碳农业政策指标4个一级指标和15个二级指标构成的低碳农业指标体系。从对现代农业发展发展阶段、现代农业内涵、现代农业发展模式梳理来看，我国农业总体上处于从现代农业初步实现阶段到现代农业基本实现阶段的过渡阶段，低碳农业是现代农业全面实现阶段的具体发展模式之一，其他实践模式还包括生态农业、循环农业、精准农业等。从生态农业、循环农业、低碳农业的产生背景和核心特征来看，低碳农业窄于生态农业，循环农业窄于低碳农业。基于文献研究和理论推导，本研究构建了由基础工作、发展路径、政策体系组成的低碳现代农业发展分析逻辑框架，而本研究实证部分验证的主要是发展判别和技术应用两大基础工作。
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第三，关于我国低碳农业时空特征和驱动因素判别。
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从全国层面，分层生命周期碳足迹核算结果表明，自1995年以来，我国农业碳足迹整体处于阶段性上升态势，年均增长率为0.67%，总体上可分为快速增长期、缓慢增长期、增速反弹回升期、增速放缓期四个阶段；农业碳足迹强度呈现下降趋势，年均降幅达4.19%。从碳足迹层级结构分析，除农业源排放表现为下降趋势外，农用能源、农资隐含碳、农业废弃物所产生的温室气体排放都不同程度呈现增长态势，年均增长率分别为3.87%、1.26%、4.60%。通过拓展的卡亚—波特恒等式对农业碳足迹排放量影响因素进行识别并对其贡献进行逐年分解分析，分别考虑能源碳强度效应（GE）、单位产量能源强度效应（EY）、农业生产率效应（YA）以及土地利用方式效应（A）四大内在驱动因素对农业碳足迹总量及其年际变化的贡献程度。结果表明，在1995—2010年，GE效应（即能源结构调整和清洁能源使用）对下降幅度的贡献率为6%～43%，是我国农业温室气体减排的主要驱动因素；EY效应对上升幅度的贡献率为24%～55%，是我国农业温室气体排放的主要驱动因素；A效应由于农业用地转化为非农用地的被动减排贡献率为2%～38%（需要指出的是土地利用变化的碳汇损失不在本研究核算边界内）；YA效应考虑农资投入和单纯农业生产效率提高对我国农业温室气体减排综合贡献率为-40%～52%。
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从各区域和省份层面，分层生命周期碳足迹核算结果表明，我国四大区域农业碳足迹年均总量排序为：西部＞中部＞东部＞东北部，农业碳足迹总量较高地区集中在农业大省、农业碳足迹强度较高地区主要集中在中西部农业大省，其中，河南省无论是农业碳足迹总量以及四大碳足迹层级结构中农业源排放、农资隐含碳、农业废弃物排放都是最高的。黑吉辽三个农业大省虽农业碳足迹总量居全国平均水平，但总排放量增速最快以及农业碳足迹排放强度降幅较小。北京、上海、天津三省由于农业占经济总量比重逐年大幅下降，故其农业碳足迹总量及排放强度在全国都是最低的，但东部10省中三个粮食主产区，江苏、山东、河北碳足迹总量以及浙江和广东的农用能源和农资隐含碳都位列全国前列。中西部省份普遍农业碳足迹强度较高，全国年均碳排放强度前10位的省份全部来自中西部地区，农业源和农业废弃物是两大区域的主要排放源。通过拓展的卡亚—波特恒等式对各区域农业碳足迹排放量影响因素进行识别并对其贡献进行逐年分解分析，东部地区能源碳强度效应（GE）对农业碳足迹起着抑制作用，单位产量能耗（EY）是碳足迹增加的主要驱动因素；东北地区四大驱动因素都比较平稳的小幅波动；中西部区域农业减排的主要驱动因素为能源碳强度效应（GE），农业温室气体排放的主要驱动因素为单位产量的能源强度效用（EY），其单位面积产出效应（YA）也较明显地表现出对温室气体排放的驱动贡献。
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第四，关于低碳农业适用性技术筛选和农户采纳影响因素。
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基于“增产减排或至少是稳产减排”的农业（户）需要，修正式德尔菲法专家函调筛选出具有“确定性强、可行性强、减排潜力大、对产量有增产或稳产影响、农户易于采纳”的农业源温室气体减排适用性技术体系，其中，农田减排适用性技术侧重养分管理和耕作制度；稻田减排适用性技术侧重水分管理和品种筛选；畜牧业减排适用性技术侧重饲料管理和粪便管理。在筛选出的3类18项农业减排适用性技术中，专家们特别对品种减排前景表现出积极的预期，指出通过品种选育是能够实现高产减排的。此外，在函调过程中，专家们对农户采纳意愿给予了特别关注，认为影响农户采纳的因素主要有两点：一是一些减排技术是劳动密集型技术，而劳动力成本越来越高，限制了农户采纳；二是一些减排技术需辅之以较强的农业技术推广，而我国目前农技推广体系还很难达到要求。
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对浙江省、江苏省、湖南省237户稻农稻田甲烷减排技术和管理措施采纳情况的实证结果表明，195名被访者认为近10年气候发生了变化，但没有一个被访者认为农业生产是导致气候变化的可能原因之一。在采取的各类适应性行为中，调整农时、增加化肥农药投入、调整种植结构分别排在前三位。从稻农品种选择偏好看，“高产品种”和“优质品种”排在前两位，而“氮素高效利用品种”采纳只占调查总数的0.96%。虽然水肥管理是稻田减排最重要的环节，但农户对稻田灌溉技术与模式非常不感兴趣，86.33%的稻农采用淹水灌溉，约一半的农户不想参加湿润灌溉和间歇灌溉类培训，92.48%的稻农参加过科学施肥（包括施肥种类、时间、数量）的培训，实际生产中使用商品有机肥和微生物肥料的寥寥无几，且农家肥和商品有机肥主要用作底肥，化肥用于整个生长期的追肥（如分蘖肥、促花肥、保花肥），行为具有相当大的趋同性。调研样本区域表现出丰富的水旱轮作制度，值得注意的是，只有1.18%稻农选择种植双季稻。在由品种选育、水肥管理、耕作制度3大项6小项构成的稻田甲烷减排技术体系中，平均采纳数量为3.139，“稻油/麦等水旱轮作”“有机质施用时期（休闲期或水稻种植期）”分别以88%、86%采纳率排在6项减排技术的前两位；而“应用肥料型、农药型甲烷抑制剂”以及“低渗透率和氮素高效利用水稻新品种”列后两位；其他两项涉及灌溉技术与模式的减排技术采纳率居中。
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对稻农减排技术采纳意愿和采纳数量影响因素进行计量模型分析，实证结果表明，农户对气候变化的认知是对减排技术采纳意愿正向影响程度最强的，其次依次为获得信贷的难易、获取技术渠道数量、家庭中从事农业生产的劳动力数量。是否为科技示范户是影响稻农稻田甲烷减排技术采纳数量正向影响程度最强的，其次依次为获取技术渠道数量、稻田灌溉保障程度、获得信贷的难易、一年内现场指导次数。从对减排技术采纳意愿和采纳数量显著负相关的影响因素来看，水稻种植经验和是否为科技示范户与减排技术采纳意愿成负相关。受教育程度、种植面积以及是否愿意扩大种植面积、机械化程度、稻田土壤肥力、当地交通条件对稻农减排技术采纳数量产生负向效应。而诸如性别、非水稻（农业）收入比重、土地所有权等因素对减排技术采纳的影响几乎可以忽略不计。
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第五，关于不同技术组合的减排潜力与成本收益。
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江苏省姜堰市沈高镇河横村的个案经验表明，我国已有的生态农业模式发展较早，明确以低碳为目标，构建低碳生态农业模式是发展低碳现代农业的一条捷径；从实践操作的角度，通过技术集成发展低碳种养，通过组织安排发展低碳农业经济，通过政策支持发展村域低碳农业经济体系是实现低碳现代农业的基本路径。
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实证研究结果表明，从不同技术组合排放效果和减排潜力来看，稻田土壤是最大排放源，氮肥直接和间接排放居第二位；在各单项减排潜力比较中，灌溉技术与模式（间歇灌溉/湿润灌溉相比于传统漫灌）表现出最大减排潜力。从不同技术组合碳生产力来看，“间歇灌溉、化肥+绿肥（豆科）、秸秆翻埋还田”“间歇灌溉、化肥+绿肥（紫云英）、秸秆翻埋还田”“（河横）间歇灌溉、化肥、秸秆翻埋还田”“（河横）湿润灌溉、生物肥料、秸秆翻埋还田”四种技术组合模式表现出较高的碳生产力，即：水稻种植生命周期排放单位二氧化碳当量带来的净利润较高，为“低排放—高收益”技术组合模式。从不同技术组合转化成本有效性（以单位减排成本度量）来看，以浙江省台州市黄岩区高排放技术组合为基准模式，低排放四种技术组合为目标模式，淹水灌溉、化肥、秸秆移走技术组合模式最具成本有效性，该技术组合模式核心是秸秆资源化利用；其次为淹水灌溉、化肥+绿肥（豆科）、秸秆还田技术组合模式，该技术组合模式核心是生物固氮，如每亩补贴40/86元或减排每千克CO2-eq补贴1.63/2.41元，可相应获得每亩24.49/35.63千克CO2-eq的减排量。
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9.2 政策启示
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根据以上研究结论，可以得到如下几点政策启示：
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第一，尽快制定低碳农业发展规划。文献研究结果表明，目前我国还没有一个清晰的低碳农业概念表述、评价体系、实施规划，在实践中直接导致生态农业、循环农业、低碳农业等发展模式混淆。亟需调整农业发展政策导向从单纯强调农业产量转向保障食品安全、能源安全、适应和减缓气候变化、解决农业面源污染等多目标协同。构建由核心概念、内涵阐释、评价指标、相关模式比较等组成的低碳农业理论体系，强化发展判别和技术应用等基础研究，推进低碳农产品生产和消费模式以及政策体系实践，在此基础上尽快制订中国低碳现代农业发展规划。
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第二，制定区域分异低碳农业发展主导模式。宏观实证研究结果表明，从全国层面看，能源强度效应和单位产量能源强度效应分别是我国农业减排和排放的主要驱动因素。基于此，我国低碳农业发展模式应放在降低耕作强度、优化能源结构（尤其是以农林废弃物为原料可再生能源的开发利用）、提高农机（能源）使用效率、通过多技术耦合和管理创新提高产量、提高农业投入品利用效率五个方面。从区域层面来看，根据四大区域各自农业温室气体排放驱动因素的差异，中西部应侧重提高农资利用效率、东北部应通过保护性耕作和农机节能减排发展低碳农业、东部地区应重点发挥其农作制度传统提高土地产出率降低单位产量能耗。同时，作为确定区域低碳农业发展重点的基础，农业温室气体排放核算清单方法学亟需完善，并建立区域长效跟踪机制，实时反映各区域农业碳排放动态变化，一方面为国家宏观调控政策服务；另一方面也为即将建立的碳交易市场初始配额分配和价格形成等机制服务。
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第三，建立低碳农业技术创新与推广机制。农业减排技术研发和推广无疑是低碳农业的关键环节。德尔菲专家函调结果显示，确实存在可供农户选择的具有技术可行性和经济适用性的减排技术，同时指出某些减排技术属于劳动密集型技术以及需辅之以较强的技术推广服务。因此，一方面，需考虑投入减排、过程减排、增产减排等多种途径的减排来建立农业减排技术体系，并围绕农业生物质资源/水土资源和废弃资源低碳化利用、农产品低碳化生产、产后低碳化加工建立低碳农业全产业链技术体系，同时，要特别注重开发适合小农户和大农场的规模中性技术以及配套农机具研发，以克服劳动力需求瓶颈对技术采纳的制约；另一方面，微观实证研究表明，获得技术信息数量以及农业技术推广对农户减排技术采纳意愿和采纳数量都具有积极影响，因此，应建立多渠道技术推广活动，既包括以政府为主体的农业技术推广公共服务，如低碳农业技术培训和田间指导，也应发挥大学和科研机构以及非政府组织（NGOs）的农业技术推广社会化服务，还应发挥农业合作组织和行业协会在新技术传播扩散以及日常管理方面的积极作用。
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第四，建立低碳农业技术推广配套服务和补贴机制。研究结果表明，稻田灌溉保障程度和机械化程度以及信贷的可获得性对农户减排技术采纳意愿和采纳数量有重要影响。政府应通过新建和改善农业水利基础设施，通过信贷担保鼓励金融机构降低担保物（抵押物），为农户低碳技术采纳，尤其是低碳农机具购置提供信贷便利；同时，加大对低碳农业技术研发和试验示范农户的技物结合补贴力度，这些配套服务实际上是降低低碳技术和管理措施的采纳门槛。
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第五，加强对农户气候变化知识的教育以及不同类型适应性行为的指导。研究结果表明，农户对气候变化的认知显著影响减排技术采纳意愿，而农户自发性适应行为中包括增加化肥农药投入等“高碳”行为。主要应通过教育培训让农户了解农业本身也是造成气候变化的原因之一、而多数减排技术本身不仅可以兼顾高产（至少是稳产），且能提高农业应对气候变化的适应能力；同时，针对农户对气候变化认知的敏感性，重点筛选和推广兼顾提高农业适应能力和减缓农业源温室气体排放的技术。此外，样本区域调查表明，目前农户主要采取的是被动性适应行为，应加强对如调整品种和采用新的栽培技术等主动性适应行为的引导。
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9.3 研究展望
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我国农业环境政策体系的缺失以及多学科发展的滞后，使得低碳农业作为一种全新的现代农业发展模式研究进展滞缓，本研究虽尝试对低碳农业理论和实证进行了探讨，但该问题仍存在很大的研究空间。
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第一，关于低碳农业多目标协同机制的研究。首先，是低碳农业与粮食安全的协同，从粮食安全的量上考虑，涉及粮食生产问题，气候变化通过影响农业资源（耕地、水、土壤肥力资源）而对我国未来粮食生产及食物安全构成威胁，如何做到农业减缓气候变化与适应气候变化协同将是未来一个重要研究课题。其次，是低碳农业与食品安全的协同，从粮食安全的质上考虑，涉及农产品质量安全问题，这与农产品生产过程中农药化肥等投入密切相关，一方面提高农资使用效率能减少排放源，另一方面减少化学投入品的施用生产无公害农产品满足消费者健康需求，同时也减少对环境危害，如何将农业减排与农产品质量协同也将是急需解决的问题。再次，我国生态农业由来已久，如何将生态农业、循环农业与低碳农业协同，从而降低由石油农业向低碳农业转型成本是一个重要的实践问题。
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第二，关于低碳农业合作组织的研究。农业生产相对工业而言，更接近一种自然生态系统，单一小区域农户采纳减排技术，容易受到周围化学农业的干扰降低减排效果，因此，建立低碳农业合作组织是下一步需要研究的一个方向。
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第三，关于农业减排成本—收益测算的研究。农业减排效果的空间异质性、不同减排技术之间的相互影响、减排技术的附带成本和收益、农产品不同类型等为农业减排成本收益估算带来了巨大挑战。遵循区域特定化原则，将农业发展阶段和经济可承受能力相结合，更加准确地测算从基准模式向目标模式转化的边际减排成本与收益，以及通过建模和已有经济模型优化对农业减排固碳补贴或碳市场交易后对产量、成本、福利、土地利用方式、相关外部性的影响进行深入研究，以便找出最佳的全国和区域尺度农业碳减排方案和减排路径。
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第四，关于农产品碳标签制度的研究。借鉴国外农产品碳标签制度的经验，实施农产品生产过程碳足迹追踪制度，有利于从消费者末端进行减排控制和调节；同时，与碳标签制度有关的农产品贸易壁垒问题也是未来研究的一个方向。
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第五，中国工业化和城市化进程中土地利用变化引起的碳排放（碳泄露）问题的研究。如何通过土地利用结构的优化增加碳减排潜力，在国家低碳经济发展和低碳宏观调控中起着不可忽视的作用。城市化进程中的农业用地转化为非农用地造成的碳排放以及碳汇损失值得关注。
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附录1 农业碳足迹总量核算计算公式和排放因子
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一、水稻生长过程中的甲烷排放
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（一）稻田甲烷清单编制方法
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省级稻田甲烷（CH4）排放清单编制方法总体上遵循IPCC指南的基本方法框架和要求，即首先分别确定分稻田类型的排放因子和活动水平，然后根据式（1）计算排放量（发改委应对气候变化司，2011）。
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ECH=∑EFi×ADi （1）
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其中，ECH为稻田甲烷排放总量（吨）；EFi为分类型稻田甲烷排放因子（千克/公顷）；ADi为对应于该排放因子的水稻播种面积（千公顷）；i表示稻田类型，分别指单季稻、双季早稻和晚稻。
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（二）稻田甲烷清单排放因子确定方法
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表1列出了全国各大区2005年稻田不同水稻生长季的平均甲烷排放因子，可直接应用于公式1。
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表1 各区2005年稻田甲烷排放因子
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二、农地施肥引起的氧化亚氮排放
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（一）农地施肥引起的氧化亚氮直接排放
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农地氮输入量主要包括化肥氮（氮肥和复合肥中的氮）N化肥、粪肥氮N粪肥、秸秆氮N秸秆。根据公式（3）计算农地氧化亚氮直接排放量。
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N2O直接=（N化肥+N粪肥+N秸秆）×EF直接 （3）
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其中，N粪肥和N秸秆数据缺失，且两者比重不大，故忽略不计；且复合肥种类很多，剥离出每年每种复合肥中的氮肥非常困难。故本研究只计算了化肥输入（氮肥折纯量）导致的农地氧化亚氮的直接排放。
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表2 不同区域农地氧化亚氮直接排放因子默认值
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（二）农地施肥引起的氧化亚氮间接排放
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农地氧化亚氮间接排放（N2O间接）源于化肥和畜禽粪便氮氧化物（NOx）和氨（NH3）挥发经过大气氮沉降引起的氧化亚氮排放和氮淋溶径流损失引起的氧化亚氮排放。由于氮淋溶径流引起的氧化亚氮方法学和数据均缺失，粪肥氮数据亦难以获得，故本部分只计算氮肥输入挥发沉降导致的农地氧化亚氮的间接排放。计算公式采用IPCC（2006）推荐：如果当地没有N畜禽和N输入的挥发率观测数据，则采用推荐值，分别为20%和10%；排放因子0.01。
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N2O沉降=（N畜禽×20%+N输入×10%）×0.01 （4）
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三、牲畜肠道发酵甲烷排放
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某种牲畜的肠道发酵甲烷排放量估算如公式（5）所示；畜禽肠道总排放量用公式（6）计算。
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ECH=EFCH×APi×10-7 （5）
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式中，为ECH第i种牲畜甲烷排放量，单位为万吨CH4/年；EFCH为第i种牲畜的甲烷排放因子，单位为千克/（头·年）；APi为第i种牲畜的数量，单位为头（只）。
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ECH=ECH （6）
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式中，ECH为牲畜肠道发酵甲烷总排放量，单位为万吨 CH4/年；ECH为第i种牲畜甲烷排放量，单位为万吨CH4/年。
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表3 牲畜肠道发酵CH4排放因子
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四、粪便管理甲烷和氧化亚氮排放
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计算特定牲畜的粪便管理甲烷排放量的公式如式（7）：
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ECH=EFCH×APi×10-7 （7）
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式中，ECH为i种牲畜粪便管理甲烷排放量，单位为万吨CH4/年；EFCH为第i种牲畜粪便管理甲烷排放因子，单位为千克/（头·年），APi为第i种牲畜的数量，单位为头（只）。
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表4 粪便管理甲烷排放因子
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表4 粪便管理甲烷排放因子（续）-1
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计算特定动物的粪便管理氧化亚氮排放量的公式如式（8）：
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EN=EFN×APi×10-7 （8）
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式中，EN为第i种动物粪便管理氧化亚氮排放量，单位为万吨N2O/年；EFN为特定种群粪便管理氧化亚氮排放因子，单位为千克/（头·年）；APi为第i种动物的数量，单位为头（只）。
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表5 粪便管理氧化亚氮排放因子
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五、作物秸秆燃烧二氧化碳排放
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稻谷、小麦、玉米是中国各类农作物中种植面积最大。产量最高的三类农作物，因此核算主要考虑水稻、小麦、玉米三大作物秸秆田间燃烧的二氧化碳排放。参考IPCC（2006）推荐的计算方法，对农作物秸秆分类计算其燃烧产生的二氧化碳的量。
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秸秆燃烧二氧化碳排放量=∑（Pc×Rc×Bc×DMc×Cc）× 44/12
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其中：P为作物的产量（万吨）；R为秸秆/作物比；B为秸秆燃烧的百分率（%）；DM为干物质含量（%）；C为碳的含量（C吨/DM吨）；c为作物种类。
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表6 不同文献中主要农作物草谷比取值比较
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秸秆燃烧百分率（%）：1995—2000年取25%；2001—2005年取50%；2006—2010年取40%（毕于运等，2009）；DM干物质含量（%）：水稻83；小麦83；玉米40（刘丽华等，2011）；C含量（干物质中的碳含量）（%）：水稻41.44；小麦48.53；玉米47.09（85-913-04-05攻关课题组，1993）。
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六、农用能源投入二氧化碳排放
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根据IPCC（2006）柴油、煤炭二氧化碳排放系数计算农用柴油使用导致的二氧化碳排放量。
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计算公式：农用柴油（煤炭）二氧化碳排放量=总柴油（煤炭）使用量（吨）×柴油（煤炭）二氧化碳排放系数
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七、农业投入品上游二氧化碳排放
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本部分排放因子见书中表5-2。
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附录2 关于农田氧化亚氮适用性减排技术筛选德尔菲法调查问卷
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一、基本资料
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1.姓名：____________ 年龄：____________
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||
2.工作性质：____________
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||
A.理论研究人员 B.政府部门管理人员 C.政府部门研究人员
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||
3.研究专长：________________________
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二、问卷说明
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【实例】
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||
请您对下列措施减排农田氧化亚氮的不确定性进行评价
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||
1=不确定性很高 2=不确定性较高 3=不确定性较低 4=不确定性很低 5=难以确定
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||
我国低碳现代农业发展研究
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||
三、问卷内容
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||
（一）各项措施不确定性评估
|
||
说明：1=不确定性很高 2=不确定性较高 3=不确定性较低 4=不确定性很低 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“减排农田氧化亚氮排放”确定性如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（二）各项措施技术可行性评估
|
||
技术可行性包括两层含义：一是目前已有相关技术（technically feasible）；二是工业（程）上可依据相关技术生产出产品（industry-acceptable means of abatement）。
|
||
说明：1=完全具有技术可行性 2=技术可性较高 3=技术可行性较低4=技术可行性很低 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“减排农田氧化亚氮排放”技术可行性如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（三）各项措施减排潜力评估
|
||
减排潜力考虑两大因素：一是该减排措施的减排速率（rate of abatement）；二是该减排措施可实施的面积估算（the area of land it could be applied to）。
|
||
说明：1=减排潜力非常大 2=减排潜力较大 3=减排潜力较小 4=减排潜力非常小 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“减排农田氧化亚氮排放”潜力如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（四）各项措施对产量影响评估
|
||
说明：1=产量大幅上升 2=产量小幅上升 3=产量不受影响 4=产量小幅下降 5=产量大幅下降
|
||
预测时期为短期。
|
||
下列“减排农田氧化亚氮排放”各项技术和管理措施，对于产量影响如何？请在方格中打“√”。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（续）-1
|
||
（五）各项措施农户采纳难易程度评估
|
||
农户采纳难易程度考虑两大因素：一是该项技术农户是否已经掌握或经培训易于掌握；二是该项技术与现有技术相比是否具有成本有效性（cost-effective），从而吸引农户采用。
|
||
说明：1=非常容易采用 2=较易采用 3=较难采用 4=非常难采用 5=难以确定
|
||
下列“减排农田氧化亚氮排放”各项技术和管理措施，农户采纳难易程度如何？请在方格中打“√”。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（续）-1
|
||
四、致谢
|
||
对于此次调查，我们统计分析后，对未通过一致性检验的结果将汇总，并将整体意见趋势反馈给您，或需要您对首轮答案进行确认或修改，最终通过一致性和稳定性检验的调查结果我们亦将提供给您。对于您的配合，不胜感激。
|
||
附录3 关于稻田甲烷适用性减排技术筛选德尔菲法调查问卷
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||
一、基本资料
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||
1.姓名：____________ 年龄：____________
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||
2.工作性质：____________
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||
A.理论研究人员 B.政府部门管理人员 C.政府部门研究人员
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||
3.研究专长：________________________
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||
二、问卷说明
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||
【实例】
|
||
请您对下列稻田甲烷减排措施的不确定性进行评价
|
||
1=不确定性很高 2=不确定性较高 3=不确定性较低 4=不确定性很低 5=难以确定
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
三、问卷内容
|
||
（一）各项措施不确定性评估
|
||
说明：1=不确定性很高 2=不确定性较高 3=不确定性较低 4=不确定性很低 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“稻田甲烷减排”确定性如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（二）各项措施技术可行性评估
|
||
技术可行性包括两层含义：一是目前已有相关技术（technically feasible）；二是工业（程）上可依据相关技术生产出产品（industry-acceptable means of abatement）。
|
||
说明：1=完全具有技术可行性 2=技术可行性较高 3=技术可行性较低4=技术可行性很低 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“稻田甲烷减排”技术可行性如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（三）各项措施减排潜力评估
|
||
减排潜力考虑两大因素：一是该减排措施的减排速率（rate of abatement）；二是该减排措施可实施的面积估算（the area of land it could be applied to）。
|
||
说明：1=减排潜力非常大 2=减排潜力较大 3=减排潜力较小 4=减排潜力非常小 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“稻田甲烷减排”潜力如何？请在方格中打“√”。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（续）-1
|
||
（四）各项措施对产量影响评估
|
||
说明：1=产量大幅上升 2=产量小幅上升 3=产量不受影响 4=产量小幅下降 5=产量大幅下降
|
||
预测时期为短期。
|
||
下列“稻田甲烷减排”各项技术和管理措施，对于产量影响如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（五）各项措施农户采纳难易程度评估
|
||
农户采纳难易程度考虑两大因素：一是该项技术农户是否已经掌握或经培训易于掌握；二是该项技术与现有技术相比是否具有成本有效性（cost-effective），从而吸引农户采用。
|
||
说明：1=非常容易采用 2=较易采用 3=较难采用 4=非常难采用 5=难以确定
|
||
下列“稻田甲烷减排”各项技术和管理措施，农户采用难易程度如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
四、致谢
|
||
对于此次调查，我们统计分析后，对未通过一致性检验的结果将汇总，并将整体意见趋势反馈给您，或需要您对首轮答案进行确认或修改，最终通过一致性和稳定性检验的调查结果我们亦将提供给您。对于您的配合，不胜感激。
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||
附录4 关于畜牧业温室气体适用性减排技术筛选德尔菲法调查问卷
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||
一、基本资料
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||
1.姓名：____________ 年龄：____________
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||
2.工作性质：____________
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||
A.理论研究人员 B.政府部门管理人员 C.政府部门研究人员
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||
3.研究专长：________________________
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||
二、问卷说明
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||
【实例】
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||
请您对下列畜牧业减排措施的不确定性进行评价
|
||
1=不确定性很高 2=不确定性较高 3=不确定性较低 4=不确定性很低 5=难以确定
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
三、问卷内容
|
||
（一）各项措施不确定性评估
|
||
说明：1=不确定性很高 2=不确定性较高 3=不确定性较低 4=不确定性很低 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“畜牧业减排”确定性如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（二）各项措施技术可行性评估
|
||
技术可行性包括两层含义：一是目前已有相关技术（technically feasible）；二是工业（程）上可依据相关技术生产出产品（industry-acceptable means of abatement）。
|
||
说明：1=完全具有技术可行性 2=技术可行性较高 3=技术可性行较低4=技术可性行很低 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“畜牧业减排”技术可行性如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（三）各项措施减排潜力评估
|
||
减排潜力考虑两大因素：一是该减排措施的减排速率（rate of abatement）；二是该减排措施可实施的面积估算（the area of land it could be applied to）。
|
||
说明：1=减排潜力非常大 2=减排潜力较大 3=减排潜力较小 4=减排潜力非常小 5=难以确定
|
||
下列各项技术和管理措施，对于“畜牧业减排”潜力如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（续）-1
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||
（四）各项措施对产量影响评估
|
||
说明：1=产量大幅上升 2=产量小幅上升 3=产量不受影响 4=产量小幅下降 5=产量大幅下降
|
||
预测时期为短期。
|
||
下列“畜牧业减排”各项技术和管理措施，对于产量影响如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
