空气污染、生产资料与农业生产经营

张 良 ，谢佳慧，徐 翔

(1.南京农业大学 经济管理学院，江苏 南京 210095；2.东北财经大学 财政税务学院，辽宁 大连 116025)

空气污染、生产资料与农业生产经营

张 良1，谢佳慧2，徐 翔1

(1.南京农业大学 经济管理学院，江苏 南京 210095；2.东北财经大学 财政税务学院，辽宁 大连 116025)

笔者在厘清空气污染对农业生产经营影响机理的同时，提出空气污染对农业生产经营存在“剥夺效应”，对劳动力供给存在“抑制效应”，对生产资料投入存在“扩大效应”的假设。基于传统柯布—道格拉斯生产函数构建“空气污染—农业生产”模型，并利用我国30个省市2001—2014年农业生产经营和二氧化硫(SO2)排放的数据，实证检验空气污染给农业生产经营带来的影响。结果发现：首先，空气污染给农业生产经营带来负效应。其次，空气污染会减少劳动力供给，增加化肥、农药和塑料薄膜等生产资料的投入。最后，化肥、农药等生产资料在一定程度上可以缓解空气污染带来的危害。鉴于此，应加大对空气污染的治理力度，加强对工业废气排放的监管，提供技术支持以缓解空气污染给农业带来的危害。

空气污染；生产资料；农业生产经营；劳动力

一、文献综述

已有大量的文献关注了生态环境与农业生产的关系，从研究角度看可分为以下两类：其一，气候变化对农业生产的影响，如温度、降雨、湿度等气候因素给农业生产造成的影响，但结论不一致。其二，水源、土壤等环境对农业生产的影响，如水质、水中生物多样性、土壤的酸碱度等因素给农业带来的危害。从研究方法看，现有文献主要分为自然科学领域的农作物生长模型和经济学领域的计量模型两大类。在自然科学领域，科学家主要依据农作物生长机理和控制性实验方法来探索生态环境给农作物生长带来的影响。在社会科学领域，经济学家更侧重于通过数理经济模型来估计生态环境对农业生产经营的经济影响。笔者将从自然领域和经济学领域两个方面来详细探讨空气污染对农业生产经营的影响。

在自然科学领域，多数研究从生长理论的角度来探讨空气污染与农作物生长之间的关系。19世纪末20世纪初，北半球气候回暖，全球气温上升0.74℃，势必对农业生产有影响。西方学者便以农作物生长理论和控制性试验为基础，研究多集中于碳氧化合物、O3、氮氧化合物对农作物生长的影响。在试验中，分别控制O3与CO2的浓度，结果表明：在适宜条件下，CO2浓度增加在一定程度上能够弥补O3造成的作物减产[1]。空气污染对农作物的危害主要表现在：其一，空气污染损害植物叶面积，进而影响光合、呼吸和蒸腾等作用。在农作物萌芽阶段，导致幼苗发育不良，在开花阶段，致使其叶绿素、蛋白质等含量发生变化，进而减少产量。可见，空气污染对农作物的危害贯穿于整个生长过程。其二，如果植物吸收了空气污染物(SO2、氮氧化合物等)，其抗病能力下降，病虫害发生概率增加，致使植物细胞中毒，叶片会出现坏死斑点，最终死亡。此外，农产品内残留的污染物会影响消费者的健康[2]。

在社会经济领域，气候变化委员会指出，极端天气的确给农作物带来危害，导致农作物减产[3]。大量研究证实了环境与农作物之间的关系，主要落脚点是研究气候变化(温度、降雨等因素)给农作物带来的影响，如Benhin[4]从温度、土壤、水文等角度切入，分析环境变化对农业产出的影响，结果显示：温度上升1%，南非的农业净收入会上涨4%，灌溉农场净收入上涨7%，干旱区农场净收入下降5%。Powell和Reinhard[5]探讨温度与小麦产量的关系，发现在适宜温度区间(10℃—32℃)，小麦能够正常生长，但极端温度会导致小麦减少5%的产量。麻吉亮等[6]分析了气候要素与玉米单产之间的关系，指出高温给玉米带来危害，适量降雨会促进单产增加。侯麟科等[7]估计了气候变化对不同区域农业产出的影响，结果显示，气温上升对农业生产经营有负面影响，其中西北地区的影响程度最大；降水(除南方外)会提高农业产出。但鲜有从空气质量角度出发探讨空气环境与农作物生长之间的关系，事实上，空气环境作为生态环境的组成部分，空气环境的恶化会给农业带来危害，如Agrawal等[8]测度了印度瓦拉纳西近郊空气质量及农业产出，发现空气污染会减少作物产量。Yi等[9]运用经济学框架证实了臭氧对冬小麦产量存在显著的负面影响，臭氧浓度升高1%导致冬小麦产量降低0.68%。现有的关于农业与资源、环境关系的文献非常丰富，主要将资源约束、气候变化、农业面源污染纳入分析框架并进行核算，来阐述绿色生产率背后的制度原因[10]。因此，改善农作物生长环境，解决农业与资源、环境的友好关系，保证农业健康可持续发展刻不容缓，需要科学性、友好型的农业生产模式加以支持。在利用环境友好技术、合理分配资源的同时，还要通过维护土壤肥力、农业基础设施等途径来提高农业生产效率。据此，笔者在现有研究的基础之上，尝试从经济学角度定性分析空气污染对农业生产经营的影响路径，并通过面板数据进行实证检验。

