江蘇省農業面源污染的經濟影響因素分析

一、經濟增長與環境質量可以協調的樂觀主義學派研究方法改革開放以來，中國農業經濟顯著增長，但這不僅是環境損失，而且是由于農業資源的大量污染（陳錫文，2002）。目前,農業面源污染已經成為水體污染最主要的原因(張維理等,2004)。所謂農業面源污染,主要是指農業生產和農村生活中產生的污染物,通過地表徑流或地下滲漏過程進入水體所引起的污染(董克虞,1998)。于是,值得探討的問題是:農業經濟增長是否必然會造成農業面源污染增加和環境質量惡化?農業經濟增長與環境質量能否協調?本文試圖追隨經濟增長與環境質量可以協調的樂觀主義學派研究方法,在研究農業經濟增長與農業面源污染的關系時,將農業技術進步、農業面源污染治理等因素引入其中,構建農業面源污染經濟影響因素模型并實證分析經濟增長對農業面源污染的影響。如果農業經濟增長中的某些(或部分)因素確實對農業面源污染有減緩作用,那么,農業經濟增長就可能與環境質量相協調。以往關于環境質量與經濟增長能否協調的實證研究多采用環境庫茲涅茨曲線(EKC)驗證方法(例如GrossmanandKrueger,1991;ShafikandBandyopadhyay,1992;Pananyotou,1993),且研究主要集中在經濟增長與工業污染之間的關系方面。近年來,有關環境庫茲涅茨曲線的研究開始涉及農業經濟增長與農業面源污染之間的關系方面(例如張暉、胡浩,2009;梁流濤,2009)。但是,EKC方法因其本身的“虛幻性”以及“局限性”受到眾多挑戰和批評(例如趙文君、文啟湘,2004;鐘茂初,2005;劉海英、何彬,2009;蔣萍、余厚強,2010)。因此,本文不再運用EKC方法,而是以Commoner(1972)、胡鞍鋼(1993)以及GrossmanandKrueger(1995)的研究為理論基礎,直接將農業面源污染從經濟學視角分解成多種效應,建立計量模型并運用1978~2009年江蘇省的數據對各種效應的影響程度進行分析,進而探討農業經濟增長與農業面源污染之間的關系。二、理論分析的結構和建立(一)農業經濟規模、農業結構、農業面源污染物排放量從經濟學視角探討經濟增長與環境污染關系的方法之一就是分解分析法,即將污染分解成幾種不同的經濟效應,然后分別就各種效應探討其對環境污染的影響。Commoner(1972)、胡鞍鋼(1993)將環境污染分解成三種效應,分別為人口增長效應、經濟規模效應和技術進步效應。GrossmanandKrueger(1995)把經濟增長對環境污染的影響也分解成三種效應,分別為經濟規模效應、經濟結構效應和技術進步效應。因此,本文初步建立農業面源污染經濟影響因素理論模型如下:(1)式中,ANP為農業面源污染物排放量;GDP為農業經濟規模;AS為農業結構(農林牧副漁結構),PS為種植業結構,兩者共同表征農業結構;TEC為農業技術進步;PE為農村人口規模。同時,根據Rocaetal.(2001)研究,經濟增長后污染治理政策與污染治理投入具有減污效應。因此,在(1)式中再加入農業面源污染治理政策因素。綜上,可建立農業面源污染經濟影響因素理論模型如下:(2)式中,ES為農業面源污染治理政策,其他變量的含義同(1)式。(2)式表明:從經濟學視角,農業面源污染物排放量是農業經濟規模、農業結構、種植業結構、農業技術進步、農村人口規模和農業面源污染治理政策等變量的函數。各個變量對農業面源污染物排放量影響的作用機制如下:(1)農業經濟規模。在某一地區產業結構、技術條件不變的情況下,該地區經濟規模越大,意味著消耗更多資源和產生更多污染(Dale,1998)。對于農業經濟規模而言,在其他條件不變的情況下,農業經濟規模越大,同樣意味著消耗更多農業資源和產生更多農業面源污染物。因此,本文預期,在其他條件不變的情況下,農業經濟規模對農業面源污染物排放量有正向影響。