（五）各项措施农户采纳难易程度评估
|
||
农户采纳难易程度考虑两大因素：一是该项技术农户是否已经掌握或经培训易于掌握；二是该项技术与现有技术相比是否具有成本有效性（cost-effective），从而吸引农户采用。
|
||
说明：1=非常容易采用 2=较易采用 3=较难采用 4=非常难采用5=难以确定
|
||
下列“畜牧业减排”各项技术和管理措施，农户采用难易程度如何？请在方格中打“√”。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
四、致谢
|
||
对于此次调查，我们统计分析后，对未通过一致性检验的结果将汇总，并将整体意见趋势反馈给您，或需要您对首轮答案进行确认或修改，最终通过一致性和稳定性检验的调查结果我们亦将提供给您。对于您的配合，不胜感激。
|
||
附录5 关于稻田甲烷适用性减排技术筛选德尔菲法调查问卷
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||
一、基本资料
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||
1.姓名：____________ 年龄：____________
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||
2.工作性质：____________
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||
A.理论研究人员 B.政府部门管理人员 C.政府部门研究人员
|
||
3.研究专长：________________________
|
||
二、问卷说明
|
||
【实例】
|
||
请您对下列稻田甲烷减排措施的不确定性进行评价
|
||
1=不确定性很高 2=不确定性较高 3=不确定性较低 4=不确定性很低 5=难以确定
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的不确定性为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
三、问卷内容
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||
（一）各项措施不确定性评估
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||
【分歧措施一】
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||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的不确定性为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施二】
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||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的不确定性为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施三】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的不确定性为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施四】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的不确定性为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
（二）各项措施技术可行性评估
|
||
【分歧措施一】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的技术可行性为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施二】
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||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的技术可行性为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
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||
（三）各项措施减排潜力评估
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||
【分歧措施一】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的减排潜力为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
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||
【分歧措施二】
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||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的减排潜力为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施三】
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||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施的减排潜力为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
（四）各项措施对产量影响评估
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||
【分歧措施】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施对产量的影响为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
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（五）各项措施农户采纳难易程度评估
|
||
【分歧措施一】
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||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施农户采纳难易程度为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施二】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施农户采纳难易程度为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施三】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施农户采纳难易程度为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施四】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施农户采纳难易程度为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
|
||
【分歧措施五】
|
||
首轮问卷回答选项的统计资料，斜体的为您在首轮所选选项。
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||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
请您再次考虑该减排措施农户采纳难易程度为（ ）（请填写1～5）
|
||
您坚持或修改原选项的原因是：
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||
四、致谢
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||
对于此次调查，我们对您严谨的科学态度再次深表感谢，希望与您和您的团队在农业环境等跨学科研究方面有更深层次的合作机会。
|
||
附录6 稻农稻田甲烷减排技术采纳调查问卷
|
||
一、被调查村基本情况（以下项目如没有特别说明，请在选中项前打“√”）
|
||
调查村所在地：______省______市（县）______镇（乡）______村
|
||
村人口数______人；村户数______户；人均耕地______亩；土地流转率______%
|
||
村地理特点：①平原；②丘陵；③山区
|
||
村是否属于传统产粮区：①是；②否
|
||
村水稻种植情况看：①家家户户种植；②大部分人种植；③少数人种植
|
||
村民人均年收入（2011年）：______元；村民主要收入来源：①农业；②非农业
|
||
村所地交通条件：①很好；②较好；③一般；④较差；⑤很差。距乡镇距离：______公里
|
||
村所地通讯条件：①很好；②较好；③一般；④较差；⑤很差
|
||
耕地地力等级为______级（或土壤肥力状况：①较好；②一般；③较差）
|
||
村农户生产的主要农产品为
|
||
无公害农产品面积：______亩；绿色农产品面积：______亩；有机农产品面积：______亩
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||
推广测土配方施肥的面积：______亩；推广保护性耕作的面积：______亩
|
||
二、被调查稻农及家庭基本情况
|
||
户主年龄：①35岁以下；②35～45；③45～55；④55～65；⑤65岁以上。性别（男；女）
|
||
户主文化程度：①文盲；②小学程度；③初中程度；④高中或中专；⑤大专及以上
|
||
户主是否有外出打工或经商经历：①有；②无
|
||
户主是否有担任村干部经历：①有；②无
|
||
您家是否为水稻科技示范户：①是；②否。是否有试验田或示范田：①是；②否
|
||
您家总劳动力______人，其中农业劳动力______人，常年在外务工______人
|
||
您家家庭年均总收入为：①3万以下；②3万～5万；③5万～8万；④8万～10万；⑤10万～15万；⑥15万～20万；⑦20万以上
|
||
您家农业收入占家庭总收入的比重为：①＜25%；②25%～50%；③50%～75%；④＞75%
|
||
您家水稻收入占农业总收入的比重为：①＜25%；②25%～50%；③50%～75%；④＞75%
|
||
三、被调查稻农水稻生产经营基本情况
|
||
1.您家总耕地面积为______亩，水稻种植面积为______亩。是否有流转：①是；②否。如果有流转，土地流转面积为______亩，土地流转的途径为：①与农户商谈获得土地；②通过村委会；③通过熟人介绍；④政府流转。土地流转后是否实现了水稻土地集中连片种植：①是；②否
|
||
2.您家种水稻______年，选择主要种植水稻的原因是什么？①解决自己吃饭问题；②挣钱致富；③种水稻收益比较稳定；④种水稻国家补贴多；⑤祖祖辈辈种，种习惯了；⑥村里人都种
|
||
3.您家水稻种植季数为：①单季稻；②双季稻。平均亩产量为______千克
|
||
4.您家近5年是否购置了水稻农机具：①没有；②有。若有，是哪些____________
|
||
总体您家水稻农机投入为：①1万以下；②1万～5万；③5万～10万；④10万～20万
|
||
您家水稻种植哪个环节实现了机械化（含农机租用）？①机耕；②机插；③机收
|
||
5.您家水稻种植各单项投入占总成本的比重从大到小排序依次为：______
|
||
①种子费；②肥料费；③农药费；④农机使用费（含燃料动力费和租赁作业费）；⑤灌溉费；⑥土地租金；⑦人工费；⑧其他支出（如水稻育秧过程中使用薄膜、塑料、竹片以及秧盘育秧等）
|
||
您认为上述各单项成本中，近年来，价格上涨速度最快的是：______
|
||
6. 您家水稻主要通过下列哪个渠道销售？（多选并排序______）
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||
①自销；②政府合同收购；③合作社统一销售；④中间商收购；⑤企业订单收购；⑥其他
|
||
其中：稻谷自家口粮留用比例为______%；销售的比例为______%
|
||
7.您家是否参加了粮食专业合作社？①是；②否。如果您已经参加了粮食专业合作社，您对其最满意的是哪方面服务？①农资配送；②育秧服务；③机耕服务；④植保服务；⑤收割服务；⑥销售服务；⑦资金借贷；⑧土地流转；⑨技术服务；⑩信息服务
|
||
8.您一年内参加水稻培训的次数是______次；一年内乡镇技术人员现场指导的次数是______次
|
||
您参加过（或听说过）的农技推广部门组织的哪些内容的技术培训？①水稻新品种栽培技术；②水肥管理技术；③病虫草害综合防控技术；④农药减施控害技术；⑤水稻标准化生产技术；⑥水稻无公害生产技术；⑦水稻旱育秧/抛秧/移栽技术；⑧农机使用和保养；⑨其他
|
||
9.在水稻种植方面您最希望得到政府哪方面的支持？（限选3项）
|
||
①提高最低收购价；②加大良种补贴等配套优惠政策；③整顿农资市场、控制农资价格；④提供农业保险；⑤推动土地流转；⑥解决资金问题；⑦加强自然灾害预警；⑧加大农技推广培训；⑨选育优良品种；⑩其他____________
|
||
10.您对国家水稻种植政策是否满意：①非常满意；②比较满意；③基本满意；④不太满意；⑤不满意
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||
您认为政府对水稻相关技术支持力度如何：①很大；②较大；③一般；④较小；⑤很小
|
||
11.您家目前在水稻生产经营过程中面临的主要困难有哪些？
|
||
我国低碳现代农业发展研究
|
||
12.您今后关于水稻生产的打算是什么？
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①继续干，维持现在种植面积；②继续干，扩大种植面积；③继续干，但缩小种植面积；④不再种植水稻（原因：______；改种______）
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四、稻农气候变化认知及稻田减排技术和管理措施采纳意愿调查
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13.您是否感觉最近10年气候变化明显？①是；②否。您感觉气候变化的主要表现是：①温度上升（变暖了）；①温度下降（变冷了）；②降雨减少；③降雨增加；④极端气候现象频发
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14.您认为导致气候变化的原因可能有哪些？（可多选）
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①城市发展；②汽车尾气排放；③工业排放废气；④农业生产；⑤森林乱砍乱伐
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15.您认为哪些自然灾害对水稻种植影响最严重？①干旱、大风；②高温热害；③霜冻；④台风暴雨；⑤洪涝；⑥低温阴雨；⑦寒潮/强冷空气；⑧冰雹；⑨雪灾；⑩病虫草害
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16.您认为气候变化使上述哪些自然灾害变得频次增加且严重？（限选3项）
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17.为减轻气候变化给您家水稻生产带来的损失，您主要采取了哪些适应性措施？（可多选）
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①调整农时（如播种期）；②调整水稻品种；③不种水稻，改种其他；④增加化肥农药投入；⑤增加灌溉；⑥采用新的栽培技术；⑦改善农田水利等基础设施；⑧改善农田周边的生态环境；⑨购买农业保险；⑩改变耕作方式（如增加轮间套作；免少耕等保护性耕作）
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18.您家水稻生产中技术信息获取的主要途径包括哪些？（可多选）
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①农技推广部门；②自己摸索；③请教有经验的农户；④粮食专业合作社；⑤专业技术协会；⑥电视或广播；⑦农业信息网；⑧研究机构；⑨订单农业中的公司；⑩乡镇政府/村集体
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19.下列水稻生产新技术，选出您最感兴趣的三项？
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①抗病、耐热、耐旱水稻品种；②节氮精准施肥技术；③浅湿干控制高产灌溉技术；④减苗扩行高产栽培技术；⑤无公害优质栽培技术；⑥稻油、稻麦等间作套种耕作技术；⑦标准化旱育秧与抛秧技术；⑧病虫草害综合防治技术；⑨全程机械化技术
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20.您决定采纳一项新的农业技术或管理措施时，最主要考虑的是哪些因素？（限选3项）
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①资金投入；②是否能提高水稻产量；③是否能提高水稻品质；④是否能节省劳动投入（省工）；⑤新技术掌握的难易程度；⑥是否有农技部门的培训和指导；⑦他人试验示范的效果如何；⑧是否有补贴等配套优惠政策；⑨是否需要购买新的农机具；⑩是否对环境有利
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21.对于一项新的农业技术或管理措施，您往往是：
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①最先采纳；②别人采纳后有效果再采纳；③最晚采纳；④不愿采纳
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22.您对现在种植的水稻品种总体满意度如何？①满意；②一般
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23.请您就下列水稻品种采纳的优先顺序进行排序为（多选并排序：______）
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①高产品种；②优质品种；③抗病、抗逆品种；④耐热、耐旱品种；⑤氮素高效利用品种
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24.您家稻田灌溉用水保障程度如何？①充足；②一般；③较差
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您家水稻种植的水分管理模式与下列的哪项描述相符：①淹水灌溉；②常规灌溉；③湿润灌溉（浅湿灌溉）；④间歇灌溉（浅湿干灌溉）；⑤生长期间歇式灌溉和烤田相结合
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25.您是否参加过关于稻田水分管理或灌溉技术与模式的相关培训？①参加过；②没参加过。
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如果没参加过，是否想参加这方面的培训？①是；②否。请转回答问题26，继续回答。
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如果参加过，继续回答以下问题。
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25.1 您参加的关于水稻水分管理或灌溉技术与模式的培训，是谁举办的？
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①农技推广部门；②粮食专业合作社；③水稻专业技术协会；④乡镇政府/村集体；⑤研究机构
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25.2 培训的形式是：①集中授课；②田间指导
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25.3 培训的内容是：①节水灌溉；②间歇灌溉；③湿润灌溉；④主导水稻品种灌溉技术
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25.4 您是否在水稻种植中采纳相关技术和管理措施？①是；②否
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如果采纳了，感觉效果如何？①节水增产效果均明显；②节水效果明显，增产效果不明显。
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是否会继续采纳：①是；②否
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您认为采纳该项技术和管理措施最大的困难在哪？①何时灌溉、何时排水、间歇时间等方面缺乏指导；②投入人工较多，人工费增加；③费事费力且增产效果不明显；④不习惯；⑤其他____________
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如果没采纳，在下列哪种情况下会考虑采纳？①邻居采纳后效果好再考虑采纳；②等家里人手多了再考虑；③等种植规模大了再考虑；④等村里的排灌工程弄好再考虑；⑤其他
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26.您家稻田土壤肥力状况如何？①较好；②一般；③较差。您觉得现在同前几年相比，每亩水稻化肥施用量有什么变化？①多；②少；③没有变化
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27.您家施肥方式是：①撒明肥；②深施肥。（注：分施底肥和追肥作答）
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28.您主要依据什么确定水稻化肥施用量？
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①往年施用量；②土壤肥力；③化肥价格；④水稻销售价格；⑤邻居施用量；⑥农技推广部门的推荐；⑦农业方面的书籍；⑧农家肥（有机肥）的施用量；⑨其他因素
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29.您对过量施用化肥的负面效应的认识是：
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我国低碳现代农业发展研究
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①不知道；②没有影响；③影响较轻；④影响较重；⑤影响十分严重
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30.请根据您家实际使用情况，对下列肥料使用频率和使用时期做出描述：
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我国低碳现代农业发展研究
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31.在水稻种植的休闲期，下列有利于提高土壤肥力的措施您采用过哪些？
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①秸秆还田；②稻草直接还田；③稻草堆沤还田；④种植绿肥作物；⑤都没采用过
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在秸秆还田方面，您遇到的最大困难是什么？__________________
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在稻草还田方面，您遇到的最大困难是什么？__________________
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在绿肥作物种植方面，您遇到的最大困难是什么？__________________
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32.您家是否采用了测土配方施肥（配方肥）？①是；②否。如果是，是______年采用的？
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感觉效果如何？①节本和增产效果明显；②化肥成本有所节约，但产量未见增加；③没什么感觉
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您家是否采用了保护性耕作技术？①是；②否。如果是，是______年采用的？
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感觉产量效应如何？①增产；②产量相当；③减产
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33.您是否参加过科学施肥（包括施肥种类、数量、时间等）的相关培训？①参加过；②没参加过
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34.如果现在有一项施肥技术和管理措施，能使施肥量减少20%～30%，但不影响水稻产量，您在下列何种情况下最有可能采纳？
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①农技推广部门推荐，并明确告之水稻生长不同阶段化肥施用种类、施用量；
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②看邻居、亲戚、朋友降低施用量后的效果；
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③新的施肥技术和管理措施操作简单，容易掌握；
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④新的施肥技术和管理措施不会引起新的病虫草害。
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35.甲烷是导致全球气候变化的一种温室气体，有研究表明：甲烷主要来源于水稻种植。若现研制出肥料型/农药型甲烷抑制剂，即在原有肥料和农药的基础上添加甲烷抑制剂，您在何种条件下愿意采用？
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①不影响肥料和农药的价格；②不影响水稻产量；③不影响水稻品质；④不影响化肥和农药的用量；⑤不影响水稻生长周期；⑥不引起新的病虫草害；⑦政府提供适当的生态补偿；⑧不愿意采用，怕用坏
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36.您家种植水稻以外，还主要（轮作、间作、套作）什么农作物？
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①果蔬；②小麦；③玉米；④油菜；⑤棉花；⑥养殖类：水产养殖（稻鱼）、家禽养殖（稻鸭）；⑦其他农作物_____________________
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37.您和周围的邻居对环境问题是否关心？①关心；②不关心
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您和周围的邻居对哪方面的环境污染问题最关心：①土壤污染；②水污染；③空气污染
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38.您种植的水稻是否已经申请或是打算申请无公害、绿色、有机农产品？
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我国低碳现代农业发展研究
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39.您是否感到消费者对农产品质量安全越来越关注？①感觉到了；②没感觉到
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您认为目前农产品安全问题频发，主要是哪个环节的责任？
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①气候变化导致的自然灾害以及病虫害增多；②农业种植过程农药化肥等化学品投入过多；③农业养殖过程中的粪污排放污染；④农产品加工中添加了过多防腐剂、添加剂等。
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您是否感到政府针对农业生产造成的环境污染越来越重视？①感觉到了；②没感觉到
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40.稻田因具有多种生态功能而被誉为“人工湿地”，而水稻生长过程中的甲烷排放又是引起全球气候变化的原因之一。假设现在推荐给您一系列农业技术和管理措施，旨在发挥稻田生态功能应对气候变化，同时提高稻田可持续生产能力，以下哪种描述符合您的真实想法？
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①会采纳，为了环境保护；②会采纳，为了得到生态保护补偿金；③如果容易实施且能获得较高生态补偿金会考虑采纳；④不会采纳
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参考文献
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Abstract
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第1章 导论
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1.1 相关概念和研究对象界定
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1.1.1 碳源与碳汇
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碳源（source）与碳汇（sink）是两个相对的概念，《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）将碳源定义为“向大气中释放二氧化碳的过程、活动或机制”；将碳汇定义为“从大气中清除二氧化碳的过程、活动或机制”。
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农业系统与工业系统在温室气体排放领域一个最显著的区别在于农业具有碳源碳汇双重特征，农业既是温室气体的主要排放源之一，又是一个巨大的碳汇系统。《京都议定书》（1997）附件A明确指出，农业碳源主要包括反刍牲畜肠道发酵、粪便管理、稻田、土壤、废弃物燃烧、毁林以及土地退化；碳汇功能主要体现在造林与再造林的森林及其植被生态系统以及农田土壤碳汇；此外，通过农业废弃物生产生物质能源替代化石燃料或通过木制品替代能源密集型建筑材料被看作碳抵消（offset）功能（Schneider U.A.，2000；王松良，2010）。以美国为例，2009年美国环境保护署报告显示：2007年美国温室气体排放总量为7150.1百万吨二氧化碳当量[1]（单位缩写为TgCO2-eq，下同），这其中农业排放量为413.1TgCO2-eq，但农业固碳达到了1062.6 TgCO2-eq，不仅全部“抵消”了农业自身排放，而且使美国温室气体净排放量降低到 6087.5 TgCO2-eq，农业碳汇效应因此成为美国“以工补农”和全球温室气体谈判的重要依据。根据《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》（2004），1994年中国温室气体的总排放量为3650TgCO2-eq，其中农业排放为620.5TgCO2-eq，土地利用变化和林业的碳吸收汇约为407TgCO2-eq。值得注意的是，相对林业碳汇方法论的完善，我国整个农业系统固碳量目前还未见权威数据提供农田土壤和作物固碳量，因此，本研究的低碳现代农业研究主要定位于种植业和养殖业的碳减排，即“抑源”。
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1.1.2 农业源温室气体
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《京都议定书》附件A给出的人类排放的温室气体主要有六种：即二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCs）、全氟碳化物（PFCs）、六氟化硫（SF6）。《2006年IPCC国家温室气体清单指南》界定的温室气体包括：CO2、CH4、N2O、氢氟烃、全氟碳、六氟化硫、六氟化氮、五氟化硫、三氟化碳、卤化醚。
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根据联合国环境规划署的研究，在21世纪造成气候变暖的人为温室气体排放中，近50%是非CO2类温室气体。在非CO2类温室气体排放中，农业部门的活动是非CO2类温室气体排放的主要来源。
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在农业部门，CH4、N2O、CO2是农业三个主要排放源（Cole C. V. et al.，1997；IPCC，2001；Reicosky D. C. et al.，2000；US EPA，2005）。全球范围内农业源温室气体排放约占全球温室气体排放总量的14%（各行业温室气体排放比重详见图1-1），其中：全球非CO2类温室气体中来自农业部门的比例为60%，排放CH4占由于人类活动造成的CH4排放总量的50%，N2O占60%～75%。CH4排放主要来自反刍牲畜肠道发酵、水稻种植、禽畜粪便管理系统（《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》，2004；Mosier A. R.et al.，2006）；N2O排放主要来自农田直接和间接排放（间接排放指化肥生产和利用）、田间焚烧、放牧、动物粪便管理系统（Storey M.，1997；《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》，2004；Oenema O.，2006）；CO2主要来自农机、化肥和其他化学投入品的生产和使用。2008年国际粮农组织《农业与温室气体排放》研究报告指出：农业五大温室气体排放源依次为土壤（38%，CH4+N2O）、反刍牲畜肠道发酵（32%，CH4）、水稻种植（12%，CH4）、生物质燃烧（11%，CH4+N2O）和畜禽粪便（7%，CH4+N2O）（图1-2）。本研究的农业源温室气体主要是指上述三种，除特殊说明外，农业源温室气体碳排放均以温室气体增温潜势（GWP）折算为二氧化碳当量作为基本度量单位。
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图1-1 全球各行业人为排放的温室气体所占比例（IPCC，2007）
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图1-2 农业部门温室气体排放结构图（Smith P. et al.，2007；FAO，2008）
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1.1.3 农业碳足迹边界界定
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碳足迹[2]是对某种活动引起的（或某种产品生命周期内积累的）直接或间接温室气体排放量的度量（Wiedmann T.，Minx J.，2007）。赵其国和钱海燕（2009）从农产品产业链的角度指出农业生产直接和间接农业源温室气体排放主要包括四方面：一是农业投入品，既有种子、有机肥等农业自身活动产出的投入品，也有化肥、农药、农膜等工业生产产出的投入品，其中，农业工业投入品生产、运输、使（施）用全过程与温室气体排放关联度相当大，全球氮肥全过程温室气体排放占全球温室气体排放总量的2%～3%（IFA，2008），我国氮肥总排放量占中国温室气体排放总量的8%（张福锁，张卫峰，2010）。二
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是农业机械使用中对电力、柴油、汽油、煤炭等能源使用的排放。三是农产品加工和流通过程中能源使用的排放。四是农业废弃物处置和利用过程中，主要包括秸秆燃烧和粪便管理中的相关温室气体排放。如果考虑到农业种植、养殖过程中的“生存性排放”，以及大农业角度考虑农业、渔业相关排放，基于以上碳足迹“从摇篮到坟墓”视角的农业源温室气体排放以及本书简化的界定如图1-3和图1-4所示。
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图1-3 农业温室气体排放来源示意图
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图1-4 本研究低碳农业温室气体排放边界界定示意图
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1.2 研究背景和问题提出
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1.2.1 气候变化与低碳经济
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低碳经济是在气候变化背景下产生的。科学证据显示，气候变暖已成为世界生态恶化的首要原因，温室气体过量排放是气候变暖的罪魁祸首，而建立在依靠化石能源基础上的高碳经济是温室气体过量排放的根本原因。针对气候变化与资源枯竭和环境压力的耦合关系对各国可持续发展带来的挑战，低碳经济理念逐渐成为各级决策者的共识，国际关于气候变化和低碳经济发展进程的关键结点如图1-5。
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图1-5 国际上关于气候变化谈判和低碳经济发展关键结点
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我国早在1992年《联合国气候变化框架公约》通过之时就签署了该公约，是最早的10个缔约国之一。2007年5月30日，经国务院常务会议决定颁布了《中国应对气候变化国家方案》，该方案被视为中国应对气候变化的“根本大法”。同年9月8日，胡锦涛主席在亚太经济合作组织第15次领导人会议上明确主张“发展低碳经济”，并将建设环境友好型社会、资源节约型社会和发展循环经济、发展低碳经济一起确立为我国可持续发展四大战略措施。10月15日，胡锦涛主席在党的十七大报告中明确指出：加强资源能源节约利用和生态环境保护，增强可持续发展能力。深化落实节能减排责任制。加强各行业应对气候变化能力建设，为全球气候保护做出新贡献。2009年9月22日，胡锦涛主席又在联合国气候变化峰会上做出重要承诺：到2020年我国单位GDP的CO2排放量比2005年下降40%～50%，并作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。
