环境库兹涅茨曲线实证研究进展＊

桂小丹 李慧明

(南开大学循环经济研究中心,天津 300071)

环境库兹涅茨曲线实证研究进展＊

桂小丹 李慧明

(南开大学循环经济研究中心,天津 300071)

经济增长与环境之间的矛盾愈演愈烈,推动了环境库兹涅茨曲线研究。EKC始于实证研究,是指经济增长和环境污染水平的倒U型关系,随后的研究中也把经济增长与环境质量的曲线关系称为EKC。从20世纪90年代初至今,国内外对经济增长与环境质量的关系进行了大量实证研究。本文概括环境库兹涅茨曲线实证研究所用的拟合模型,主要有二次函数型、三次函数型和对数函数型。环境库兹涅茨曲线实证研究所用到的数据有截面数据、面板数据和时间序列数据,本文评价了选用三种数据的优劣,并依据数据类型分类回顾了国内外环境库兹涅茨曲线的实证研究。在此基础上,从数据选取、指标选取和研究方法三个角度进行了国内外环境库兹涅茨曲线实证研究的比较。最后,提出可对生态指标拓宽、模型改进和经济增长与环境质量的相互作用等方面进行深入研究。

环境库兹涅茨曲线(EKC);经济增长;环境质量;实证研究

20世纪90年代初,Gross man和Krueger研究发现经济增长初期环境污染程度较轻,但污染程度随着人均收入的增加趋于严重;当人均收入达到一定程度后,环境污染反而随着人均收入的增加而减少,用曲线表示的话则形如一条倒U型的曲线[1]。Panayotou借用著名经济学家库兹涅茨对经济增长与人均收入分配关系研究所得到的倒“U”型曲线关系,将该曲线称为“环境库兹涅茨曲线(EKC)”[2]。

在中国,改革开放30年以来,经济迅猛发展,但是资源及环境问题日渐突出,环境污染和生态破坏造成了巨大经济损失。中科院测算,2003年环境污染和生态破坏造成的损失占GDP的15%,如何实现经济增长与资源环境协调发展是摆在我们面前的大难题。为了给经济增长和资源环境的协调发展提供参考依据,本文系统梳理国内外有关EKC的实证研究,并对识别出的关键问题进行分析,希望能给国内经济增长与资源环境关系研究提供一些参考依据。

1 EKC实证研究的拟合模型

环境库兹涅茨曲线是以经济指标为横轴,环境指标为纵轴的曲线,为了表述的方便,我们把在实证研究中以经济指标为自变量的环境指标函数称为EKC的拟合模型。最早的EKC拟合模型是简单的二次多项式,Y=b0+b1X+b2X2,随后,还有三次函数模型,Y=b0+b1X+b2X2+b3X3[1]。David stern基于假设在不同国家或地区收入弹性相同,则标准的EKC回归方程应该如下[3]:

其中E是排放量,P是人口数量,前两项参数是随着国家或地区i和年份变化的,这个方程一般用面板数据,但也有的研究是用时间序列数据的。

在国内外的实证研究中,用到最多的是三次函数的拟合模型。本文认为由于不同国家或地区的情况不同,EKC拟合模型不是固定的一种形式,应用多种形式进行回归分析,找到该地区较适合的EKC拟合模型。

2 EKC实证研究的数据选取

EKC研究用到的数据有截面数据、面板数据和时序数据。不仅同一个国家或地区的环境—经济增长曲线形状在不同时间里不一致,具有时序维度特征,同时不同发展水平的国家的环境-人均收入曲线存在差异,也具有截面的特征。面板数据同时具有截面数据和时序数据的特征,就样本数据量而言,面板数据包含较多数据点,因而带来较大的自由度,因此结合时序和截面两维特征的面板数据能够反映出人均收入水平变化和地区差异对环境—经济增长关系的综合影响。而中国区域间经济和文化的空间差异显著,各时间阶段环境与经济状况也不一致,本文认为采取面板数据模型能够较好地处理我国区域发展不平衡的特点,将有利判断环境—经济增长曲线形状。

