基于环境库兹涅茨曲线模型的郴州市农业面源污染治理研究

2013-12-19李湘林颜建军

商学研究 2013年2期

李湘林，颜建军

(1.湖南农业大学，湖南长沙410128；2.湖南商学院经济与贸易学院，湖南长沙410205)

一、郴州市农业面源污染现状

根据郴州市2011年统计年鉴，郴州市总面积1.93万平方千米（约合2894.86万亩），其中耕地面积340.44万亩（水田262.74万亩，旱土77.7万亩）；森林面积1696.5万亩，森林覆盖率63.8%；草山、草坡面积703万亩；河流、湖泊等水域面积100万亩。农业人口338.71万，占全市总人口的73.6%。郴州是湖南省粮食、蔬菜、水果等农产品主产区，粮食作物以水稻为主，全市水稻播种面积在300万亩以上，占粮食作物播种面积的70%左右。2010年，郴州农业生产总值为214.5亿元，占全省农业生产总值的10.4%。近年来，由于在农业生产中过于追求经济利益，从而导致农业生态环境破坏比较严重，这不利于农业经济的可持续发展，不利于湖南省“四化两型”社会的建设，不符合科学发展观的要求。为此，郴州市相关政府部门做了大量工作，虽然在一定程度上控制了农业面源污染的蔓延，但形势依然相当的严峻，解决农业面源污染问题刻不容缓。

郴州市农业面源污染的最主要的来源是在农业生产过程中化肥、农药和农膜的过量使用。此外，农作物秸秆的焚烧、人畜禽粪便的不合理排放、农村居民生活垃圾的不合理排放等也是农业面源污染的来源。

化肥和农药的过量施用导致郴州市农产品安全问题十分突出，大大削弱了郴州农产品的市场竞争力，特别是在国际市场上极易遭受绿色壁垒、技术壁垒的限制，严重影响农产品出口，农产品贸易受阻。治理农业面源污染需要耗费大量的政府财政支出，这就造成了郴州市的财政压力，影响其他方面的资金投入，减慢经济增长的速度。此外，还对合理利用资源促进农业结构升级、培育壮大优势产业、扩大劳动力就生态环境破坏业、增加农民收入都产生了严重影响，都不利于农业经济的发展。

二、郴州市农业面源的实证分析

为了郴州市农业可持续发展和制定农业环境政策提供依据，本文探究了郴州市农业面源污染与农业经济增长之间的演替规律，根据2000~2010年郴州市农业经济发展主要指标和农业面源污染物排放量的统计资料，采用环境库兹涅茨曲线模型，分析郴州市农民人均产值和主要污染物排放量的相关关系。

（一）环境库兹涅茨理论模型框架

1．环境库兹涅茨理论

环境库兹涅茨理论首先是由美国经济学家S i m o n K u z n e t s在1995年提出，他认为在财富分配的问题时，财富分配的不平等程度起初拉大，之后随着经济增长会不断减少，即著名的“倒U假说”。G r o s s m a n则认为，G r o s s m a n和K r u e g e r则提出，对环境污染和经济增长的关系可以用库兹涅茨曲线来说明，并提出了经济增长和S O 2排放量和的关系符合库兹涅茨假说：用纵轴表示污染水平，横轴表示经济增长，E K C中污染水平与经济增长之间的散点曲线呈“倒U形”。L u c a s(1996)用E K C假说验证了B O 2、B O D 2和N O 2等与经济发展的关系，只是不同国家、不同污染物“倒U”定点出现的时机不同。B a n d和（1992）通过运用E K C对不同国家的经济增长和环境质量关系进行了对比研究。

2．基于时间序列数据分析的E K C模型

该模型是目前国际上常用的简化计量模型，具有代表性的是二次多项式函数关系

（1）式中：Et表述为某国家或地区在时刻t受到的环境压力，主要指标体系为常用污染物排放量、环境质量等；β0意即表述国家或者地区特征的相关参数；Yt表述为国家或地区在t时刻的经济产出，主要以G D P或人均G D P表示；β1、β2代表为参数。β1≠0 β2≠0,表示环境状况和经济发展之间呈线性关系;β1＞0 β2＜0,则表示环境状况和经济发展之间呈“正U型”曲线关系;β1＞0 β2＜0,意思是环境状况和经济发展之间呈“倒U型”曲线关系。Y=-β1/2 β2为环境质量的转折点。G r o s s m a n和K r u e g e r又将该模型进一步拓展成三次函数型：