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国际上关于低碳经济研究的主要内容包括：①能源消费与碳排放，包括能源消费结构转化，主要是清洁能源/可再生能源等低碳排放能源系统的建立；②经济发展与碳排放，探讨不同经济发展方式/模式、发展阶段、产业结构与碳排放的关系；③农业生产与碳排放，包括土地利用变化（如农业用地转化为非农用地）、农业生产种/养殖结构变化、食品产业链等与碳排放的关系；④碳减排的成本收益分析与减排对策研究等。可见，低碳农业是在低碳经济的背景下产生的，农业生产温室气体减排是低碳经济的重要组成部分之一。
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1.2.2 低碳经济与低碳农业
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相对于工业系统，农业生产与气候变化耦合关系明显，一方面，气候变化通过光温水的分配和分布变化而直接影响作物生长；也可能通过这些条件改变而改变了病虫草害和其他生物的生存、发展、演替，从而间接危害作物生长；而近些年一些气候变化通常只表现为环境条件的趋势性变化，例如持续降雨减少的干旱化，CO2浓度和大气温度升高造成作物/动物生长发育和生活环境条件的胁迫性影响，这些直接和间接、短期和长期、胁迫性和灾害性影响导致生产潜力与农业资源有效供给的矛盾，给农业生产带来极大不确定性。另一方面，在“机械化+化学化=农业现代化”的石油农业生产模式下，农业已成为温室气体的第二大重要来源，由表1-1可看出：我国无论是农业源温室气体排放在总排放中的比重，还是甲烷和氧化亚氮两大农业源温室气体排放占各自总量的比重均高于全球平均水平；而且我国水稻种植面积和总产居世界第一、猪牛羊和禽饲养量分别占世界的50%、8.5%、18%和28%、氮肥用量为世界第一，约占全球总量的30%（《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》，2004），可见，中国农业生产活动基数大且增长快，如果不采取相应减排措施，农业源温室气体排放量也会相应增大（董红敏等，2008），现代农业的“高碳”属性已非常明显。再次，我国高耗能现代农业发展模式还与农业污染交织在一起，化学投入品的低效利用和集约化耕作带来的空气、水体、土壤立体交叉污染和食品不安全等严重的负外部性也日益显现（温铁军等，2010）。
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表1-1 我国与其他国家（地区）农业源温室气体结构特征比较
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但是，相对于工业系统，农业自身内在具有自然再生产和社会再生产高度结合的特征，农业碳源和碳汇的双重特征使低碳农业比低碳经济具有更丰富的内容，农业可以通过“促汇抑源”双重措施在低碳经济中发挥作用。同时，通过减少耕作、利用各类残渣堆肥、种植多年生作物覆盖土壤、改善牧场草场管理以及发展农林业等固碳减排农业技术和管理实践也将给农业带来诸如土壤肥力提高、水质提升、改善农业生态系统生物多样性、提高农业应对气候变化的适应性、保障农产品质量安全等多种正外部性的综合效益[3]（表1-2）。不仅如此，从能源角度看，农业各种废弃物是发展可再生能源的主要原料，通过开发和利用可再生能源将优化农村生产生活能源结构，从而直接体现低碳经济的核心内涵。
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表1-2 农业源温室气体减排可能的正负外部效应文献研究
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在低碳经济的背景下，现代农业生产的高碳排放现状以及蕴涵的危机使低碳农业应运而生，成为低碳经济重要组成部分；而农业特有的碳源碳汇双重特性使低碳农业成为低碳经济的最佳落脚点。
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1.2.3 已有研究与本研究落脚点
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围绕农业源温室气体减排发展低碳现代农业，国内外已有不少学者进行了多方面研究[4]。在国外不少学者（例如，Steinhart J. S. et al.，1974；Cambel A. B. et al.，1976；Fluck R. C. et al.，1980；Schneider U. A.，2000；Godwin R. J. et al.，2003；O’Hara P. et al.，2003；King J. A. et al.，2004；IGER，2006；Keller M. et al.，2006；Richard W. et al.，2006；US-EPA，2006；Moorby J. et al.，2007；NERA，2007；Pathak H. et al.，2007；Smith P. et al.，2007a，b；Moxey A.，2008；Francesco N. et al.，2009；Michael M. et al.，2010；Mariano M. J. et al.，2012）已就农业源温室气体排放机理和决定因素、减排技术路径和减排成本测算以及在不同减排成本下的减排潜力估算、农业适应气候变化技术选择和适应性活动、农业减排和适应协同机制研究、低碳农业激励政策五大方面进行了很有价值的研究，取得了不少重要成果。国内方面，全国低碳农业研讨会（2010年6月，北京）和海峡两岸低碳农业发展战略与技术对策研讨会（2010年6月，福建）奠定了低碳农业的研究地位；自然科学领域以中国科学院南京土壤研究所蔡祖聪、徐华、颜晓元、丁维新为首的农业源温室气体研究团队（侧重农田甲烷和氧化亚氮排放）、中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所董红敏和李玉娥研究团队（侧重畜牧业甲烷和氧化亚氮排放）、中国农业大学张福锁和张卫峰研究团队（侧重氮肥管理）为我国低碳农业发展提供了重要基础数据；社会科学领域，主要集中在低碳农业含义、必要性和发展模式探讨方面，有少量文献涉及农业适应气候变化措施、农业减排固碳如何参与CDM项目、碳金融和农村金融互动研究（例如，王昀，2008；翁志辉等，2009；赵其国和钱海燕，2009；李晓燕和王彬彬，2010；杜受祜，2010；漆雁斌和陈卫洪，2010；翁伯琦，2010；吕亚荣和陈淑芬，2010；冉光和等，2011；郑恒和李跃，2011；邹新阳，2011）。
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但综观国内外学者的研究，特别是国内的研究成果，关于低碳农业的研究大多以理论层面的一般分析为主，由于跨学科研究的匮乏使低碳农业的研究难以深入，实践中对低碳农业发展模式可行性尚存诸多疑惑，突出表现在以下几个方面：①什么是低碳农业？其核心内涵和基本衡量指标有哪些？②我国及各省份农业碳足迹变化趋势如何？影响因素有哪些？③具有确定性强、可行性强、减排潜力大、对产量有增产或稳产影响、农户易于采纳的适用性农业减排技术有哪些？影响农户采纳的因素是哪些？④我国以行政村为单位已有的低碳农业示范村在“技术组合、组织安排、政策激励”等方面有哪些做法具有普遍推广意义？等等，这些已成为当前我国低碳农业发展不可回避的问题。本研究拟在已有研究和理论推导的基础上，围绕低碳现代农业分析逻辑框架，对上述四大问题进行系统的理论和实证研究，重点从我国农业碳足迹时空特征和驱动因素角度进行低碳现代农业发展判别，从适用性减排技术体系筛选和农户技术采纳角度进行低碳现代农业技术应用研究。这不仅在理论上有重要意义，而且在实践上可以指导我国低碳现代农业的发展。
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1.3 研究的目的和意义
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1.3.1 研究的目的
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本研究的宗旨是对内涵体系、发展判别、技术应用三个低碳现代农业发展基础支撑进行深入研究，从而为我国农业减排技术推广和低碳现代农业发展提供参考依据。本研究的主要目标如下：
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（1）提出由概念群、核心要素、衡量指标和模式比较构成的低碳现代农业内涵体系和分析逻辑框架，为我国低碳现代农业发展提供理论支撑。
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（2）揭示我国及各省、自治区、直辖市农业碳足迹时空分布特征及影响因素，基于此提出区域分异低碳现代农业发展模式。
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（3）筛选适用性农业减排技术和管理措施并揭示农户采纳相关减排技术的影响因素，为农业减排技术推广和引导农户减排技术采纳提供实证依据。
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（4）通过典型案例研究，重点对不同技术组合减排效果、成本收益、边际减排成本进行比较分析，归纳出一般性结论，为我国低碳农业发展提供参考样板。
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1.3.2 研究的意义
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（1）理论意义。
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本研究将农业现代化建立在低碳经济的发展模式上，提出我国低碳现代农业内涵体系和分析框架，对于丰富现代农业内涵和农业发展方式向低碳高值转型具有一定的理论意义。
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（2）现实意义。
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基于本研究成果基础上，提出的关于我国区域分异低碳现代农业发展模式、农业适用性减排技术体系以及农户采纳的影响因素、不同技术边际减排成本等对策建议，可用于指导我国低碳现代农业的具体实践。
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1.4 研究思路与内容结构安排
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1.4.1 研究的基本思路
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本研究以种植业和养殖业为研究边界，首先，对国内外低碳农业研究文献和发展实践进行系统综述，特别是对有关农业碳足迹计量、农业减排技术、不同技术组合边际减排成本等问题的研究文献和实践中的制约因素进行综述。其次，在系统梳理现代农业发展阶段、现代农业内涵、现代农业发展模式演变推理基础上，提出了低碳现代农业内涵体系，进而综合已有研究成果和理论推导，构建了低碳现代农业分析逻辑框架。再次，对分析框架中的发展判别和技术应用两大基础问题进行了实证分析，具体包括对我国宏观农业碳足迹时空特征和驱动因素进行计量、对适用性农业减排技术进行筛选、对农户减排技术采纳影响因素进行分析；随后基于更具体的个案实证研究，进一步深度分析不同技术组合的减排效果、成本收益和边际减排成本以及村域低碳农业经济发展经验。最后，在这些理论和实证研究的基础上，得出整个研究的结论及相关的政策建议（图1-6）。
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图1-6 本研究基本思路框架图
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1.4.2 内容结构的安排
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根据前面的研究思路，本书共由9章组成。
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第1章导论。本章主要界定相关概念和研究边界，介绍低碳现代农业研究背景、目的、思路、所用理论和方法，同时总结本研究的创新与不足之处。
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第2章低碳农业研究文献综述。本章对国内外低碳农业文献研究进行深度综述，使本书的研究能够站在已有研究成果的基础上，避免一些不必要的重复研究，重点归纳出目前国内外低碳农业文献研究方面相对薄弱的五个方面，也即本书研究的重点和价值所在。
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第3章低碳农业发展概况综述。本章从发展实践和相关政策两方面对国内外低碳农业发展现状进行综述，在此基础上，明确我国现代农业“低碳”转型的基础和制约因素。
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第4章低碳现代农业分析框架的构建。本章首先对现代农业发展阶段、现代农业内涵、现代农业发展模式相关理论及其演变进行推理，综合已有研究和理论推导，提出由概念群、核心要素、衡量指标组成的低碳现代农业内涵体系，并对相关农业发展模式进行了比较分析，基于文献和现状研究及理论推理，构建了由基础工作、发展路径、政策体系构成的低碳现代农业分析框架。而本研究重点即内涵体系、发展判别、技术应用三大基础工作，后续实证章节主要是从时空特征和驱动因素来验证如何对现代农业进行发展判别以及从适用性减排技术筛选和采纳角度对技术应用进行研究。
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第5章我国低碳农业发展判别。本章基于农业源、农用能源、农资隐含碳、农业废弃物处理四方面的碳源，测算了我国及各省、自治区、直辖市1995—2010年年均农业碳足迹和碳排放强度，总结勾画了15年间我国及各省、自治区、直辖市农业碳排放的时空分布特征，并进一步深度分析了我国及各省、自治区、直辖市农业碳排放趋势及其影响因素，据此从宏观上完成对分析框架中低碳现代农业发展判别实证研究并提出区域分异视角下的低碳农业发展模式。
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第6章适用性低碳农业技术的筛选分析。本章在汇整多学科文献和专家访谈的基础上得到农业源温室气体减排技术和管理措施“初始清单”，分农田（旱地）、稻田、畜牧三大类研究筛选出确定性强、可行性强、减排潜力大、对产量有增产或稳产影响、农户易于采纳的具有适用性的农业源温室气体减排技术和管理措施“最终清单”，该农业减排技术体系的确定是研究农户减排技术采纳影响因素的关键所在。
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第7章农户适用性低碳技术的采纳研究。本章从微观农户的实证视角，分析稻农品种选择、水肥管理和耕作制度三方面的实际情况，并基于稻田甲烷减排技术和管理措施“最终清单”，应用计量模型揭示影响稻农减排技术采纳意愿以及一体化减排技术采纳数量的相关因素。从而与第6章从微观层面完成对分析框架中低碳现代农业技术应用的实证研究。
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第8章低碳农业发展典型案例分析。本章用具体生动的材料，以“亚太低碳农业示范村：江苏省姜堰市沈高镇河横村”为例，试图挖掘其发展低碳农业的“技术组合+组织安排+政策支持”经验，并结合前文农户调查，对水稻种植不同技术组合的减排效果、成本收益、边际减排成本进行深度分析，本章实际是对第6、7两章低碳现代农业技术应用实证研究的延伸。
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第9章结论与政策启示。本章主要就本研究所得出的结论进行总结，在此基础上，有针对性地提出我国低碳现代农业发展的对策建议。
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1.5 研究所用的理论与方法
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1.5.1 所用的理论
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1.外部性理论
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碳排放的经济学本质是外部性问题，农户品种选育、水肥管理、耕作方式选择导致的农业源温室气体排放属于私人行为，但气候变化的后果却与他人共同承担，因而存在一定的外部成本，这部分成本并没有纳入农户私人生产决策，碳排放实质上即属于边际社会成本高于边际私人成本的负外部性问题。同理，碳减排的经济学本质也是外部性问题，农户采纳低碳技术导致温室气体减排所带来的好处与他人共同分享，因而存在一定的外部收益，这部分外部收益并没有体现在农户私人减排收益中，碳减排实质上即属于边际社会收益高于边际私人收益的正外部性问题。碳排放和碳减排虽然都属于经济学中的外部性问题，但与一般外部性问题相比，其特殊性在于全球性的空间范围和代际之间的外部性（沈满洪，2011），因此，出现了“吉登斯悖论”[5]。与所有环境问题解决方式类似，按照新制度经济学理论，解决方式就是外部性内部化，一是基于庇古税的财税手段（税和补贴）；二是基于科斯定理的碳交易市场手段。农业生产大量分散非点源污染的自然属性和小规模农户介入、农业减排固碳行为与特定环境结果间的不确定性以及减排固碳效果的时滞性都使得农业参与碳市场交易，从而激发农户减排行为实现个体利润最大化变得十分困难；农业非点源污染的自然属性和农业重要的基础地位使得对农业“高碳”行为征税亦存在困难。因此，本研究认为从我国农业环境政策实践经验来看，对农户减排固碳正外部性给予补贴从而激发农户“抑源促汇”或许是可行的，但分散的生产环境、结果的不确定和时滞性以及监测和核准带来的高额交易费用的共同作用是农业减排固碳外部效应内部化的主要障碍。
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2.协同理论
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低碳农业英文文献中最常见的两个词就是协同（synergetic）和权衡（trade-off）。协同论又称为“协和论”或“协同学”，它是由Hermann Haken于20世纪70年代创立的一门横跨自然科学和社会科学的综合学科，与耗散结构理论、突变理论并称为非平衡系统理论。所谓协同，就是系统中诸多子系统的相互协调、合作或同步的联合作用与集体行为，协同是系统整体性、相关性的内在表现。系统科学中的协同理论的“协同效应”是指复杂开放系统中大量子系统相互作用而产生的整体效应或集体效应[6]。低碳农业发展内在机理在于资源约束下的农业生态系统、经济系统和社会系统的协同，根据协同理论，三者之间的发展是一个动态发展变化过程，其整体作用的发挥是由低级逐渐向高级发展，目前石油农业发展模式不仅使农业进入高成本时代，而且化学投入品和农机的低效利用所带来的土壤、水体、空气立体交叉污染和食品不安全等严重的负外部性亦使农业生态系统、经济系统和社会系统三者矛盾不断深化，三者处于整体作用不能充分发挥的初级协同发展阶段。随着低碳现代农业等环境友好型发展模式的采纳推广，整体作用得到基本发挥则属于中级协同发展阶段；只有整体作用得到充分发挥的时候才标志着进入协同发展高级阶段。因此，协同理论可以成为构筑“农业生态系统、经济系统和社会系统”同步发展的基础理论，低碳现代农业的发展就是在三者协调发展基础之上现代农业向可持续发展高级化演进的一种协同效应。
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3.农业多功能论
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1992年联合国环境与发展大会通过《21世纪议程》正式提出农业多功能性（multi-functionality of agriculture）。关于农业多功能性的基本分类，联合国粮农组织强调农业食物安全、环境外部性、经济功能和社会功能四个方面；欧盟强调农业乡村景观和环境保护功能；世界银行在“以农业促发展”为主题的《2008年世界发展报告》中指出：作为环境功能提供者，农业产生着正面和负面双重功能。20世纪90年代以来，国内学者对农业多功能性的认识不断深化，提出两功能论（朱启荣，2003；姜国忠，2004；张红宇，2006；王勇，2007；梁世夫，2008）；三功能论（石言波，1999；陈秋珍，2007）；四功能论（孙新章，2010）；五功能论（陶陶等，2004；李俊岭，2009）；六功能论（吕耀等，2004；李健等，2007；郭晓燕等，2007；刘奇等，2007；高林英，2008）。同时，农业多功能性也逐渐进入政策制定者的视野，2007年中央1号文件特别强调“农业不仅具有食品保障功能，而且具有原料供给、生态保护、就业增收、观光休闲、文化传承等功能。建设现代农业，必须注重开发农业的多种功能。”可见，无论在理论或是政策层面，农业多功能性已成为现代农业基本特征之一。蒋高明等（2008）、孙新章（2010）、温铁军等（2010）研究表明，我国现代农业对生态环境的影响，负面效应要远大于正面效应，究其原因与现代农业普遍采用化学农用制品进行大规模单一品种高强度连续耕种的工厂式生产方式。低碳现代农业一方面通过农业不仅涉及农产品市场，更嵌入减排市场和能源市场，拓展农业就业增收等社会功能；另一方面通过传统农业技术精华与现代多学科技术成果相结合，拓展农业水资源保护、土壤质量提升、空气质量改善以及保护生物多样性等生态功能（相关文献研究见表1-2）。
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4.农业生态学
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现代农业“高碳”症结一方面来自人口与资源压力，把追求产量和经济生产力作为农业产业唯一目标；另一方面也是缺乏系统和整体学科指导的结果（王松良等，2010）。学科的割裂对于研究低碳现代农业这类典型的建立在生态系统水平上的问题显得尤为迫切。任何现代农业发展方式和模式的创新都应基于对生态系统结构与功能的原理和方法的把握，以此通过适用性技术实现农业生产系统优化。而把农业生物与其自然和社会环境作为一个整体，研究它们之间的相互关系、系统演变、调节控制和平衡发展规律正是农业生态学研究的主要内容（骆世明，1987）。以农业生态学作为低碳现代农业发展的主导（蒋高明等，2008），旨在综合动植物科学、土壤科学和农业工程技术等，基于农业生态系统“功能良性循环”实现农业生产过程低碳化。
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1.5.2 所用的方法
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1.文献研究法
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文献研究法（包括文献检索和阅读）是所有研究工作的基础性方法。近年来，笔者主要利用浙江大学图书馆中文CNKI、万方、维普数据库和国际互联网、参加国内外会议的机会和所在研究院与美国农业食品和生物科学研究所（AFBI）合作结识的吴子平教授，收集了大量国外关于低碳农业研究的文献，包括期刊文献、博士论文、会议论文和PPT（含未正式发表的）、IPCC/FAO等机构的研究报告，基本上掌握了国际低碳农业研究现状。这些文献为本研究研究思路的形成、研究内容与研究方法的匹配、实证分析框架的构建等提供了很好的借鉴。参考文献中列举的只是在本研究中直接引用的部分。
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2.问卷调查法
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问卷调查法属于社会调查法中的一种，是在收集“真实反映社会现象资料”过程中具有重大影响的关键环节之一（风笑天，2009）。本研究的问卷调查法主要应用于以下两方面资料和数据获取：①应用修正式德尔菲法，对农业源温室气体减排适用性技术进行筛选。德尔菲法实际上是问卷调查法、专家调查法、邮寄调查法的综合运用。主要步骤包括问题界定、决定参与专家、问卷设计、问卷回收及一致性和稳定性检验、设计并发放新问卷等，调查方式采用邮寄调查问卷（问卷详见附录）的方式进行。②应用问卷调查，获取稻农基本特征、水稻种植中水肥管理、品种选择、耕作制度等行为决策以及成本收益情况的数据。主要步骤包括问卷设计、预调查、问卷修改、全面调查（问卷详见附录），调查方式主要是通过与本研究直接相关的国家社科基金课题组成员与农户面对面访谈的方式进行。特别需要说明的是，从调查的科学性来讲，严格的问卷调查法的“调查”实际上是指“抽样调查”，即应该采取科学抽样的方法来选择样本。由于人力和研究经费的限制，本研究无论是专家选取和农户调查样本都主要是基于资料和数据的易于获取性，这使得本研究的数据具有一定的局限性。
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3.计量分析法
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基于先进的经济理论、通过调查得到准确可靠的数字资料、选择科学的计量分析方法，研究变量之间的数量关系和规律，得出相应的结论或构建新的理论，是国际通用的管理科学的主流研究方法（马庆国，2004）。具体而言，本研究主要应用拓展的卡亚—波特恒等式（Kaya-Porter）对我国及各省、自治区、直辖市农业碳足迹内在驱动因素进行分解分析；应用二元选择模型（binary logit model）分析稻农减排技术采纳意愿的影响因素；应用计数模型（count data model）分析稻农对一体化减排技术采纳频率（数量）的影响因素。
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4.案例研究法
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作为一种研究方法的案例研究是组织管理学研究的基本方法之一，它包括特有的设计逻辑、特定的资料搜集及独特的资料分析方法，当研究问题寻求对一些既有现象的解释（如一些社会现象如何形成、如何运行），那么选择案例研究法是非常贴切的（Yin R. K.，2010）。目前，在如《管理世界》等管理学期刊当中，采用案例研究法的论文也逐年增加，使案例研究法在社会科学领域取得了一定的研究正当性；在农经领域采用案例研究法也较常见，但存在诸多问题，如只注重于现象的初步描述，而未用来发展命题或检验假设[7]；将案例研究等同于简单的案例记录；尤其是没有通过建构效度、内在效度、外部效度和信度说明案例研究（设计质量）的品质。在本研究中采用案例研究法，其目的主要采用扎根理论（grounded theory）的研究方式来进行案例厚实的描述和解释，并在案例研究法的规范性方面作些尝试。
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1.6 研究可能的创新与不足
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1.6.1 本研究可能的创新之处
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借助信息网络的发展和国内外交流机会等便利条件，各种学科飞速发展并日益完善，无论要做到理论或方法上创新，是异常困难的事情。如果说本研究有所创新的话，笔者认为可能的改进或拓展体现在以下几个方面：
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第一，研究视角上的创新。根据农业问题本身特点，笔者认为未来研究视角将更强调多学科的交叉与融合，因此，本研究对多（跨）学科研究组织进行了初步尝试。体现在两个方面：一是通过农业科学和社会科学（主要是经济学和管理学）跨学科的理论推导和实证研究，提出我国低碳现代农业内涵体系和分析框架，并从农学碳排放机理与经济分析相结合的角度，从生产者视角核算农业碳足迹并判别其驱动因素的贡献；二是从农学和管理学的角度，通过农田、稻田、畜牧等多领域专家筛选出适用性低碳农业技术“最终清单”。
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第二，研究内容上的拓展或填补。一是针对惯常农业温室气体核算要么只考虑能源排放、要么只考虑农业源排放的片面性，本研究运用碳足迹理论将农业温室气体排放核算范围拓展到与农业生产相关的所有直接排放和隐含碳，反映了农业相关温室气体源的全貌，从而使农业减排政策更具科学性；二是针对目前农业减排技术偏重机理研究忽视适用性和经济分析的问题，本研究筛选出适用性农业减排技术体系，并以此分析微观农户减排技术采纳意愿和“一揽子”减排技术采纳频率（数量）及其影响因素；三是以具体农产品品种为分析对象，研究不同技术组合边际减排成本，并以此作为农户减排技术采纳补贴或碳交易基准。本研究在以上三方面内容上或许填补了目前国内低碳农业问题研究的空白点。
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第三，研究方法上的改进。一是本研究使用全生命周期核算方法对农业生产相关的农资投入品上游隐含碳、农用能源、农业生产过程、废弃物处置四阶段的排放系统展现出来；二是对传统卡亚—波特模型进行改进，构建了适用于农业温室气体排放驱动因素分解分析的修正式卡亚—波特模型；三是在农业经济案例研究规范性方面做了些尝试。
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1.6.2 本研究的不足和有待进一步研究之处
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由于低碳现代农业在我国发展时间并不长，相关的研究成果和统计资料也不多，且由于农业减排属于典型外部性问题，在各主体看来更是“重要但不紧迫”的，农户对其认识几乎空白，使本研究在资料上和调研上困难重重；同时受笔者研究能力和精力的限制，研究还存在许多不足与欠缺。主要表现在以下几个方面：
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首先，本研究所提出的低碳现代农业内涵体系中涉及的衡量指标虽使用了“指标体系”一词，但严格来说，不属于基于科学评价指标体系构建方法的成熟的低碳农业评价指标体系，只是对衡量低碳农业的“各种可能指标”作定性描述，其作用仅限于为评价低碳现代农业发展水平提供了一个粗略比较地区间向低碳化转型的进程和努力程度。事实上，由于低碳现代农业很大程度上受各地农业资源禀赋的限制，这给权重或阈值的科学设置都带来了很大挑战。限于数据和方法学等方面的局限，研究原本设计的“农业生产低碳化程度的评价指标体系可以由哪些具体的指标构成？”只能通过“可能衡量指标”略作体现。
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其次，本研究中德尔菲法专家选取和所用的农户调研数据，均不是采取严格的科学抽样获取的，其代表性存在一定问题，且样本数量和所涉及的省份相对较少，这对研究结果或有影响。
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再次，本研究在农业碳足迹核算时未考虑使用投入产出法核算各种农资投入品上游隐含碳，而仅使用全生命周期由下而上的供应链核算法，由于核算边界划分的主观性（称为截断误差），有可能低估农资投入品隐含碳，这种低估所占比重很小，并不影响农业碳足迹趋势分析和因素分解结果；在农业碳足迹影响因素分解方面仅针对种植业（粮食作物），未涉及养殖业碳足迹影响因素分解。
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最后，在个案研究中，笔者对水稻不同技术组合边际减排成本进行了测算，以此作为稻农由采用基准技术组合模式转向“高产低排”技术组合模式的影子价格，即补贴额或碳交易价格，但对补贴后相关问题，如产量变化、价格变化、对农户及消费者福利影响、减排对其他外部性的影响以及交易费用等没有深入的研究，有待于以后进一步的探索。
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总而言之，本研究还存在许多缺陷和不足之处，笔者准备将这些欠缺和不足作为后续研究改进和努力的主要方向和重要内容，以此致力于农业环境政策这一研究方向并潜心于农业可持续发展的多学科交叉研究。
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第2章 低碳农业研究文献综述
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2.1 低碳农业问题文献检索情况
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2.1.1 低碳农业问题英文文献检索情况
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利用浙江大学图书馆“Google Scholar”“CALIS外文期刊网”以及数据库外文资源，用关键词“low carbon agriculture”搜索，搜索结果（在题名和关键词中）完全匹配的只有3篇文章，值得注意的是这3处均出现在中文期刊以英文翻译的标题或关键词中。英文文献中只有2篇用模糊搜索基本匹配的，分别为“low greenhouse gas agriculture”“low-input sustainable agriculture”，可见，国外并没有所谓“低碳农业”的提法。进一步，考虑到低碳农业核心是农业源温室气体减排，因此用“mitigation/agriculture”进行模糊搜索，以《联合国气候变化框架公约》开始实施的1992年为检索时间起始点，截至2012年9月，含有“mitigation/agriculture”关键词的各类文献99000篇，从题名和关键词来看，发现经常同时出现“adaptation”和“climate change”两个词，可以基本推断低碳农业问题在国外研究三个相互交叉的分支，即：气候变化与农业减排、农业减排、农业减排与适应气候变化；从作者角度，Smith P. 发表以及被引用的文章达23000篇次，占总数的近1/4，Z. Cai（中国科学院南京土壤研究所蔡祖聪研究员）是中国作者在国际刊物上发表以及被引用上述三方面研究内容最多的，共3810篇次。表2-1按时间列出了低碳农业问题三大相关主题英文文献检索结果，其中时间区间按照国际上关于气候变化谈判和低碳经济发展关键结点进行划分（图1-5）；表2-2汇总了相关研究的主要英文期刊分布。
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表2-1 低碳农业问题时间序列英文文献检索结果
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表2-2 低碳农业问题英文文献主要期刊分布（1992—2012年9月）
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由表2-1看出，低碳农业问题研究呈逐年上升态势，研究成果集中在2006—2009年。表2-2看出，国际方面，低碳农业问题研究期刊档次较高，以上期刊都是SCI或SSCI检索期刊，主要集中在农业生态学、环境经济学、农业经济学以及农学与农业经济学的学科交叉研究中。表2-3进一步对1992—2012年99000篇英文文献三个分支进行研究主题和年份的交叉研究，以此发现研究主题方面的变化趋势。
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表2-3 低碳农业问题英文文献研究主题与年份的交叉研究
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由表2-3可以看出，与表2-1反映的检索信息相同，关于低碳农业问题研究集中在2006年（《斯特恩报告》）至2009年（哥本哈根气候变化大会）4年间，而2008年（世界环境日提出发展“低碳经济”主题）至2009年整个研究处于激增态势，其中，农业源温室气体减排所占比重加速上升，这其中又以减排技术和减排政策研究上升速率更快；农业减排和适应协同机理机制研究在2008—2009年激增态势明显，显示了农业减排问题与农业适应气候变化问题耦合研究态势；气候变化与农业减排的基础性研究处于缓慢增长态势。
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从研究方法角度，通过浏览低碳农业问题三大研究分支1992—2012年9月各自“被引用次数”排在前20位的共100篇文献的摘要，表2-4对低碳农业问题英文文献三个分支进行研究主题和研究方法的交叉研究，以此明确研究主题和与之匹配的研究方法。
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表2-4 低碳农业问题英文文献研究主题与研究方法的交叉研究
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由表2-4可以看出，基于气候变化对农业的影响以及农业减排问题本身性质，国外低碳农业问题研究方法特别强调学科交叉，农学、土壤学、生态学等自然科学通过长期田野实验积累出基于不同生态环境具有地点特定性（site-specific）的农业源温室气体排放一手数据，为经济分析提供大量经验公式、相关数据、基本参数；经济学运用模型筛选出具有成本—收益比较优势的减排技术以及模拟不同政策工具情景下的全面经济影响。
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研究结论：从英文文献检索结果来看，虽未见“低碳农业”提法，但对其农业源温室气体减排核心内容已有广泛研究，并在2006—2009年呈现激增态势且期刊档次较高，形成了以自然科学“田野实验”为主要研究方法（以减排来源测度、减排机理、风险规避为研究内容）和以经济学为主的社会科学“各类模型”为主要研究方法（以减排技术可行性筛选、减排成本收益分析、政策效果分析为研究内容）的研究内容以及与之匹配的研究方法的一体化分析框架。
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2.1.2 低碳农业问题中文文献检索情况
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利用浙江大学图书馆CNKI中国知网数据库，用关键词“低碳农业”搜索，搜索结果（在题名和关键词中）完全匹配的有367篇；进一步用关键词“农业源温室气体减排”搜索，完全匹配的有75篇文章，以下文献检索分析主要针对两大主题442篇期刊、学位论文、会议论文。从文献检索结果看，我国关于“低碳”研究最早始于1999年，“低碳经济”研究最早始于2003年，而明确提出“低碳农业”一词最早出现在2008年，2008—2012年9月涉及“低碳农业”的文献367篇，大量研究集中在2010—2011年（表2-5）。从两大主题期刊分布来看，低碳农业论文刊发的期刊非常分散且期刊档次较低，尤其是农业经济领域一级期刊对低碳农业问题给予特别关注的极少；而农业源温室气体减排问题刊发的期刊相对集中且档次较高（表2-6）。此外，全国低碳农业研讨会（2010年6月，北京）和海峡两岸低碳农业发展战略与技术对策研讨会（2010年6月，福建）形成了一些会议论文也占了较大比重。从作者的角度，低碳农业问题以赵其国院士文章引用转载率最高；农业源温室气体减排则以董红敏和李玉娥（该研究团队承担了我国农业活动温室气体排放清单编制工作）文章引用转载率最高。
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表2-5 低碳农业问题时间序列中文文献检索结果
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表2-6 低碳农业问题中文文献主要期刊分布
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表2-6 低碳农业问题中文文献主要期刊分布（续）-1