3 EKC的实证研究

3.1 基于截面数据的实证研究

Panayotou直接用人均GDP作为经济指标,采用1985年的54个国家样本,除了选取二氧化硫、氮氧化物、SPM污染物指标,还选取了生态破坏指标森林砍伐率,研究发现三种污染物与人均收入的关系符合对数二次函数模型,呈现倒U型曲线。此外,建立了森林砍伐率与人均收入和人口密度之间的函数,进一步证实了环境库兹涅茨曲线的存在[2]。Carson使用美国50个州的数据,用七种污染物分别对人均收入作回归,计算结果和EKC预测的结果相一致[4]。Wang et al.运用1990年美国城市的有毒废物横截面数据,研究结果认为存在城市收入和有毒废物之间的倒U型曲线[5]。Cropper和Griffiths研究了非洲、拉丁美洲和亚洲三个区域的森林砍伐率与人均GDP的关系。选取的环境指标也是生态破坏指标(森林砍伐率),样本空间也更大了,结果表明经济增长并不能自行解决森林砍伐问题[6]。Bagliani等研究了141国家人均收入与环境压力的关系,其中用生态足迹表征环境压力,结果表明人均收入与环境压力不存在倒U型关系[7]。

本文认为从截面数据获得的倒U型曲线只是表明所选样本国家存在EKC特征,而不能预测这些国家或地区以后的环境形势,因此从截面数据获得的倒U型曲线的证据并不能令人信服。

3.2 基于面板数据的实证研究

1991年,Gross man和Krueger首次对EKC进行了实证研究,他们利用GEMS(global environmental monitoring and security)的32个国家中的52个城市的1977-1988年的横截面数据,环境指标选取SO2浓度、微尘和悬浮颗粒,经济指标采用按购买力(purchasing power parity)计算的人均GDP,研究发现三种污染物都与人均收入呈倒U形关系。他们通过论述得出结论:一旦达到一定的人均收入水平,空气和水体质量可能随经济增长而得到改善[1]。

Shafik和Bandyopadhyay选取1960-1990年的149个国家的面板数据,考察环境质量的10个不同指标与人均GDP关系时,与Gross man和Krueger一样,他们也用购买力来衡量人均GDP,采用一次、二次对数EKC方程,研究发现倒U型关系对于SO2与城市烟雾指标是适用的,但饮用水质量、城市卫生与人均GDP之间不呈倒U型关系[8],他们认为环境与经济增长之间存在的关系不是固定的形式,指出经济增长要缓解环境问题是可能的,但不存在一个环境自发改善的过程,只有当环境问题产生了一定的成本或直接损害到人们的生存环境时,才会驱使人们行动起来保护环境。

Selden和Song采取30个国家的面板数据,其中22个国家为高收入水平,6个国家为中等收入水平,2个国家为低收入水平,选取SO2、NOx、SPM、CO这四种气体污染物的排放量,同样采用按购买力计算的人均GDP作为经济指标,以二次线性函数为EKC方程,研究发现所选的污染物排放量与人均收入均呈倒U型关系,他们特别指出,由于转折点高于大部分国家目前的经济水平,因此全球大气污染在未来的年份里将进一步趋于恶化,排放量将经历一个非常长的时期后才会下降[9]。

Bruyn、Bergh和Opschoor运用新西兰、西德、英国和美国1960-1993年数据,对二氧化碳、二氧化氮和二氧化硫的简化模型进行估计,所有模型均拟合很好,模型结果说明经济增长对污染排放具有正效应,即经济增长造成环境污染加剧[10],他们认为污染排放的下降可能是由于技术进步和结构调整所造成。

Harris、Chambers和Kahn利用146个国家从1961-2000年的生态足迹和人均GDP数据,他们认为生态足迹指标较为全面表征环境压力,其实证研究结果表明生态足迹与人均GDP不存在倒U型曲线关系,并提出经济增长自身不会改善环境[11]。

