农业非点源污染与经济增长关系的实证研究——基于环境库兹涅茨曲线检验

洪业应

(涪陵行政学院科研管理与区情研究室，重庆涪陵 408000)

1 研究背景

非点源污染即面源污染，是指溶解性或固体污染物在大面积降水和径流冲刷作用下汇入地表水体而引起的污染。农业非点源污染则是指在农业生产活动中，氮、磷等营养物质，农药、重金属等有机和无机污染物，土壤颗粒等沉积物，通过地表径流和地下渗透，造成环境尤其是水域环境的污染［1］。国内学者对农业非点源污染和经济增长的关系进行了分析、检验，其主要集中在环境库兹涅茨曲线(Environmental Kuznets Curve，EKC)是否具有普遍性及转折点的确定，并取得了丰富的研究成果［2－3］，目前对农业非点源污染的EKC假说的实证研究多数采用面板数据分析，该方法的假设是所有国家和区域都遵循相同的EKC发展路径［4］;但是根据相关研究得出，时间序列数据能够较好地拟合EKC模型，而面板数据却不能够得出理想的模拟效果［5］;在选取经济发展指标时，诸多学者主要选用人均GDP、农民人均纯收入等指标来表示［6－8］，然而化肥、农膜和农药作为重要的农业生产资料，主要用于农业活动，尤其是农业种植业，因此选取人均GDP、农民人均纯收入未免存在计算结果的误差;同时国内研究成果更多的是从宏观层面和定性角度加以研究，研究的区域主要集中于东、中部区域，对于西部尤其是山区、岩溶地貌区域的农业非点源污染是否符合“EKC”假说涉及较少，对于岩溶山区农业非点源污染与经济增长是否具有类似“倒U型”关系，是否与前述研究一致，还有待于进一步研究。

重庆市地处我国西南岩溶山区，其岩溶面积3.28 ×105km2，占全市国土面积的39.71%;山地、丘陵地貌占全市国土面积的94.00%;2011年年底全市常住人口为2 919万人，人口密度为354人/km2，是全国平均水平(全国143人/km2)的2倍多。重庆人多地少、山高坡陡，“巴掌田”、“鸡窝地”等居多，农业生产条件差，生态环境脆弱等问题仍然十分突出;因地处长江上游三峡库区，其生态地位十分重要。在重庆直辖以来，农业取得了长足发展，但也由此带来了农业资源与环境问题的凸显，其中农业非点源污染在相当时期内已成为制约农业循环经济发展的重要因素之一［9］。发达国家的经验表明，农村生产与生活引起的非点源污染已经开始取代点源污染，逐渐成为了水体污染的重要因素。为此，本文基于重庆市1996—2011年时间序列数据，采用Eviews 6.0软件，运用计量分析方法研究农用化肥、农膜和农药单位播种面积施用量与农业经济增长水平变量关系，探讨其关系是否符合EKC模型，对山区农业经济增长与农业非点源污染之间的演变关系进行系统分析。该研究结论也可为相关部门制定农业环境政策和农业的可持续发展提供一定的参考，提高人们对区域农业非点源污染的重视。

2 变量选取与数据来源

2.1 变量选取

根据重庆市农业面源污染的相关研究［9］，本文选取投入农业生产的主要农用物资化肥、农膜和农药作为农业非点源污染源变量，为更好反映农户施用水平，因此选以单位播种面积化肥、农膜和农药投入施用量为指标来表示农业非点源污染强度［10］，用yi表示(i=1，2，3)，即 y1为化肥投入强度(kg/hm2)、y2为农膜投入强度(kg/hm2)、y3为农药投入强度(kg/hm2)。反映农村经济发展的指标有很多，诸如农业人均GDP、农民人均纯收入等指标，然而化肥、农膜和农药作为主要的农业生产资料，其主要用于农业活动，尤其是农业种植业，对于我国目前仍实行的家庭联产承包经营的小户来说，农业种植业很重要的功能就是家庭食用品的供给保障，所以，农户施肥量、防虫等决策主要受农业种植业产出水平的影响。因此，选取x1为人均大农业产值(元)和x2为人均种植业产值(元)来表示农业经济增长水平更具有重要的现实意义。

2.2 数据来源与说明

为探究重庆直辖后的农业非点源污染状况，选取1996—2011年为研究时段，分别研究农用化肥、农膜和农药单位播种面积投入量与人均大农业产值(元)、人均种植业产值(元)的关系。为消除价格因素对经济变量的影响，经济变量分别以1995年为基期计算成可比价。分析研究的指标数据，依据《重庆统计年鉴1996—2012》、《2011、2012 年重庆市国民经济和社会发展统计公报》等公开发布的数据为基础，见表1。本文中的人均大农业产值以农林牧渔业总产值为基础计算，人均种植业产值是以狭义的农业产值为基础计算(以下称人均小农业产值)。