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表2-7 低碳农业问题中文文献所涉及的研究主题分布
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研究结论：从中文文献检索结果来看，研究内容方面，从367篇低碳农业文献题名和关键词分析，研究主题集中在发展模式、路径、对策、思路、战略研究方面，其次为国内外实践介绍，再次为内涵及发展必要性和可行性探讨，其他分散研究体现在现状与制约因素、低碳农业与农业现代化、低碳农业与碳金融、农业CDM发展研究等。从75篇农业源温室气体减排文献题名和关键词分析，研究主题集中在土壤、农田、稻田、畜牧等排放机理和减排技术方面。研究方法方面，多采用定性研究法，鲜有的定量研究仅是基于IPCC提供的相关参数或引用文献中的经验公式等二手数据进行简单计量；农业源温室气体减排机理和减排技术研究与英文文献类似，采用田野实验法。由于自然科学和社会科学学科割裂以及环境经济学等学科发展滞后（沈满洪，2011），我国低碳农业研究还未形成研究内容和与之匹配的研究方法的一体化分析框架。很多需要多学科结合的诸如适用性减排技术筛选、农户采纳行为分析、减排成本收益分析等实证研究几乎处于空白。
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2.2 国外低碳农业研究文献综述
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2.2.1 农业源温室气体来源测度和减排机理研究
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农业源温室气体来源测度和减排机理是制定减排技术和管理措施以及相关经济分析的基础。农业源温室气体约占全球人类活动温室气体排放总量的10%～12%（Smith P. et al.，2007；IPCC，2007），15%（Organic Consumer Association，2008），20%（FAO，2008），可见，现代农业成为温室气体重要来源之一已成为一个不争的事实。
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农业排放大量的CH4、N2O、CO2（Cole C. V. et al.，1997；Paustian K. et al.，1997；IPCC，2001；US EPA，2005），排放全球60%～80%的N2O（World Bank，2008），主要来自农田的直接和间接排放（间接排放指化肥生产和运输）、田间焚烧、放牧、动物粪便（Oenema O. et al.，2005；Storey，2007）；排放全球50%～70%的CH4（World Bank，2008），主要来自反刍牲畜肠道发酵、水稻种植、动物粪便（Mosier A. R. et al.，1998）；排放全球1%的CO2（World Bank，2008），主要来自农机、化肥和其他化学投入品的生产和使用（Janzen H. H.，2004；Smith P.，2004）。从农业源温室气体排放内部结构来看，FAO（2008）指出了农业五大排放源依次为：土壤（38%，CH4+N2O）、反刍牲畜肠道发酵（32%，CH4）、生物质燃烧（12%，CH4+N2O）、水稻种植（11%，CH4）和畜禽粪便（7%，CH4+N2O）。Smith P. et al.（2007）总结了造成农业源温室气体排放增加的原因主要包括人口压力、饮食结构变化（畜产品消费增加）、技术变革（化肥使用激增、灌溉用水增加、集约化养殖）；造成农业源温室气体排放减少的原因主要包括农业土地生产力提高、采用保护性耕作技术、环境及非环境政策的推行。
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从CH4和N2O两种主要农业源温室气体减排机理来看，牲畜CH4排放是饲料在消化道正常发酵所产生的。牲畜肠道发酵CH4排放量与牲畜类型、年龄、体重、饲料质量、采食水平有关（Monteny G. J. et al.，2006；Lassey K. R.，2007）。稻田CH4排放是产甲烷菌在厌氧环境下的稻田中利用田间植株根际部的有机质转化形成CH4的量，除去水稻根部CH4氧化菌对CH4氧化后的剩余量。稻田甲烷排放主要受土壤性质、灌溉和水分状况、施肥、水稻生长和气候等因素影响（Wassmann R. et al.，2000；Reicosky D. C. et al.，2000）。牲畜废弃物厌氧储存和处理过程均产生和排放CH4。牲畜粪便CH4排放通量主要取决于粪便处理方式和气候条件（Comfort S. D. et al.，1990；Oenema O.，2006）。土壤中N2O的产生主要是在土壤微生物的参与下，通过硝化和反硝化作用机理完成。一般认为反硝化比硝化作用机理具有更大的N2O排放贡献。影响农田N2O排放的因素主要有作物类型、土壤类型、施肥方式及灌溉技术与模式等农业管理措施和光温水等气候因素（Smith P.，2004；Monteny G. J. et al.，2006）。
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Smith P. et al.（2007，2008）根据上述减排机理计算了在不同减排价格情景下全球各区域农业源温室气体减排技术潜力，其中减排技术潜力较高的措施分别为耕地管理（含旱地和水田）、牧场管理、土壤养分管理、退化耕地恢复。其他研究也指出实际减排潜力远远低于技术潜力，实际减排除受到生化原理和价格影响外，还受到制度、教育、社会和政治等多因素约束（Cannell M. G. R.，2003；European Climate Change Programme，2003；Freibauer A.，2004）。
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2.2.2 农业源温室气体数量和结构特征核算研究
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全球农业源温室气体排放数量核算一般是基于《2006年IPCC国家温室气体清单指南》第四卷农业、林业与其他土地利用进行的估算；考虑到农业区域差异对温室气体排放的影响，一些生态学和农学专家通过长期田间实验和监测对IPCC相关参数、公式、影响因子进行了调整，康奈尔大学著名生态学教授 David Pimental所在的罗代尔研究所利用Farming System Trial将实验分成传统集约农业（化肥）、种养结合有机农业（粪肥）、豆科轮作有机农业（植物固氮）三个地块，研究了从1981—2002年22年间三种不同耕作方式在能源投入、土壤有机质、水质、生物资源、产出水平、劳动力投入方面的差异，其中积累的实验数据成为估算农业生物减排潜力和从经济学视角研究减排成本的重要基础数据。
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经济学学者利用投入产出表提供的产业之间的相互关联进一步将农业源温室气体核算拓展到农业投入品各上游生产阶段直接与间接能源需求，从而形成了基于环境投入产出法（EIO）与农业生产全生命周期（LCA）杂交的核算方法（Matthews H. S. et al.，2008）；同时世界资源研究所和世界可持续发展工商理事会、Matthews H. S.（2008）等机构和学者提出了分层投入产出—生命周期评价方法（Tiered Input-Output Life Cycle Assessment，TIO-LCA），将农业系统碳排放进行分层核算[3]，以便分清采取农业减排行动的优先次序（Lenzen M.，2001）。
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值得注意的一个研究现象是：在研究农业源温室气体数量和结构特征核算问题时，多采用传统集约农业与有机农业的比较研究法（comparative study）。
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Richard W. et al.（2006）等运用杂交投入产出生命周期法对澳大利亚传统集约农业与有机农业的环境影响进行了比较研究。从样本选取上特别强调了不同区域、不同产品、不同规模、不同耕作方式和从事有机耕作的不同时间；从研究方法上生命周期分析计量了整个农业过程（on-farm）直接温室气体排放和其他相关环境影响、投入产出分析计量了农业生产上游工业投入品生产（upsream，off-farm）间接温室气体排放、结构路径分析将从农业生产直到废弃物处理全过程分成四个层次以分清农业减排的主要行动次序，从而较为全面的对农业整个生产过程温室气体排放进行了核算，并进行了水果、蔬菜、畜牧产品能源需求（含电、化肥、农药、杀虫剂、外购种子和饲料）以及澳大利亚不同区域农业生产能源需求的结构比较。研究结果表明，有机农业在水资源使用和用工方面显著高于传统集约农业，然而在其他所有方面（如能源利用、温室气体排放等）的间接贡献明显优于传统集约农业，从而提出了在考虑不同耕作方式环境可持续性时必须要计入间接影响（多发生在农业生产上游off-farm）的观点。
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FAO（2008）研究表明，有机农业能源消耗约为传统集约农业的一半，有机农业中70% CO2来自能源消耗和农机；传统集约农业中75% CO2来自化肥、饲料及燃料。一些研究在肯定了有机农业兼具减排和适应双重作用的同时，对有机农业减排机理进行了系统研究（IFOAM，2004；Khanal R. C. 2009；Scialabba N. E.，et al.，2010），有机农业通过自身养分循环（有机肥、豆科、多样化轮作）、禁止化学肥料和杀虫剂、较少能源密集饲料使用从而降低CO2排放；通过禁用化肥和永久植被覆盖降低N2O排放；但由于有机农业反刍牲畜饲养比例高但产出水平低，可能导致较传统集约饲养CH4排放略高。Badgley C. et al.（2006）比较了有机生产和非有机生产全球食品供给量及豆科作为氮素来源的供氮潜力，研究表明，有机农业在不增加土地需求及目前人口数量不变的情况下能提供足够的食物供给；豆科及覆盖作物作为氮素来源可以替代目前化学肥料用量。从而得出有机农业可以供给全球食品及降低传统集约农业对环境负外部性的结论。
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一些研究将视角放在整个食品供应链，研究农业生产、农产品加工、仓储、运输、烹饪全过程直接能源需求和温室气体排放，农业生产能源消费占整个食品产业链的20%～50%（表2-8）。
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表2-8 农业产业链不同阶段能源直接需求比例文献整理
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2.2.3 农业减排技术路径和减排措施经济分析研究
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农业减排技术路径决定了发展低碳农业的技术可行性，减排成本收益及相应减排潜力则决定了发展低碳农业的经济可行性，围绕农业减排技术和相关经济分析形成了大量研究成果。
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初步汇总文献农业减排技术路径包括种植实践、养分管理、废弃物管理、水资源与土壤管理、放牧管理、畜牧业管理6大类36小类[4]（Ball B. C. et al.，2008；Bates J.，2001；Godwin R. J. et al.，2003；IGER，2006；King J. A. et al.，2004；Moorby J. et al.，2007；Moxey A.，2008；NERA，2007；O’Hara P. et al.，2003；US-EPA，2006；Smith P. et al.，2007ab，2008；Weiske A.，2005，2007；Keller M. et al.，2006）。其中引用转载率较高的有以下两篇经典文献。
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Smith P. et al.（2008）集合了各国农业源温室气体减排最著名的20位学者和研究团队（含中国科学院南京土壤研究所蔡祖聪为首的农业源温室气体研究团队），得到了农业源温室气体6大类20小类减排措施，包括通过耕地管理（含旱地和水田）减排N2O、CH4、CO2；通过畜牧业（含喂养实践和粪便管理）减排N2O、CH4；发挥农业碳汇潜力（含牧场草场管理和退化耕地土壤有机质管理）以及发展生物质能源（含能源作物和固体液体粪便及其他农林废弃物），并根据各国农业生产系统实地和长期田间实验和监测，对各项措施减排潜力进行了详细评价，成为农业源温室气体减排技术路径选择方面重要的基础性文献。
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Macleod M. et al.（2009）以英国种植业和农田土壤减排为研究对象，不仅对减排技术进行了系统汇总，且通过专家评估和边际减排成本曲线（MACC）对特定减排措施的技术可行性、成本有效性、减排潜力进行了评价和测算，从而筛选出具有技术和经济可行性的减排技术路径，成为综合技术筛选和经济分析的跨学科研究的经典文献。其具体做法为：第一步，根据文献列出所有减排措施→12位专家构成的专家组检查是否有遗漏→4位专家（2位土壤、1位谷物、1位农业系统模型）对每种措施的技术可行性进行筛选→专家组将筛选出的技术上可行的措施确定可实施的面积→确定技术上可行、减排潜力相对较大的措施列表和说明。第二步，利用农户模型，在利润最大化和各种约束条件下，计算机模拟2009—2022年减排成本有效性（减排成本除以减排速率）和减排潜力。其中：价格和各投入成本通过一手数据及线性趋势预测，各种减排措施成本通过专家估算。第三步，计算减排措施之间的相互影响系数。第四步，绘制纵轴为边际成本有效性、横轴为各种措施平均减排量的边际减排曲线，选出减排成本较低的措施。
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从减排技术研究过渡到经济分析中，不少研究就估算农业减排成本的挑战进行了定性分析。Beach R. H. et al.（2008）提出估算农业减排成本的五大挑战：①农业活动排放多种温室气体，具有很多不确定性和复杂的相互联系；②区域气候、土壤、管理方式不同，决定了区域特定的减排成本；③存在大量的减排措施，针对同一种温室气体的减排措施也是相互影响的，甚至减排了该种温室气体，同时导致另一种温室气体排放的增加；④如何估计实施减排措施后是否达到了预期水平；⑤减排的附带成本和额外收益的估算。Smith P. et al.（2007）指出农业减排存在持久性、额外性、不确定性和泄露性四大实施障碍，进一步分析了农业小规模农户、分散、非点源污染的自然属性给农业减排交易成本和测量/监测成本估算带来的困难。
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农业减排问题定量经济分析多数依靠边际减排成本曲线（Marginal Abatement Cost Curves，MACCs）。边际减排成本曲线描述了不同减排措施成本有效性（减排单位温室气体所多投入的成本）和减排潜力（减排量）之间的关系（图2-1）。曲线从左到右表明随着减排量的增加减排技术措施的成本有效性下降（即：减排单位温室气体成本上升）。不同的减排措施对应曲线不同位置，因此，一些措施可能以较低成本降低排放量（A），另一些措施可能带来更多减排量，但同时也对应更高的减排成本（B）。边际减排成本曲线能清楚识别具有成本有效性的减排措施（通常是碳影子价格以下），而碳影子价格（或称门槛价格）可以用于农业碳减排补贴或减排量交易。边际减排成本曲线绘制需要减排技术选取、减排成本估算、减排潜力评价（一般涉及减排速率估算和实施面积），其中减排成本估算是重点和难点，常用的方法包括自上而下分析，采用一般均衡模型将减排量作为外生变量提供全国或全球尺度的总减排成本；或自下而上分析，基于农户调查数据采用线性规划模型提供区域尺度的减排成本。IGER（2001）和ECCP（2001）分别应用MACC对全球和区域尺度主要农业源温室气体减排成本有效性和减排潜力进行了估算；Macleod M. et al.（2010）应用MACC估算了英国种植业和土壤各项减排措施的边际减排成本；Minihan E. S.（2011）应用MACC估算了爱尔兰畜牧业各项减排措施的边际减排成本。
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图2-1 边际减排成本曲线
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Pathak H. & Wassmann R.（2007ab）对水稻种植不同技术组合排放核算方法及成本—收益进行了系统研究。在排放核算方法方面，发展了农业部门温室气体排放技术参数（Techno GAS），建立了水稻生命周期直接与间接排放的投入产出关系，应用该方法对印度北部Haryana不同区域稻麦轮作系统农户采用的20种水稻种植不同技术组合的排放情况进行了核算。研究结果表明，最大排放源为稻田土壤排放，其次依次为秸秆燃烧、禽畜粪便、农机、间接排放（off-farm）和化肥；不同技术组合存在很大的排放差异，相比于排放量最高的技术组合模式（淹水灌溉+化肥+秸秆燃烧），13种技术组合模式具有减排潜力，但同时也降低了农户净收入；从单项减排潜力来看，秸秆饲用、灌溉模式、有机肥利用依次具有较大减排潜力。在不同减排技术组合成本—收益分析方面，以Ilocos Norte province（菲律宾）、浙江省浦江县（中国）、Haryana state（印度）为研究案例，以“淹水灌溉+化肥+秸秆燃烧”为基准模式，应用边际减排成本曲线（MACCs）筛选出上述不同区域具有成本有效性的减排措施。该研究强调在农业源温室气体排放核算和经济分析中，特别需要注意不同区域土壤及气候条件及经济社会发展水平，即空间异质性的影响，因此，数据来源应采用村和农户层面数据。此外，还强调不同减排技术涉及的成本和价格都是动态的，因此，边际减排成本曲线更适合短期减排技术成本有效性评价，长期需考虑新技术投资以及结构变化所带来的额外成本和收益。
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2.2.4 农业减排和适应气候变化协同机制研究
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鉴于农业与气候变化具有很强耦合关系，减排和适应及其两者协同已经成为气候变化文献中的主流词汇（Cohen S. et al.，1998）。IPCC（2001）给出了减排和适应的概念界定，减排是指“通过人类干预降低温室气体排放和增加碳吸收汇的过程和机制”；适应是指“为最大程度降低自然系统的损害或最大程度利用自然系统收益机会而对实际或预期的气候刺激的反应”。
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Swart R. & Raes F.（2001），Klein R. J. T. et al.（2005）对减排和适应的区别进行了阐释：一是体现在两者时空有效性不同。减排措施一般要在几十年后才或显现，更强调全球尺度；许多适应性措施/行为降低气候变化的脆弱性导致产量和收益变化短、中期可见，更强调区域和农户尺度。二是收益度量难易程度不同。减排量可用二氧化碳当量表示，用碳交易价格体现货币价值，并通过边际成本曲线比较减排措施间的成本有效性（Moomaw W. R. et al.，2001）；而适应措施/行为的收益很难用单一计量单位表示，这也阻碍了不同适应措施间的比较，适应措施收益一般可用采用适应措施可能减少的损失间接表示（Fankhauser S.，1998）。三是两者涉及的部门和政策类型不同。减排主要涉及能源、交通、工业部门，此外，由于农业碳源碳汇双重属性在减排中也占有重要地位，且有相关国际公约约束和碳交易等环境政策激励；适应涉及的潜在受气候变化影响的部门和领域更多，包括农业、旅游、人类健康、水资源供给、城市规划和自然保护等，关于适应没有强制规定，多数在国家可持续发展政策或应对气候变化国家行动方案中体现。
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目前农业适应气候变化的主要措施主要涉及农学技术，英文中常表述为“crop management”，包括育种、调整播期/移栽期/播种期、调整轮作或间套作方式、种植区域和布局调整、应变栽培技术、加强农业基础设施建设等（Rosenzweig C. et al.，2007），研究方法方面，基于农户效用函数的计量经济学研究范式被广泛应用于农户适应性行为决策分析中，一般是首先尽可能收集影响农户种植决策的各种调查数据或统计数据，主要包括人口的、经济的、自然的、社会的、气候等影响因子，然后分析主要影响因子，最后建立作物选择模型（Logistics二元或多元回归模型等），以利润最大化或效用最大化为目标进行作物选择。农业减排的主要措施英文表述常用“best practice management”，具体措施和研究方法见2.2.3。在农业减排和适应气候变化协同中，Parry M. et al.（1998）指出，农业对气候变化最为敏感，受影响最大，但农业生物对环境变化有很强适应能力，充分利用适应能力的成本明显低于减排增汇，应对气候变化农业对策，适应具有更加重要的地位。国际粮农组织《可持续发展报告》（2006）和Scialabba N. et al.（2009）也认为，尤其是发展中国家，适应气候变化应优于减排，提出适应性措施最重要的是农户应尽可能利用自身资源以建立应对气候变化的弹性。具体包括三方面：一是针对土壤和水资源保护（多样化轮作和作物覆盖、轮作豆科和有机肥还田补充土壤有机质、尽可能不燃烧废弃物、禁止过度放牧、生态集水和水资源循环利用）；二是针对生物与景观多样性（保护本地动植物基因资源及其赖以生存的微生物环境、授粉物种和虫害的天敌、多样化轮作和播种期干扰破坏病虫害生命周期、农林结合和种养结合及间作套作轮作、保持土地永久植被覆盖）；三是强调利用地方知识（local knowledge）→保护地方资源（local resource）→形成地方适应性（local adaptation），特别强调农民合作组织在保护本地耕作知识和技能形成“reservoir of adaptation”方面的重要作用。
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Francesco N. et al.（2009）认为碳金融为适应和减排提供了资金来源，尤其是帮助发展中国家和贫困地区农户降低其对环境和经济脆弱性，增强农业生产系统弹性，同时贡献减排。主要介绍了《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）提出的三种交易方式、碳交易市场及各种碳基金的基本运作方式。UNFCCC交易方式主要包括国际排放贸易（IET，发达国家之间）、联合履行（JI，发达国家之间）、清洁发展机制（CDM，发达与发展中国家之间）。碳交易市场主要包括英国碳排放交易体系（UK ETS）、澳大利亚新南威尔士温室气体减排体系（NSW/ACT）、美国芝加哥气候交易所（CCX）与气候期货交易所（CCFX）和欧盟排放交易体系（EU ETS）。碳基金包括特殊气候变化基金（SCCF，给予发展中国家提高适应性工程建设）、世界银行社区发展碳基金（CDCF）和生物多样性碳基金（BioCF）（特别针对发展中国家农业温室气体减排投入）。
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2.2.5 农业源温室气体减排政策设计研究
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温室气体排放及减排的经济学本质是外部性问题。相对于工业减排可根据一般环境经济学解决外部性的两大方法：即财税手段和碳权交易手段（沈满洪，2011），农业非点源的自然属性及高度不确定性给农业减排政策工具设计和政策效果分析提出了严峻挑战（Steele S. R.，2009）。
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Smith P. et al.（2006）对农业温室气体减排政策和技术限制进行了研究。首先，对全球不同区域五大农业排放源（土壤、反刍动物肠道发酵、水稻种植、畜禽粪便、生物废弃物燃烧）的分布及其原因进行了分析，并预测了2020年各地区各农业源温室气体变化趋势。其次，提出农业源温室气体减排的三大制约：生化技术制约、经济制约、社会/政治。再次，重点对各国现有的气候政策、非气候政策（宏观经济政策、其他环境政策）进行了汇总并定性分析了各种政策对N2O、CH4、CO2排放的影响，进一步对18种代表性的农业温室气体减排措施的可持续发展效果进行了定性评估。最后，提出低碳农业发展的关键是环境友好型种/养殖技术的研究、传播和扩散，政府应是这些技术的主要投资者并对采用相关技术和管理方式的农户给予补贴。
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Paustian K. et al.（2004）指出农业源温室气体减排政策设计的基础性工作包括：如何构建农业源温室气体核算体系、如何测量和监测、如何确定减排固碳速率和持久性、如何设计与农户签订的合同；提出三种政策设计方向：一是直接参与农业源温室气体减排国际公约；二是设计国内农业源温室气体减排固碳激励政策；三是建立国内自愿减排交易市场。Blandford D. & Josling T.（2009）提出农业源温室气体减排六大政策工具：①生产过程标准化；②刺激最好的耕作方式和管理方式；③补贴农业减排固碳的行为或产品；④碳税；⑤限额和贸易；⑥研发和扩散。
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Pretty J. et al.（2001）将农业源温室气体减排政策工具概括为三大类：向农户推荐和推广减排技术；规制和立法措施；经济措施（表2-9）。在此基础上详细论述了兼具激励碳汇和抑制碳源的三大政策工具：一是碳税，通过碳税可以实现“双重红利”，一方面达到环境质量改善提供“绿色红利”，另一方面通过税收收入返还用于农业减排固碳技术研发和推广，间接促进社会福利增加，由此带来“蓝色红利”。目前针对农业的碳税很少，主要是丹麦、芬兰、瑞士以及美国一些州实行的农药税，澳大利亚和芬兰的化肥税，法国和瑞士征收的氧化亚氮税（Rayment M. et al.，1998；DETR，1999）。二是补贴，目前只有比利时有专门的农业减排政策和直接补贴，其他多数国家或地区农业减排补贴多在农业环境政策、气候政策、能源政策中间接体现（Smith P. et al. 2005）。三是自愿参与机制，包括政府向农户推荐农业减排固碳技术体系，并通过农业技术推广和指导激励农户自愿采纳；也包括政府搭建碳交易平台促进农业部门与非农部门的碳权交易。
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表2-9 农业减排固碳政策工具（农业减排固碳正、负外部性内部化）一览表
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Schneider U. A.（2000）博士论文应用可计算一般均衡模型（CGE Model）对耕作方式导致的碳排放征税和补贴的福利成本进行考量，应用情景预测的方法对农业与非农业部门碳排放贸易不同交易价格对减排量的影响进行测算。研究结果表明，通过农业碳贸易及碳税和补贴的科学设计的确可以达到减排农业源温室气体的作用；农户福利大幅度上升而消费者福利由于农产品价格上涨而下降，但并没有考虑监测和核查成本以及交易费用。
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2.3 我国低碳农业研究文献综述
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2.3.1 农业源温室气体减排自然科学领域研究
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与国外研究基点相同，我国农田生态、养分管理、土壤肥料、作物、畜牧等农学及生态学专家侧重研究农业源温室气体减排机理和减排效果。张耀民等（1993）对农业排放源甲烷排放量进行了估算；张大芳（1993）研究了作物秸秆燃烧甲烷和氧化亚氮排放量；董红敏等（2006）针对反刍牲畜肠道发酵和粪便甲烷排放进行了研究。中国科学院南京土壤研究所蔡祖聪为首的农业源温室气体研究团队基于近20年农业生产系统实地和长期监测和实验，发表了百余篇关于农田（含旱地和稻田）甲烷和氧化亚氮排放的基础科学文章。中国农业大学资源与环境学院张福锁和张卫峰与英国洛桑实验室在“优化氮肥管理，发展低碳经济”方面开展合作研究，其优化化肥产业的政策建议在《科学时报》2010年第4886期头条报道，成为农田养分管理（主要是氮素管理）引用转载较高的文献。中国农科院董红敏和李玉娥为首的研究团队主要承担我国农业活动温室气体排放清单编制工作，其中两人于2008年发表的《中国农业源温室气体排放与减排技术对策》一文，总结了减少动物肠道发酵甲烷排放、减少稻田甲烷排放、减少畜禽粪便甲烷排放和减少农田氧化亚氮排放4大项12子项减排技术措施，成为跨学科引用率最高的文献。邹晓霞等（2011）主要从农业生产活动、农村生活和生物质能源利用三方面分析中国农业领域温室气体主要减排措施。这些基础研究积累的实验数据和减排技术成为低碳农业发展路径和模式选择以及成本收益估算的重要支撑。
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2.3.2 低碳农业内涵相关研究
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概括起来，目前国内学者对于低碳农业内涵相关研究主要集中在三个方面，一是概念界定；二是基本特征表述；三是需注意的问题。
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从低碳农业概念界定来看，大体可分成三类，一是生产结果导向型界定；二是生产过程导向型界定；三是两者兼顾型界定（表2-10）。
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表2-10 低碳农业概念界定文献研究汇总表
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一些研究尝试对低碳农业基本特征作了系统阐述。赵其国和钱海燕（2009）指出低碳农业的核心即低碳农业技术，其具有以下特征：首先，它是低能耗、低排放、低污染的“三低”技术；其次，它是尽可能节约各种能源、资源、人力、物力、财力投入的节约型技术；第三，它是将农业生产全过程可能对社会带来的不良影响降到最低限度的安全型技术。翁伯琦（2009）概括了低碳农业五大特征：一是低耗性，最大限度地利用农业系统内部资源，提高农业生产投入产出比；二是持续性，向低碳农业转型并不意味着生产停滞或产出剧烈下降，而是要求农业可持续发展；三是高优性，低碳农业既要生产安全优质农产品，又要保护农业生态环境，实现生产生态双安全；四是协调性，低碳农业运行与发展涉及多领域协调，尤其是生产与生态的协调；五是系统性，发展低碳农业，要统筹考虑技术、组织、制度等多方面。梁龙等（2010）认为低碳农业具有以下特征：首先，它是一个低耗能、低排放、低污染、高碳汇、高中和的“三低两高”技术集成系统；其次，它是涉及原料开采、农业投入品生产，到农业生产，直至产品消费和废弃物处置的全生命周期过程；第三，它是一个将农业生产全过程可能的不良影响降到最低限度的安全型系统；第四，它是一个农业生态系统光温水土资源利用最大化和外源性化学品输入最优化的开放性系统。
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一些研究将低碳农业发展置于农村经济发展、农民民生改善、农业经营现代化的背景下，针对粮食安全在我国的战略地位，指出我国低碳农业发展需注意的问题。章家恩[5]强调，我国低碳现代农业发展方向应是科学与适度的低碳化，不能因为低碳而放弃必要的产量与效益；低碳农业不是“拒碳农业”，不能拒绝化肥农药和农机等的合理投入。胡新良（2010）指出，目前对低碳农业存在片面理解：一是认为低碳农业是单纯的低投入农业；二是认为低碳农业是单纯的碳减排农业。为此，提出低投入不是不投入，应讲求适度化；减排不是不发展，应讲求低碳农业产业化，产业开发低碳化。李明贤（2010）指出，虽然学术界都认识到了现代石油农业的危害，提倡生态农业、循环农业、低碳农业等发展模式，但目前仅表现为个别地区的试验示范，难以全面推广，主要在于低碳农业技术面临着技术锁定，从而造成低碳农业替代技术难以被采用。技术锁定具体表现在：替代技术遭遇农业边缘化和农业组织形式的限制以及受人地矛盾的制约。潘根兴等（2011）强调农业上需要的是“增产减排或至少是稳产减排技术”，低碳农业需创新农业减排技术和低碳农业体系，达到在适应和应对气候变化上的减排，即减排和适应的协同。
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综上所述，上述研究可概括为：低碳农业的核心特征即“低耗能、低污染、低排放、高碳汇”，目标是实现农业生产和生态环境可持续发展，实现途径是技术创新与推广，且低碳并不是目的，而只是手段，重要的是实现农业经济的低碳高增长。上述内涵也存在不足之处：①对低碳农业含义未作具体深入的阐释且存在两个倾向，一是扩大化倾向，将低碳农业等同于可持续农业，二是缩小化倾向，将低碳农业等同于农业减排。②脱离低碳经济孤立地谈低碳农业，低碳经济的核心思想和指标，如低碳生产力、低碳化、碳经济强度等均未考虑。③与生态农业、循环农业等发展模式边界界定模糊。总体来说，低碳农业目前属应景式研究阶段，理论方面急需对低碳农业内涵进行系统阐释、对核心要素和衡量指标进行选取、对其与相关发展模式异同进行比较。
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2.3.3 农业生产碳排放及影响因素分解研究
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如何实现农业低碳化发展需要对不同区域农业系统温室气体排放来源、结构特征进行精确核算和深度分析（冉光和等，2011），这是制定有针对性的低碳现代农业发展模式的前提和基础。因此，基于农业生产过程碳排放计量及碳排放影响因素分解提出低碳农业发展政策建议已成为低碳农业问题广泛采用的分析范式。
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从农业生产过程碳排放计量来看，目前主要集中在水稻、畜禽、秸秆焚烧等按照IPCC指南的分类和相关文献提供的排放系数计算直接碳排放（漆雁斌等，2010；Dyer J. A. et al.，2010）。数据来源包括《中国能源统计年鉴》（农业能源消费量）、《中国农村统计年鉴》（农药、化肥、农膜以及农业灌溉和播种面积）、《中国统计年鉴》（农业人口和产值）。
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李波等（2011）从化肥、农药、农膜生产和使用过程所导致的直接和间接碳排放、农业机械消耗农用柴油所产生的碳排放、农田翻耕导致的土壤有机碳流失的碳排放、灌溉过程电能利用间接消耗化石能源所形成的碳排放6个方面，对我国31个省、自治区、直辖市1993—2008年农业碳排放进行了测算，由此揭示了我国农业碳排放的时空分布特征，研究结果将我国农业碳排放划分为农业温室气体排放快速增长期、缓慢增长期、增速反弹期、增速放缓期四个阶段；农业大省是碳排放总量较高地区，而中部农业大省、东部沿海发达省份、发达城市则是碳排放强度（每亩碳排放量）主要集中地区。
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杨钧（2012）主要核算了1996—2009 年中国27个省级地区农业生产能源消耗和生产投入导致的碳排放量，并分析了农业碳排放的地区差异。结果表明，沿海地区省份碳排放量呈现两极分化，河北、山东、江苏、广东等省份碳排放量位居前列，北京、天津、上海等地区则相反；西部省份碳排放量整体处于中等偏下水平；而中部省份碳排放量大部分处于全国中等偏上水平。
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黄祖辉、米松华（2011）采用分层投入产出—生命周期评价法，构建五个层级（农业投入品、农用能源、水稻种植、反刍牲畜肠道发酵、粪便和秸秆两类农业废弃物）对农业系统碳足迹进行量化。研究表明：农业种养殖活动本身排放的温室气体所占比重不大；农用能源直接和间接碳排放、工业投入品全生命周期碳排放、农业废弃物最终处置是农业源温室气体最重要的三大类来源；其中以氮肥生产、运输、施用过程中引致的碳排放在整个农业生产系统碳排放中所占比重最大。
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从农业碳排放影响因素分解方式来看，主要是应用回归分析、Kaya恒等式变形、LMDI分解方法等对农业碳排放影响因素进行分解研究。
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漆雁斌、陈卫洪（2010）把农业总产值作为被解释变量，把与农业碳排放相关因素（化肥施用量、机械总动力、农作物播种面积）作为解释变量进行多元回归分析，发现化肥施用量对农业产值影响最大，说明化肥施用是制约我国低碳农业发展的重要因素。
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姚延婷、陈万明（2010）将农业总产值作为初始序列，化肥施用量、农村用电量、农用柴油使用量、农业机械总动力、有效灌溉面积作为比较序列，利用灰色关联度分析法计算农业总产值与6大影响因子的关联度并确定主要影响因子。研究结果表明，对农业总产值影响最大的因素为农村用电量，其他影响因素依次为农业机械总动力、农用柴油量、化肥施用量，有效灌溉面积对农业生产总值影响最小，认为上述因素也是影响农业生产温室气体排放的主要来源。
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李国志等（2011）对1981—2008年中国农业能源消费导致的二氧化碳排放量进行了估算，并应用环境库兹涅茨模型（EKC）检验农业经济增长和碳排放之间是否存在倒“U”形特征以及运用Kaya因素分解法分析农业碳排放变化过程中各因素影响程度。研究结果表明，农业经济增长与农业碳排放关系曲线呈现“N”形趋势，即农业碳排放随着农业经济增长先上升，然后保持一定水平，而后又上升的变化趋势，从而得出我国农业碳排放具有波动性，同时与农业经济增长具有不协调性（即农业经济增长并不会自发导致农业碳排放的增加或减少）的结论。通过因素分解得出农业能源结构（由能源排放系数表示）对碳排放的总体影响并不明显、农业生产技术进步（由能源强度表示）极大减缓了碳排放、农业经济的快速增长（由农业人均GDP表示）极大加剧了碳排放、农业人口规模对碳排放影响不明显的结论。
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李波等（2011）应用修正的Kaya碳排放恒等式对影响农业碳排放的因素进行了分解。结果表明，农业碳减排效果从大到小依次为劳动力规模因素（由农业劳动力数表示）、农业结构因素（由单位农林牧渔总产值中种植业产值比重表示）、农业生产效率因素（由单位农林牧渔业总产值的碳排放量表示），农业经济增长（由人均农林牧渔业总产值表示）是农业碳排放增加最重要的因素。
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2.3.4 低碳农业必要性和制约因素研究
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1.技术壁垒
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多数文献认为低碳农业理论基础和技术体系不完备是我国低碳农业发展主要制约因素之一（胡习斌，2009；李建波，2011，2012；郭辉和张术环，2011；潘根兴等，2011）。李明贤（2011）认为长期规模化发展的“石油农业”形成的路径依赖，导致低碳农业技术难以被广泛采用。邓水兰和温诒忠（2011）指出目前农民更多地依赖外出打工和兼业经营来获取收入，农村老弱劳动力不愿也无力对农业投入更多的精力和时间，因而那些简单省时省力且习惯的“高碳”耕作措施更易被采用，使低碳农业技术（尤其是涉及增加劳动投入和强度）的采纳和推广受到限制。