国内近年来也开始尝试采用面板数据进行EKC的研究。包群和彭水军基于1996-2000年中国30个省(市、自治区)6类环境指标的面板数据,通过构建包括产出方程与污染方程的在内的联立方程组综合考察中国是否存在环境库兹涅茨曲线等问题,结果支持了经济增长与污染排放的双向作用,并提出了同时提高治污能力与促进经济持续增长的政策组合[12]。许士春等利用1990-2005年中国28各省市的面板数据,构建包含污染方程和产出方程的模型来分析中国经济与环境污染的相互关系[13]。庄宇等运用环境库兹涅茨理论和自回归分析模型,对1995-2004年我国西部地区人均GDP与废水排放量进行分析,结果表明经济增长伴随着水环境质量的持续恶化[14]。Song Tao利用中国29各省市1985-2005年数据,研究人均GDP的废气、废水、废物排放量和人均GDP的关系,结果表明环境污染随着经济增长而加剧,只有到达极高增长水平,环境才会得到改善,因而呼吁中国政府采取有效措施降低EKC的拐点以及保护环境[15]。

3.3 基于时间序列的实证研究

Vincent J.检验了马来西亚从70年代后期到90年代初期人均收入和大量空气污染、水污染物质之间的关系。从这种单个国家研究中得出两个重要的结论:第一,跨国研究可能无法预测人均收入与环境在单个国家中的关系;第二,Vicent所检验的污染物质中没有一个与人均收入呈倒U型关系。De Bruyn.et al.[10]等均利用时间序列数据对单一国家是否存在EKC做了研究,这些研究结果表明单一国家内存在环境库兹涅茨曲线是值得怀疑的。

国内对经济增长与环境关系的研究起步较晚,并主要集中在环境库兹涅茨曲线上。大多数研究均采用时间序列数据进行分析,所选的样本地区、指标和EKC拟合模型略不尽相同,得出的结果亦有不同。表1列举了2006-2008年国内利用时间序列数据对EKC的实证研究,可以看出,我国对单个地区是否存在环境库兹涅茨曲线做了大量的研究,越来越注重经济增长与环境质量的关系研究。

4 国内外EKC实证研究的比较

第一,从数据选取来看,国外的实证研究在模型的设定和估计上多采用面板数据,少量研究采用截面数据或时间序列数据,而国内大多数的研究利用时间序列数据验证某区域(省、市)或者是否存在倒U型的EKC,或是求证该区域经济增长与环境关系的曲线形状,近几年也有部分研究尝试采用面板数据,然而采用面板数据、截面数据还未成为国内实证研究的主流。由于面板数据具有截面数据和时间序列数据的双重特征,采用面板数据的研究将会成为国内外实证研究的主流。

第二,从指标选取来看,国内外研究所用经济指标较简单,主要是人均GDP、人均收入等。国外的实证研究选取的环境质量指标非常广泛,几乎涵盖环境质量的各个方面,既有环境污染指标,也有资源生态指标和能源指标。不过目前对资源生态指标和能源指标研究较少,尚无一般性结论。如对于森林砍伐量指标,Cropper、Shafik和Panayotou的研究结果也不同。在能源指标的研究中,Cole和Suri认为随着经济的增长,能源总消耗量直线上升,而Galli认为单位美元GDP的能耗可能会下降。Seppala研究了美国、德国、日本、新西兰和芬兰的直接物质流,发现其与经济增长无关。国内的实证研究选取的环境指标主要为环境污染类指标,很少涉及难以量化的生态破坏指标。

第三,从研究方法上看,国内外实证研究并未实现方法、模型上的突破,所选择的方法大部分是对Grossman和Krueger[1]方法的继承或完善,即一般方法是通过在经济指标与环境指标之间建立经济模型进行回归分析,得出经济增长与环境质量之间的关系。国外研究使用线性或对数的拟合模型,国内多选取线性的拟合模型。因此,对研究方法的改进也是未来的一个研究重点。