3 农业非点源污染源与农业经济增长关系的实证研究

3.1 模型构建

根据环境库兹涅茨曲线(EKC)相关理论，构建农业非点源污染的库兹涅茨曲线模型。为检验农业非点源污染与农业经济增长关系是否符合环境库兹涅茨假说，本文以单位播种面积化肥、农膜和农药投入施用量为因变量，以人均大农业产值(元)和人均小农业产值(元)作为自变量，分别研究每个因变量与各个自变量的关系。根据每个因变量与各个自变量的散点图，分别用非“倒U型”特征一次函数和具有“倒U型”特征的二次或三次函数型［7］进行模拟，检验农业非点源污染指标与农业经济增长变量是否符合环境库兹涅茨曲线(EKC)假说。用于模拟每个因变量与各个自变量的模型如下:

表1 重庆市1996—2011年农业非点源污染源与农业经济增长变量相关汇总表Table 1 Data of agricultural NPS pollution and agricultural economic growth indicators of Chongqing from 1996 to 2011

式中:yi表示各种农业非点源污染强度指标;β0表示常数;βi表示回归方程参数;xi表示经济增长水平;μ为随机影响因素。

3.2 实证检验与分析

使用Eviews 6.0软件用OLS估计方法，以表1数据用式(1)研究每个因变量与各个自变量关系。依据F检验值来确定回归模型的总体拟合情况，依据t统计量来判定回归系数是否显著，依据校正R2和估计标准误差大小选择最优估计模型。

3.2.1 化肥投入强度与农业经济增长的“EKC”检验

采用OLS估计方法对单位播种面积化肥投入施用量与人均大农业产值和人均小农业产值关系，用式(1)进行模拟，其最优回归估计模型见表2。由表2看到，在R2和F统计量均通过1%显著水平情况下，单位播种面积化肥施用量与人均大农业产值和人均小农业产值关系均呈二次函数型，即呈现“倒U型”曲线形状，具有“EKC”假设图形的趋势特征，见图1。

图1 单位播种面积化肥施用量与农业经济增长变量拟合曲线Fig.1 Fitted curves of the relationship between the amount of chemical fertilizer per unit sown area and the agricultural economic growth indicators

与表1时间序列数据比较，“倒U型”曲线的转折点在2009年与2011年之间，但更靠近2009年数据。由表1看到，重庆市单位播种面积化肥施用量自1996—2005年期间增速较快，年均增长率为2.58%，到2006—2011年增长减慢，年均增长率为0.8%并呈现向下的拐点(2010年左右);从全市单位播种面积化肥施用量分析结果看，以2009年的275.58 kg/hm2为最大值，2011年比2009年下降2.51 kg/hm2。综上所述，重庆市单位播种面积化肥施用量与农村经济发展变量的关系，具有“EKC”假设图形的趋势特征，并以2009年为拐点。单位播种面积化肥投入施用量与农业经济增长变量呈现“倒U型”曲线，说明农业经济增长对化肥投入施用量需求的规模效应在2009年后开始脱钩，农业经济增长方式已从2009年前对化肥投入施用量规模效应向投入要素的结构效应转变。农业经济增长方式正在由粗放型向集约型过渡，农业产业结构调整稳步推进，施肥结构逐渐合理化，引进化肥新品种，逐步扩大实行测土配方施肥。

3.2.2 农膜投入强度与农业经济增长的“EKC”检验

采用OLS估计方法对单位播种面积农膜用量与人均大农业增加值、人均小农业增加值、人均大农业产值和人均小农业产值关系，用式(1)进行模拟，其最优回归估计模型见表3。由表3看到，在R2和F统计量均通过1%显著水平情况下，单位播种面积农膜施用量与人均大农业产值和人均小农业产值关系均呈二次函数型，即呈现“倒U型”曲线形状，具有“EKC”假设图形的趋势特征，见图2。

图2 单位播种面积农膜施用量与农业经济增长变量拟合曲线Fig.2 Fitted curves of the relationship between the amount of farming film per unit sown area and the agricultural economic growth indicators

表2 单位播种面积化肥施用量与农业经济增长变量模型估计的最优结果Table 2 Model-estimated optimal results of the relationship between the amount of fertilizer per unit sown area and the agricultural economic growth indicators

表3 单位播种面积农膜施用量与农业经济增长变量模型估计的最优结果Table 3 Model-estimated optimal results of the relationship between the amount of farming film per unit sown area and the agricultural economic growth indicators