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2.现有发展方向（式）与农户习性固化交织
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胡习斌（2009）指出小农分布的特点使得一家农户或基地实行低碳农业模式，周围耕地仍采用石油农业，低碳农业模式的土壤、水体、空气仍会受到污染，制约了规模化低碳农业的发展。温铁军（2010）指出国家对氮肥生产和流通环节的补贴政策直接造成我国氮肥生产能力过剩和低效利用，并提出发展低碳农业等环境友好型现代农业的最大难点是如何最低成本地调整现有的利益格局，即如何弱化原有与农业产业化利益相关集团的阻力。蒋高明和郑延海（2008）、余东等（2009）指出低碳农业的出路在于生态循环，而目前农业内部结构以及农业产业链各环节中，都存在与低碳农业发展理念不相符的方面，如种植业内部的粮饲不分、畜牧业内部的以养猪业为主的耗粮型牧业结构、传统种养结合农作制度未得到继承和优化，直接造成有机肥来源不足和农业内部资源未得到充分利用。张国平（2010）指出现代农业大力推进的设施栽培碳排放严重，表现在化肥投入量大利用率低、严重CO2亏缺限制碳汇作用、土壤退化严重。李晓燕（2009）指出土地流转的低效益与土地社保功能，造成大量耕地撂荒，而承租户为了短期利益最大限度攫取土地肥力都直接与农业减排固碳相矛盾。
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3.资金缺位
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潘志华和郑大玮（2010）指出低碳农业资金需求主要包括：研发低碳农业技术的投入、对低碳农业技术进行生态补偿的投入，相关基础设施的投入以及交易费用的支出。胡习斌（2009）指出目前我国大规模低碳农业技术示范项目主要依靠政府临时性拨款和政府贷款或国际机构的捐款和贷款，没有形成稳定的政策性低碳农业投入机制。刘泉君（2011）认为我国低碳农业发展存在融资困境，主要表现为金融机构对低碳农业技术项目支持不够，信贷放款数量极其有限，主要原因在于低碳农业发展具有资金投入成本高、资金需求大、效益周期较长的特点且具有公共产品属性，而金融支农投入是一种市场行为，对效率和效益比较敏感。
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4.缺乏有效激励机制
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温铁军（2010）指出发展低碳农业等环境友好型农业最大的不利因素在于农业兼业化使农户宁愿放弃单纯农业生产收益最大化而选择大量使用化学投入品替代劳动，目前零星的农业环境政策无法激励农户的环境观念，而农户的自我约束在低碳农业发展中恰恰是最重要的。向东梅和周洪文（2007）指出现有农业环境政策未能充分发挥其激励作用，表现在一体化农户、消费者、产业利益相关者的农业环境政策缺失、现有农业环境政策普遍对农户收入和福利影响小且不能有效地帮助农户规避采用新技术的风险。
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2.3.5 低碳农业发展路径和发展模式研究
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关于低碳农业发展路径和模式选择的文献相对较多，总体来看，发展路径主要是从农业减排和固碳以及农村清洁能源开发利用角度提出；发展模式主要借鉴自然科学领域减排技术成果和已有的生态循环农业模式提出（表2-11）。
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表2-11 低碳农业发展路径和发展模式文献研究汇总表
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2.3.6 低碳农业发展政策与机制设计研究
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从已有文献看，尚未见低碳农业发展政策与机制设计的系统研究，主要是基于低碳农业发展制约因素在文章结尾部分以“政策建议”体现，概括起来，包括建立低碳农业发展规划、技术研发推广、金融财政支持、发展模式选择、宣传培训五个方面，尤以金融财政支持的研究最多，还有少量研究涉及低碳农业经营机制和低碳农产品消费引导。本研究主要对我国低碳农业发展技术壁垒和资金障碍两大制约的机制设计研究进行综述。
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低碳农业技术机制设计研究主要集中在两方面，一是从一般技术锁定效应和技术创新理论，研究传统石油农业向低碳农业转型的技术“解锁”；二是低碳农业技术体系的构建和推广。
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李明贤（2010）认为我国低碳农业替代技术的采用需要引入外生变量，才能实现对原有方向的扭转，这些外生变量包括引导低碳消费、制定低碳农业发展支持政策、创新农业生产经营组织、开展农村碳金融业务、提升粮食生产功能区低碳农业基础建设。杨玲萍和吕涛（2011）认为我国低碳农业技术的“锁定”应从“技术—制度复合体”的基本要素出发，采取末端治理或连续性方法来解锁，如：产学研结合，降低低碳技术不确定性；低碳技术信息透明化，降低信息不对称概率；加强低碳技术国际合作，降低低碳技术转移障碍。
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潘根兴（2010，2011）指出农业减排技术体系构建应遵循“农业需要的是增产减排或至少是稳产减排技术”以及“农业减缓气候变化和适应气候变化协同技术”两大原则；建立社会科学、经济科学和农业科学多学科结合的研发平台，并以“散户改规模”减排潜力田野实验数据为证，提出经营机制创新和碳补偿等经济激励以及优化运行管理机制对农户减排技术采纳的作用。赵其国（2010）提出低碳高值农业五大科技领域为，动植物种质资源与现代育种技术、资源节约型农业技术、农业生产与食品安全技术、农业现代化与智能化农业技术；并提出通过国外技术合作与技术转让推动低碳农业技术发展以及通过建立低碳农业实践园区、示范企业、示范户促进相关技术的推广采纳。
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发展低碳农业金融财政机制设计研究主要集中在三方面：一是碳金融和农村金融相互关系；二是农业碳交易市场（主要是CDM项目开发与运作）；三是低碳农业生态补偿（财政方面）。
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碳金融与农村金融互动关系相关研究。李秀香等（2011）提出：一要建立低碳农业基金，支持农业节能减排项目的培育和发展；二要建立土地流转碳流失基金；三要开发农业与气候变化相关金融衍生产品；四要推广气候指数保险，创新更多涉农气候保险项目，并在此基础上建立财政支持的巨灾风险分散机制。张艳等（2011）认为农业具有对接碳金融市场的物质基础，能够形成低碳农业发展与碳金融良性互动，但必须形成以外部金融主体融资、合作社主导运作和管理、第三方机构审核和评估的良性机制。邹新阳（2011）提出在农村金融中引入碳金融的思路，通过减排增汇交易吸引国外资金，创新农村资金授信形式和业务类型以及农业减排增汇特色交易方式。陈文晴（2011）提出以国家财政和社会捐助为资金来源，建立支持低碳农业发展基金；引导金融资金流向低碳技术研发企业并激励金融机构向购置低碳农业生产作业设备的经营单位和农户提供低息贷款是支持低碳农业发展的有效金融途径。
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农业源温室气体减排交易市场相关研究。黄山美（2011）提出形成以“碳”为基础的工业反哺农业、低碳城乡一体化格局；利用国际碳补偿项目，推动造林/再造林、可再生能源、优质农产品、废弃物综合利用等农业碳汇产业和低碳排放农业技术进步。孙芳等（2012）提出国际碳排放交易涉及农业的方法学主要包括禽畜粪便集中处理减排CH4、调整稻田水分管理减排CH4、轮作豆科提供生物固氮等6个。在农业参与碳交易机制中，关于清洁发展机制（CDM）研究的文献较多，张文学等（2008）以我国农业领域第一个CDM项目——山东民和牧业有限公司粪便沼气化处理减少温室气体排放项目为例，分析了畜牧业发展CDM的潜力和基本流程。高春雨等（2009）提出我国农业碳交易面临方法论局限、项目规模小整合难度大、交易成本高等三大障碍。王英姿等（2010）分析了世界农业CDM项目的总量、分布以及项目领域，提出中国发展农业CDM项目的潜力在于进一步发展畜禽业CDM项目以及加快生物质能领域CDM项目注册。
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农业减排固碳生态补偿相关研究。气候变化使农业减排固碳功能成为农业生态效益补偿的依据之一，但从文献研究来看，虽有提及应实施生态补偿，发展低碳农业（赵其国，2010；刘星辰和杨振山，2012；潘根兴，2010；高尚宾，2010），但涉及资金来源、补偿项目、补偿方式、资金补贴测算方法等关键问题的补偿机制和政策设计的系统研究还未见。高尚宾（2010）介绍了瑞士、美国、欧盟采用生态补偿方式促进低碳农业发展的效果和德国低碳农业补贴项目、资助金额及所需满足的技术条件，并分析了云南大理白族自治州洱海流域低碳生态补偿试点试行的低碳农业技术的政策补偿、智力补偿方式和补偿金额，建议实施低碳农业生态补偿国家战略，促进农业发展方式转变。周其文（2009）提出我国农业生态补偿应以项目推动，秸秆综合利用生态补偿项目（采用物化和直接补偿的方式给予补贴）、畜禽粪便资源化利用生态补偿项目（对所需材料和设备费用进行补贴）、化肥和农药减施生态补偿项目（采用直接补贴方式），对低碳农业生态补偿项目选择和补偿方式有一定借鉴意义。
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一些研究从经营机制的视角提出发展低碳农业的设想，共同焦点都强调了农业合作组织的重要性。潘志华和郑大玮（2010）提出扶持合作经济组织，推进土地流转和规模经营，提高农业能耗效率。张开华和陈胜涛（2012）提出建立农业合作组织碳汇开发与交易支持机制，成立低碳农业专业合作社，由合作社统一管理低碳农业项目，将农户分散的碳汇项目打包，并与第三方机构共同对农业碳汇进行监测，开发核准减排量并实现交易，商业银行可以信贷或参股方式参与合作社低碳农业项目开发，作为外部融资主体为低碳农业发展提供资金支持。此外，李皇照（2010）、胡新良（2010）、王松良等（2010）提出通过低碳消费引导，形成消费驱动低碳农业生产倒逼机制，主要建议包括发展“社区支持农业和农夫集市”提倡“就地消费和应季消费”，减少食品在长距离运输过程中的能源消耗导致的碳排放。向国成和邓明君（2010）在回顾国际标准化组织和全球11个国家和地区产品碳标签实践的基础上，提出农产品碳标签制度研究框架，包括农产品碳标签制度推进低碳农业发展的机理研究、认知度调查研究、农产品类别规则制定、碳足迹核算与查证标准研究、碳标签查验制度研究、农产品碳标签制度激励机制和途径研究。
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2.4 国内外低碳农业研究文献评述
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综观国内外文献研究，国外文献中几乎没有低碳农业这个词，相关做法已融在“环境友好型农业”“可持续农业”和“亲环境农业”中，农业减缓和适应气候变化成为两个相互交织的研究主题。作为中国特色的低碳农业是从低碳经济派生出来的，这是我国期望从自身农业条件，即地少人多、小农户分散经营出发，希望通过技术和政策等协同控制方式来实现资源和能源的节约投入、保障粮食安全、保护农业环境等多重目标以减少农业源温室气体排放的一种新的现代农业发展模式。
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国内外低碳农业文献研究存在共性，一是都体现了农业科学等自然科学与社会科学、经济科学多学科交叉视角，基于田野实验提出的减排技术路径基本类似；二是都注重农业源温室气体减排数量结构特征核算及碳排放因素分解；三是都深入分析了农业减排固碳参与碳交易的制度设计；四是都侧重宏观层面，对微观主体的研究明显欠缺，具体体现在：偏重减排技术的研究，很少考虑对产量的影响和农户采纳难易程度，即技术本身的实用性和经济性；缺乏通过微观调研获取农户低碳农业技术的实际采用情况及对农户采纳减排技术影响因素方面的研究。
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从文献研究内容和研究方法匹配看，国外已形成以自然科学“田野实验”为主要研究方法（以减排来源测度、减排机理、风险规避为研究内容）和以经济学为主的社会科学“各类模型”为主要研究方法（以减排技术可行性筛选、减排成本收益分析、政策效果分析为研究内容）的研究内容以及与之匹配的研究方法的一体化分析框架。国内研究主要集中在低碳农业内涵、发展模式和路径、必要性和制约分析、政策与机制设计的定性研究方面。
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我国低碳农业无论是研究视角、研究内容和研究方法与国外的差距为其深入研究提供了发展空间，纵观国内外文献研究，在低碳农业理论和实践范围，研究者有很多有价值的工作要做。
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一是亟需完善低碳农业内涵体系。目前低碳农业概念界定存在扩大化和缩小化两种倾向，实践中虽冠以低碳农业，但很多做法实际还是生态农业和循环农业的“新瓶装旧酒”。因此理论上需对其内涵、特征进行系统描述；对低碳农业、循环农业、生态农业的联系与区别进行清晰界定。
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二是全面核算农业源温室气体排放情况。农业参与温室气体排放活动决策的基础条件是核算与农业相关的温室气体排放数量、结构特征和地区差异。而目前依据IPCC提供的经验公式和参数核算没有考虑与农业生产相关的能源排放和农业活动投入品上游供应链的隐含碳。国内文献要么只考虑农业能源碳排放（李国志，2010），要么只考虑农业源温室气体排放（董红敏，2008），没有较为全面的反映农业活动对气候变化的影响。黄祖辉和米松华（2011）首次运用碳足迹分层方法较为完整的对浙江省农业碳足迹进行了核算，但只有地区尺度和单年份的核算结果，不能反映中国农业碳足迹的地区差异和时序变化趋势。提高农业源温室气体排放核算的全面性和精度，对于设立统一的碳减排标准和规则以及建立更有效的农业碳交易市场都具有基础性作用。
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三是筛选具有适用性的农业减排技术体系。席运官（2009）认为技术的匹配和适合度条件不足，如低碳技术转化、专业人员的指导和培训以及市场衔接是制约低碳农业规模化发展的因素之一。如何借助多学科研究方法特长，改变目前偏重单一减排技术研究现状，建立具有适用性和经济性的整套农业减排技术体系是发展低碳农业的技术准备。
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四是强化对微观主体（农户）减排行为的研究。目前只有王金霞（2008）、吕亚荣和陈淑芬（2010）分别采用李嘉图模型、二元逻辑斯蒂模型对农户气候变化认知能力的影响因素、农户气候变化认知和采取适应性行为的影响因素进行了分析，而对影响低碳农业技术采纳的文献几乎是空白，这不利于国家低碳农业技术体系的推广和相关扶持政策的制定。
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第3章 低碳农业发展概况综述
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3.1 国外低碳农业发展概况
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3.1.1 国外低碳农业发展实践概况
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1.美国——保护性耕作和农业碳交易
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美国农业机械化程度居世界第一，以大量使用农机提高农业生产率和农产品总产量为主要特色（黄祖辉，2010）。但长期使用大型机械频繁翻耕，造成严重水土流失和风沙危害，1935年美国成立土壤保持局，组织土壤、农学、农机等专家，开始研究推广少免耕和种植覆盖作物等保护性耕作技术（陈阜，2010）。实践表明，保护性耕作由于减少耕作次数，增加秸秆还田数量，对增加土壤有机碳含量和减少温室气体排放有积极作用（West T. O. et al.，2002；Holland P.，2004）。美国20年以上长期定位试验表明，由于长期实行保护性耕作，土壤碳库呈稳定增长趋势（Post J.，1990；Paustian K.，1997）。2003年开始通过芝加哥气候交易所[1]推广保护性耕作等农业碳汇项目，该交易的实质是一种期权交易合约。由于从事碳指标交易的CCX是一个无政府资助的私营实体，农民想参与出售自己的碳贮存指标需经过农场局或农民协会登记并审查其土地及所种作物，按规定推荐的保护性耕作方法和农具进入汇总数据库，由农场局或农民协会与CCX接洽，管理碳交易，并分配收益给参加者。为保障农民利益，农场局碳交易项目合同一般允许每年设定碳价，2007年有 1230位农户注册了农业碳汇项目并通过免耕获得了碳汇收益，平均每年每亩至少获得2美元碳汇收入（王淏，2007）。特别需要强调的是，美国各级政府都成立了保护性耕作示范中心，部分州成立了由农业专家组成的志愿顾问团，帮助农民进行环境分析，根据当地气候土壤条件制定保护性耕作技术方案，确定适宜的农艺并补贴配套农机具。从借鉴意义来看，强大的农技推广服务体系（促进农户减排技术采纳）及碳汇管理度量标准和监测体系（促进农业碳交易）是我国借鉴美国低碳农业发展经验亟需解决的两项基础性工作。
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2.欧盟——食品产业链全过程低碳化
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2009年哥本哈根气候变化大会后，欧盟已有25个国家制定或正着手研究本国农业适应气候变化国家战略和低碳农业发展战略[2]，欧盟提出农业减排战略的核心是节约能源、改善氮肥管理、增加土壤碳汇[3]。相对于孤立谈农业减排，欧盟更强调将农业减排和适应气候变化协同发展纳入2000年以来欧盟共同农业政策提出的可持续农业（农地永续利用和食品安全）发展战略。具体实践方面，特别注重农产品配销环节低碳化，通过农夫市集和小区支持农业推行“在地化”配销策略，降低加工、包装、贮藏、运输等环节直接和间接温室气体排放；通过核算农产品从“摇篮到坟墓”（种植或养殖、加工、包装、运输、冷藏、烹饪、处置）全程“碳足迹”，设计推广“低碳农产品”，推动消费者低碳化的膳食消费和处置行为，最终形成良好农业规范（GAP）保障农产品生产环节低碳化以及消费者驱动农产品产销结构质变的一体化低碳农业发展策略。从借鉴意义来看，从生产者和消费者双重视角带动食品产业链全程低碳化具有借鉴意义，而碳标签制度需考虑食品产业链的复杂性以及如何向消费者传达清晰的信息。
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3.巴西——以农林废弃物为原料发展生物能源
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巴西2010年制定了“低碳排放农业计划”，最大特色就是通过种植能源作物和利用农林废弃物发展清洁可再生的生物质能源。围绕甘蔗主导产业，巴西已成为用甘蔗生产乙醇燃料最成功的国家，生产能力和出口量均位列世界第一（李忠东，2009）。巴西每年甘蔗产量中，半数用来制造白糖，半数用来加工乙醇燃料，代替汽油作为机动车燃料，与其他竞争燃料相比，巴西乙醇燃料在价格方面已具备竞争优势。乙醇燃烧过程中所产生的碳排放要比汽油少90%，2003年至今，巴西使用乙醇作为机动车燃料，大约减少1亿多吨碳排放[4]。不仅如此，近年来又推广甘蔗渣发电的新技术（被称为“生物发电”），据巴西甘蔗生产商联盟统计，甘蔗渣已成为巴西80%生物发电的原料，2010年生物发电量相当于全国电力消费量的2%。从2004年开始，巴西又开始种植能源作物（蓖麻、向日葵、大豆、棕榈油、棉花）生产生物柴油。据巴西国家能源平衡报告提供的数字，2007年巴西可再生能源所占比例为46.4%，与此相较，OECD和美国可再生能源所占比例分别为5.2%和7%。特别需要注意的是，巴西政府2003年开始每年投资6亿用于生物燃料开发和推广、国家经济社会开发银行为生物燃料企业提供专项贷款、27个州中已有23个州建立了生物燃料技术开发网络。从借鉴意义来看，巴西围绕农业主导产业开发和利用生物能源发展低碳农业的经验值得借鉴，而政府对生物燃料产业的资金支持和技术研发与推广是两项重要的基础工作。
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4.以色列——以精准水肥管理发展低碳农业
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以工程技术、现代信息技术、生物技术为主体的现代精准农业能实现节水、节地、节肥、节能等多种目标（刘爱民等，2000），其中很多措施直接体现为温室气体减排。以色列是现代精准节水灌溉技术的代表国家，其滴灌技术比传统漫灌节水1/3～1/2，单位面积土地增产1～5倍，水肥利用率高达90%（马俊义等，2010）。尤其是在喷灌、滴灌、微灌、渗灌等精准灌溉技术中同时结合精准施肥，使得在农业生产中，肥料、生物固体及其他来源的氮素被作物充分吸收，从而降低了氮素残留物过滤、挥发、淋溶可能产生的氧化亚氮排放，也间接减少氮肥生产导致的温室气体排放。同时，以色列在精确估计作物化肥需求量的基础上调整氮肥施用比率，利用不同控释或缓释肥料形态或硝化抑制剂，在作物吸收之前且氮肥流失量最小的时候对作物进行精确定位施肥，使氮肥利用率达到很高水平。从借鉴意义来看，大量研究表明提高水肥利用效率应作为我国低碳农业的重点（黄季焜，2010；温铁军，2010；张卫峰和张福锁，2010），以色列精准水肥管理经验值得借鉴，其中滴喷灌设备及精准施肥工具等基础设施投资的大量资金需求以及如何改变农户“大水大肥”理念是难点所在。
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5.澳大利亚——围绕专业产业带实践低碳农业
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澳大利亚2011年发布了《确保清洁能源未来——澳大利亚政府气候变化计划》，其中关于低碳农业的实践与其农业特点密不可分。澳大利亚农业专业产业带明显，其低碳农业做法细化到每个区域和主导品种，如昆州沿岸甘蔗带、东南部小麦带以及南部绵羊、北部肉牛等主导产业和区域都针对各自特点提出了针对性的低碳农业做法。以畜牧业为例，通过改进饲料配方、提高牲畜饲养和饲料种植效率、防止过度放牧以及不同牲畜采取不同喂养方式等手段降低牲畜肠道发酵甲烷排放；对于牲畜粪便，采取固体覆盖物等手段减少粪便池的甲烷排放；采取厌氧发酵，把甲烷最大程度地作为可再生能源利用等。同时，澳大利亚特别重视发挥其信息化优势，环境管理系统将气候变化针对具体区域、品种的数据及时通过网络发送到相关农户，通过有针对性的气候信息的提供，提高农户面对气候变化的适应性。此外，重视对农民的教育和培训工作，目前具有大学文化程度的农业科技人员占农业从业人员的31%，而这也在一定程度上使农户更容易理解低碳农业节能、减排、增汇等多种环境正外部性，提高农户采纳低碳农业技术的积极性。从借鉴意义来看，针对农业产业带和主导品种制定有针对性的低碳农业技术体系具有借鉴意义，这其中通过提供准确的农业气候预警分析提高农业适应能力[5]以及加大农户职业教育培训是两项重要的基础工作。
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3.1.2 国外低碳农业发展相关政策
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1.设立农林业碳排放交易核算标准
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从长远角度看，设立农林业统一的碳排放标准和规则极其重要，标准制定的科学性以及测量、监测、认证费用的合理性是影响整个碳补偿或碳交易项目实施的重中之重。2007年6月，由美国环保协会和杜克大学等研究机构共同出版的《农业林业低碳经济应用》（简称《杜克标准》）正式发布。该标准为农业减排项目提供了全面的温室气体减排认证和测量方法[6]。如果这一标准得到联合国政府间气候变化专门委员会的认可，将极有可能成为全球农林业碳排放交易的统一强制标准。美国环保协会已经在中国新疆、四川开展多项农业减排项目试验，而这其中的认证测量办法都要求依据美国《杜克标准》核算碳排放额度。
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2.制定农业适应气候变化和低碳农业发展国家战略
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截至2012年9月，初步估算已有近30个国家制定了本国农业适应气候变化国家战略，这些战略从属于国家气候政策之中。从表述上来看，并未见使用“低碳农业”一词，更多的表述为“气候变化下农业适应气候变化和减排温室气体的权衡和协同（Trade-off and synergy of adaptation and mitigation）”，这也体现了农业与气候变化的耦合关系。相对于通过加强农业基础设施投资和气候预警分析以提高农业应对气候变化适应能力而言，由于农业减排增汇量化缺少统一标准，农业碳交易的实现机制尚不完善，除美国外农业减排实施进展缓慢。但不可否认，这些国家层面的战略（多数为5～10年）为农业适应气候变化和低碳农业发展提供了长效机制保障。
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3.实施农业减排增汇生态补偿，促进农业碳交易
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国外采用农业补偿（贴）方式促进农业减排增汇已进入实施阶段。如美国针对保护性耕作、农业投入品管理、覆盖作物、作物轮作、粪肥管理、饲料管理等相关补贴；欧盟针对养分管理、土壤管理等相关补贴（表3-1）。
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表3-1 欧盟农业减排增汇补贴项目和标准简表
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从农业减排增汇碳交易来看，除前文美国低碳农业特色做法中介绍的农户通过农场局或农民协会参与芝加哥气候交易所碳减排或贮存指标期权交易外，低碳农产品认证制度也是国外农业减排增汇碳交易的形式之一。欧盟等国家调查显示：消费者愿意为“环境友好型”农产品（指农产品的生产过程中对环境有积极影响，如减排温室气体、保护物种多样性等）多支付8%～10%的价格，因此消费者对低碳等“环境友好型”农产品的需求在某种程度上对农户、农产品加工商、零售商采用低碳技术是一种有效刺激。如瑞典从2008年7月1日开始，国内所有水果和蔬菜的农户必须提供在种植和运输过程中对环境影响最小的证明（国家标准）才能在市场上销售；2008年这种农产品对气候影响的国家标准延伸到奶、肉和鱼；经过几年的发展，2009年瑞典正式确定了食品气候认证体系，与有机食品、质量合格食品构成了瑞典食品质量认证的“三驾马车”。与此类似，德国的低碳农产品认证，需要在生产、储藏、包装、运输等各方面都符合国家标准；另外如果各方面都符合标准，但是在整个农产品生命周期仍表现为净碳排放，农户或相关农产品加工、零售企业可通过植树或购买碳信用等方式进行碳中和，最终获准“零碳排放农产品”标签。
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3.2 国内低碳农业发展概况
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3.2.1 国内低碳农业发展实践概况
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1.黑龙江——《黑龙江省低碳农业发展规划》带动垦区“低碳型”现代化大农业
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黑龙江省率先在全国制订了到2020年的省级低碳农业经济发展规划，定位于建立“高效、生态、节能的耕作制度和产业体系”，在规划中明确提出了低碳高效现代农业的各项农业经济发展指标和节能减排约束性指标、重点项目、重点措施、投入总需求和相关组成、投入渠道、政府补贴等具体问题（韩贵清，2010）。根据垦区特点，已开展了三方面低碳农业实践[7]：一是发展免耕方式。通过年均推广免耕技术3000万亩和推广保护性耕作1000万亩以上来增加土壤碳汇。二是发展农业生物质能源。利用垦区农作物秸秆等生物质能源以及太阳能、地热能、风能等资源丰富的优势，围绕农林废弃物气化技术，目前垦区已具备开发利用新型能源的成熟技术，部分农场太阳能利用、秸秆气化工程、稻壳发电工程已投入使用，建立起以低碳为特征的能源生产和消费模式。三是发展生态工程和农林复合生态系统持续增加林业碳汇。此外，2009年开展省科技攻关项目“纳米增效肥料试验研究与示范”，使用纳米增效肥在减少用肥总量30%的情况下，水稻、大豆、玉米、马铃薯4种作物产量增长5%～30%（韩贵清，2010），该项技术已在全省推广，说明通过应用新技术减施一定比例化肥能达到节本、减排、增产的多种效果。以上低碳农业实践为绿色食品加工及品牌化奠定了良好的产地环境，验证了发展低碳农业经济是切实可行的。
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2.新疆——试行农业碳排放交易
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2008年美国环保协会与新疆签署了为期三年的《农业源温室气体减排控制项目协议》，由美国国际集团注资105万美元，总减排量为21万吨CO2-eq，支持新疆呼图壁、昌吉玛纳斯和奇台3县利用“杜克标准”完成沼气工程、棉田机灌、免耕种植和红柳种植的农业碳减排（许月英，2011）。项目最后监测、认证及挂牌交易已结束，成为全国农业源温室气体减排交易第一个成功案例，尤其为以单个农户为实施主体的农业碳减排项目管理（组织、实施、监测、验收）积累了实践经验，成为进行农业碳排放交易的必要前提[8]。从实施效果看，农业减排项目对提高水资源利用率、减少化肥农药用量、防治沙漠化和生态退化、改善农牧民生活环境和农村能源结构具有显著效果。但这里需要注意三点：一是这些效果的取得是在农业减排项目基础上，结合了如沼气工程、机灌项目、粮食作物免耕技术等多项技术及推广资金共同作用的结果；二是由于项目实施主要以单个农户为主，因此，项目管理过程中多部门参与[9]，涉及较高的交易成本不容忽视；三是温室气体排放抵偿额度的调查、监测及核查均是依据美国“杜克标准”，最终在北京环境交易所挂牌国际碳价格并不高，实际农民因碳交易而带来的经济收入并不显著。相对于其他省份，黑龙江和新疆涉及的垦区和兵团管理模式以及其大规模农业生产可能为其形成规模化减排量和项目管理提供了更大的可行性。
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3.江苏——农业减排和适应气候变化协同推进低碳农业发展
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2008年江苏利用世界银行全球环境基金（GEF）以新沂市和宿豫区为试点启动“适应气候变化农业开发项目”[10]，主要内容包括：对适应气候变化的农业开发项目规划与设计进行缺陷分析；开展节水灌溉技术集成推广和种植模式等课题研究；组织农民进行新品种、新技术试验示范等。这是我国首次开展适应气候变化农业项目，江苏省已将相关经验结合实施防渗渠修建、沼气工程、种植结构调整等适应气候变化一揽子工程在全省25个县（区）和2个农场推广。同时，结合资源禀赋和发展基础，采取做精做大“测土配方施肥”“沼气工程节能减排”“秸秆综合利用”技术发展低碳农业。首先，江苏省测土配方施肥工作自2005年实施以来一直走在全国前列，在此基础上，将农业土地开发出让金省级部分的30%用于测土配方施肥、商品有机肥推广应用补贴、绿肥种植以奖代补[11]；完善耕地质量监测点、耕地地力评价、耕地资源信息管理系统基础建设；试点精准定量施肥技术，这些措施在节肥（减排）和提高土壤有机质（固碳）方面发挥了积极作用。其次，2010年启动以沼气工程为纽带的10个低碳农业示范工程[12]，种植基地周围建设相应的畜禽养殖场，并配套沼气工程，在园区内形成低碳、循环、高效的生态农业链。再次，江苏省年秸秆资源量位居全国第四（赵其国，2010），因而确定了以秸秆资源化利用为核心的低碳农业发展道路，按所占比重依次包括秸秆肥料化利用、能源化利用、工业原料化利用、饲料化利用、基料化利用。江苏省从农业适应气候变化和减排协同视角发展低碳农业以及根据自身农业资源禀赋和发展基础选择低碳农业发展模式体现了国际低碳农业发展趋势，值得其他地区推广借鉴。
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4.江西——建设低碳农业产业群，探索农业全产业链低碳化
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江西省2009年发布了全国首个低碳经济社会发展纲要，提出建设以“四大产业区”和“八大生产基地”为核心的低碳农业产业集群。其低碳农业发展最大亮点即：围绕农业主导产业，主攻特色做“低碳”。其中优质粮食产区推广节地农业技术，通过间作豆科等绿肥作物以及免耕直播提高土壤固碳能力；蔬菜、果业生产区推广节水农业技术，通过喷滴灌和水肥药联用技术达到节水、节肥、节药间接减排效果；畜牧养殖基地推广饲料节流减排技术和养殖废弃物资源化综合利用；淡水养殖渔业产区推广多营养层次生态养殖技术。在江西低碳农业产业群建设发展纲要中，还特别提出农业生物质资源、水土资源和废弃资源低碳生态高值化利用；农产品低碳生态高值化生产；产后低碳生态高值化加工的全产业链低碳化的具体目标。此外，江西低碳农业发展战略取向是在国务院《鄱阳湖生态经济区规划》（2009）生态循环农业建设基础上形成的，我国生态农业起步较早，江西低碳农业发展实践表明以低碳为目标的适合区域特点的低碳生态农业模式或许是我国低碳现代农业创新的一条捷径。
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5.浙江——林业碳汇自愿交易推进农林生态效益市场化补偿
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农业碳源碳汇双重属性使低碳农业具有减排增汇双重内涵，在新疆试行农业减排碳交易的同时，浙江省依托中国绿色碳汇基金成功探索了以碳汇造林项目为主的自愿市场的碳汇交易[13]。首先，开展林业碳汇技术研究，制定了《森林经营碳汇项目技术规程》，浙江农林大学取得了国家碳汇计量监测资质。其次，建立碳汇基金管理体系并积极募集林业碳汇资金。2008—2010年先后成立了中国绿色碳基金温州专项、鄞州专项、浙江碳汇基金，逐步建立了国家、省级、市县级三级碳汇基金管理体系；利用经济发达优势，截至2011年底，全省已累计筹建碳汇基金占全国总数的2/3。再次，开展碳汇营造林项目建设。2010年在临安建立了全国第一个林业碳汇示范区，由中国绿色碳汇基金会向10户农户发放了“林业碳汇证”，开展农户碳汇经营管理探索。最后，开展碳汇交易试点探索。2011年全国林业碳汇交易试点在义乌启动，共10家企业自愿订购了林业碳汇指标，这是我国首例林业碳汇指标认购交易。除森林具有明显碳汇功能外，湿地、稻田、农田土壤等也具有一定碳汇功能，因此，浙江省以中国绿色碳汇基金为依托的造林项目为主的碳汇交易（含捐赠认购和市场自愿交易）实践经验可拓展到湿地修复和保护、规模化粮食生产功能区稻田农作系统碳汇补偿、耕地土壤碳汇补偿等领域，可视为以农业减排增汇为突破口的农业生态效益市场化补偿的制度创新。
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3.2.2 国内低碳农业发展相关政策
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我国低碳农业发展相关政策体现为两大侧重：一是从政策内容来看，强调农业适应气候变化多于农业减缓气候变化。《中华人民共和国气候变化初始国家信息通报》（2004）以及《中国应对气候变化国家方案》（2007）都对农业领域适应气候变化挑战和应对措施给予了重点强调；而对农业减缓气候变化所提不多。二是从减排和固碳发展来看，农业（主要是林业）碳汇发展快于农业源温室气体减排。我国林业碳汇核算监测体系几乎与国际接轨，但农业活动温室气体排放清单指南还在编制中。
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但不可否认，我国近年来的多项农业环境政策都直接或间接起到减排效果，如：天然林保护工程、退耕还林还草工程、保护性耕作、测土配方施肥、农村沼气工程都直接起到减排作用；“九五”以来国家五年规划关于农村环保的相关政策（表3-2）、《农业和农村节能减排十大技术》（2007）、《农业部关于加强农业和农村节能减排工作的意见》（2008）、《农业部关于进一步加强农业和农村节能减排工作的意见》（2011）等政策都对农业减排固碳有直接或间接效果；国家生态示范区、生态农业县、农村能源综合建设县、绿色食品生产基地等建设，已有生态农业、循环农业、立体农业等农业发展模式和技术，节能农机购置补贴、农机报废更新财政补贴、农村沼气补贴喷滴灌节水灌溉技术补贴等亦都直接或间接地对农业减排产生积极影响。可见，与国外相比，我国目前虽尚未见农业碳排放测量和监测标准以及系统的低碳农业发展国家战略，但已有的农业环境政策、宏观经济政策、可持续发展政策等都直接或间接起到农业源温室气体减排效果。
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表3-2 国民经济和社会发展五年规划对农村环境问题的关注
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3.3 国内外低碳农业发展评述
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从低碳农业发展实践代表性做法来看，国内外共性是围绕资源禀赋和发展基础实践低碳农业，如巴西以其生物质能为核心、以色列以其精准灌溉为核心、江苏以其肥料管理为核心，这其实也验证了文献研究中低碳农业问题研究“区域特定化”（site-specific）和“空间异质性”（spatial heterpgeneity）两大特点。此外，外部环境也对低碳农业发展起到重要作用，如美国市场经济体系的发达、浙江民营资本的发达都为其开展农业碳交易提供了便利；澳大利亚的信息化对提高农户应对气候变化适应能力从而间接减排提供了通道。
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从侧重点来看，国外侧重农业适应和减缓气候变化国家战略及农业碳源碳汇核算标准的制定，农业减排增汇补贴和碳市场交易已进入实施阶段。我国侧重依托国际项目合作进行农业适应气候变化实践和试行碳排放交易以及依托中国绿色碳基金开展自愿市场的碳汇交易（主要是林业方面），农业碳排放测量和监测标准以及低碳农业发展国家战略还在编制过程中。
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总体来看，我国低碳农业实践，是随着低碳经济的发展而出现的，目前实践萌芽几乎都具有分散性、差别迥异、难以复制的特点。因此，亟需加强多学科参与的典型案例研究，提炼低碳农业发展模式共性经验以及基于区域分异规律结合资源禀赋和发展基础确定区域低碳农业发展模式。同时，通过案例研究为低碳农业理论构建和验证提供发展渠道。
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第4章 低碳现代农业分析框架的构建