二、理论基础

笔者研究空气污染对农业生产经营的影响，将提出如下假设条件：首先，空气质量改善能够延长农民务农时间、提升工作效率，有利于农业生产经营。其次，空气污染与农业生产没有关系，属于外生性的，空气污染影响农业生产经营的三种路径分别是：

影响路径1(剥夺效应Q)：空气污染会直接影响农作物(稻谷、水果、蔬菜)正常生长，导致农作物质量下降、减产。

影响路径2(抑制效应L)：空气污染影响人体健康、工作情绪，进而降低工作效率、减少劳动力供给。

已有研究发现：空气中颗粒悬浮物增加1%，劳动力投入(天数)就会减少0.44%；SO2排放减少19.70%，每周劳动力投入会增加1.30(或增加3.50%)小时[11-12]；短期内空气污染会降低劳动力供给，长期内劳动力供给水平呈倒“U”型曲线[13]。

在现有研究基础上，笔者建立局部均衡理论模型，探讨空气污染与农村劳动力供给间的关系。假设农民个人收入只用来消费，没有储蓄。为实现个人效用最大化，农民会把时间禀赋在务农与闲暇之间合理分配，从而获得收入、闲暇、消费等个人效用。

影响路径3(扩大效应K)：空气污染会间接影响农业生产资料(化肥、塑料薄膜、农药等)的投入，进而增加生产成本。

郝颖等[14]以及王书斌和徐盈之[15]提出技术进步是企业合理配置要素与利润最大化的关键，能够减少环境污染带来的副作用，增加技术投入能够提高生产率、降低环境成本。对当今空气污染、水污染、固体污染等对农作物产生的严重“负”效应，应借鉴国际现代农业发展理念，把科学技术、室内种植、设施农业作为我国农业的主导经营方式[16]。设施农业通过调剂设施温度、改善光照条件、改良土壤水肥等降低环境污染对农作物带来的危害[17]。鉴于此，农户作为“理性”经济人，为了获得农业生产利润最大化，会依据当前生产条件、生态环境，合理配置农业生产资料、高效利用环境友好型技术，以追求最大收益。

为了厘清空气污染对农业生产资料投入的影响，笔者构建了生产约束线和等产量线。假设农户家庭中的土地只有两种类型：A是空气质量较好的地块，农作物能够正常生长；B是空气质量恶化的地块，农作物不能够正常生长，需要人为改善农作物生长环境。同时，在分析图1之前，假定两个条件：(1)农户投入的总生产收入水平不变,将生产资料中的一部分资本(△K)用来改善环境；(2)通过环境改善，能改善到环境没有污染的初始状态或者比初始状态要好，即图1纵轴的点E3。令横轴为农户投入资本，用K表示；纵轴为农作物生长时的空气质量，用E表示；C1、C2、C3分别为空气质量良好的生产约束、空气质量恶化的生产约束、空气质量改良的生产约束，从而得到空气质量改良、空气质量恶化两种情况下的等产量线，如图1和图2所示。

图1 空气质量改良的等产量线

图2 空气质量恶化的等产量线

图1所示：当农户感知到空气污染并意识到空气污染对农业产出的“负”作用，即Q3远远小于Q1时，农户会重新配置资本，以人为创造农作物生长的最优环境，生产约束线由C1移动到C3。假设除用于改良空气质量的资本(△K)外，生产资料投入仍然为K1，农户实现最大产出的空气质量与资本要素组合为(K1+△K，E3)，产量为Q4。