(2)農業結構。當產業結構中不同行業的污染物排放強度不同時,產業結構的變化會帶來污染物排放量的變化。當污染密集型行業所占比重上升或發展速度加快時,污染物排放量會加大;當污染密集型行業所占比重下降或發展速度放慢時,污染物排放量則會減少。對于農業結構而言,在其他條件不變的情況下,農業結構的變化對農業面源污染物排放量也存在著影響。農業結構可分為農業(含農、林、牧、副、漁)結構和種植業結構兩個層面。中國農業結構正由過去“以糧為綱”的單一結構向農、林、牧、副、漁并舉的多元結構轉變,并表現為種植業比重下降和種植業中糧食比重下降(張紅宇,2000)。農業結構調整中伴隨著種植業比重下降的是附加值較高的養殖業比重上升。農業結構調整的副效應是改變原有農業面源污染物排放的形式與強度。種植業污染以過量施用化肥和農田固體廢棄物排放為主要形式,養殖業污染以飼料流失、養殖動物糞便排放為主要形式,單位產值之下種植業和養殖業污染物排放量完全不同。同時,種植業的土地利用方式以耕地(包括水田)為主,養殖業的土地利用方式以旱地、牧地、漁業用地為主,不同土地利用方式下農業面源污染物排放強度不同。根據種植業和養殖業的農學特征,當農業結構由種植業向養殖業調整時,農業面源污染物排放量將增加。種植業結構調整主要表現為糧食作物比重下降和經濟作物比重上升。菜果花等經濟作物的經濟效益高,但生產過程中污染物排放量也較多,主要表現為:經濟作物生產中化肥、農藥使用量普遍高于糧食作物。對31個省(區、市)20余種作物的調查顯示,種植菜果花的農田上單季作物氮肥純養分用量平均為569~2000公斤/公頃,而作物氮素吸收總量一般不超過400公斤/公頃,氮肥平均利用率僅為10%左右,遠低于中國大田糧食作物35%的氮肥平均利用率(張維理等,2004);同時,種植菜果花的農田由于集約化種植頻繁而使用各種速溶化肥,使得土壤富含水溶性氮、磷,一旦遇到降雨就會引發大量的農田氮、磷排放。因此,當種植業結構中糧食作物比重下降和經濟作物比重上升時,農業面源污染物排放量將增加。(3)農業技術進步。技術進步與環境污染之間存在著復雜的關系,一部分技術有利于環境質量的改善,另一部分技術則不利于環境質量的改善。在經濟發展水平較低時,技術進步提高了產出水平和對能源的需求,并造成污染增加;但隨著經濟發展,稀缺資源的價格與治污成本會上升,低效高污染的技術將被高效低污染的技術所淘汰,進而有利于污染物排放量的減少。技術進步通過找到替代資源或者實現對已有廢棄物的循環利用(Simon,1977),不僅不會造成經濟系統崩潰,而且還會提高經濟增長速度(Stiglitz,1974)。根據GrossmanandKrueger(1995)研究,雖然部分技術存在污染環境的負效應,但總體而言,技術進步對環境污染有負向影響。對于農業技術進步而言,它主要通過改變農業生產方式(例如各種新型栽培技術)、產生新的生產資料進行要素替代(例如化肥代替有機肥)、產生新的管理方式(例如規模化生產的管理方式)以及提供環境友好型技術(例如測土配方施肥技術等),對農業面源污染物排放量產生影響。一部分農業技術通過硬技術直接給環境質量帶來好處,通過軟技術優化農業增長方式和產業結構間接給環境質量帶來好處(1)。另一部分農業技術雖然在一定時期內可以促進農業增長,但是,這類技術卻給社會造成相當大的農業面源污染,例如,大量施用化肥雖然促進了農業增長、保障了糧食安全,但不可回避的是,化肥濫用也造成了農業面源污染物排放量特別是氮排放量和磷排放量的增加。盡管如此,根據GrossmanandKrueger(1995)研究,本文仍然預期農業技術進步對農業面源污染物排放量總體上有負向影響。(4)農村人口規模。人口規模增加會給環境帶來壓力:它一方面會造成產品需求增加并帶動經濟規模擴大,另一方面會造成消費增加,這兩方面均會導致污染物排放量增加。