中国生猪大规模养殖环境承载力评价研究

冷碧滨，吉雪强，涂国平，朱再昱

(1.江西科技师范大学 经济管理学院，江西 南昌 330038；2.南昌大学 管理学院，江西 南昌 330031)

一、引 言

生猪养殖业是中国畜牧业和农业的重要产业，对于国民经济发展和人民生活水平提高具有不可替代的重要意义。随着经济社会的发展，规模化养殖逐渐成为了禽畜养殖的发展主流，生猪养殖业在市场及政策的带动下也向着规模化养殖方式转变[1]。养殖规模的扩大给养殖区造成了猪粪尿液污染、养殖场废水污染及病死猪丢弃带来的水体污染等一系列环境问题。诸多学者对于生猪养殖带来的环境污染及其影响都进行了详细研究，Segerson对规模养殖污染防治制度设计进行了研究，并提出建立污染物收费制度[2]；Catelo等对于规模养殖污染物的沼气工程处理技术进行了研究[3]；吴林海等得出了环境污染治理成本内部化时最佳的生猪养殖规模[4]。王克俭等使用条件价值评估法对规模化生猪养殖场对其污染防治的支付意愿进行了分析[5]。左永彦等对2004—2013年环境约束下中国规模生猪养殖全要素生产率进行实证研究[6]。上述研究成果对于改善生猪养殖单位养殖环境、降低生猪养殖的污染程度提供了较好的理论支撑和实践指导。但现有研究难以对生猪规模养殖所产生的环境影响进行系统评价，难以对生猪规模养殖废弃物处理提供全面指导。

环境承载力分析法可以在阈值的基础上将生猪规模养殖对环境的累积影响进行真实地度量并将其结果以系统的观点进行表达。利用环境承载力分析法对行业发展带来的环境问题进行研究得到了国内外诸多学者的认可。如Witten、Shaleen、Furuya、曾维华、杨静等利用环境承载力分析法分别对自然资源和建造资源问题、工业系统环境、水产业环境、区域规划环境影响、海岸带环境进行了研究与分析，并取得一定成果[7-11]。

本文从中国生猪大规模养殖发展迅速及污染集中的现实情况出发，综合运用理论分析法、频度分析法、专家咨询法，构建中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指标体系，并将随机前沿分析法、因子分析法和层次分析法进行有效结合，对2008—2015年我国生猪大规模养殖环境承载力综合指数进行测度，以期为我国生猪规模养殖废弃物处理和养殖环境改善的进一步研究提供支撑，增强我国生猪规模养殖可持续发展能力。

二、研究方法

(一)随机前沿分析法

随机前沿分析方法，由Kunbbakar与Battese等提出[12-13]。本文拟利用 Battese和Coelli提出的SFA模型展开研究。模型基本原理为：

(1)

TEit=exp(-uit)

(2)

uit=β(t)·ui

(3)

β(t)=exp{-η·(t-T)}

(4)

(5)

其中，i为个体的序号,t为时期序号,β0为截距项,βn则表示一组待估计的矢量参数。在式(2)中，TEit=exp(-uit)表示样本中第i个个体在第t时期内的技术效率水平；η，γ是待估计的参数。

根据 Battese和Coelli模型的基本原理， 本文运用对数型柯布—道格拉斯生产函数及中国大规模生猪养殖数据，对中国大规模生猪养殖技术效率水平进行测定。这样，式(4) 便演变成为式(6)：

ln(yit)=β0+β1·ln(Lit)+β2·ln(Kit)+

β3·ln(Sit)+vit-uit

(6)

其中，yit表示第i省第t年大规模生猪养殖的主产品产量,Lit为第i省第t年大规模生猪养殖用工数量,Kit为第i省第t年大规模生猪养殖人工成本,Sit为第i省第t年大规模生猪养殖物质与服务费用；β1、β2、β3为待估计参数，uit表示影响第i省第t年大规模生猪养殖的随机因素，vit表示影响第i省第t年大规模生猪养殖的管理无效率。

(二)因子分析法

因子分析法通过分析事件的内在关系，抓住主要矛盾，找出主要因素，使多变量的复杂问题变得易于研究和分析。

(三) 层次分析法(AHP)

层次分析法是由美国学者T.L.Saty提出的关于非结构化决策问题的建模技术[14-15]，具有系统性，灵活性，实用性特点，是有效的定性与定量相结合、主观与客观相结合的决策方法。

三、环境承载力评价指标体系

(一)生猪大规模养殖环境承载力的内涵

传统意义的承载力是指物体在对自身及周边环境不产生任何破坏时所能承受的最大载荷。国内诸多学者对禽畜环境承载力的概念进行了研究[16-18]。本文在对前人研究成果及中国生猪大规模养殖发展迅速且污染集中的现实进行充分考量后，将生猪大规模养殖环境承载力定义为：在一定条件下，在能够维持人类生活和环境质量的要求下，某一区域对生猪大规模养殖这一经济活动的支持能力。