图2所示：在C1空气质量良好的生产约束下，农户实现最大产出的空气质量与资本要素组合的点为(K1，E1)，均衡点的产量为Q1；当空气质量恶化时，给农作物的生长环境带来负的冲击，生产约束线由C1移动到C2。此时，最优均衡点为(K2，E2)，均衡点产量为Q2，此过程是农户通过资金投入来克服空气污染的危害(并未改善农作物生态环境)。农作物生长周期较长，在短期内资金投入效果并不明显，因此，农户资本投入仍然为K1，空气质量与资本投入组合为(K1，E2)，产量Q1>Q2>Q3。

经过上述分析，笔者提出如下假设：

假设1：空气污染给农业生产经营造成负面影响，存在“剥夺效应”。

假设2：空气污染会减少农业劳动力供给，进而给农业生产经营带来负面影响。

假设3：空气污染会增加农业生产资料的投入，以期改善农作物生长环境。

三、数据来源与模型构建

1.数据来源

笔者选取我国30个省市和自治区(不含西藏)作为研究样本，*在本文中笔者将北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、河南、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆等列为我国北方地区；将上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、海南、重庆、四川、贵州、云南等列为我国南方地区。空气污染衡量指标以“SO2”排放量来替代。各自变量数据来源于2002—2015年《中国环境年鉴》、《中国环境统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》和《新中国六十六年资料汇编》以及各省统计年鉴。为消除价格因素的影响，以2001年价格为基础进行价格指数调整。在实证分析中，除Edui,t、Labori,t外对其他变量取对数形式，以降低异方差影响。

2.模型构建

基于假设1，构建 “空气污染—农业生产”公式如下：

lnMjngdpi,t=a0+a1lnAiri,t+a2Labori,t+ρXi,t+ξi,t

(1)

基于假设2，构建空气污染与劳动力供给关系的公式如下：

lnLabori,t=b0+b1lnAiri,t+κXi,t+εi,t

(2)

基于假设3，构建空气污染与农户生产资料投入量关系的公式如下：

lnSczli,t=c0+c1lnAiri,t+c2Labori,t+πXi,t+δi,t

(3)

其中，i代表区域维度，即地区差异；t代表时间维度，即年份差异；Mjngdpi,t作为被解释变量，代表第i省在第t年的亩均GDP，亩均GDP用各省农业GDP总额除以各地区农作物的播种面积表示；Airi,t作为本文的核心变量，以“第i省在第t年的SO2排放量替代”，用各地区SO2总排放量除以该地区的区域面积表示；Labori,t是劳动力供给，代表第i省在第t年劳动力供给水平，用各省第一产业从业人数除以各省农村人口总数表示；Tdmiji,t代表第i省在第t年人均播种面积；Edui,t代表第i省在第t年农村人均教育水平；Sczli,t为农户生产资料投入水平，包含化肥、农药、塑料薄膜等；ξi,t、εi,t、δi,t为残差，可能存在对因变量有作用，但没有囊括模型的因素。

四、实证分析

1.空气污染对农业生产经营的影响

根据理论部分的影响路径1，空气污染会直接影响农作物(稻谷、水果、蔬菜)正常生长，导致农作物质量下降、减产。由公式(1)，采用空气污染(SO2)与农业生产经营的数据，实证检验两者间的关系，结果如表1所示。

表1 空气污染(SO2)对农业生产经营产出的影响*控制变量回归结果与已有文献的研究结果基本一致，由于篇幅原因，未汇报详细分析。

注：***、**和*分别表示在1%、5%和10%的水平下显著，括号中的数值为标准误差，下同。

由表1可知，模型(1)、模型(3)和模型(5)分别从全国、北方和南方地区汇报了SO2排放总量对农业生产经营的影响，其系数为负，且通过了1%的显著性检验。说明空气污染对农业生产经营存在负效应，验证了假设1。模型(3)和模型(5)中的空气污染的负效应相差不大，然而，北方秋冬季供暖燃烧大量的煤炭，排放较多的SO2。同时，在北方农村没有集体供暖，以家庭为单位，取暖方式以燃煤为主，煤炭利用率低且没有除硫装置，因而排放了大量的SO2。北方地区严重的污染对农业生产经营的剥夺效应更大才合理，可为什么差别不大呢？可能原因在于：北方地区设施农业比南方做得更好，在冬季北方地区的农业设施俗称“暖棚”，其环境更有利于农作物生长,塑料薄膜等材料的使用缓解了空气污染给农业带来的危害。模型(2)、模型(4)和模型(6)分别从全国、北方和南方地区汇报了工业SO2排放量对农业生产经营的影响，结果都存在显著的负效应，说明结果稳健。