對于農村人口規模而言,一個地區農村人口規模越大,意味著該地區與環境污染相關生產、消費活動也越多,所造成的污染物排放量也越多。另外,農村人口規模越大,也意味著所產生的人糞尿和生活污水越多。因此,本文預期,農村人口規模對農村環境質量有負向影響,即對農業面源污染物排放量有正向影響。(5)農業面源污染治理政策。Rocaetal.(2001)研究認為,環境治理政策、環境治理投入及其所產生的環境友好型生產行為可以減少污染物排放。Dinda(2004)也強調完善的環境治理政策和較高的環境治理效率可以改善環境。對于農業面源污染而言,政府通過制訂農業面源污染治理政策,包括利用直接管制方法強制削減農業面源污染源、利用經濟激勵和教育等方法引導農戶養成環境友好型生產與生活行為、投資于實施農業面源污染大型治理工程以及研發環境友好型技術,最終達到減少農業面源污染物排放量的效果。因此,本文預期,農業面源污染治理政策對農業面源污染物排放量有負向影響。(二)染物排放量anp根據(2)式,本文建立農業面源污染經濟影響因素實證分析模型如下:(3)式中,因變量為農業面源污染物排放量(ANP);自變量分別是農業經濟規模(GDP)、農業結構(AS)、種植業結構(PS)、農業技術進步率(TEC)、農村人口規模(PE)和農業面源污染治理政策(ES);μ為隨機擾動項,反映無法關注到的其他因素。其中,農業面源污染治理政策采用虛擬變量,其他變量均為連續變量。三、數據來源和數據處理(一)主要研究區域的代表性本文選擇江蘇省為研究區域,其主要原因在于:江蘇省總體上屬于經濟發達地區,農業發展水平比較高,農業面源污染出現較早且比較典型,特別是2007年江蘇省無錫市“太湖藍藻事件”爆發以后,在中央政府直接指導下,江蘇省隨即出臺并實施了一系列農業面源污染治理政策,農業面源污染治理力度位居全國前列。因此,江蘇省作為本文研究區域具有較強的代表性。本文研究時間跨度為1978~2009年,所用數據主要來源于1979~2010年歷年《江蘇統計年鑒》(1)、《新中國五十年統計資料匯編》(2)。(二)污染物排放量p農業面源污染具有分散性、隱蔽性、隨機性、不易監測以及難以量化等特點,這就給農業面源污染物排放量的估算帶來困難,本文采用單元調查法估算進入水體的農業面源污染物排放量。采用單元調查法需要首先明確江蘇省農業面源污染的主要來源。本文在賴斯蕓等(2004)、陳敏鵬等(2006)研究的基礎上稍作修改,將農業面源污染確定為化肥施用、畜禽養殖、水產養殖、農田固體廢棄物和農村生活5個污染單元(3)。核算的主要污染物排放量指標有農業面源污染物氮(N)排放量、農業面源污染物磷(P)排放量(4)。農業面源污染物排放總量計算公式如下:(4)式中,E為進入水體的農業面源污染物排放總量,這里具體分別為農業面源污染物氮(N)排放量、農業面源污染物磷(P)排放量;SUi為i污染單元污染物產生基數,具體分別為化肥折純量、畜禽養殖量、水產養殖量、農作物產量、鄉村人口數;ρi是i污染單元產污強度系數;SUi和ρi之積是i污染單元農業面源污染物產生量,即不考慮資源綜合利用和管理因素時農業生產和農村生活造成的最大潛在農業面源污染物產生量;LCi表示考慮資源綜合利用和管理因素時i污染單元污染物排放系數。其中,SUi所需的化肥折純量、畜禽和水產養殖量、農作物產量、鄉村人口數的數據直接從1979~2010年《江蘇統計年鑒》中獲得。ρi與LCi的確定方法如下:化肥施用單元所需系數由相關文獻(例如陳玉成等,2008;王鴻涌,2009;梁流濤,2009)獲得;畜禽養殖單元所需系數由相關文獻(例如國家環境保護總局,2002(1);王鴻涌,2009)獲得;水產養殖單元所需系數由《水產養殖業污染源產排污系數手冊》(2)獲得;農田固體廢棄物單元以及農村生活單元所需系數由相關文獻(例如賴斯蕓,2003;梁流濤,2009)獲得。