《Frontiers in Environmental Science》：Spatiotemporal evolution and influencing factors of the agricultural carbon footprint in the yellow river basin
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在中国“双碳目标”（碳达峰与碳中和目标）以及黄河流域(Yellow River Basin, YRB)生态保护与高质量发展的背景下，理解农业碳足迹（Agricultural Carbon Footprint, ACF）的时空演化特征及其影响因素，对制定有效降低
在中国“双碳目标”（碳达峰与碳中和目标）以及黄河流域(Yellow River Basin, YRB)生态保护与高质量发展的背景下，理解农业碳足迹（Agricultural Carbon Footprint, ACF）的时空演化特征及其影响因素，对制定有效降低农业碳排放（Agricultural Carbon Emission, ACE）的政策十分关键。研究人员以YRB内55个城市2005—2024年面板数据为基础，采用生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）与空间杜宾模型（Spatial Durbin Model, SDM）开展研究。结果表明，ACE与碳封存（Carbon Sequestration, CS）呈波动上升趋势，而ACF呈“先升后降”态势，空间上中部和东部高、西部低；整体农业生态系统表现为生态盈余。ACF存在显著正向空间相关并呈现集聚特征。化肥与农药投入、财政支农水平、农业机械化水平对ACF有正向作用；城镇化水平、复种指数、农业产业结构、农业经济发展水平对ACF有负向作用。据此，建立YRB跨区域协同治理机制，可推动低碳农业转型并支撑“双碳目标”实现。
研究背景方面，农业系统兼具碳源与碳汇属性。中国2018年农业温室气体排放约793 Mt CO2当量，为全球第二大人为排放源之后的重要部门；IPCC指出农业活动约占全球排放22%，FAO强调农业碳汇约占全球碳汇池20%。YRB是中国重要农业区，同时面临水资源短缺、生态脆弱、农业面源污染和低效用水等问题，在保证粮食安全下亟需绿色转型。既有研究多聚焦单一作物、种植制度或省级尺度，较少在市域尺度同时核算ACE、农业碳封存（Agricultural Carbon Sequestration, ACS）与ACF，也常忽略空间异质性与碳汇作用，因此研究人员在YRB开展市域尺度ACF时空演化与驱动因素研究具有明确现实与学术必要性。该研究发表于《Frontiers in Environmental Science》。
主要技术方法上，研究人员基于《黄河主要支流派生目录》筛选YRB九省区55个城市，按上、中、下游划分为20、22、13个城市，构建2005—2024年面板数据，缺失值少于3%并以线性插值补齐。方法体系包括：生命周期评价（LCA，自原料提取至农场门“cradle-to-farm gate”的“自下而上”核算框架）用于测算ACE、ACS与ACF；ACE由化肥、农药、农膜、农机作业、灌溉等碳源排放系数加总；ACS依作物经济产量、含水量、经济系数与碳汇率估算；ACF定义为吸收农业排放所需生产性耕地规模，并以生态赤字或生态盈余判定系统状态；空间自相关分析采用全局与局部Moran's I识别ACF集聚特征；空间面板计量采用空间杜宾模型（SDM，同时容纳被解释变量与解释变量的空间滞后）识别影响因素。
研究结果如下。
3.1 Spatiotemporal variation of ACE：研究人员通过分时段与分区域核算发现，2005—2024年YRB的ACE总体波动上升，由12.15 Mt增至13.54 Mt，2016年达15.62 Mt；化肥是首要碳源，2013年前增、之后受零增长行动回落，农膜排放增幅最大，农药排放小幅下降，灌溉排放与旱情及粮食安全政策相关。空间上东南高、西北低，上游巴彦淖尔等灌区因能源密集型提水灌溉而排放较高，中游汾渭平原维持冬小麦—夏玉米高强度轮作而持续累积，下游黄淮海平原城市排放接近上游两倍。
3.2 Spatiotemporal variation of ACF：研究人员将ACE与单位耕地碳汇能力相比，发现ACF呈“先升后降”，高值集中于中游与下游平原城市，西部上游偏低；整体农业生态系统处于碳生态盈余（Carbon Ecological Surplus, CER），即碳汇能力大于ACF所占用耕地吸纳需求。
空间自相关分析部分：研究人员计算全局Moran's I，证实YRB市域ACF存在显著正向空间相关，局部LISA聚类显示高—高集聚多见于中下游产粮城市，低—低集聚多见于上游高原草甸与山地城市。
驱动因素分析部分：研究人员以SDM回归发现，化肥投入、农药投入、财政支农支出、农业机械化水平显著正向影响ACF；城镇化率、复种指数（Multiple Cropping Index, MCI）、农业产业结构、农业经济发展水平则呈显著负向影响，说明集约化投入推高足迹，而结构升级与城镇要素再配置有助于减负。
讨论与结论翻译部分：研究人员讨论指出，YRB农业碳治理不能沿用单一行政区思路，因为ACF具有跨市域溢出与集聚效应。结论为：过去20年YRB的ACE与CS波动上行，ACF先升后降且空间分异明显；ACF呈显著正向空间相关并集群分布；化肥、农药、财政支农与机械化推高ACF，城镇化、复种指数、农业产业结构与农业经济水平抑制ACF；基于此，应建立YRB跨区域协同治理机制，统筹投入品减量化、机械用能清洁化与碳汇巩固，以支撑生态保护、高质量发展与“双碳目标”。