与表1时间序列数据比较，“倒U型”曲线的转折点在2010年左右，靠近2009年数据，因此以2009年作为“倒U型”的拐点。因此，认为重庆市单位播种面积农膜用量与人均小农业产值的关系，具有“EKC”假设图形的趋势特征，并以2009年为拐点。单位播种面积农膜用量与农业经济增长变量具有“EKC”假设的趋势特征，说明农业经济增长对农膜用量需求的规模效应在2009年后开始脱钩。其主要原因大致归结为农膜利用效率提高和生态农业的发展。提高农膜利用效率途径，一是通过土地整理，使土地小块经营向规模经营转变，加上农膜正确安装和使用;二是正确选用和科学使用各种专用膜产品。单位播种面积农膜用量与大农业经济变量的拟合度要优于与小农业的经济变量的拟合度。这主要是农膜不仅使用于小农业，在林业、畜牧业上也正在广泛使用，如用于苗木的繁育，大棚养殖鸡、鸭、鹅等。

3.2.3 农药投入强度与农业经济增长的“EKC”检验

采用OLS估计方法对单位播种面积农药施用量与人均大农业产值和人均小农业产值关系，用式(1)进行模拟，其最优回归估计模型见表4。由表4看到，在R2和F统计量均通过1%显著水平情况下，均呈二次函数型，即呈现“倒U型”曲线形状，具有“EKC”假设图形的趋势特征，见图3。

图3 单位播种面积农药施用量与农业经济增长变量拟合曲线Fig.3 Fitted curves of the relationship between the amount of pesticide per unit sown area and the agricultural economic growth indicators

与表1时间序列数据比较，“倒U型”曲线的转折点均在2009年左右，靠近2009年数据，因此以2009年作为“倒U型”的拐点。因此，认为重庆市单位播种面积农药施用量与农业经济增长变量呈现“倒U型”曲线，具有“EKC”假设图形的趋势特征，并以2009年为拐点。说明农业经济增长对农药用量需求的规模效应在2009年后开始脱钩。同时，单位播种面积农药施用量与大农业经济变量的拟合度要优于与小农业的经济变量的的拟合度，这与农药不仅用于小农业，而且还用于林业、草业病虫害防治有关。

4 结论与讨论

通过对重庆市1996—2011年农业经济增长变量分别与农业非点源污染源单位播种面积投入强度的统计资料，采用环境库兹涅茨曲线模型，探讨重庆市农业经济增长与农业非点源污染源单位播种面积投入强度的相关关系。

(1)单位播种面积化肥、农膜、农药施用量与农业经济增长变量关系均呈二次函数型，即呈现“倒U型”曲线形状，具有“EKC”假设图形的趋势特征，并以2009年为拐点，从而证明重庆市农业非点源污染与农业经济增长存在“强相关—减排—脱钩”的关系，符合环境库兹涅茨(EKC)理论。重庆市农村经济发展水平低，单位播种面积化肥、农药施用量与农业经济增长变量开始脱钩。

(2)从污染结构来看，农资污染尤其是农膜污染在较长时间内呈现持续上升趋势，应成为重庆市农业非点源的管理重心。

(3)单位播种面积化肥、农膜、农药施用量与大农业经济变量的拟合度要明显优于与小农业经济变量的的拟合度，说明大农业的产业组合效应或交互效应促进了单位播种面积化肥、农膜、农药施用量与大农业经济变量关系更紧密。

(4)在“大农村、大库区”市情背景下，地处低山丘陵岩溶区，单位播种面积化肥、农膜、农药施用量与农业经济增长关系呈现“倒U型”曲线形状，说明走科学发展之路，转变经济发展方式，调整农业产业结构，实施“沃土工程”建设，大力发展生态循环农业，农业生态园区等是促进农用化肥、农膜、农药“减量化”的有效途径。如何巩固这一来之不易的成果，进一步促进农用化肥、农膜和农药“减量化”成为重庆市农业生产方式转变的重要内容。

表4 单位播种面积农药施用量与农业经济增长变量模型估计的最优结果Table 4 Model-estimated optimal results of the relationship between the amount of pesticide per unit sown area and the agricultural economic growth indicators

(5)在治理农业非点源污染时，首先应进一步加大对农业科技创新投入，大力推广资源节约型、环境友好型农业新技术，进一步加大力度推广测土配方施肥技术扩大应用面积，科学选用和正确使用农膜，科学施用农药，减轻副作用发生，从多个方面采取多种措施，从而为农民合理施肥，减少对环境的危害;其次，重庆市处于三峡库区上游，其农业非点源污染将会对环境造成巨大危害，因此应构建农业生态补偿机制，引导农业产业的升级，转向生态农业、生态园区等方向发展;第三，加大农村环境保护宣传力度，提高农民的现代文明素质。通过举办知识讲座、科技人员现场指导、舆论媒体的广泛宣传，使农户相信科学，充分认识到过量施用化肥、不合理使用农膜、盲目滥用农药的危害性和安全用药的必要性、迫切性。以实施“科技入户”工程为载体，创新农技服务方式，整合培训资源，加强农民科技培训，全面提高农民的现代文明素质。

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