根據單元調查法(3),江蘇省1978~2009年農業面源污染物氮排放量、磷排放量變化趨勢如圖1所示。從圖1可以看出,江蘇省農業面源污染物氮排放量、磷排放量除了在1997年和2007年有兩次較大幅度下降以外,總體上基本呈現穩步上升的趨勢。(三)農業技術進步率本文根據農業投入的特點,采用朱希剛(1999;2002)所用的生產函數法估算農業技術進步率,一個時期農業技術進步率的計算公式如下:(5)式中,各種投入要素的產出彈性通過生產函數模型回歸得到,考慮主要投入要素有農業物質投入、農業勞動力和農作物播種面積;所需數據均從1979~2010年歷年《江蘇統計年鑒》中獲得。(四)農業面源污染治理政策農業面源污染物排放量(ANP)被分解成兩個變量:一個是氮排放量,用N表示,另一個是磷排放量,用P表示。農業面源污染物氮排放量和磷排放量運用前述單元調查法估算。農業經濟規模(GDP)采用江蘇省歷年農業總產值表示,并采用1949年不變價格以消除價格因素的影響。農業結構(AS)采用江蘇省養殖業產值(包括畜禽養殖與水產養殖)與農業總產值之比表示。種植業結構(PS)采用糧食播種面積與經濟作物播種面積之比表示。農業技術進步(TEC)運用前述生產函數法估算。農村人口規模(PE)采用鄉村人口數表示。農業面源污染治理政策(ES)采用虛擬變量的形式,具體設置時參照了江蘇省治污政策實情。根據2008年《太湖流域水環境綜合治理總體方案》(簡稱“《總體方案》”)(1),江蘇省農業面源污染治理政策中提及最早且富有成效的政策是“2005年在省內全面實施測土配方施肥技術”(2)。因此,本文結合《總體方案》以及“太湖藍藻事件”(3)兩個重要依據,選擇兩個虛擬變量來反映農業面源污染治理政策:一是用ES1反映2005年江蘇省全面推廣的測土配方施肥技術,該變量在2005年以前取值為0,2005年以后取值為1;二是用ES2反映2007年“太湖藍藻事件”爆發后實施的全面治污政策,該變量在2007年以前取值為0,2007年以后取值為1。全面治污政策實際上包含了一系列旨在治理農業面源污染的政策,具體包括命令控制型政策(例如劃定畜禽禁養區、限制養殖區和適度養殖區)、經濟激勵型政策(例如綠肥施用補貼和有機肥施用補貼)、自愿計劃型政策(例如各種環境友好型技術的推廣)以及其他政策(例如對農民的教育與培訓)。各變量的描述性統計及預期影響方向見表1。四、穩健型ols回歸結果本文分別以江蘇省農業面源污染物氮排放量(N)和磷排放量(P)來替代(3)式中農業面源污染物排放量(ANP),并進行穩健型OLS回歸。農業面源污染物氮排放模型和磷排放模型的回歸結果見表2。從表2可知,江蘇省農業面源污染物氮排放模型和磷排放模型的估計效果總體均較好,調整R2比較高,分別達到0.99和0.97,說明模型中各影響因素對農業面源污染物氮排放量、磷排放量的解釋能力分別達到99%和97%。兩模型的F值均較大并通過了檢驗,說明模型中各經濟因素對氮(磷)排放量的共同影響是顯著的。1.農業經濟2.農業結構3.植物結構五、結論和結論(一)農業技術進步率的估算結果本文以江蘇省為例,實證分析了農業經濟增長對農業面源污染的影響。首先,根據分解法,將農業面源污染的經濟影響因素歸結為農業經濟規模、農業結構、農業技術進步、農村人口規模和農業面源污染治理政策,并建立了農業面源污染經濟影響因素模型。其次,利用單元調查法估算出農業面源污染物氮排放量和磷排放量,利用生產函數法估算出農業技術進步率。最后,對農業面源污染的經濟影響因素進行實證分析。研究結果表明:農業經濟規模擴大、農業結構中養殖業比重上升和種植業比重下降、種植業結構中經濟作物比重上升和糧食作物比重下降以及農村人口規模擴大,均會增加農業面源污染物排放量;但是,農業技術進步以及農業面源污染治理政策實施卻能夠有效減少農業面源污染物排放量。