结果表明,二氧化碳排放、耕地利用转型(LUT)及其特定形态具有显著的空间自相关性,并且二氧化碳排放呈现“东高西低”“北高南低”的空间特征。耕地数量、空间结构及生产功能的转型对二氧化碳的直接效应和溢出效应均为正,而生活功能和生态功能转型对二氧化碳排放的直接效应与空间溢出效应均为负。此外,耕地利用转型的碳减排效果在不同主体功能区存在复杂的异质性。
在黄淮海平原耕地利用形态动态演化方面(图2),耕地利用显性转型(DFUT)明显高于隐性转型(RFUT),并且两者均遵循2000-2011年上升,2012-2020年下降的周期性趋势
。与数量转型(QFUT)相比,空间转型(SFUT)的变化周期滞后于数量转型,并且空间转型低于数量转型很长一段时间,这也许是因为耕地数量转型方面的变化将最终反映在空间分布和空间结构上,即空间转型基于数量转型。对于隐性转型来说,生产转型(PFUT)一直在呈上升趋势,表明由于农业机械化和生产因素的优化,耕地利用效率持续增加。同时,生活转型(LFUT)呈现下降趋势,生态功能转型保持相对稳定态势,并且生态功能转型(EFUT)显著高于生活功能转型。
图2 黄淮海平原不同mfz的DFUT、RFUT热图及其具体形态:UZ、城市化区;MAPZ,农业主产区;KEFZ,重点生态功能区
(2)在黄淮海平原碳排放方面,图5为黄淮海平原CO2年平均值的箱形图,2000 - 2020年黄淮海平原CO2年平均值呈持续上升趋势。值得注意的是,2000 - 2010年CO2排放量快速增长,2000 - 2010年年均增长17.43%,2010 - 2020年增速放缓,年均增长5.30%。
图5 2000 - 2020年黄淮海平原CO2排放箱线图
(2)空间自回归分析结果方面,耕地的空间邻近性增强了耕地利用转型和二氧化碳排放的空间自相关性。从表3可以看出,所有的全局莫兰指数均通过了1%的显著性检验,表明二氧化碳排放和耕地利用转型呈现显著空间自相关。为深入刻画二氧化碳排放和耕地利用转型的空间自相关性,文章绘制了二氧化碳排放、耕地利用转型、显性转型、隐形转型及其具体形态的莫兰散点图和LISA聚集图(图8,9)。大多数样点落在第一和第三象限,表明显著的“高—高”“低—低”空间集聚特征。表明,有着较高二氧化碳排放和耕地利用转型水平的区域往往和相似水平的趋势靠近。此外,双变量局部莫兰散点图显示二氧化碳排放与耕地利用转型及其具体形态间呈负相关,除了生产功能转型,表明耕地利用转型可能起到了碳减排的效果。
表3 全球CO2、FUT及其具体形态的Moran’s I指数
图8 2020年CO2、FUT、DFUT、RFUT及其具体形态的Moran's I散点图
图9 2000年至2020年CO2排放、FUT、DFUT和RFUT的LISA聚
集图
(2)在空间计量模型结果方面(表4),当考虑显性与隐性的特定形态时,所有模型均通过了显著性水平为1%的LM检验,而空间固定效应模型和双固定效应模型未通过RLM检验;当考虑DFUT和RFUT具体形态时,空间固定效应模型和双固定效应模型均通过RLM检验。此外,Hausman检验结果拒绝随机效应的零假设,表明固定效应模型更适合空间计量模型。为确保估计结果的稳健性,文章采用了更通用的空间杜宾模型进行估计,并采用Wald和LR检验SDM模型是否会退化为SAR或SEM模型。结果如表4所示,两个检验均通过1%显著性水平检验,表明SDM模型更适合本研究。
表4 模型选择结果
基于以上模型选择结果,本研究运用最大似然估计评价黄淮海平原从2000至2020年耕地利用转型对二氧化碳排放的影响,SDM模型的结果显示在了表5的第三列和第四列。为提供比较性见解,文章将OLS模型的结果放在了表5的第一列和第二列。当不考虑DFUT和RFUT的具体形态时,DFUT的系数为负,表明它可以减少碳排放,然而RFUT不显著,表明RFUT的效果可能被掩盖了。表5第二列和第四列呈现了考虑DFUT和RFUT具体形态时的回归结果。与第二列的基准回归没有考虑空间溢出效应的结果相比,第四列特定形态下的系数更小,表明当不考虑耕地利用转型的空间溢出效应时,耕地利用转型对二氧化碳排放的效果将会高估或低估。具体来看,QFUT、SFUT、PFUT的系数为正并且通过了显著性水平为1%和10%的检验,表明这些转型在黄淮海平原会促进二氧化碳排放;而LFUT和EFUT的系数为负,表明这些转型在黄淮海平原会有效抑制二氧化碳排放。当LFUT和EFUT每增加1%,二氧化碳排放会分别减少3.368%和4.782%。