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Alla Golub, Thomas Hertel, Huey-Lin Lee, Steven Rose, and Brent Sohngen

本文分析了土地利用在全球农林业温室气体减排中的重要作用。陆地活动产生了约占全球温室气体（GHG）排放的三分之一，然而影响土地利用决策的因素却一直没有被引入经济模型中。本文开发了一个有效考虑农林业土地利用机会成本的一般均衡（CGE）模型，这样就能分析跨行业或行业内对不同土地利用的竞争，以及行业生产中土地和其他生产要素的替代作用。由于不同类型的土地、区域和行业的减排成本不一样，在对碳税影响的分析中，本文发现它将对全球各国的比较优势有显著影响，并发现使用森林固碳是全球GHG减排的最优策略。然而，跟世界其他国家相比，美国与中国的土地利用气体减排主要来自于农业。在农业中，其气体减排主要来自化肥使用的减少。在整个世界范围内，农业的气体减排主要来自于反刍家畜产生的甲烷，其次是化肥和水稻行业活动产生的甲烷。从这个结果也可以发现，只考虑区域减排的分析会高估或者低估减排政策的潜力。例如，只关注美国的研究分析很有可能高估农业减排的潜力。最后，此一般均衡模型在模拟土地利用竞争和GHG减排方案上提供了有效的实证研究工具。

1. 分析框架

本文开发了一个修正版的GTAP模型（GTAP-AEZ-GHG模型），将土地异质性和相关的GHG排放和固碳涵盖到了标准的GTAP模型框架中。鉴于本文将阐述土地利用竞争和温室气体减排技术的机会成本问题，因此主要关注农业非二氧化碳GHG的排放和森林固碳，而不考虑化石能源燃烧的二氧化碳排放。所以，我们通过修改标准GTAP模型使得气体排放和固碳直接跟潜在的经济驱动机制联系起来，例如碳税后的公司成本最小化调整。

文章将全球分为三大区域：美国、中国和其他世界国家。将美国和中国分开是为了比较分析对经济发展程度和农林业结构不同的区域所产生的不同的影响。本文模拟了24个经济行业，包括土地利用排放气体的主要行业，以及初级和次级的食品、木材市场。

由于旨在模拟土地利用的竞争，将土地作为一个异质性的生产要素是非常重要的。与劳动力按技术的分类一样，土地也应该按其生产率的不同进行分类。因此按生长期（6类：60天为一间隔）和气候类型（3类：热带、温带、寒带）两个维度，将土地分为了18个农业生态区域（AEZ）。当不同的AEZ之间的替代率足够高时，不同的AEZ的土地回报率将密切相关。

针对具体某个AEZ，本文通过常弹性转换函数（CET）限制了各行业或各用途的土地供给。因此，将某个AEZ用于林业和玉米种植的回报率允许产生差异。CET参数的绝对值限定了给定用途下土地供给对租金的弹性上限，而土地供给对租金的弹性下限为0。

在模型中，生产者首先要最优地决定如何将土地分配给不同农作物种植。然后在权衡了农作物种植和畜牧的回报率之后，最优地分配土地给这两种用途。

CET土地供给函数的参数校准来自于现有的计量文献。农业和林业用地的转换弹性小于种植和畜牧之间的弹性，而它们均小于不同农作物种植之间的转换弹性。其中，考虑到森林固碳补贴政策将扩大林业用地，因此对本文最重要的是农业和林业用地的转换弹性。根据文献，此弹性最大值为0.25，于是农林用地的转换弹性为-0.25。另外两个弹性分别为0.5（农作物 vs 畜牧）和1（不同农作物之间的转换弹性）。

2. 研究结果

本文通过各行业和地区的GHG减排总结政策影响。同时，本文也简要地比较了区域和全球范围的碳税政策的影响，假设单位碳税从$1/TCE上升到$100/TCE。

2.1. 全球范围的碳税政策减排影响

图1a 展示了全球GGH的减排状况。碳税使得每年的农林业排放量减少高达 3 BTCE。减排的最大贡献是林业用地的扩张，其中大部分来自于热带地区森林采伐的减少。图1b详细地展示了碳税对全球农业的影响，其中反刍家畜行业拥有最大的减排潜力，其次为农作物。

2.2. 减排政策对土地使用的影响

农林两行业的土地利用竞争在全球碳税后的产出变化中起了重要作用。表8显示碳税政策使得美国主要林业用地之一AEZ12增加了7%多，而农业行业因为固碳补贴导致的林业扩张而减少了种植面积。对于AEZ11来说，林业扩张带来了类似的用地变化，但三分之二来源于谷物种植用地的减少。对于不活跃的商业林AEZ类型来说，其他农作物用地反而扩大了。另一方面，畜牧业用地都是减少的（最后一列）。

相比美国，中国的林业用地扩张幅度较小。其中，所有水稻用地和畜牧业用地都减少，转换成其他农作物或谷物种植用地。

2.3. 减排政策对农业要素强度和产出的影响

表7展示了三个区域的农业产出和投入-产出强度的变化。美国农作物行业对化肥的使用强度和所有地区水稻部门的土地利用强度受到了最大的影响。这些变化都直接跟碳税政策有关。例如，美国农作物生产的农民为了减少化肥的使用，只能增加其他要素的投入。因此，每桶玉米平均人力增加了8%，其他可变要素投入使用强度增加得更多。

任何行业的总气体排放量不仅取决于投入-产出强度，也和总产出相关。表7的第一列展示了这些农业总产出的变化。由于碳税对美国农业有利，美国农业总产出上升。中国和世界其他国家产出下降导致农产品价格上升，而美国水稻行业得到了高达13%的产出增长。然而，这个增长不是因为种植用地扩大导致的，是原因单产的提高。相反，由于固碳补贴使得林业用地增加，世界其他国家的农业产出下降。中国农业产出同样下降，下降最大的分别是水稻和畜牧业。

3. 结论

本文通过嵌入土地异质性和非二氧化碳温室气体排放的可计算一般均衡模型，分析了碳税和固碳补贴政策对农林行业的影响。结果表明，森林固碳对全球GHG减排的边际成本最小。跟世界其他国家相比，美国与中国的土地利用气体减排主要来自农业，其中以化肥使用的减少最为突出。在整个世界范围内，农业的气体减排主要来自畜牧业产生的甲烷，其次是化肥和水稻行业产生的甲烷。

原文：Golub, A., Hertel, T., Lee, H.L., Rose, S. and Sohngen, B., 2009. The opportunity cost of land use and the global potential for greenhouse gas mitigation in agriculture and forestry. Resource and Energy Economics, 31(4), pp.299-319.

摘要翻译：欧阳梦春

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