(二)指标筛选的方法

生猪规模养殖是涉及到诸多领域的非线性复杂系统，本文采用多指标综合评价分析方法，将与生猪规模养殖相关的不同方面、不同性质信息进行数学变换和处理，将相关数据信息变换成具备评价功能的综合量值，并以此量值数据进行量化评价。首先采取系统法与目标法相结合的方法，将生猪规模养殖环境承载力按其系统学方向进行分类，逐个系统按目标法定出具体指标，之后将专家咨询法、理论分析法、频度分析法结合，对具体指标进行进一步分析、比较，选择出针对性较强的指标，最后再次进行专家咨询，对少数数据不全的指标进行替换。

(三)综合评价指标体系的构建

生猪养殖作为基于自然资源支撑下进行的活动，其存在的基础便是自然资源(水、空气等)的供应，对生猪养殖而言，自然资源的支撑对于产业的发展和污染物的吸收消纳是必不可少的；其次，生猪规模养殖的主要目是为了满足人类对物质的需求，生猪产品需求量不断加大，生猪规模养殖才能得到足够发展动力，才有足够资金投入到生猪养殖污染处理技术及清洁养殖技术的研究与推广中，降低生猪养殖活动对环境造成的污染。由此看来，对生猪大规模养殖进行环境承载力研究，不能仅从环境方面考虑，而应当对影响生猪养殖环境承载力的自然资源、社会经济与技术、环境污染等状况进行综合考量。本文从国内养殖实际出发，创造性地将反映现阶段中国自然环境提供的资源量对生猪规模养殖污染物所能进行消纳程度的指标、反映现阶段中国社会经济发展状况对生猪规模养殖所能提供资金支持的指标、反映生猪养殖技术效率及技术投入的指标、反映中国现阶段已有生猪规模养殖单位污染物产生状况的指标纳入自然-经济技术-环境(NETE)的指标体系中。具体的指标体系如表1：

表1 中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指标体系

四、环境承载力综合评价

考虑到中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指标体系的复杂性，本文采取随机前沿分析方法对我国生猪大规模养殖技术效率进行测度，并利用因子分析法和层次分析法相结合的方法对我国2008—2015年生猪大规模养殖有关数据及随机前沿分析测度所得的技术效率进行评价。

(一)SFA技术效率测度

1.数据来源

本文选取中国北京、天津等29个省份作为样本，其基础数据来源于《全国农产品成本收益资料汇编》中2008—2015年生猪大规模养殖的数据。本文以每头生猪的主产品产量为产出指标，以用工数量(时间成本)(天/头)、人工成本(元/头)、物质与服务费用(元/头)为投入指标。

2.SFA参数分析

本文利用随机前沿分析软件Frontier4.1软件及2008—2015年中国生猪大规模养殖数据进行技术效率测度，将测度后技术效率值进行整理得出2008—2015年中国生猪大规模养殖技术效率均值。

表2 2008—2015年生猪大规模养殖技术效率均值

由表2可知，2008—2015年中国生猪大规模养殖技术效率均值不断提升，从2008年的0.863 2，增长到2015年的0.887 0，表明技术在生猪大规模养殖中所发挥的作用越发重要，因此将技术效率纳入指标体系之中是十分必要的。

(二) 准则层指数测度

1.指标层指标数据处理

本文采用因子分析法和层次分析法相结合的方法，基于《中国统计年鉴》和《全国农产品成本收益资料汇编》获得的数据及上文测得的技术效率均值对2008—2015年中国生猪大规模养殖环境承载力进行评价。在进行因子分析前，需要对投入指标进行无量纲处理，以消除量纲不同所带来的影响，本文通过以下公式进行无量纲处理，得表3数据。

2.指标指数测度

本文利用SPSS软件进行因子分析。首先，对自然资源供给力进行分析，在对自然资源供给力指标进行因子分析KMO适用性检验的基础上，得出前2个因子的方差贡献率41.822%和35.478%。由于两个主成分共同解释了方差的77.300%(超过75%)，因此取前两个主成分作为第一和第二主成分，得因子得分系数矩阵，如表4。

表3 指标层指标无量纲化处理后数据

表4 因子得分系数矩阵

由表4可以得到各个因子表达式：

FB11=-0.106C1+0.542C2+0.727C3

(9)

FB12=0.829C1+0.388C2-0.255C3

(10)

在对前两个因子的方差贡献率(41.822%、35.478%)进行归一化处理之后得(54.103%、45.897%)，以每一个因子的方差贡献率作为权数，可以得到自然资源供给力指数B1：

