近些年传统化石能源的有限供给和为应对全球气候变化的消费限制一定程度上制约了经济的发展。为实现“十二五”规划制定的约束性节能目标和2009年在哥本哈根气候会议上所做的减排承诺,中国政府实施了一系列节能减排的政策措施。农业部门能否和其他产业一样,在有效控制能源消费和温室气体排放的同时继续保持农业经济的发展,是本研究关注的要点。本研究基于自下而上的建模思想,首次建立了一个中国农业能源消费仿真与分析模型(SECA模型),以分析1996年至2010年的中国农业柴油和电力的消费特征,模拟能源在农业七个子部门的消费流向。通过中国农业狭义能量投入分析,本研究核算了中国农业消费的能源在一次能源、终端能源和终端功输出量三个层次的流动量和效率,然后借助农业生态学的方法推广到广义的能量投入和产出,建立了农机动力对人力、畜力的替代关系函数和农业经济的产出函数。同时本研究还建立了中国农业温室气体排放量核算模型(GEMA模型),核算了1996年至2010年中国农业由能源活动和生产活动引起的二氧化碳、甲烷和氧化亚氮排放量。能源消费特征和狭义能量投入的研究使得本研究从功输出量和热输出量的角度建立能源需求预测模型成为可能。同时广义能量产投比研究使得能源消费活动、农业生产活动和农业产出量这三者构成一个相互联系的整体,结合GEMA模型可以定量预测出这三者的温室气体排放量。正是基于这样的考量,本研究建立了基于4E视角的中国农业能源需求及温室气体排放的预测模型(FEFA模型)。所谓4E,即Energy、Environment、 Economy和Efficiency四个建模关键词的英文首字母。本研究应用FEFA模型预测了至2030年的中国农业的能源需求、温室气体排放、农业增加值产出和相关效率指标的最可能值、上限值和下限值。然后在FEFA模型基准情景的基础上,分别分析了人口政策、土地政策、农业机械化政策、粮食安全供给政策和能源产业政策的重要外部参数变化和可替代能源技术对中国农业4E体系的影响,从而给出中国农业实现节能减排的宏观政策路径和能源技术路径。这些研究成果对于我国农业经济发展、农业机械化进程、农业节能减排和农业劳动力释放潜力等政策具有积极的理论参考价值和现实意义,有助于我国实现低碳经济和可持续发展的目标。