5 进一步研究的展望

本文认为能为中国经济增长与资源环境协调发展提供理论依据或实践建议,有关经济增长与资源环境关系的研究是有价值的。鉴于目前国内外EKC研究现状,结合我国实际情况,本文认为下述问题需要进一步深入探讨:5.1 生态环境指标拓宽

从指标选取方面,国内的实证研究选取的环境指标主要为环境污染类指标,随着经济的发展、社会的进步和科技水平的不断提高,越来越多的环境污染物能够被治理,但生态问题越来越严重。广义上的环境质量,不仅包括环境污染,还包括生态破坏,如土地沙化、草场退化、毁林、物种灭绝、全球气温上升等。因此EKC的研究不能局限于环境污染,选取生态环境和资源方面的指标是未来研究的一个重要方面。

5.2 模型改进

在进行经济增长与环境质量关系实证研究时,数量模型较为单一,不能反应其他因素对经济增长与环境质量关系的影响,因此建立一种能够反映主要因素且简单明了的数量模型,对表征经济增长与环境质量的关系具有实际意义。

表1 2006-2008年国内利用时间序列数据有关EKC的实证研究

5.3 经济增长与生态环境的相互作用

EKC表征的是经济增长对环境质量的影响,不考虑生态环境对经济增长的反馈作用。实际上,作为人类社会生产活动基础的生态环境既受社会经济增长的影响,又反馈于社会经济活动,制约经济效益。只看到经济增长对生态环境演变的作用,看不到生态环境演变对于社会经济的反作用是很不够的,它无法圆满解释社会经济成长过程中出现的诸如增长与停滯甚至倒退的复杂现象,一时的生产力发展或生产关系进步而社会经济反而呈萎缩状况的现象等等。虽然EKC的实证研究很多,但得出的结果不一,经济增长与生态环境的互相作用机制还不清晰。因而,未来研究中应重视生态环境退化或改善对经济的反作用,在其互相作用机制方面进行深入研究,这对改善环境质量和指导人类发展具有重要意义。

(编辑:王爱萍)

[1]Gross man GM,Krueger A B.Envimnnmntal I mpacts of a North A-merican Free TradeAgreement[C].NationalBureau of Economic ResearchWorking Paper 3914,NBER,CambridgeMA,1991.

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[14]庄宇,张敏,等.西部地区经济发展与水文环境质量的相关分析[J].环境科学与技术.2007,30(4):50-52.

[15]Song Tao,Zheng Tingguo,et al.An Empirical Test of the Environmental KuznetsCurve in China:A PanelCointegrationApproach.China Economic Review,2008,19:381-392.

AbstractThe research of environmental Kuznets curve is promoted by intensified conflict bet ween economic growth and environment.The concept of environmental Kuznets curve starts from empirical study,initially referring to the invertedU-type relationship between economic growth and the level of environmental pollution,and later the inverted U-type relationship between economic growth and environmental quality is also called the environmental Kuznets curve.There aremany empirical studieson the relationship between economic growth and environmental quality since the early 1990s.This article outlines the fittedmodelof environmental Kuznets curve used in empirical research:quadratic function,the three function-and logarithmic function.The data used in the empirical studies are crosssectional data,panel data and time series data.The paper evaluated the three kinds of data used in empirical studies and review the empirical studies of environmental Kuznets curve.Then the paper compared the empirical studies at home and abroad in the data selection,indicators selection and methods.Finally,the paper recommended environmental indicators should be broadened,model i mprovement and continue studying the interaction between economic growth and environment.

Key wordsenvironmental Kuznets curve;economic growth;environmental quality;empirical analysis

Empirical Study of Environmental Kuznets Curve

GU I Xiao-dan L I Hui-m ing
(Research Centeron Circular Economy,NankaiUniversity,Tianjin 300071,China)

X171.1

A

1002-2104(2010)03专-0005-04

2009-09-11

桂小丹,硕士生,主要研究方向为生态环境。

＊国家社会科学基金重大项目“我国生态文明发展战略研究”(No.07&ZD018)资助。