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4.1 现代农业发展理论及其演变
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4.1.1 现代农业发展阶段理论及其演变
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现代农业的开创性研究始于1964年美国经济学家西奥多·舒尔茨，其代表作《改造传统农业》的中心问题是：如何把弱小的传统农业改造成为一个高生产率的经济部门。20世纪80年代初，我国学者分别从工农关系演变、农产品商品化程度、农产品供求关系、农业生产目标和增长方式等角度，对农业发展阶段和现代农业发展阶段进行了系统研究，代表性研究成果见表4-1。
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表4-1 我国农业发展阶段以及现代农业发展阶段代表性研究成果
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表4-1 我国农业发展阶段以及现代农业发展阶段代表性研究成果（续）-1
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在上述理论研究的基础上，一些学者尝试用定量分析法对我国现代农业发展进程做出评判。徐星明和杨万江（2000）根据系统学、数理统计学和计量经济学原理，采用弹性系数方法，测算了我国各地1978—1998年农业现代化进程，测评表明，我国沿海发达地区将于21世纪20年代前后率先基本实现农业现代化。黄德林和蒋和平（2006，2009）借鉴世界银行对农业现代化发展阶段评价资料，对我国农业现代化发展5个阶段[1]进行赋值，根据对14个特征值进行定量测算，对2003年我国农业现代化发展阶段的总体水平进行评价，得出除北京为成熟期，吉林、黑龙江为起步期外，大部分省份农业现代化处于发展期。施晟等（2012）借鉴世界银行对发展中国家类型界定[2]，通过构建4个一级指标和12个二级指标的综合评价体系，对我国各区域现代农业发展进行评估，提出当前我国农业发展总体处于从现代农业初步实现阶段到现代农业基本实现阶段的过渡阶段。
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从上述现代农业发展阶段理论和实证研究成果看出，虽然国内外学者对农业发展阶段的划分不尽相同，阶段名称表述也有差异，但多数都是强调通过技术和资本投入推进传统农业向现代农业转变。发达国家农业已成为具有现代产业技术密集、资本密集、制度体系完善的参与全球资本化竞争的产业（温铁军，2010），农业现代化（资本深化）进程中的高成本、依赖政府高补贴及现代石油农业所带来的负外部性的实际困境，使学者们开始正视农业自身内在具有自然过程与经济过程高度结合的特质，在现代农业发展各阶段主要特征中，已逐渐显现生态环境等特征描述。杨万江（2001）提出在现代农业初步实现阶段，农业生产和农村经济发展与环境等非经济因素开始显现不协调；到基本实现阶段，农村工业现代化和社会现代化处于较协调的发展过程中；到发达阶段，农业生产、农村经济与社会和环境的关系进入到比较协调和可持续发展阶段。施晟等（2012）指出我国目前由现代农业初步实现阶段到基本实现过渡阶段，生态环境方面应降低农业对环境的负面影响、降低农业系统面对气候变化的脆弱性、减轻对生物多样性的危害。《2008年世界发展报告》特别强调在全球所有地区，随着土地和水资源日益稀缺及石油农业负外部性日益显著，农业现代化的进程，本质上在于更好地维护自然资源，使农业系统更具环境可持续性。同时指出，在气候变化的全球背景下，农业碳源碳汇的双重属性以及生物质能源产业的发展，将给农业发展带来新的发展机遇，从而由传统农业的“发展农业”到现代农业的“以农业促发展”。
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从上述农业发展阶段和现代农业发展阶段理论演变进程来看，随着现代农业不断深化，现代农业早期形态所显现的弊端以及气候变化给农业带来的挑战，都意味着未来现代农业发展阶段理论的研究将正视“农业自然再生产与经济再生产高度结合”和“人口与资源对政策调整的硬约束”，将资源、环境与资本、技术、劳动力等要素耦合，更强调农业经济学、农学、生态学等多学科的交叉融合，更重视环境、社会、经济的权衡和协同，更依赖农业多功能性的发挥和与多个市场的嵌入互动所带来的基于更具环境可持续性的现代农业持续增长。
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4.1.2 现代农业内涵及其演变
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我国学者主要通过农业现代化[3]的实现途径推进对现代农业内涵认识的深入。黄祖辉（2003）认为：现代农业是使农业成为具有较强竞争力的现代产业，用现代科学技术、现代工业提供的生产数据和组织管理方法来经营的社会化、商品化农业，也是人口、资源、环境、经济协调的、可持续的农业。刘战平和蒋和平（2006）提出：现代农业发展目标是保障农产品有效供给、促进农民增收和可持续发展，支撑是现代高新技术和工业提供的生产设施和科学管理方法，途径是提高农业劳动生产率，资源产出率和产品商品率，特征是专业化、集约化、商品化、多元化的产业形态和多功能的产业体系。2007年中央1号文件对现代农业表述为：现代农业是用现代物质条件装备农业，用现代科学技术改造农业，用现代产业体系提升农业，用现代经营形式推进农业，用现代发展理念引领农业，用培养新型农民发展农业，提高农业水利化、机械化和信息化水平，提高土地产出率、资源利用率和农业劳动生产率，提高农业素质、效益和竞争力。
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随着现代农业蕴含的危机凸现，学者们开始认识到现代农业是一个历史的、内涵不断演进的过程。魏德功（2005）指出在不同时代谈现代农业，指的是具有当下时代特征的农业，当前的现代农业是工业化农业向“替代农业”“未来农业”转型过程中的中间态农业。李启平（2010）指出现代农业实际上是“现代西式农业”，即工业化农业或石油农业，认为它是建立在现代理性基础上的将机械的、线性的现代技术运用于农业生产中，大量使用高强度耕作制度和化学投入品进行大规模单一品种连续耕种的工厂式的农业生产方式。檀学文（2010）指出石油农业只是现代农业的早期形态，提出后现代农业[4]是对石油农业的反思和超越，本质上是对大规模农业在环境和食品安全方面负外部性的改进。
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概括起来，我国现代农业内涵演进除主要与技术进步和工业化程度直接相关外，还与国家执政理念和经济方针密切相关。1956年因国家工业化需要而确立了“农业现代化”的指导思想，现代农业内涵常被表述为机械化、化学化、水利化、电气化；2003年提出科学发展观，科学化、标准化、集约化、商品化、组织化、产业化、信息化、社会化常作为这一阶段现代农业内涵的核心；2005年提出资源节约、环境友好，现代农业内涵又扩充了循环化和生态化；面对能源危机和气候变化，国家主席胡锦涛在2007年亚太经济合作组织会议上明确主张“发展低碳经济”，并将建设资源节约型社会、环境友好型社会和发展低碳经济、发展循环经济一起确立为我国可持续发展四大战略措施，低碳化成为现代农业的发展趋势和重要组成部分。潘家华和郑大玮（2010）指出低碳农业是继石油农业之后又一次农业革命，与生态农业、循环农业一起构成农业第二次现代化基本内涵。赵其国（2010）提出低碳化、生态化、高值化应作为现代农业深化发展的主要发展方向。
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4.1.3 现代农业发展模式及其演变
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农业发展模式是现代农业的实现方式。根据资源禀赋，现代农业发展模式大致分三类：一是人多地少、耕地资源短缺型模式。典型国家是荷兰，以提高土地单位面积产量和种植高附加值农产品为特色，以资本要素、技术要素相结合的工厂化设施农业生产模式为主。这类国家和地区还有日本和韩国以及以色列和我国的台湾。二是人少地多、劳动力短缺型模式。代表国家是美国，以大量使用农业机械来提高农业生产率和农产品总产量为特色，以技术要素、资本要素和土地要素相结合的高度机械化大生产模式为主。此类国家还有澳大利亚、加拿大以及巴西和瑞典等。三是土地、劳动力适中型模式。典型国家是法国、德国以及英国。这类国家一般都有自给自足的小农经济传统，发展现代农业多以进行农业制度变革为特色，以农业资本化与生态化相结合的农业发展模式为主。我国属人多地少，耕地资源短缺型国家，人多地少且小规模农业是影响我国农业现代化进程的重要瓶颈。
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按照现代农业发展阶段演变轨迹，现代农业发展模式被分为常规现代农业、替代农业、可持续农业（张忠根，2001），现代农业发展阶段及其相应的农业发展模式演变如表4-2所示。
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表4-2 现代农业发展阶段及相应农业发展模式演变趋势
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表4-2 现代农业发展阶段及相应农业发展模式演变趋势（续）-1
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值得注意的是，现代农业发展模式并不存在后者替代或淘汰前者，即使到了现代农业全面实现阶段，可持续农业模式也并不排斥机械化、化学化以及生物工程技术的合理运用，而是借助现代科学技术不断提高不可再生能源以及化学肥料和农药利用效率，提高环境质量和自然资源基础，长期保障人类对食品数量、质量、功能日益增长的基本需求（Poincelot R. P.，1986；USDA，1990；Dunlap R. E. et al.，1992）。与石油农业和绿色革命强调产量和效益而忽视农业资源和环境保护，生态农业和有机农业强调农业资源和环境保护而忽视产量和效益不同，可持续农业模式很好地实现了现代科学成果和传统农业技术精华的结合，成为现代农业发展模式的主流。体现可持续思想的农业发展模式中生态农业占有重要地位（蒋高明，2007；檀学文，2010），其主张用光温水土、共生互抑、养分循环等生态原理改造石油农业弊端，创造更具环境可持续性的农业生态系统。可持续农业还包括循环农业、有机农业、永续农业、精准农业、节水农业等具体实现形式。随着全球经济发展模式从高能耗、高污染、高排放向低能耗、低污染、低排放转型，低碳农业作为低碳经济在农业发展中的实现形式是可持续思想在当前的具体化，其“高效率、低能耗、低排放、高碳汇”（农业部，2009）的基本特征与可持续农业的核心思想契合。因此，低碳农业也属于可持续农业的具体发展模式之一。
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4.2 低碳现代农业内涵体系
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4.2.1 低碳现代农业的内涵阐释
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1.低碳现代农业的发展准则是协同创新
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低碳现代农业发展应至少在以下三方面体现协同性：一是利益相关者的协同推进（co-stakeholders），涉及政府（政策支持）、农户（技术采纳）、组织利益相关者（组织载体）三者的协同推进；二是耕作制度、减排技术、管理措施的协同控制（co-control），低碳农业本身并不是单一技术问题，只有减排技术和管理措施及政策机制（碳汇行为的激励和碳源行为的抑制）协同才能降低实施中的约束条件和经济可行性等制约因素；三是多目标多利益的协同发展（co-benefits），包括减排和适应、减排和粮食安全、减排和多种正外部性的协同。协同创新思想应体现在低碳农业发展全过程中，尤其是筛选和推广确定性强、可行性强、减排潜力大、对产量有增产或稳产影响、农户易于采纳的适用性减排技术和管理措施，并倒逼带动农业相关投入品转型，实现农业全产业链减排增效以及农业低耗低排和高产高效。
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2.低碳现代农业的实现途径是对石油农业的低碳化改造
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以机械化和化学化为主要特征的石油农业在农业现代化发展中的作用是有目共睹的，但对工业投入品的依赖使现代农业直接或间接消耗大量的化石能源，其对土壤、水体、空气的立体交叉污染和食品不安全等外部性问题也日益凸显。粮食安全是我国农业的永恒主题，对现代农业进行低碳化改造，就是首先承认机械化和化学化是现代农业的基本特征，不排斥机械和化肥等的合理投入；通过农艺技术、生物技术、农业工程技术、能源技术等多领域技术创新和系统集成提高农业投入品使用效率，降低单位农业GDP的碳排放强度，提高农业碳生产力。通过低碳化发展模式，丰富现代农业内涵，推进现代农业向低碳高增长方向转型。
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3.低碳现代农业的最终目标是实现农业低碳转型和农村综合发展双重目标
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低碳并不是目的，而是现代农业深化发展的手段。在农业社会，几乎没有化石能源消费和碳排放，农业生产力并不高，单位碳排放的经济产出可能非常高，但农业整体发展水平低下，显然不是农业发展进程中所寻求的低碳农业；另一方面，石油农业直接或间接消耗大量化石能源，虽然农业经济积累了大量物质财富，但对农业长远发展带来灾难性后果，也不是现代农业所追求的目标。低碳现代农业的内涵在于：一方面对农业经济发展施加碳排放约束；另一方面强调碳排放约束不能损害乡村发展和民生福祉。通过减排技术推广、减排固碳生态补偿或参与碳交易、低碳农产品认证、农村生物质能源产业等外部机制和动力机制，低碳现代农业追求的是在农业减排和适应气候变化的同时，为农业经济和农民增收带来新的发展机会和更具可持续性的农业系统环境。
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4.低碳现代农业本质是一种现代农业发展模式
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与生态农业、循环农业等可持续农业发展模式一样，低碳现代农业属于可持续农业具体发展模式之一，有其特定的产生背景、技术体系、基本模式。向低碳农业转型的过程就是低碳现代农业发展的过程，目标是低碳高增长。
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4.2.2 低碳现代农业的核心要素
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根据上述概念解析，低碳现代农业应该具备四个核心驱动要素，包括：资源禀赋、发展阶段、低碳技术、消费模式。低碳现代农业（LCMA）可用如下概念模型表示：
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LCMA=f{R，E，T，C}
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R：代表资源禀赋，是实现低碳现代农业的物质基础。与低碳现代农业关系最密切的包括：太阳能、风能、水力资源等零排放的清洁能源；以农林废弃物为原料的沼气等可再生能源；以能源作物为原料的生物质能源；能够提供碳汇的森林资源、湿地、农田等。此外，也包括人力资源，没有人力资本投入，农业减排技术和管理措施不能得到很好的运用、减排潜力不能得到充分发挥、可再生能源等亦不可能高效利用。
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E：代表（经济）发展阶段，是向低碳现代农业转型所具备的起点和背景。主要体现在产业结构、人均收入和城市化等方面。低碳现代农业是一个与发展阶段密切相关的问题。经济发展到一定程度，社会财富的累积效应能够在两个方面促进低碳现代农业的发展：一是知识和技术的积累导致低碳技术在农业中广泛运用；二是对农业经济资本存量累积的需求大大降低。从农业自身发展阶段来看，我国农业正处于经济发展存量累积阶段，从温室气体排放角度，主要是农业生产投资和基础设施投入带动的资本存量累积的碳排放，而只有实物资本存量累积到一定程度，农村综合发展才能随之提高，因此，要实现农业低碳转型和农村综合发展双重目标难度很大。从宏观上来看，目前我国已处于工业化中期阶段，人均GDP已经超过1100美元，步入到中等国家的收入水平，农业在GDP中的比例同中等发达国家的水平接近（周玉新，2010），客观上具备农业向低碳化转型“以工补农”的条件；而农业自身具有的碳汇属性和城镇居民对农业多功能性的需求也为农业向低碳化转型，“以工补农”“以城补乡”提供了充足理由。
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T：代表技术进步，是实现低碳现代农业的重要手段。技术进步能够从不同角度推进低碳化的进程，包括：农业源温室气体减排技术、农业化学投入品减耗增效技术、新能源技术、信息技术和工程装备技术为核心的精准农业技术等。与工业工艺性低碳技术不同，低碳农业技术的研发推广必须要考虑技术应用于农业生态系统减排效果的确定性以及所带来的其他外部性问题；同时，尽可能实现低碳现代农业多目标协同，即：减排和适应协同、减排和发展协同等。
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C：代表消费模式，是实现低碳现代农业的外部驱动。一切社会经济活动最终都要体现为现实或未来的消费活动，从消费视角，一切能源消耗及其排放根本上都受到全社会各种消费活动的驱动。消费排放主要受人均收入水平、消费模式和行为习惯等的影响。通过“低碳化”消费引导，例如：食物“在地化”消费以及“小区支持农业（CSA）”，缩短供应链距离，减少食物运送、加工、包装和贮藏等相关活动能源使用，以减少温室气体排放（李皇照，2010）；推行碳标签，提高消费者绿色消费意识，最终形成消费者驱动低碳现代农业发展的倒逼机制。
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4.2.3 低碳现代农业的衡量指标
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1.低碳农业生产指标
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碳生产力（单位碳排放的经济产出）被认为是衡量低碳化的核心指标，这一指标将能源消耗导致的碳排放与GDP产出直接联系在一起，能直观反映社会经济整体碳资源利用效率的提高，同时也能衡量一个国家在某一特定时期低碳技术的综合水平。碳生产力指针可被进一步分解为碳能源强度（单位能源的碳排放）和单位GDP能耗（即能源效率）两个指标，前者反映一国能源结构、可再生能源投入和绩效等多方面内容，后者来自能源效率、管理效率、政府驱动等多方面的综合影响。
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碳排放弹性以碳排放增长速度和GDP增长率的比值表示。由于低碳现代农业的目标是低碳高增长，因此碳排放弹性主要考察的是在农业经济增长为正的前提下，碳排放增长速度相对于经济增长速度的下降程度。庄贵阳（2007）借鉴脱钩指标的概念，根据碳排放弹性的大小把低碳发展分为绝对的低碳发展（弹性小于0）和相对的低碳发展（弹性在0与0.8之间）。对于发展中国家来说，粮食安全是农业的永恒主题，向低碳化转型的一条理想轨迹是在农业GDP增长速度为正的前提下，农业源温室气体排放弹性不断降低。
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以上指标其实是将低碳经济核心指标移植到低碳农业评价上来，针对低碳农业自身，除农用能源直接和间接碳排放外，工业投入品全生命周期碳排放是农业源温室气体第二大重要来源，其中以化肥（氮肥）生产、运输、施用过程中引致的碳排放在整个农业系统碳排放中所占比重最大（黄祖辉和米松华，2011），因此，本研究设置单位农资（氮肥）产出率反映农资利用效率，通过该指标体现农资减投减少农资全生命周期直接和间接温室气体排放。
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2.低碳农业资源指标
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低碳农业资源禀赋及利用水平，主要关注一国（或地区）具有的农业零碳排放和减排贡献的清洁能源或生物质能源与森林碳汇，包括三个核心指标：考虑到森林资源在适应气候变化和减排固碳方面的积极作用，因而选取森林覆盖率反映农业碳汇资源禀赋；与此既有交叉性又有不同的选取碳汇储备反映通过在宜林荒山造林和再造林以及发展农林复合生态系统增强碳吸收汇的潜力；以秸秆、禽畜粪便等农林废弃物及能源作物为原料生产生物质能是农业清洁能源开发和利用的特色，因此设置可再生能源占一次能源比例，发展生物质能替代化石能源使用是低碳农业特色，也是整个低碳经济的重要物质基础。
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3.低碳消费指标
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农业低碳消费水平旨在从消费视角衡量一国（或地区）农户碳需求和碳排放水平[6]。“单位消费碳排放”可作为综合性指标来界定农户消费模式对农村生活碳排放的影响，这一指针可根据单位农业GDP含碳强度（即碳经济强度）与农村居民最终消费占农业GDP比重（即最终消费率）来推算。随着农村人均收入水平不断提高，未来农村消费导致的排放将会有很大的提升空间。如果数据可得，可分别测算一国（或地区）农户在户用能源、家用电器、交通出行等不同消费类型能耗与排放差异，以寻求促进农村低碳消费的政策突破口。此外，设置每户生活能源消费量，反映农村家庭生活用电、燃气、燃料等主要能源消费的结构特征。
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4.低碳农业政策指标
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发展低碳现代农业，必须立足于区域农业资源禀赋和现代农业发展阶段，审视低碳现代农业内涵和发展趋势，将农业减排技术创新、农村能源结构清洁化、农机节能减排、消费模式转变、农业碳汇潜力发挥等纳入农业发展战略规划。然而，由于农业减排行为的外部性特征，上述途径都离不开制度环境的配套与政策工具的创新。低碳现代农业发展需借助多种政策组合来实现，例如：实施农业生物质能源开发和使用优惠政策、农业减排技术采纳补贴、通过科普宣传提高低碳消费意识、推进农业减排固碳参与CDM等碳交易等。因此，本研究设置是否有低碳农业立法及发展规划、是否设立专职管理部门统筹管理、是否建立农业碳排放检测、统计与交易体系、农户低碳现代农业知识普及程度等反映一国（或地区）现代农业低碳化转型的努力程度。
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表4-3 低碳现代农业发展水平的衡量指标体系
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4.2.4 与相关发展模式异同比较
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1.从生态农业和有机农业的关系上看
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生态农业涵盖范围最广，一切无害于或有利于农业生态环境的生产经营方式均属于生态农业范畴，基本认可的概念表述为“生态上自我维持、低投入；经济上有生命力，有利于长远发展，并在环境、伦理道德方面及美学上能接受的小型农业”（William A.，1971）。生态农业思想和雏形在我国历史悠久[7]，但是真正的现代生态农业始于20世纪80年代，2003年农业部开始推广十大典型生态农业模式和配套技术，形成了“中国生态农业”技术体系。有机农业可以说是生态农业的一种生产方式，强调完全不依赖化学投入品，通过一系列标准和认证实现生态高值。但由于有机农业排斥外部投入品，土地产出率低，这也决定了其不可能成为现代农业规模化生产的主导模式。
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2.从生态农业和循环农业的关系上看
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实践中两者有很多的交叉，所以最近几年诞生了“生态循环模式”。可以说生态农业包含循环农业的理念；循环农业扎根于生态农业，是建立在遵循农业生态系统规律基础上的“减量化、再循环、再利用”。两者的相同点是强调农业共生和代谢生态链关系，要求上下游环节实现地域上相对集中，如：立体生态种养园区生态循环模式和畜粪—沼气—粮（菜、林、果）庭院经济和园区经济生态循环模式，都是把废弃物排放和利用单位在空间上有效集中。两者的区别主要体现在侧重点不同，生态农业侧重生产环节，重视农业生产对生态环境的无害化，强调生态效益，没有特别强调经济效益；循环农业侧重农业生产和消费全过程资源循环利用，由于循环农业首先是从循环经济中衍生出来的，决定了经济效益是其首要任务。
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3.从生态农业和低碳农业的关系上看
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从产生背景可以看出两者的包含关系，生态农业的产生背景是现代石油农业发展带来的诸多环境负外部性问题，其中包括农业生产全过程直接或间接温室气体排放所导致的全球气候变化，而这正是低碳农业产生背景，因此，低碳农业范围窄于生态农业。两者在实践中亦存在很多交叉，以养分管理为例可以看出两者侧重点不同，生态农业偏向以禽畜粪便作为土壤养分来源，侧重生态效益；低碳农业在该方面的应用模式为测土配方施肥、有机肥和化学肥料科学混施等，侧重以增产或至少稳产基础上的减排固碳及其附带正外部性。此外，低碳农业也并不强调生态农业和循环农业地域上的集聚；再者，如果说生态农业和循环农业所带来的正外部效应是属于地区性和区域性的，那么低碳农业通过“低耗能、低排放、高碳汇”带来的正外部效应则属于全球性的。
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4.从循环农业和低碳农业的关系上看
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循环农业和低碳农业都属于派生性概念及发展模式，通过循环农业“减量化、再循环、再利用”和低碳农业的“低耗能、低污染、低排放、高碳汇”各自核心特征比较可看出，循环农业的措施几乎都能达到直接或间接减排的目的，但显然低碳农业具有更丰富的内涵，如：通过稻田水分管理降低甲烷排放、低碳饲料饲养以减少反刍牲畜肠道发酵甲烷排放、利用边际土地种植能源作物生产清洁能源以实现高碳能源替代等是循环农业以及生态农业模式所未触及的。因此，循环农业范围窄于低碳农业，低碳农业发展模式除通过减投和循环利用达到减排外，还涉及通过养分管理、耕作制度、水分管理、品种选育、饲料管理等措施系统地提高能源资源利用效率，从而达到减投减排、增产增效、生态安全的综合目的。
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表4-4对低碳农业与上述相关农业发展模式核心部分作了详细比较。
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表4-4 低碳农业与相关农业发展模式比较表
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表4-4 低碳农业与相关农业发展模式比较表（续）-1
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4.3 低碳现代农业分析框架
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4.3.1 低碳现代农业分析框架的构建
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本研究在综合国内外已有研究成果和上述内涵理论分析的基础上，构建了一个如图4-1所示的低碳现代农业分析逻辑框架。
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图4-1 低碳现代农业分析逻辑框架及本研究解决的主要内容
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4.3.2 低碳现代农业分析框架的说明
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本研究构建的低碳现代农业分析逻辑框架由基础工作、发展路径和政策体系三部分构成，其中本研究重点解决和下文实证验证的部分为低碳农业发展的基础工作。
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低碳农业基础工作由内涵体系、发展判别和技术应用三块构成。其中，内涵体系是本研究的理论研究观点，明确了农业碳源碳汇内涵和具体内容、低碳现代农业的内涵、核心要素、衡量指标和与相关农业发展模式的异同，才能判断现状及其确定改变现状的对策；发展判别包括全面核算农业产业碳排放数量并廓清时空分布差异，即基于时空分布差异及趋势的判别，揭示哪些因素造成了这种差异的产生，即排放和减排驱动因素的识别；技术应用包括减排确定性强、可行性强、减排潜力大、对产量有增产或稳产作用、农户易于采纳的适用性减排技术筛选以及农户采纳的影响因素分析。
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低碳农业发展路径由低碳农产品生产和低碳农产品消费两块构成。其中，低碳农产品生产包括针对不同农产品类型和区域差异的低碳生产模式的选择及其相关技术组合的减排潜力和成本收益分析；低碳农产品消费包括消费者低碳农产品消费意愿和影响因素分析以及低碳农产品消费模式和基础。这其中还有四项基础工作，一是农业生产过程中碳排放成本内部化或市场化的条件是什么；二是低碳农产品的市场价格差异化是否可行；三是低碳农产品价格的市场化对农业生产低碳化将会产生何种影响；四是低碳化消费模式构建的政策方案将会对不同收入阶层消费者福利产生何种影响？
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低碳农业政策体系结合国内外实践以及经济学外部性理论，涉及低碳农业生态补偿、农产品碳标签制度和农业碳交易三方面政策支撑。
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4.4 本章小结
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本章综合已有文献研究和发展现状，在对现代农业发展阶段、现代农业内涵和现代农业发展模式演变理论推理的基础上，对低碳农业内涵进行了系统研究，并基于此构建了低碳现代农业整体分析逻辑框架。
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首先，对国内外现代农业发展阶段理论、现代农业内涵、现代农业发展模式及演变进行系统梳理，试图对我国目前现代农业所处发展阶段、核心内涵、主导模式作出基本判断。研究表明：目前我国农业发展总体处于从现代农业初步实现阶段到现代农业基本实现阶段的过渡阶段。随着“石油农业”负外部性日益凸显以及气候变化给农业生产带来的挑战，使现代农业向着多要素耦合、多学科融合、多效益协同、多功能发挥、多市场嵌入的更具环境可持续性的方向发展。我国现代农业内涵演进与国家执政理念和经济方针密切相关，现代农业内涵拓展基本脉络：（1956年，农业现代化）机械化、化学化、水利化、电气化→（2003年，科学发展观）科学化、标准化、集约化、商品化、组织化、产业化、信息化、社会化→（2005年，资源节约、环境友好两型社会）循环化、生态化→（2007年，生态文明）多功能性→（2007年，发展低碳经济）低碳化。现代农业发展模式演进基本脉络：（现代农业初步实现阶段）石油农业→（现代农业基本实现阶段）生态农业、有机农业→（现代农业全面实现阶段）可持续农业。可持续农业包括生态农业、循环农业、有机农业、低碳农业、精准农业等具体实践模式。
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其次，在已有研究的基础上，明确界定了低碳现代农业基本定义和与其相关的重要概念，包括低碳排放、低碳化、低碳生产力构成的概念群，并对低碳现代农业内涵进行了具体阐释，深入分析了低碳现代农业的发展准则、实现途径、最终目标及其本质；提出资源禀赋、发展阶段、低碳技术、消费模式四个核心要素，构建了以低碳农业资源指标、低碳农业生产指标、低碳消费指标、低碳农业政策指标为基础的低碳现代农业发展水平评价指标体系。对相关农业发展模式进行了异同比较，简言之，可持续农业和环境友好型农业属于现代农业发展思想和理念，生态农业、循环农业、有机农业、低碳农业是其具体实践模式。生态农业涵盖的内容最丰富，一切无害于或有利于农业生态环境的生产经营方式均属于生态农业范畴，其中有机农业是生态农业的一种生产方式。从生态农业、循环农业、低碳农业产生背景和核心特征看，低碳农业窄于生态农业、循环农业窄于低碳农业。
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最后，在上述理论研究和理论推理的基础上，构建了包括基础工作、发展路径和政策体系的低碳现代农业理论框架，明确了本研究研究的重点是内涵体系、发展判别、技术应用所组成的低碳农业发展基础工作，下面实证分析验证的包括：对我国农业生产温室气体排放数量和结构时空分布特征及影响因素进行量化判别；适用性减排技术筛选和农户采纳影响因素的技术应用分析；案例实证分析涉及发展路径中减排技术不同组合的减排潜力和成本收益分析。
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第5章 我国低碳农业发展判别
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5.1 我国农业碳足迹核算及时空特征判别
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5.1.1 碳足迹核算方法与数据来源
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1.碳足迹概念
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碳足迹（carbon footprint）来源于生态足迹（ecological footprint）（Wackernagel M. et al.，1996，1999），各国机构和学者在界定碳足迹定义时围绕着三个核心问题：一是碳足迹除CO2外是否还应包括CH4和N2O等增温潜势更强的温室气体；二是碳足迹除考虑直接排放，是否还应包括隐含在上游生产过程中的“隐含碳”（embodied carbon），如果是的话，边界（boundary）如何界定以及间接排放如何计算；三是碳足迹的计量单位，是采用直接压力指标，用吨（ton）表示；还是反映对全球气候变化的潜在影响，用吨二氧化碳当量[1]（t CO2-eq）表示；或是沿用生态足迹的“适当的承载力”，用地域为基础的单位公顷（hectares）表示。
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表5-1 文献中代表性碳足迹定义表述一览表
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从上述机构和学者关于碳足迹的定义可以看出：碳足迹核算的活动包括个体（居民）、公司、政府、部门、产品生产过程的碳排放；所指的产品包括产品和服务；核算对象既包括二氧化碳，也包括甲烷和氧化亚氮等温室气体；核算内容既包括了直接碳排放（on-site、internal），也包括了间接碳排放（off-site、external、embodied、upstream、downstream）。因此，碳足迹是从生命周期的角度出发，可用来分析国家、城市、产业到微观产品等不同尺度人类活动导致的直接和间接温室气体排放，从而为各研究尺度减排行动提供全方位视角。
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2.碳足迹计算方法述评
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碳足迹计算方法主要包括生命周期评价法（LCA法）、环境投入产出法（EIO法）以及二者综合的投入产出—生命周期评价法（Hybrid model）。
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生命周期评价法。生命周期评价法是自下而上（bottom-up）的过程分析法，即从“摇篮”到“坟墓”的计算方法。该方法核算碳足迹包括两个关键步骤：一是确定系统边界。以农业部门为例，需界定农业生产直至最终废弃物处置全过程中直接和间接产生碳排放的活动；二是收集数据。其中两类数据是计算碳足迹所必需的：生命周期涵盖的所有物质或活动的数量或强度数据（质量、体积、千米、千瓦时）；碳排放因子，即单位物质或能量所排放的二氧化碳当量。生命周期评价法的优点在于考虑了生产过程较多的细节，因此特别适用于分析产品或过程等微观碳足迹；缺点是核算边界划定的主观性，容易造成边界的截断（Lenzen M.，2001）；由于所需数据量较大，在数据收集和处理过程中耗时且成本投入较高。
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投入产出法。投入产出法最早是由美国著名经济学家瓦·里昂惕夫（Leontief W.，1941）提出的研究经济系统各部门间投入产出关系的数学模型，是一种自上而下的分析方法（top-down）。该方法核算碳足迹突出的优点是它能利用投入产出表反映各产业碳排放的联系，通过计算里昂惕夫逆矩阵全面分析农业生产投入品各上游生产阶段直接与间接能源需求，进而通过能源碳排放因子，推算温室气体排放量；由于将整个经济系统作为分析边界，克服了生命周期法边界划分的难点；且一旦模型建立起来，需要很少的时间和人力就能完成计量工作。但投入产出法在过程的细节分析方面明显欠缺，尤其在处理农产品等多品种问题时，该方法明显地只考虑总量而忽视多品种的分类核算所体现的排放差异（Meisterling K. et al.，2009）。从目前应用来说，主要用于分析部门等中观和宏观碳排放问题。就农业碳足迹而言，投入产出法主要停留在农业生产能源消费导致的直接和间接碳排放分析和农业能源需求预测（Cao Shuyan et al.，2010），对于诸如农业生产中水稻种植和牲畜肠道发酵CH4排放、农业土壤N2O排放等直接排放一般还是采用生命周期法；且投入产出法数据比较老，一般我国的投入产出表每5年公布一次。
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投入产出—生命周期评价法。鉴于生命周期法和投入产出法各自的优缺点，Matthews H. S. et al.（2008）提出了一种将两者结合在一起的杂交法（economic input-output life cycle assessment tool，EIO-LCA），该方法将过程分析嵌入投入产出分析中，既具有生命周期法的详细性，又不失投入产出法的完整性，目前已成为生态经济模型中广泛使用的一种处理技术（Heijungs R. et al.，2002；Matthews H. S. et al.，2008）。在这种方法下，生产的直接碳排放、一次能源和二次能源消费导致的直接碳排放应用生命周期法，而更高层次如二次能源间接碳排放和投入品隐含碳应用投入产出分析（Eckel A.，2007）。
