农业覆盖作物碳服务价值评估：基于碳封存与温室气体减排的经济分析

这篇研究创新性地运用数据包络分析（DEA）和影子定价模型，首次量化了覆盖作物在碳封存（CO2 eq.）和温室气体（GHG）减排（N2O/CH4）服务中的经济价值。研究揭示覆盖作物田比非覆盖田每英亩多贡献17.88美元碳封存价值，但非覆盖田在氮肥优化下GHG减排成本更低（9.42美元/英亩），为碳市场定价和农业可持续政策提供了关键理论依据。

　　

研究背景与方法创新
该研究针对美国农业温室气体排放占全国10%的现状（2021年EPA数据），聚焦玉米种植系统，创新性地构建了包含碳服务（carbon services）的农业生产技术模型。通过整合碳封存（s）和温室气体排放（e）两个维度，采用数据包络分析（DEA）的非参数方法，突破了传统生产函数无法处理多输出系统的局限。研究特别设计了"双子系统技术"——碳封存技术T^S和排放技术T^E，通过土地投入量X₁的边际变化来量化环境服务的影子价格。

关键发现与机制解析
实证结果显示，覆盖作物田的碳封存服务价值显著高于传统农田（17.88 vs 9.42美元/英亩），这源于覆盖作物提升的土壤有机质（x₆）和减少的氮肥流失。但研究发现一个反直觉现象：非覆盖作物田在GHG减排上更具成本效益，这是由于集约化农田通过精准氮肥管理（n）能更高效降低N₂O排放（全球增温潜势为CO₂的273倍）。研究通过弱处置性假设解释了氮肥（n）和动力成本（p）与排放（e）的非线性关系，揭示了农业技术选择中的"碳-氮权衡"现象。

政策启示与应用价值
通过对比PepsiCo激励计划（10-15美元/英亩）与影子价格，研究指出当前碳市场对覆盖作物的补偿不足。研究提出的边际价值模型（公式10-13）为制定差异化碳补贴提供了量化工具，例如对初期采用者给予更高溢价以抵消转型成本。研究还发现，土壤有机质（x₆）的自由处置特性使其成为最具成本效益的碳汇 enhancement 途径，这为美国农业部（USDA）的土壤健康计划提供了经济学佐证。

技术突破与局限
该研究首次将Murty等人的"联合生产"理论扩展到农业碳服务领域，通过方向性距离函数解决了DEA模型在顶点处斜率不唯一的问题（Podinovski方法）。但作者指出，未量化覆盖作物生物量（如根系碳输入）是主要局限，未来需结合同位素示踪技术提升数据精度。这些发现为农业碳中和政策设计提供了里程碑式的理论框架。