2.空气污染对劳动力供给的影响

根据理论部分的影响路径2，空气污染影响人体健康、工作情绪，进而降低工作效率减少劳动力供给。由公式(2),且通过空气污染(SO2)与劳动力供给的数据实证检验两者间的关系，结果如表2所示。

表2 空气污染(SO2)对劳动力供给的影响*受篇幅限制，表2—表4中省略了控制变量的回归结果。控制变量包括：农村人均教育水平、人均播种面积、粮食结构、塑料薄膜、蔬菜水果结构、收入水平及地区和时间固定效应。

由表2可知，模型(1)、模型(3)和模型(5)分别从全国、北方和南方地区汇报了SO2排放总量对农业劳动力供给的影响，其系数为负，其中模型(3)和模型(5)通过了10%或5%的显著性检验，模型(1)虽然没有通过检验，但在一定程度上也说明了空气污染会减少劳动力的供给，验证了假设2。模型(5)系数的绝对值要大于模型(3)，说明在南方农民对空气污染更敏感，不愿意在空气污染严重的环境下工作。

3.空气污染对农业生产资料投入的影响

首先,探讨空气污染对化肥投入量的影响。由公式(3),且通过空气污染(SO2)与化肥投入量的数据实证检验两者间的关系，结果如表3所示。

表3 空气污染(SO2)对农业化肥投入的影响

由表3可知，模型(1)、模型(3)和模型(5)分别从全国、北方和南方汇报了SO2排放总量对农业化肥施用量的影响，其系数为正，且通过了1%或5%的显著性检验，验证了假设3。模型(1)、模型(3)和模型(5)的系数分别大于模型(2)、模型(4)和模型(6)，说明空气污染越严重，越需要增加化肥的投入来增加土壤肥力，创造农作物优越的生长环境。模型(3)的系数比模型(5)的系数小，说明在空气污染的情况下，南方地区施加化肥对农业生产经营的影响要优于北方，但仍要适度增加土壤肥力以保证土壤质量。

空气污染会对塑料薄膜的投入产生影响，由公式(3)且通过空气污染(SO2)与塑料薄膜的数据实证检验两者间的关系，检验结果与化肥投入的影响基本一致，这里不再累述。

空气污染会对农药的投入产生影响，由公式(3)且通过空气污染(SO2)与农药的数据实证检验两者间的关系，结果如表4所示。

表4 空气污染(SO2)对农药投入的影响

由表4可知，模型(1)、模型(3)和模型(5)分别从全国、北方和南方地区汇报了SO2排放总量对农药使用量的影响，其系数为正，模型(1)和模型(5)通过了1%的显著性检验,模型(3)没有通过显著性检验，但在一定程度上验证了假设3。模型(1)、模型(3)和模型(5)的系数分别大于模型(2)、模型(4)和模型(6)的系数，说明空气污染越严重，越需要增加农药的投入量来减少病虫害的危害。与模型(5)相比较,模型(3)的系数不显著,说明影响较小或者没有影响。由于北方受到温度限制，存在数月的种植空闲期，因而农药施用量较低。此外，随着南方蔬菜、水果种植面积的增加，会增加农药的使用量，主要是因为蔬菜、水果相对于粮食来讲受环境影响较大，在空气污染条件下，喷洒农药会降低病害发生率。

五、结 语

笔者基于我国30个省市2001—2014年农业产出的面板数据，分析空气污染对农业生产经营、劳动力供给和农业生产资料投入的影响，实证结果显示，空气污染对农业产出存在负面影响，替换不同的代理变量结果依然显著。不同地区，空气污染的负面影响程度存在差异。空气污染对劳动力供给存在负的影响，对化肥、塑料薄膜、农药等农业生产资料的投入存在正的影响，验证了空气污染不仅对农业生产经营存在“剥夺效应”，还存在劳动力供给的“抑制效应”和生产资料投入“扩大效应”。

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2017-08-15

江苏省普通高校学术学位研究生科研创新计划项目“环境规制、空气质量与农业经济”(KYLX16_1000)；江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)

张 良(1988-)，男，河北秦皇岛人，博士研究生，主要从事农业技术经济、农业经济理论与环境经济方面的研究。E-mail：zlnjau@yeah.net谢佳慧(1989-)，女，河北秦皇岛人，博士研究生，主要从事公共经济与公共政策方面的研究。E-mail：xiejiahui16@163.com徐 翔(1957-)，女，湖南浏阳人，教授，博士生导师，主要从事农业技术经济、农业经济理论与政策方面的研究。E-mail：xuxiang@njau.edu.cn

F304.3；C912.4

A

1000-176X(2017)10-0119-07

(责任编辑：于振荣)