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3.碳足迹边界界定
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世界资源研究所（WRI）和世界可持续发展工商理事会（WBCSD）提出层级（Tier）分析思想，其核心思想强调从生产者视角，企业自身活动会产生直接碳排放；从消费者视角，企业消耗外购能源和原材料实际属于生产中的隐含碳而产生间接碳排放，从而提出降低供应链碳足迹是一种兼具灵活和成本有效性的减排管理战略，其核算层级划分为：
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Tier 1：核算工业部门生产及运输过程中直接碳排放。
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Tier 2：将第一层面碳排放边界扩展到工业部门所消耗的各种能源生产全生命周期碳排放。
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Tier 3：涵盖以上两个层面，涉及工业部门生产链的直接和间接碳排放。
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基于以上分层思想和方法，结合农业生产过程特征，本研究将农业源温室气体排放全生命周期核算过程分为以下四层：
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第一层：农业源温室气体排放，包括水稻种植CH4排放、牲畜肠道发酵CH4排放、施肥（氮肥）引致的农地N2O排放。
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第二层：农业生产直接能源消耗碳排放，包括农用一次能源（煤炭和柴油）CO2排放。
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第三层：化肥、农药、农膜生产和运输过程中隐含碳排放。
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第四层：农业生产废弃物处置导致的温室气体排放，包括秸秆焚烧CO2排放，粪便管理CH4和N2O排放，体现农产品从“摇篮到坟墓”全过程温室气体排放全貌。
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WRI分层分析方法运用碳足迹理论体现了LCA的思想，同时分层的主要功能还体现在分清采取农业减排行动的优先次序（Lenzen M.，2001）。因此，本研究采用分层生命周期评价法[2]对我国农业源温室气体进行核算，核算范围不仅包括IPCC核算方法中与农业活动直接相关的农业源排放，还包括能源消费导致的CO2排放及农资投入品供应链上游隐含碳排放。
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4.数据来源
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本研究我国农业生产碳足迹核算方法为分层生命周期评价法，各层级排放量计算公式为排放源乘以相应排放因子（详见附录1）。计算依据与排放因子来自IPCC（2006）；化肥、农药、农膜消耗量数据来自1995—2010年《中国农村统计年鉴》；能源消耗数据来自各年《中国能源统计年鉴》[3]；相关牲畜饲养量和作物种植面积来自《新中国农业60年统计资料》和各年《中国统计年鉴》；其他数据来自作者调研和文献引用。
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表5-2 农业生产碳足迹核算数据来源
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5.1.2 我国农业碳足迹的时序特征判别
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依据上述核算方法测算我国1995—2010年农业碳足迹（表5-3）。结果显示，1995—2010年间我国农业碳足迹总量年均增长率为0.67%，其中：农业源温室气体排放呈现下降趋势，2004—2007年增长明显，总体年均降幅0.61%；农用能源、农资隐含碳、农业废弃物所产生的温室气体排放都不同程度呈现增长态势，年均递增率分别为3.87%、1.26%、4.60%；农业碳排放强度呈现下降趋势，从1995年的6.36吨CO2-eq/万元下降到2010年的3.35吨CO2-eq/万元，年均降幅达4.19%；从环比增速情况来看，农业碳足迹总量的环比增长率总体上处于阶段性下降态势（图5-1），农业碳排放强度的环比增长率总体上也处于阶段性下降态势（图5-2）。
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表5-3 1995—2010年我国农业碳足迹各层级及总体排放情况
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图5-1 我国农业碳足迹排放总量及年均环比增速（1995—2010）
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图5-2 我国农业碳足迹排放强度及年均环比增速（1995—2010）
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进一步结合碳足迹层级结构分析（图5-3、图5-4）可以看出：从年均增长速度来看，农业废弃物＞农用能源＞农资隐含碳＞农业源；1995—2010年间我国农用能源消费导致的碳排放一直呈现稳步上升趋势；农资隐含碳在农业温室气体排放总量中稳定在8%～11%；废弃物处置造成的温室气体排放总体上也呈现上升趋势，但不同阶段增速存在一定差异，从2001年大幅跃升，随后小幅波动，到2006年整体又有下降趋势；农业源温室气体排放总体上呈现先增后降的趋势。
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图5-3 我国农业碳足迹层级结构变化趋势图（1995—2010）
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图5-4 我国农业碳足迹层级比重变化趋势图（1995—2010）
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根据上述碳足迹总量和层级结构变化趋势，可将研究期间划分为四个变化阶段进行分析[4]：
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第一阶段为1995—1996年，快速增长期，年际环比增长率高于5%。农业源排放在碳足迹总量中所占比重最大，农业废弃物排放紧随其后。1994年中央提高了粮食收购价格，虽同时停止了对农业生产资料的现金补贴，但省级一般是1998—1999年才全部取消了这一补贴[5]；1978年改革开放以来我国畜牧业发展极其迅速，尤其是1995—1996年达到发展高峰，畜牧业产值占农林牧渔总产值的比重由1978 年的15.0%增长到1996 年的26.9%，上述两个原因带来种养殖业的快速发展，并直接导致该阶段农业碳足迹总量增长态势和结构特征。
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第二阶段为1997—2003年，缓慢增长期，除2001年，年际环比增长率均在5%以内，介于-0.77%～3.16%。农业温室气体排放总量呈现较大幅度的下降，之后缓慢上升。一方面，1997年农业碳足迹总量的大幅下降与东南亚金融危机和1998年特大洪涝灾害对国内整体经济负面影响直接相关；另一方面，由于农民负担过重，“三农”问题凸显，农业兼业化越来越普遍，农民对农用生产资料的需求增速放缓，这在一定程度上抑制了农业温室气体排放量的快速增加。在这种情况下，2000年我国开始试行以“三取消、两调整、一改革”为主要内容的农村税费改革以减轻农民负担，2002年试行粮食直补制度，2003年扩大税费改革试点（彭慧蓉和钟涨宝，2010），农业税费改革激发农户生产积极性以及相应的农业碳足迹反弹在下一阶段得到体现。
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第三阶段为2004—2006年，增速反弹回升期，年际环比增长率介于-3.16%～5.25%。重要原因是2004年中央1号文件的颁布，胡锦涛总书记明确提出“两个阶段两个反哺”的论断，即由“农业支援工业，农村支持城市”转变为“工业支援农业，城市反哺农村”，从各方面加大支农惠农政策力度，尤其是“两减免、三补贴”，减免农业税、取消除烟叶以外的农业特产税、对种粮农民柴油、化肥、农药等生产资料实行综合直补和良种补贴及农机具购置补贴。这些措施刺激了农民种粮积极性，农业生产水平得到了较大提高也带动了农业生产资料投入的增加，进而使得农业温室气体排放快速增长。此外，2004年起国家推出免税、优惠电价和运价及气价等措施，对化肥生产流通环节进行补贴，这也直接造成了该阶段及随后氮肥行业产能过剩和氮肥施用严重过量所导致的氮肥全生命周期直接和间接排放在农业温室气体排放总量中所占比例居高不下。值得注意的是，2004年起大力启动的国债资金用于农村沼气项目、2005年提出建设“资源节约型、环境友好型社会”以及开始试点测土配方施肥技术、2006年中央1号文件推进社会主义新农村建设中提出发展循环农业，这一系列政策对农业源温室气体减排减量效应在随后阶段得以充分体现。
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第四阶段为2007—2010年，增速放缓期，年际环比增长率介于-9.21%～1.40%。2007年中共十七大提出“生态文明”理念，首次确立“建设现代农业必须重视开发农业的多功能性”，其中一个重要功能就是农业环境保护功能，同年，国务院批准将农业污染纳入全国污染普查范围。2008 年中央1号文件明确指出，要通过大力发展节约型农业，促进秸秆等副产品和废弃物资源化利用，提高农业生产效益。同时，这一时期测土配方施肥技术和保护性耕作技术不断推广，2008年和2010年中央1号文件加强农业基础设施建设，2010年由国家环保部发布的《畜禽养殖业污染防治技术政策》及这一阶段《农业和农村节能减排十大技术》（2007）、《农业部关于加强农业和农村节能减排工作的意见》（2008）等政策都对该阶段农业总排放放缓起到直接或间接作用。值得注意的是，从层级结构上看，这一阶段农业排放总量和排放强度下降的主要原因来自农业源排放的大幅度下降，而农用能源和农资隐含碳在总量中所占比重开始增长并稳定在较高水平。
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本章虽未涉及2011年和2012年农业碳足迹核算总量和层级结构分析，但2011年中央1号文件加快水利改革对提高农业综合防洪抗旱减灾能力以增强农业适应性及构建高效节水灌溉模式对节能减排都具有积极作用。2012年农业科技创新重点中明确提出在节本降耗、节水灌溉、新型肥药、循环农业、精准农业等方面取得一批重大实用技术成果的目标以及年初财政部实施五项补贴推进秸秆综合利用等一系列举措，可以预期我国农业碳排放总量增速将进一步放缓，并且随着农业源温室气体排放现状的改善，亦将带来农业生态环境改善、农村能源结构优化、农产品质量提升、农业综合生产能力提高等多种正外部效应。
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5.1.3 我国农业碳足迹的区域差异判别
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对我国农业碳足迹区域特征进行比较分析是选择区域分异低碳农业发展模式的基础。图5-5展示了1995—2010年全国和东北、东、中、西部地区[6]及各省份农业年均碳足迹及碳强度状况，各省区数据按照由大到小排列。
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图5-5 1995—2010年全国及各省区年均碳足迹总量及碳足迹强度
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从各省区碳足迹总量均值比较来看，1995—2010年我国农业年均碳排放量为12.51亿吨CO2-eq，东北、东、中、西地区排放占全国碳排放的比重分别为9.59%、28.33%、29.29%和32.79%，区域排序为：西部＞中部＞东部＞东北部。年均排放总量最高的5个省份分别为河南、山东、四川、湖南、河北，5省份农业碳排放总量占全国农业总排放的38.63%；排在后5位的省份依次为海南、宁夏、天津、上海、北京，5省份碳排放仅占全国的2.3%。
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从各省、自治区农业碳排放强度的大小排序来看，我国不同区域和省份农业碳强度差异较大。西部和中部地区的农业碳强度相差不大，均远远高于东部地区，约为后者的2～3倍。贵州、宁夏、云南、江西、内蒙古等省、自治区农业碳强度较高，均超过6吨CO2-eq/万元，远高于全国平均水平（4.73吨CO2-eq/万元）；上海、天津、北京农业碳排放强度最低，仅为2.09～2.52吨CO2-eq/万元，为全国水平的一半左右。
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从各省份碳足迹层级结构分析（表5-4），农业源排放均值排在前5位的省份依次为河南、四川、湖南、山东、广西；农用能源排放均值排在前5位的省份依次为河北、山东、河南、浙江、江苏；农资隐含碳均值排在前5位的省份依次为河南、山东、江苏、河北、湖北；农业废弃物排放均值排在前5位的省份依次为河南、山东、江苏、四川、河北。
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表5-4 1995—2010年各省份农业碳足迹各层级均值比较表
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表5-4 1995—2010年各省份农业碳足迹各层级均值比较表（续）-1
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从各省份农业碳排放总量与排放强度年均增速的动态分析（表5-5和表5-6），农业碳排放总量平均增速最快的为内蒙古、黑龙江、宁夏、新疆、吉林、辽宁等省份，年平均总量下降最快的为上海、青海、浙江、四川、山东等省份；从农业碳排放强度年均增长率看，各省份均呈下降趋势，尤其湖南、广东、海南、青海、四川下降最为明显，降幅最小的为重庆和广西，河北、辽宁、吉林、黑龙江降幅也相对较小。
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表5-5 各省份1995—2010年农业碳排放总量年平均增长率
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表5-6 各省份1995—2010年农业碳排放强度年平均增长率
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从遵循低碳农业发展目标是实现“低碳高增长”出发，进一步通过1995—2010年农业平均碳强度和各省份农业总产值年均增长率的对比，可粗略的将不同省份农业碳排放与经济发展关系分为4种模式，即高排放低增长、低排放高增长、高排放高增长与低排放低增长（图5-6）。平均而言，东北三省属于低排放高增长模式；东部地区基本上为低排低增长或低排放高增长模式；除河南外，中部省份以高排放低增长模式居多；西部地区大多数为高增长高排放模式。
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图5-6 基于碳强度—农业总产值的不同省份农业经济增长模式
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通过上述各省区农业碳足迹总量和各层级结构及排放强度均值静态与动态分析，结合年均农业碳足迹强度与农业种养总产值增长率关系划分，得出基于区域分异基础上的低碳农业发展侧重以及代表性省份低碳农业发展方向和途径的结论：
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河南省无论是农业碳足迹总量以及四大碳足迹层级结构中农业源排放、农资隐含碳、农业废弃物排放都是最高的，且农业碳足迹总量和碳强度年均增长率也高于全国平均水平。这在很大程度上是由河南是全国最大粮食生产基地、全国第一牛饲养量、全国第二羊饲养量的传统农业大省农业生产现状决定的，代表了我国农业大省普遍存在的高投入、高排放、高产出的粗放发展模式。其低碳农业发展路径，短期内应制定农业温室气体减排约束性指标，重点降低农业碳排放总量和单位农业总产值温室气体排放量年均环比增长率，长期应全方位向“低碳高增长”转型，既包括农业种养殖减排技术和管理措施的运用，又包括提高农资利用效率和农业废弃物资源化利用。
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黑龙江、吉林、辽宁三个农业大省虽农业碳足迹总量居全国平均水平，总体处于高增长和低碳强度区域。但总排放量增速最快以及农业碳足迹排放强度降幅较小，需对其增长速度进行有效控制。随着我国粮食生产和供给（尤其是水稻）已呈现“南粮北移” 格局[7]，东北三省粮食主产区和畜牧业地位不断提升，如不采取有效减排措施，较快的增速导致的农业源温室气体排放将超越其他省份，其低碳农业发展重点是推广目前已试点的免耕和机械化秸秆还田技术、利用畜牧业大省优势充分利用有机肥资源，以及农机节能减排创新与管理，结合规模化农业生产优势，积极探索农业减排自愿碳交易和市场交易，获取低碳农业发展的研发和相关机械（具）设备资金。
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北京、上海、天津三直辖市的农业减排效果最突出，其农业碳足迹总量及排放强度在全国都是最低的。这是因为三直辖市经济结构转型，正发展成为全国金融中心、贸易中心和研发枢纽，这是其他省份难以复制的，其粮食生产功能逐渐弱化，农业GDP增长率低，上海甚至出现负增长。值得注意的是，东部10省中三个粮食主产区，江苏、山东、河北碳足迹总量都在全国前列且农用能源排放、农资隐含碳、农业废弃物排放的年均值均位列全国前5位，在2012年6月《全国秸秆焚烧分布遥感监测结果》显示，三省均监测到较多焚烧火点，其中山东有188个，占总数503个的近1/3；浙江省和广东省尽管耕地面积不大，农业规模较小，但浙江农用能源年均排放列全国第4位，而广东省农业碳足迹总量也在全国前10之列。发挥产业创新和新技术应用及经济发达的优势，上述省份可在品种选育、水肥管理、耕作制度以及加大农业减排固碳生态补偿投入等方面推进低碳农业发展。
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中西部省份普遍农业碳足迹强度较高，全国年均碳排放强度前10位的省份全部来自中西部地区。其中，内蒙古以4.23%的总量年均增速，是所有省份中最高的，主要排放源来自反刍牲畜肠道发酵CH4排放，其低碳畜牧业发展应围绕改良高生产力牲畜品种，合理搭配日粮精粗比，秸秆青贮、氨化、切碎、制颗后饲用，使用多功能舔砖或营养添加剂，以粪便为原料发展沼气工程等。四川和湖南碳排放总量分列全国3、4位，农业源温室气体和农业废弃物是两省农业主要排放源，包括山东、安徽、河南、黑吉辽等兼具粮食生产和农区畜牧业大省应探索种养结合的低碳农业发展模式，通过秸秆饲料化发展节粮型畜牧业以及通过牲畜实现秸秆“过腹还田”，同时能达到降低农业源、农业废弃物、节肥减氮等多种减排效果。
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5.2 我国农业碳足迹影响因素判别
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5.2.1 模型构建与数据来源
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1.模型构建与变量说明
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识别温室气体排放变化的影响因素，一般有两种方法：一是计量技术，其解释变量即影响因素主要是以经济因素或投入品变化反映其对温室气体排放变化的影响，主要用于关注长期平均意义的总体变化，如冉光和等（2011）使用VAR模型对各种投入品变动对农业温室气体排放变化的分析；二是因素分解法，主要用来定量核算各个影响因素对温室气体排放变动的独立贡献程度，比较常见的是三种方法：Kaya等式、IPAT方程和LMDI方法（沈满洪，2011），其中卡亚（Kaya）碳排放恒等式应用较为广泛，优点是能够将碳排放分解为能源碳强度（单位能源导致的碳排放）、能源强度（单位GDP能耗）、经济规模（人均GDP）和人口规模四种驱动因素，以此探究导致温室气体排放增加的原因或者减少碳排放的途径（Kaya Y.，1990）。相对于其他两个方法，农业部门导致的温室气体排放存在排放种类多且排放机理复杂等特点，Kaya恒等式可根据研究问题需要进一步分解为更多影响因素。
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目前关于我国农业温室气体排放分解方面的文献有李国志（2010）使用LMDI分解法对农业能源碳排放的影响因素进行分析，主要因素包括能源强度、能源结构和经济总量等。李波等（2011）使用Kaya恒等式分析农业经济结构、劳动力、能源强度等影响因素对农业生产相关能源碳排放的贡献。从以上方法和文献分析来看，计量方法仅能表征宏观平均意义的影响因素的因果关系，不能详细反映逐年的各种影响因素对农业温室气体变动的贡献。而已有文献中采用的因素分解法大多是选取经济总量、能源、劳动力等宏观因素分析其对农业温室气体变动的贡献，这是一种通过代理变量间接表征方法，没有真正从机理角度反映我国农业温室气体排放的变化。换句话说，发展低碳农业，减少农业温室气体排放不能从改变各种宏观因素的变量来实现，如：不能通过降低农业经济总量来实现农业减排；从中国农业劳动力转移的角度来看，劳动力规模下降对农业温室气体排放降低有正向贡献（李波，2011），而农业劳动力下降会增加农业机械和化肥等投入品的大规模使用，进一步增加农业生产过程中的碳排放。因此，原始Kaya恒等式适合于国家尺度因素分解，而部门间由于存在资源跨部门转移，需对Kaya恒等式进行修正。
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本研究在我国农业碳足迹核算以及温室气体排放机理的基础上识别影响农业碳排放变化的内在驱动因素，并使用拓展的卡亚—波特恒等式对农业生产过程中温室气体排放影响因素的贡献进行逐年（piece-wise）分解分析。卡亚—波特恒等式是约翰·R.波特博士于2009年12月在哥本哈根COP15会议上首次提出的。具体表达式见公式（5.1）。
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我国低碳现代农业发展研究
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其中：GHGland、GHG、area、energy、yield分别表示土地利用方式变动排放、基于农业碳足迹视角的排放量、粮食作物播种面积、用于粮食作物生产的化石能源消耗量、粮食作物产量[8]。
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以土地为基础的排放（land-based GHG emissions）主要依赖于耕作方式以及恢复和提高土壤固碳能力和输入氮的使用效率。由于土地利用变化导致的土壤固碳能力变化是个长期过程，在短期内变化不大，本研究将其忽略。修正后的卡亚—波特恒等式如下：
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我国低碳现代农业发展研究
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上述Kaya-Porter恒等式可对农业部门温室气体排放量的过去和未来变动驱动因素进行情景分析，其具有如下特点：①它将单位产出能耗和单位面积产量对温室气体排放量的贡献结合在同一方程中，为降低农业温室气体排放提供不同视角的减排技术和管理措施组合（从节约资源能源和提高农业生产率角度）；②它考虑了农业生产中能源使用导致的温室气体排放，可通过降低耕作强度、提高能源利用效率、使用非化石能源（如以农林废弃物为原料发展可再生能源）等来降低能源碳排放（Porter J. et al.，2009）；③恒等式中每一个指标均是一个独立控制变量，可以有针对性地提出减排农业温室气体的政策建议，其中：GHG/energy（GE，温室气体的能源碳强度效应）由能源结构决定的，可通过有针对性的能源结构调整与低碳能源技术改进降低碳排放；energy/yield（EY，单位产量的能源强度效应）可体现减少温室气体排放在许多方面的技术进步或替代（Schneider U. A. & Smith P.，2009）；yield/area（YA，农业生产率效应）受种植结构（品种）、区域生态环境（光温水土）和管理实践的影响；area（A，以土地为基础的温室气体排放效应）是土地利用变化导致的排放量变动，主要表现为农用地转化为其他用地后对温室气体排放的影响。
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为体现Kaya-Porter模型中各种驱动因素对农业温室气体排放变化的驱动贡献力以及年度变化，本研究采用完全分解法（Sun J. W.，1998）进一步分析各种驱动因素的时间变化。具体分解方法如公式（5.3）、（5.4）所示，其中公式（5.3）右边是分解因素组合；公式（5.4）为每个影响因素独立贡献的计算方法。
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我国低碳现代农业发展研究
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其中，t为年份；0为基准年份。温室气体排放的年度变化（ΔGHG）等于GE效应（GHG/energy）、EY效应（energy/yield）、YA效应（yield/area）、A效应（area）之和。
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2.数据来源
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本研究运用上述Kaya-Porter恒等式以及完全分解法，对我国1995—2010年粮食作物生产碳排放影响因素分解进行研究。
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其中，粮食作物（主要包括水稻、小麦、玉米、高粱、谷子、其他杂粮）产量和播种面积数据来自1995—2011各年《中国统计年鉴》；能源数据来自各年《中国能源统计年鉴》；农业温室气体排放数据来自上文农业碳足迹核算剔除畜牧业排放量（即牲畜肠道发酵甲烷排放以及粪便甲烷和氧化亚氮排放）后的种植业碳足迹。
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5.2.2 实证结果与分析
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1.我国粮食生产相关温室气体排放驱动因素贡献分析
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本研究对Kaya-Porter恒等式进行跨时期分段分解，借助matlab软件编程计算，得出各驱动因素分析结果见表5-7和图5-7。
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表5-7 我国农业温室气体排放驱动因素分解结果
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表5-7 我国农业温室气体排放驱动因素分解结果（续）-1
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图5-7 我国农业温室气体排放驱动因素贡献率
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从表5-7和图5-7可以看出：温室气体能源强度（GE效应）除1996年和2007年，在整个研究期间对我国农业温室气体排放下降均起积极作用，对下降幅度的贡献率在6%～43%；其次是播种面积（A效应）减少造成的被动减排贡献，幅度2%～38%，这是由于温室气体排放源的减少造成的，该种减排方式是以粮食产量下降为代价的，与保障粮食安全相冲突，因此不能作为可行的减排方式；对农业温室气体排放增加起主要驱动的是单位产量能耗（EY效应）的贡献，对上升幅度的贡献达到24%～55%；单位面积产量（YA效应）对农业温室气体变动的贡献较为复杂，一方面，单位生产率上升是依赖化肥/农药等投入品的支撑增加了温室气体排放；另一方面，生产率的提高可以降低能耗对排放起负向作用，在这两种作用共同影响下，生产率效应对温室气体排放的贡献从-40%～52%。
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2.区域粮食生产温室气体排放驱动因素贡献分析
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（1）四大区域农业温室气体排放驱动因素贡献总体分析。
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从图5-5可以看出，我国四大区域与粮食作物生产相关的年均碳足迹排放强度东部＜东北部＜中部＜西部。图5-8为Kaya-Porter恒等式对四大区域进行跨时期分段分解图示，与上述全国尺度的分析显示结果相同，对四大区域温室气体排放产生主要抑制作用的因素是能源碳强度（GE），即每单位能源消耗导致的温室气体排放呈现下降趋势，这说明与粮食生产相关的能源消费由过去的过多使用煤炭逐步转向较为清洁的能源如柴油、天然气等，能源结构调整是各区域农业减排的重要因素，东部地区由于经济发达和科技创新较为发达，该因素贡献最大；其次是中部和西部；东北地区由于机械化水平较高，普及能源结构调整较早，因此该因素对农业减排潜力不大，大力扶持节能机械将是该地区农业生产减排的一个潜在途径；播种面积效应（A）在东部地区的减排中也起着重要的作用，然而这是一种不可持续的减排方式，这与东部地区农业用地转化为工业、生活用地有关。从导致农业生产温室气体排放增加的效应来看，主要是单位产量能耗效应（EY）增加，体现在农村劳动力大量转移，大量使用农业机械替代劳动以及大规模使用化学投入品和低效利用导致的氧化亚氮和投入品隐含碳增加，这种效应尤其在东部地区特别明显，其次依次是中部、西部；单位面积产出效应（YA）促进了农业生产碳排放的增加，这主要是单位播种面积产出水平对化肥、农药等农资的过度依赖，其中中部地区作为国家粮食主产区尤为明显，其次是东部地区和西部地区，从该效应中可以看出，在保持单位面积产量的同时，提高农资利用率相应减少农资投入是一种可行的间接减排措施。
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图5-8 我国四大区域粮食生产温室气体排放各驱动因素贡献构成图
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（2）东部区域农业温室气体排放驱动因素贡献分析。
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图5-9展示了东部地区1995—2010年四种驱动因素对粮食生产温室气体排放变化贡献的时间序列分析结果。从图中可以看到，能源碳强度效应（GE）在大多数年份里（除2008年）对东部地区农业碳足迹起着抑制作用；单位产量能耗（EY）是碳足迹增加的主要驱动因素，不过这种效应从2000年开始逐步下降；单位面积产出效应（YA）2006年之前处于波动态势，2006—2010年间虽处于下降趋势，但整体看仍在横轴以上，即仍是该区域农业碳足迹增加的驱动因素之一。总体来看，上述驱动因素贡献分析与前文总量核算中东部10省中，江苏、山东、河北三个粮食主产区农用能源排放、农资隐含碳、农业废弃物排放年均值均位列全国前5位以及浙江省和广东省尽管耕地面积不大，但农用能源和农资隐含碳也位居全国前列的结论得以相互印证。因此，该区域低碳农业发展重点应发挥其产业创新和新技术应用及经济发达的优势，一方面，优化能源结构，研发推广农机适用的清洁能源，尤其是深度开发农林废弃物为原料的可再生能源，进一步发挥能源碳强度效应在减排中的主要驱动作用；另一方面，以降低单位产量和单位面积碳足迹为约束性目标，大力提高农业能源、农资投入品、农业废弃物使用效率；此外，研发高产减排品种、氮素高效利用品种、发展精准水肥管理，尤其是长江中下游地区要保留和发展种养结合、种植业内部粮经结合、粮饲牧结合、水产混养、套养、轮养等农作制度，通过提高农业生产率降低单位产量能源强度。
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图5-9 东部粮食生产温室气体排放各驱动因素贡献时间序列趋势图
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（3）东北区域农业温室气体排放驱动因素贡献分析。
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图5-10展示了东北地区1995—2010年四种驱动因素对粮食生产温室气体排放变化贡献的时间序列分析结果。相比与其他三个区域，除2000年外，东北地区其他各年份四大驱动因素几乎都比较平稳的小幅波动。通过前文总量核算该区域总排放量增速最快以及农业碳足迹排放强度降幅较小，需对其增长速度进行有效控制；从驱动因素视角来看，该区域低碳农业发展应充分发挥其农业生产基础条件较好和规模化优势，一方面，通过免耕等保护性耕作降低耕作强度和农机节能减排创新与管理，进一步发挥能源碳强度效应在减排中的驱动作用；另一方面，通过品种选育和农艺管理，提高农业生产率降低单位产量能源强度，以达到控制总量和碳足迹强度增速的目的。
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图5-10 东北粮食生产温室气体排放各驱动因素贡献时间序列趋势图
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（4）中西部区域农业温室气体排放驱动因素贡献分析。
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图5-11展示了中西部地区1995—2010年四种驱动因素对粮食生产温室气体排放变化贡献的时间序列分析结果。与全国和东部地区反映的农业温室气体排放驱动因素贡献规律相同，中西部区域农业减排的主要驱动因素为能源碳强度效应（GE），而农业温室气体排放的主要驱动因素为单位产量的能源强度效用（EY）。因此作为集中了较多国家粮食主产区省份的区域，其低碳农业发展中仍包括降低耕作强度、发展非化石能源优化能源结构、提高能源使用效率等政策意涵；值得注意的是，相比于东部和东北三省，中西部区域单位面积产出效应（YA）也较明显地表现出对温室气体排放的驱动贡献，结合前文总量核算中中西部省份普遍农业碳足迹强度较高的结论，可以看出中西部地区农业生产效率提高主要是依靠化肥等投入品的高投入，因此，在确保亩产的前提下，大幅度提高农资利用率是两区域低碳农业发展的侧重点。
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图5-11 中西部粮食生产温室气体排放各驱动因素贡献时间序列趋势图
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5.3 主要结论
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本章应用碳足迹理论和分层生命周期评价法对我国及四大区域1995—2010年农业碳足迹总量和碳足迹强度进行了全面核算并揭示其时空分布特征，进一步运用拓展的卡亚—波特恒等式从内在机理上识别影响国家以及区域层面农业碳足迹排放量的驱动因素，从而结合总量核算和驱动因素时间序列分析，得出了基于区域分异基础上的低碳农业发展相关结论。
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从农业源、农用能源、农资隐含碳、农业废弃物四大方面测算了我国1995—2010年农业碳足迹总量，发现自1995年以来，我国农业碳足迹整体处于阶段性上升态势，年均碳足迹总量为12.51亿吨CO2-eq，年均增长率为0.67%，总体上可分为快速增长期、缓慢增长期、增速反弹回升期、增速放缓期四个阶段；农业碳足迹强度呈现下降趋势，年均降幅达4.19%。从碳足迹层级结构分析，除农业源排放表现为下降趋势外，农用能源、农资隐含碳、农业废弃物所产生的温室气体排放都不同程度呈现增长态势，年均增长率分别为3.87%、1.26%、4.60%。各阶段的增长态势与国家农业发展政策和农业本体论定位密切相关。
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对全国31个省（自治区、直辖市）四大区域农业碳足迹总量和碳足迹强度进行核算，结果表明，我国四大区域农业碳足迹年均总量排序为：西部＞中部＞东部＞东北部，农业碳足迹总量较高地区集中在农业大省、农业碳足迹强度较高地区主要集中在中西部农业大省，其中，河南省无论是农业碳足迹总量以及四大碳足迹层级结构中农业源排放、农资隐含碳、农业废弃物排放都是最高的；黑吉辽三个农业大省虽农业碳足迹总量居全国平均水平，但总排放量增速最快以及农业碳足迹排放强度降幅较小；北京、上海、天津由于农业占经济总量比重逐年大幅下降，故其农业碳足迹总量及排放强度在全国都是最低的，但东部10省中三个粮食主产区，江苏、山东、河北碳足迹总量以及浙江和广东的农用能源和农资隐含碳都位列全国前列；中西部省份普遍农业碳足迹强度较高，年均碳排放强度前10位的省份全部来自中西部地区，农业源和农业废弃物是两大区域主的要排放源。各区域碳足迹总量和层级结构排序基本与其区域社会经济、农业资源和农业生产基本情况吻合。
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通过拓展的卡亚—波特恒等式对农业碳足迹排放量影响因素进行识别并对其贡献进行逐年分解分析，分别考虑能源碳强度效应（GE）、单位产量能源强度效应（EY）、农业生产率效应（YA）以及土地利用方式效应（A）四大内在驱动因素对农业碳足迹总量及其年际变化的贡献程度。结果表明，在1995—2010年期间，GE效应对下降幅度的贡献率为6%～43%，是我国农业温室气体减排的主要驱动因素；EY效应对上升幅度的贡献率为24%～55%，是我国农业温室气体排放的主要驱动因素；A效应由于农业用地转化为非农用地的被动减排贡献率为2%～38%；YA效应考虑农资投入和单纯农业生产效率提高对我国农业温室气体减排综合贡献率为-40%～52%。因此，从国家层面，我国低碳农业发展重点应放在降低耕作强度、提高能源使用效率、优化能源结构、通过多种技术和管理创新提高产量、提高农业投入品利用效率五个方面；从区域层面，根据四大区域各自农业温室气体排放驱动因素的差异，中西部应侧重提高农资利用效率、东北部则应通过保护性耕作和农机节能减排发展低碳农业、东部地区则应发挥其农作制度传统提高土地产出率降低单位产量能耗。
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第6章 适用性低碳农业技术的筛选分析
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6.1 指标和方法
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6.1.1 适用性及其指标
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粮食安全是我国农业的永恒主题，因此，农业上需要的是“增产减排或至少是稳产减排”技术。农户是减排技术和管理措施的直接实施者，减排技术对产量的影响和农户采纳的难易程度是本章适用性的核心内涵。此外，从技术层面，技术或措施效果的确定性、技术可行性、减排潜力亦是本章适用性内涵所指。