這說明,由于農業技術進步因素和農業面源污染治理政策因素的存在,農業經濟增長與保持環境質量之間相互協調是可以實現的。當然,本文還存在一些不足之處,較為明顯的是,在估算農業面源污染物氮排放量和磷排放量時,各個污染單元所用系數均采用統一值,既不能反映不同地塊(區域)之間農業面源污染物排放程度的差別,也不能反映技術進步給農業面源污染物排放帶來的影響。但是,限于農業面源污染難以監測的特點,本文難以獲得不同時點及不同區域的污染物排放系數,故只能折衷采用統一的系數。另外,由于農業面源污染治理政策實施的年限較短,導致ES1和ES2賦值為1的年數也較少,可能會造成模型估計結果存在偏差。(二)農業經濟規模由于農業技術進步和農業面源污染治理政策因素的存在,農業經濟增長與保持環境質量之間存在相互協調的可能性。為進一步推動農業可持續發展、減輕農業面源污染,各級政府應確立農業經濟與環境質量協調發展的指導思想;同時,需加大對環境友好型技術的研發力度,進一步提高對已有環境友好型技術(例如測土配方施肥技術)的推廣力度。此外,亟待出臺一系列農業面源污染治理政策以做到有法可依,對于已出臺的治理政策要做到執法必嚴。最后,各地應適當調整農業結構,根據當地農業發展的特點以及與河流、湖泊距離的遠近,規劃好農、林、牧、漁結構,優先發展生態農業。在氮排放模型和磷排放模型中,農業經濟規模因素均通過了顯著性檢驗且系數為正,與預期一致。這說明,改革開放以來,在其他條件一定的情況下,農業經濟規模擴大確實會增加農業面源污染物氮排放量和磷排放量。可能原因在于:農業經濟規模擴大往往是社會對農產品需求增加的結果,當農業部門在短期內無法通過對自身的根本性改造來滿足社會需求時,就會通過粗放型、掠奪型的生產方式消耗資源以增加產量,從而形成對生態環境的威脅。在氮排放模型中農業結構因素不顯著;在磷排放模型中農業結構因素通過了顯著性檢驗且為系數為正,與預期一致。這說明,隨著農業結構由種植業向養殖業調整,在其他條件一定的情況下,磷排放量會增加。農業結構因素僅在磷排放模型中顯著的可能原因在于,養殖廢棄物中含有大量磷元素而不是氮元素。在氮排放模型和磷排放模型中,種植業結構因素均通過了顯著性檢驗且系數為負,與預期一致。這說明,隨著糧食作物比重下降和經濟作物比重上升,在其他條件一定的情況下,氮排放量和磷排放量會增加。根據《2010年主要農作物科學施肥指導意見》(1)數據,經濟作物施肥強度要明顯高于糧食作物,例如,產量水平在4500~6000公斤/畝的大白菜(僅施化肥),每畝氮肥建議施用量為21~28公斤,磷肥為18~23公斤;而產量水平在600公斤/畝以上的小麥,每畝氮肥建議施用量為14~16公斤,磷肥為8~10公斤(2)。因此,經濟作物播種面積比重上升和糧食作物播種面積比重下降意味著更高的氮排放量和磷排放量。4.緩減效果研究在氮排放模型和磷排放模型中,農業技術進步因素均通過了顯著性檢驗且系數為負,與預期一致。這說明,雖然在農業發展過程中會出現部分給環境增加壓力的非環境友好型技術,但總體而言,農業技術進步對農業面源污染物排放存在緩減效果。在其他條件一定的情況下,農業技術進步率越高,氮、磷排放量就越少。農業技術進步的環境友好效應可以在如下幾個方面得到體現:第一,技術通過替代或減少資源消耗來達到減污目的。例如,緩釋肥通過在化肥顆粒表面包上一層很薄的膜,其肥效比常規化肥長30天,用量比常規化肥減少10%~20%(3)。第二,農民掌握技術后可以改善資源利用方式。例如,根據華北的試驗結果,碳銨或尿素采用深施技術,其肥效比表施技術高一倍左右,氮排放量也明顯減少(4)。第三,專門的治污技術為環境問題的解決提供了有效途徑。例如,太湖治理中將藍藻打撈出水并采用專門工藝將其轉化成有機肥,在實現資源循環利用的同時也減少了污染。5.顯著性檢驗在氮排放模型和磷排放模型中,農村人口規模因素均通過了顯著性檢驗且系數為正,與預期一致。其主要原因在于,在現