B1=54.10%FB11+45.90%FB12

=0.541×(0.106C1+0.542C2+0.727C3)+0.459×(0.829C1+0.388C2-0.255C3)

(11)

目前，我们根据以上方法对影响中国生猪养殖环境承载力综合评价指数的经济技术支持力指数B2、污染承受力指数B3进行测度，得到其运算公式：

B2=73.58%FB21+26.42%FB22

=0.739×(0.103C4-0.201C5+0.295C6+

0.293C7+0.282C8)+0.264×(-0.72C4+

0.458C5+0.136C6+0.185C7+0.256C8)

(12)

B3=FB31=0.344C9-0.389C10+0.363C11

(13)

将基础数据按式(11)、(12)、(13)进行整理，得自然资源供给力指数B1、经济技术支持力指数B2、污染承受力指数B3，见表5。

由表5可知，整个自然环境对生猪养殖的物质供给和消纳能力总体上在不断增强，有利于加强环境对养殖所产生污染物的消纳吸收；社会经济技术条件总体上对生猪规模养殖的支持力在不断提升，有利于生猪养殖单位的进一步发展及生猪规模养殖污染处理技术及清洁养殖技术的提高；整体上来看环境污染承受力指数在不断下降，这表明局部地区养殖环境有所恶化，这主要是因为生猪养殖密度的不断扩大。

表5 中国生猪养殖环境承载力综合评价指数

(三)环境承载力综合水平测度

层次分析法是非结构化决策问题的建模技术，具有系统性、灵活性、实用性特点。经过对中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指标体系及其所构建的准则层子系统的综合考虑，本文运用层次分析法和专家评分法相结合的方法，对中国生猪大规模养殖环境承载力综合指数进一步进行分析。为使得所确定的权重更具有科学性和代表性，本文特邀请相关专家进行权重评分，并对专家建议进行了合理采纳，通过综合考量得判断矩阵表如表6。

表6 A-B判断矩阵表

本文运用Matlab软件计算得：λmax=3，w=(0.400 0，0.200 0，0.400 0)，CI =0，CR =0<0.1。由此可知，基于中国生猪大规模养殖现实状况所建立的判断矩阵具有满意一致性，所确定的权数分配具有合理性。由此得中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指数计算公式：

A=0.4B1+0.2B2+0.4B3

(14)

根据式(11)、(12)、(13)、(14)可得中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指数A，见表5。

由表5可以看出，虽然近年来中国生猪规模养殖密度越来越大，环境污染情况越来越严重，不过由于整个经济社会的快速发展和自然供给能力的提高，中国的生猪规模养殖环境承载力综合指数在持续上升。这表明自然供给能力及经济技术支持能力的提升对环境能够进行有效反哺。

(四)评价科学性分析

中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指标体系具有科学性。中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指标体系在参考现有研究文献的基础上充分考虑了中国生猪大规模养殖的现实情况，从自然资源对生猪养殖环境供给、社会对生猪大规模养殖的经济支持和技术支持以及环境自身对生猪大规模养殖污染的承受能力三个方面进行综合考虑，创造性地提出了基于自然-经济技术-环境(NETE)的指标体系。

中国生猪规模养殖环境承载力评价方法具有科学性。在建立科学指标体系的基础上采用随机前沿分析法、因子分析法和层次分析法对中国生猪大规模养殖环境承载力进行评价。利用随机前沿分析法得出技术效率，利用因子分析法分析生猪规模养殖的内在关系，将生猪规模养殖这一多变量复杂问题变得更易于研究和分析，通过层次分析法整理并综合专家们的经验判断，将咨询意见模型化、集中化和数量化。

五、结论与建议

本文将反映自然环境对生猪大规模养殖所产生污染进行消纳的指标和反映社会经济技术对生猪大规模养殖支持能力的指标及反映环境自身对生猪大规模养殖污染物承受能力的指标进行综合分析，构建了基于自然-经济技术-环境(NETE)的中国生猪大规模养殖环境承载力综合评价指标体系，并对2008—2015 年中国生猪大规模养殖环境承载力进行了测度。结果显示：大规模生猪养殖环境承载力总体发展趋势较好。中国自然资源与社会经济技术对于生猪养殖的供给与支持水平整体上不断提高，而环境污染承受力指数则不断降低。总体上来看，生猪养殖环境承载力综合指数出现上升趋势，表明生猪大规模养殖的自然资源供给能力和社会经济技术支持能力的提升对生猪大规模养殖环境污染治理进行了有效反哺，提升了生猪大规模养殖环境承载力。因此，在治理生猪养殖污染问题、提升生猪养殖环境承载力时，治理部门因当考虑运用各方面力量进行综合规划治理，发挥好资金的支持作用，利用好自然环境本身的污染消纳能力，同时着力提升清洁养殖技术与废弃物处理技术，构建经济效益与环境保护并重的生猪生态养殖系统。

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