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具体而言：确定性需要专家判断某项技术或管理措施减排特定温室气体的效果是否确定；技术可行性是指综合考虑目前是否具备该项技术和工业（程）上是否可生产出相应投入品；减排潜力是从该减排措施的减排速率和可实施面积估算两方面考虑；对产量的影响需专家考虑的是中短期影响；农户采纳难易程度需专家从微观层面判断该项技术农户是否已经掌握或经培训易于掌握以及该项技术与现有技术相比是否具有成本有效性，从而吸引农户采用。
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6.1.2 德尔菲法概述
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德尔菲法是依据系统流程，采用专家（团队成员）匿名函调发表意见的方式，即团队成员之间只能与调查人员发生关系，彼此不发生横向联系，不得互相讨论，以反复的问卷填写集结问卷填写人的共识及搜集各方意见，通过团队沟通应对复杂任务难题的管理技术（William P. L. & Webb C.，1994；Linstone H. A. & Turoff M.，2002）。
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传统的德尔菲法第一个回合问卷是以开放式问卷去获取专家对于某一主题的想法和意见，容易使专家回答范围过于庞大，失去问题焦点，因此，需要修正传统德尔菲法的步骤，将第一回合开放式问卷的步骤舍去，改成以参考大量文献或专家访谈后，经过前测、修正后，发展出一份结构性的问卷，用于第一回合使用，这种方法称为修正式德尔菲法（modified Delphi method），其优点是可节省时间和成本，且能让专家们立即将注意力放在此研究主题上（Murry J. W. & Hammons J. O.，1995）。
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德尔菲法特别适用于较新及较敏感的题材或处理的问题庞大复杂，没有历史或适当的情报，因此问题本身无法提供精确的分析技巧，可能需要不同背景的专家知识获得大致一致的想法（Walk A. M.，1994；Sumsion T.，1998；Linstone H. A. & Turoff M.，2002）。农业源温室气体减排属于较新的研究领域，且目前对农业减排提出的相关技术和管理措施的确定性、技术和工程上的可行性、减排潜力无法提供精确的分析，尤其是对产量的影响以及农户采纳的难易程度等问题较敏感，需要土肥、作物、畜牧、生态、经济、管理等不同背景的专家获得大致一致的相关看法，因此，所研究的问题符合德尔菲法的适用范围。
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6.2 流程步骤
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6.2.1 准备阶段
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1.问题界定
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本研究首先参考大量文献列出农业源温室气体减排的所有措施，形成减排技术和管理措施“初始清单”（董红敏和李玉娥，2008；赵其国和钱海燕，2009；翁伯琦，2009；张卫建，2009；谭支良，2009；黄钢和沈学善，2010；丁艳锋，2010；陈阜，2010；曹凑贵，2010；潘志华和郑大玮，2010；潘根兴，2010；赵其国，2010；张卫峰，2010；卢德勋，2010；廖新俤，2010；邹晓霞和李玉娥，2011；MacLeod M. et al.，2000；McCarl B. A. et al.，2000；Schneider U. A. et al.，2000；Bates J.，2001；Godwin R. G. et al.，2003；O’Hara P. et al.，2003；King J. A. et al.，2004；US-EPA，2006），然后根据《中华人民共和国气候变化初始信息通报》[3]（2004）将上述减排措施分农田氧化亚氮减排（氮肥管理、养分管理）技术和管理措施、稻田甲烷减排技术和管理措施、畜牧业温室气体减排（含反刍牲畜肠道发酵甲烷减排、粪便甲烷和氧化亚氮减排）技术和管理措施3个专题，通过3份结构性问卷对各自领域减排相应温室气体的确定性、技术可行性、减排潜力、对产量的影响、农户采纳难易程度五大方面进行评估。
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2.决定参与专家
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本研究选取的专家主要是中国科学院大气物理研究所 “农业温室气体排放清单编制”工作组的专家，以及专门从事农田（农田生态、养分管理、土壤肥料、作物）、稻田（水稻育种及栽培）、畜牧业（反刍动物营养调控、畜禽健康饲养）减排研究的理论研究人员和政府部门研究人员和“农业源温室气体减排”相关文献引用率较高的专家。在询问各位专家后，一个月内有时间且愿意配合完成2～3轮问卷调查的专家共16名[4]。
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6.2.2 问卷设计及调查过程
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1.首轮问卷设计
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本研究采用修正式德尔菲法设计首论调查问卷，首轮问卷为结构性的半开放式问卷，按照以上3个专题调查问卷分发给不同领域的专家，其中农田类8位专家、水稻类5位专家、畜牧类3位专家。每份问卷由调查目的、专家资料、问卷说明、问卷内容和致谢五部分构成。主体问卷内容部分由各项措施不确定性评估、可行性评估、减排潜力评估、对产量影响评估和农户采纳难易程度评估五项构成，采用李克特五等分量表（Likert 5-point scale）评价各项措施减排待评估内容的程度。各项减排措施来自上文提到的参考文献和专家访谈后形成的“初始清单”，其中农田氧化亚氮减排、稻田甲烷减排、畜牧业甲烷和氧化亚氮减排分别包括18项、14项、12项减排技术和管理措施待评估（问卷设计详见附录2至附录5所示）。
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2.第二轮问卷设计
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本轮问卷的目的主要是作稳定性检验。为特别突出首轮未通过一致性检验的相关措施，使专家立即将注意力集中到首轮专家分歧较大的措施上，本研究对传统的德尔菲问卷做了改良，第二轮问卷由两部分构成，主体部分主要是体现首轮未通过一致性检验的措施，并要求专家针对修改或维持原评估给出详细说明；将首轮已通过一致性检验的统计结果作为附录，若专家在两回合中更改其判断，需说明更改理由。
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3.第三轮问卷设计
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本回合问卷仅针对未通过稳定性检验的措施再进行一次专家问卷发送，告知专家第二轮未通过稳定性检验措施的统计结果并列举各专家更改或维持首轮选项的详细理由及该专家第二轮中所钩选的选项，询问其是否更改选项。直到所有措施均通过稳定性检验，德尔菲法函调即告结束，进入结果分析阶段。
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6.3 问卷处理过程及结果分析
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6.3.1 农田氧化亚氮减排技术清单及筛选
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表6-1至表6-5以农田氧化亚氮减排措施不确定性评价为例，显示其德尔菲法问卷调研反馈处理过程。
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表6-1 首轮问卷结果
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表6-1 首轮问卷结果（续）-1
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上述首轮农田N2O减排措施确定性评估中有3项未通过一致性检验，需再作稳定性检验，因此进行第二回合问卷。
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表6-2 第二轮问卷结果
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对第二轮问卷回复进行分析，首轮通过一致性检验的措施均没有选项变动，首轮未通过一致性检验的措施均有选项变动，仍以农田N2O减排措施不确定评估首轮未通过一致性检验的措施为例，其专家意见稳定性分析表如表6-3所示。
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表6-3 第二轮问卷稳定性分析
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可以看出，培育新型氮素高效利用农作物新品种和改善土地排水系统变更比率超过20%，没有通过稳定性分析，因此需对此两项措施作第三回合问卷（表6-4）。
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表6-4 第三轮问卷结果
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对第三轮问卷回复进行分析，改善土地排水系统两项仍未通过一致性验定；再来作稳定性分析，其专家意见稳定性分析表6-5所示。
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表6-5 第三轮问卷稳定性分析
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第三轮问卷回复分析表明，所有措施均已通过稳定性分析，因此，修正式德尔菲法问卷在此回合结束。
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由以上反馈处理结果，农田氧化亚氮减排措施初始清单共包括养分管理、农学、耕作和废弃物管理、水和土壤管理4大项共18个子项，专家筛选出来的具有适用性的措施共6项（表6-6）。由表6-6可以看出，农田减排适用性技术侧重养分管理（化肥的合理使用与减少单位产量的化肥投入）和耕作制度。
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表6-6 农田N2O减排措施初始清单以及包括（或排除）在最终清单中的原因
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专家们针对各减排技术和管理措施在首轮备注栏和第二、三轮问卷调查中修改或坚持判断的说明：
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a.75%的专家认为利用氮肥作为氮素来源不确定性高。张卫峰指出：粪肥养分不确定性主要受粪肥储存和管理方式影响。翁伯琦指出：稻田氧化亚氮排放量与有机肥施用量呈正相关，但有机肥的腐熟程度对稻田温室气体有较大影响；施用腐熟有机肥比施用新鲜农家肥和秸秆条件下土壤氧化亚氮排放量更低。
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b.多数专家认为豆科等绿肥作物轮作、套作和间作虽已应用于生产实践中，但需增加原料和人工成本投入，会影响农户采用意愿。邱建军强调是否种绿肥取决于种绿肥的目的，技术本身没有难度，关键是农民的意愿。如为了减排，农民较难采用；如可以少用化肥，农民较易采用。翁伯琦特别指出：豆科绿肥具有固氮潜力，同时豆科绿肥可为土壤微生物提供生长所需的元素及能量需求，从而促进土壤反硝化作用的进行，但是豆科作物氧化亚氮排放量显著高于非豆科作物。豆科绿肥与作物套作或间作，能否减排N2O，国内至今仍未见报道。邱建军亦指出：豆科作物有固氮作用，但固氮能减少多少氮肥投入从而达到间接减排作用未见报道。豆科绿肥与作物轮作，熊正琴研究认为夏季豆科作物N2O排放量显著高于非豆科作物，冬季种植豆科作物可显著降低稻田以及旱地农田N2O的排放量。但在国外的相关研究中，轮作豆科可以促进土壤C贮存，通过生物固氮降低氮肥的投入从而降低N2O排放的结论已经得到共识（Izaurralde R. C. et al.，2001；West T. O. et al.，2002；Rochette P.，2005；Soussana J. F. et al.，2004）。
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c.张卫峰强调减排潜力与矿物质氮肥的用量、用法直接相关；这与MacLeod M. et al.（2010）提出的正确利用矿物氮肥、改善矿物氮肥应用的观点一致。翁伯琦特别指出：矿物质氮肥用量要考虑土壤碳氮比，一般土壤微生物适宜的有机质C/N比为25～30：1，若C/N比大于25～30：1，会使土壤中有效氮减少，有机质转化慢，氧化亚氮排放受抑制，若C/N比小于25～30：1，则微生物活性强，氮可被矿化并产生氧化亚氮，促进氧化亚氮的排放。
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d.氮素高效利用农作物新品种包括同等供氮水平吸收量大的农作物和吸收单位氮素产生干物质多的农作物。翁伯琦指出：虽然已选育出部分的氮素高效利用农作物新品种并应用于生产中，但应用这些新品种是否能减排N2O在中国至今未见报道。MacLeod M. et al.（2010）指出通过种植品种提高氮利用效率减排潜力大，但结论得出亦是来自专家评估，不是来自实地监测和试验。
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e.施用硝化抑制剂能减少农田土壤氧化亚氮排放，但专家们认为还没有关于硝化抑制剂环境影响的报道。
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f.翁伯琦指出氮肥深施或施肥后灌水可有效地降低氮肥的损失（提高氮肥利用率）和氧化亚氮排放。张卫峰指出施肥深度应为10～15厘米，过深易增强反硝化作用。多数学者认为氮肥深施需要配套机械和技术，也会增加人工成本投入，在一定程度上会抑制农户采纳意愿。
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g.多数专家认为，引进高生产力和深根的草类以及农林复合生态系统可增加土壤碳汇，但对N2O和CH4的影响还不很清楚。
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h.专家们认为生物防控以减少化学除草剂和农药等投入基本是通过更少的能源密集投入从而降低整体排放，但是目前对该项措施的减排潜力未见报道。同时认为该项措施的最大障碍是技术可行性较低，且从农户采用难易程度角度，生物防治需要技术，需增加成本投入，比用除草剂和农药要难得多，农户可能更认可见效快的农药。
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i.参与调查的专家们认为保护性耕作对于减排农田N2O确定性较高、技术可行性较高、减排潜力较大；还特别强调了免少耕具有较强的固碳作用。但是对于产量的影响提出了特别关注，邱建军认为采取保护性耕作措施短期内产量肯定会下降，长期的效果会不同。谢瑞芝等研究认为，中国保护性耕作技术的产量平均增产12.51%，但也有10.92%数据显示减产，其中少免耕的减产概率较高。张卫峰在该项技术农户采用难易程度方面特别强调：该项措施需要配套机械和病虫害防治技术、杂草控制技术、秸秆腐熟技术，需要政府补贴和综合技术配套推广。
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j.专家们认为：保持系统耕作废弃物通常导致土壤C积累，提高土壤有机质含量，但是对N2O排放的影响因土壤和气候条件而异。这个结论与West T. O. et al.（2002）；Alvarez R.（2005）；Ogle S. M. et al.（2005）的研究结论完全一致。张卫峰特别指出该项措施若实施必须考虑农田病虫草害的影响。
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k.邱建军指出：N2O排放的高峰出现在水和肥事件结合在一起的阶段，水肥一体化某种程度上会促成高排放。翁伯琦提出水肥一体化管理技术已应用于农业生产中，但水肥一体化对N2O减排至今未见报道。多数专家认为该项技术在提高氮肥利用效率方面有一定作用，尤其在经济作物中更易得到应用。
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l.翁伯琦的研究团队许多研究表明，随土壤含水量的升高，土壤N2O排放量随之升高，N2O排放的最大值出现在45%～75%的充水孔隙率，而在淹水条件下N2O排放很少。水稻田的N2O排放主要集中在水分变化剧烈的干湿交替阶段，稻田排干烤田期会使N2O排放大大增加。因此，改善土地排水系统，可能会增加N2O的排放。这与国外的相关研究结论一致：Lal，R.（2004）指出用更有效的灌溉手段能扩大产量和剩余物返还。但是在水的运输中能源的使用又增加了CO2排放（Schlesinger W. H.，1999；Mosier A. M. et al.，2005）以及高湿度条件下N2O排放（Liebig M. A. et al.，2005）。湿润地区农业土地排水促进生产力，或许由于厌氧条件增加了N2O排放压力（Monteny G. J. et al.，2006）。多数专家认为此项工作属于农田水利范畴，更多的应该是由政府主导完成而不是农户独立完成。
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6.3.2 稻田甲烷减排技术清单及筛选
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稻田甲烷减排措施初始清单共包括水肥管理、品种选择、耕作制度3大项共14子项，专家筛选出来的具有适用性的措施共6项。由表6-7可以看出，稻田减排适用性技术侧重水分管理和品种筛选。
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表6-7 稻田CH4减排措施初始清单以及包括（或排除）在最终清单中的原因
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专家们针对各减排技术和管理措施在首轮备注栏和第二、三轮问卷调查中修改或坚持判断的说明：
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a.专家们一致认为该项措施减排稻田CH4排放确定性高、技术可行性较高、减排潜力较大且会带来产量小幅上升。如金庆生认为湿润灌溉方式和间歇灌溉稻田的CH4排放量显著低于全生育期持续淹水条件下的CH4排放量。蔡祖聪研究团队成员张广斌认为如将常年淹水稻田进行改造，减排潜力巨大，同时指出间歇灌溉已经得到较全面的推广，但湿润灌溉推广起来有一定难度。国内外相关研究也表明在水稻生长期一次或多次排水可有效降低CH4排放（Smith K. A. & Conen F.，2004；Yan X. et al.，2003）。但是从该项措施农户采用难易程度来看，丁艳锋指出：缺水正越来越普遍，其研究团队在四川和黑龙江等地开展的高产稻作技术示范工作中发现，绝大多数农民不愿意采用上述高产栽培的水分管理方式；且我国农业技术推广体系不健全，何时灌溉、何时排水缺少科学指导，故认为单独依靠农户采纳此措施较难。张国平亦提出此项措施涉及排灌系统和农民工用工问题，农户采用较难。
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b.水稻生长中期排水烤田效果最优。需特别注意的是，水稻生长不同时期，CH4可以通过改善水管理得到降低，特别是保持土壤干燥、防止水浸（Cai Z. C. et al.，2000，2003；Kang G. D. et al.，2002；Xu H. et al.，2003）。翁伯琦特别指出稻田土壤淹水时很少排放N2O，而在非淹水状态大量排放N2O，因此减排效果需考虑措施在水稻整个生长周期CH4和N2O综合排放情况，这需要农业生产系统实地和长期的监测和试验的尽快完善和补充。
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c.专家们认为这些措施主要是针对直接或间接减少氮肥施用量从而减少（或抑制）N2O排放的，对采用这些措施CH4排放的影响未见报道。丁艳锋特别指出研制和应用缓释、控释肥和长效肥不适合稻田，更适合旱地；针对有机肥（农家有机肥、沼渣、秸秆）和化肥混施指出目前农村很少堆制有机肥，且主要用在经济作物上，很少用于大田作物。
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d.金庆生指出肥料型甲烷抑制剂减少CH4形成的基质和农药型甲烷抑制剂降低CH4排放和抑制害菌生长。
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e.专家们指出植保和甲烷排放是两个独立的过程，目前未见生物防控对CH4排放影响的相关研究。
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f.江长胜等（2005）通过在我国五大稻作产区稻田CH4排放的野外观测得出：稻田向大气排放CH480%～90%是通过水稻植株来完成的。黄耀指出不同水稻品种可导致稻田甲烷排放1.5～3.5倍的差别。丁艳锋指出品种是最好的减排方式，高产品种事实上也是减排品种，至少在单位产量的甲烷排放上是小的。
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g.从原理方面，金庆生等专家指出水稻覆盖旱作技术利用稻草、薄膜等覆盖物保持稻田湿润状态，提高稻田土壤通气性，降低稻田CH4排放。从农户采用难易程度方面，丁艳锋指出这项技术仅限于研究、示范田，一是不合乎水稻高产栽培的基本要求；二是过于麻烦，费时、费力且投入较高，不可能推广。
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h.关于该项措施专家们建议分开考虑，一是与水稻轮作的旱地作物实行免耕或少耕可改善稻田土壤结构和提高土壤肥力利用率，同时丁艳锋等指出大面积推广免耕不适合我国国情，确保粮食安全是我国农业的永恒主题，而精耕细作是确保粮食高产的唯一途径。但是对于轮作，特别是水旱轮作是我国粮食主产区——长江中下游的主要的也是传统耕作制度，是可以兼顾高产和减排的。蔡祖聪研究团队成员张广斌指出：大量研究结果表明，水稻种植前旱作次数越多，水稻生长期CH4排放越小；改善常年淹水稻田排水设施、大幅减少常年淹水稻田面积、改一年一季稻为一水一旱能明显降低我国稻田CH4排放。
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6.3.3 畜牧业减排技术清单及筛选
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畜牧业减排措施初始清单共包括减少牲畜肠道发酵甲烷排放和减少禽畜粪便甲烷和氧化亚氮排放2大项12子项，专家筛选出来的具有适用性的措施共6项。由表6-8可以看出，畜牧业减排适用性技术侧重饲料管理和粪便管理。
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表6-8 畜牧业减排措施初始清单以及包括（或排除）在最终清单中的原因
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专家们针对各减排技术和管理措施在首轮备注栏和第二、三轮问卷调查中修改或坚持判断的说明：
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a.董红敏指出：日粮中精粗比不仅影响饲养成本也直接影响反刍动物生产水平和甲烷排放量。樊霞等研究表明，饲喂肉牛不同粗饲料类型时，甲烷排放量从大到小依次为：干玉米秸、稻草、紫花苜蓿；日粮粗饲料越多，肉牛的甲烷排放量越大。韩继福等研究了不同日粮的纤维消化和瘤胃VFA对甲烷产量的影响，结果表明维持营养水平下精粗比为75：25 时甲烷产量明显减少。董红敏综合考虑了甲烷排放和代谢疾病等实际应用方面，认为精粗比在50：50左右是可行的。廖新俤和曹珍指出在保证家畜生产力和不增加生产成本的前提下，日粮控制（包括粗精料搭配的最佳比例和对草料加工处理）是当前控制反刍动物甲烷排放的比较可行的减排方式。
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b.谭支良指出：干草粉碎和制粒、稻草的氨处理以及玉米等饲草的青贮和微贮都能有效提高饲料利用率，减少甲烷产生。董红敏研究表明秸秆氨化改善反刍动物营养可降低单个肉牛甲烷排放15%～30%。
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c.多功能舔砖以尿素、矿物质、微量元素、维生素等为主要成分，澳大利亚等国外的试验证明，使用舔砖可提高日增重10%～30%，相对减少单位畜产品的甲烷排放量10%～40%。另外通过添加莫能菌素可减少瘤胃中产甲烷菌的数量从而减少甲烷产量。但专家们也指出，采用此项措施可能由于成本相对较高影响农户采用，故可通过扩大宣传使农户了解该措施增产效果或通过政府补贴激励该措施被农户采用。
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d.廖新俤指出我国畜牧业生产水平相对较低，通过选育牲畜品种（产肉、奶量高且低甲烷排放的基因畜种）加以推广，甲烷减排的潜力巨大。IPCC调查报告亦显示，研发和推广高牲畜生产力的畜种可以减少动物胃肠道甲烷排放总量的10%～30%。
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e.这三项措施专家一致认为减排确定性高、可行性强、减排潜力较大，并会带来产量小幅上涨或不变，但是从适用对象来看主要是规模化养殖场，单独小农户采用极其困难。
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6.3.4 农业源温室气体减排技术体系及其释义
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由上述问卷结果得出，农田氧化亚氮减排、稻田甲烷减排、畜牧业甲烷和氧化亚氮减排各有6项技术和管理措施5项评估内容均通过一致性检验（通过一致性检验的措施分为两类，一类是具有适用性的，即措施的效果确定性强、技术可行性强、减排潜力大、对产量有增产或稳产影响、农户易于采纳；另一类是目前缺乏适用性的，即5项评估内容表现出较差的综合效应。上述分析中通过一致性检验的措施均指第一类）。其他措施在5项评估内容中均有若干项未通过一致性检验，有些措施的某项评估内容一致性较低甚至是截然不同的（如：改善土地排水系统减排氧化亚氮的确定性一致性仅为50%，评估者分为2大派，分别认为该项措施减排的不确定性较低和难以确定），究其原因可能是农业源温室气体减排问题在我国系统研究的起步较晚，且减排效果受区域分异导致的土壤、气候（光温水）、耕作习惯等多种因素影响，加之我国农业生产系统实地和长期监测和试验体系还不完善，故专家们根据各自研究团队的相关田野实验或个人经验判断得出了不同评判结果。
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基于上述农田、稻田和畜牧业农业源温室气体减排技术德尔菲专家法专家评估，编制具有适用性的农业源温室气体减排技术和管理措施最终清单见表6-9。
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表6-9 农业源温室气体减排适用性技术和管理措施最终清单及其释义
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表6-9 农业源温室气体减排适用性技术和管理措施最终清单及其释义（续）-1
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表6-9 农业源温室气体减排适用性技术和管理措施最终清单及其释义（续）-2
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6.4 基本结论
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本章应用修正式德尔菲法专家评估和推介，较以往研究偏重于单一技术试验效果分析而言，得到3大类18项具有适用性的整套农业减排技术和管理措施，结果表明：农田减排适用性技术侧重养分管理和耕作制度；稻田减排适用性技术侧重水分管理和品种筛选；畜牧业减排适用性技术侧重饲料管理和粪便管理。筛选出的适用性技术可作为我国农业减排技术推广优先考虑的项目。
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在筛选出的18项农业减排适用性技术中，专家们对品种减排前景表现出积极的预期，如农田“培育新型氮素高效利用农作物新品种”、稻田“筛选低渗透率水稻新品种”、畜牧“选育高生产力牲畜品种”。可见，高产减排品种的选育推广应成为我国农业减排技术体系的重点。
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此外，在函调过程中，专家们对确定性大、可行性强、减排潜力大的减排技术的农户采纳意愿给予了特别关注，认为影响农户采纳的因素主要有两点：一是一些减排技术是劳动密集型技术，而劳动力成本越来越高，限制了农户采纳，且相对于减排，农户更关心产量；二是一些减排技术需辅之以较强的农业技术推广，而我国目前农技推广体系还很难达到要求。
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第7章 农户适用性低碳技术的采纳研究
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7.1 研究方法与模型设定
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7.1.1 二元选择模型
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本研究采用二元Logit模型分析稻农对稻田减排技术采纳意愿，该方法广泛应用于农户对新技术采纳“是”“否”问题分析上。在本研究中，农户被问是否会采纳一系列农业减排技术和管理措施（对应问卷的问题40），目的是试图揭示影响农户“是”“否”采纳的影响因素，进一步，更重要的是掌握每种影响因素的影响程度大小。本研究采用二元选择模型常见形式为（Greene W. H.，2005；Hill R. C. et al.，2008）：
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我国低碳现代农业发展研究
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式中，p为代表采纳的概率；α为常数项；β为回归系数；x为解释变量。一般用普通最小二乘法对回归系数β进行估计；用极大似然估计法（似然比指数）度量模型的拟和优度[1]。
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进一步，估计解释变量的边际效应，其内涵为：在其他变量保持不变的条件下，某一解释变量每变动一个单位，对稻农减排技术采纳意愿可能性的影响，由下列公式表示：
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我国低碳现代农业发展研究
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7.1.2 计数模型
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1.模型设定与参数估计
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基于上述计数分析思想应用的统计模型主要有泊松回归模型（Poisson regression model）和负二项回归模型（Negative binomial regression model）等，其中最为常见的是泊松回归模型[2]。本研究运用泊松回归模型分析影响稻农减排技术和管理措施采纳数量的相关因素，模型因变量（y）表示农户采纳数量，即：y=0，1，2，3，…，N（本研究N=6），泊松分布的密度函数基本形式为：
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我国低碳现代农业发展研究
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其中：y为农户减排技术的采纳数量；x为影响农户采纳的因素。其中该模型最关键的假设条件为：y的条件均值等于条件方差，即：E［y|x］=Var（y|x）=λ。由于λ表示泊松分布的均值和方差，因此λ＞0。一般将λ表示为指数函数：
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E（y|x）=λ=exp（x′） （7.4）
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即：ln［E（y|x）］=lnλ=x′=β1x1i+β2x2i+β3x3i+…+β
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其中：x′为自变量向量（k×1）；β为待估参数。
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根据（7.4）式，x对E（y|x）的边际作用为：
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我国低碳现代农业发展研究
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因此，泊松回归系数β可以被解释为：在控制其他变量的条件下，x变化1个单位，将带来对数均值上的变化量。然而本研究真正关心的并不是取对数的均值，而是期望计数（即率）本身。因此，可以用exp（x′）来反映变化1个单位时期望计数的倍数变化，exp（x′）又称为发生率比（IRR）。当然，这是针对连续自变量而言。当自变量为代表分类的虚拟变量时，exp（x′）表示在控制其他变量的条件下，某一类别的期望计数为参照类期望计数的相应倍数。可通过最大化其对数似然函数得到参数β的估计量。其对数似然函数形式如下：
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我国低碳现代农业发展研究
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2.过度分散检验
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值得注意的是：泊松回归模型致命弱点是其假设实际观测到的自变量均值与方差相等（McCullagh P. & Nelder J. A.，1989；Gurmu S. & Trived P. K.，1996，1997，1998；Cameron A. & Trivedi P. K.，1998；Faria A. et al.，2003）。然而，实际计量中常出现不满足上述等离散假定的情况，违背等离散假定的情况既可能是过离散（over-dispersion，即方差大于均值），也可能是欠离散（under-dispersion，即方差小于均值）。当过离散出现时，真实的方差会被低估，这将会错误的表现出数据中原本不显著的差异；当欠离散出现时，真实的方差会被高估，这样可能无法检验出组间分布的真实差异，参数的置信区间也会给得过大[3]。
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泊松分布的过离散型数据在现实中较为常见，实际观测到的方差一般大于均值可能的原因是不可观测的异质性（McCullagh P. & Nelder J. A.，1989；Cameron A. & Trivedi P. K.，1998）。Cameron A. & Trivedi P. K.（1990）提出了一些关于检验数据是否过度分散的不同方法，其中较为简单的一种方法是检验如下假设：
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H0：Var（y）=E（y））
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H1：Var（y）=E（y）+αg［E（y）］
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为了检验上述假设，建立如下回归：
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我国低碳现代农业发展研究
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上式也可以写为：
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我国低碳现代农业发展研究
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其中：表示标准化的残差。是原泊松分布（可以含常数项也可不含常数项）的预测值。如果原假设成立，那么式中的α1=0，通过t统计量即可检验H。如果α1显著为正，表明原泊松模型存在明显过度离散。
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3.模型拟合优度评价
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模型拟合的输出结果一般都会给出对数似然值，由于该值会受到样本量大小的影响，因而不能单独用作对模型拟合优度评价的指标。对同一数据拟合不同的模型就可以得出不同的对数似然比值，如果这些模型之间存在嵌套关系，那么一般采用似然比指数G2对不同模型的拟合优度做出评价，从而对模型进行选择。其基本做法是：泊松回归模型假定均值等于方差，则可将其看作是约束模型；而将不含此限制的模型（例如负二项分布）作为无约束模型，分别计算在约束和无约束条件下的最大似然值，然后计算二者的对数似然函数是否足够接近。以L表示负二元回归模型的似然值，L表示泊松回归模型的似然值，那么，一般的似然比检验表示为：G2=2（L－L）～χ2，其中，k为限制模型（泊松）与非限制模型（负二项）协变量数目的差值。这里零假设为限制模型与非限制模型无差异。统计软件很可能只会给出每一个模型的对数似然值，在这种情况下，需要计算χ2的值，如果χ2＞χ2，那么就拒绝零假设，认为限制模型对数据的拟合优于非限制模型[4]。
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估计负二项回归模型似然值的对数似然函数形式为：
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我国低碳现代农业发展研究
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其中：L、L、α分别由式（7.3）、（7.5）和（7.4）得出；β为待估参数。
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4.模型参数估计的实现手段
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