若β1＞0 β2＜0且β3=0，呈现出“倒U形”曲线；β1＜0 β2＞0且β3=0，呈现出“正U形”曲线；若β1＜0 β2＞0，且β3＜0则环境恶化程度将呈线性下降；若且＆lt;0，表述为环境恶化程度时用纵坐标表示；表述为人均G D P时用横坐标表示，这时的环境恶化程度呈现为“倒 N型”；若 β1＞0 β2＜0且β3＆gt;0，表示环境恶化程度呈“正N型”。

3．基于面板数据分析的E K C模型

B a n d y o p a d h y a y在1992年提出该模型，该模型主要是将二次、三次函数与对数形式相结合，并加入了G D P以外的环境影响因素，基本表达式为：

到底是随机效用模型还是固定效应模型，可以运用H a u s m a n检验来判断。式中所表示影响第i国家或地区环境质量的其他变量构成向量，主要是变量是由技术进步效应和结构效应来表述，技术进步效应一般采用人均资本存量，结构效应因素一般采用第二产业增加值或第三产业增加值占当年G D P比重等等。此外还可以用出口依存度或者F D I依存度来研究外商直接投资、国际贸易等对环境污染的影响。

（二）数据采集及处理

环境指标和经济增长指标2个部分指标是数据采集的重点指标。环境指标选取就用能表现农业面源污染状况的人均农药排放量、人均化肥排放量、和人均农膜排放量。经济增长指标选人均总产值。

数据选取我们去了郴州市当地的统计局，根据郴州市2011统计年鉴获得了农业总人口和农业总产值以及化肥使用量的数据。由于剩余指标数据无法获得，我们又根据湖南省2011统计年鉴，通过采取郴州市农业总产值和湖南省农业总产值之比为0.136，以此为权重获得郴州市农药施用量和农膜使用量的指标数据。

根据我们查找相关文献：大概67%是经地表径流和土壤渗滤进入水体后污染环境，这就表示该地区人均化肥排放量为当年人均化肥施用量的67%。同时施用化肥后利用率仅32%；施用农药后利用率为12%，即88%进入环境，农膜的回收率在我国不足30%，70%的农膜进入环境。因此我们可以计算出人均化肥排放量、人均农药排放量和人均农膜排放量的数据。

（三）数据分析方法

构建“经济增长—环境质量”的简约式回归方程进行二次曲线的模型回归模拟：

郴州市2000～2010年农业面源相关经济指标和环境指标Table The relative economic and environmental data of agricultural non-point source pollution from 2000 to 2010 in chenzhou

（4）式中，Y分别为人均化肥排放量、人均农药排放量和人均农膜排放量，X为农民人均产值，β0、β1、β2为模型系数，为随机误差项。模型系数的不同可反映环境质量状况和经济发展的关系。

其中环境状况和经济发展之间呈“倒U形”曲线关系，拐点的计算公式如下：

β1≠0 β2=0 环境状况和经济发展之间呈线性关系β1＜0 β2＞0 环境状况和经济发展之间呈 “正U形”曲线关系β1＞0 β2＜0 环境状况和经济发展之间呈 “倒U形”曲线关系

本文因此根据以来构建郴州市农业面源污染模型，采用s p s s 12.0软件进行数据分析。

（四）数据结果分析

1．郴州市农民人均农药排放量的E K C评价

图1表明，农民人均化肥排放量和农民人均产值的拟合模型符合典型的“倒U形”关系，得出回归方程：相关系数.77396，S i g n i f F=.0026小于0.05在0.01水平(双侧)上显著相关。E K C的转折点显示为农民人均产值4701.11元。也就是说当农民人均年收入超过4701.11元时，郴州的由农药排放量而引起农业面源污染状况呈减少的趋势。2010年人均农业总产值为5921.41元，这一转折点已经出现。其原因主要是由于随着经济发展，市场对于农药残留下限的作物要求示要即要提高农业生产业，也必须减少因农业发展而增加农药使用量的比重。

图1 农民人均农药排放量的EKC拟合模型

2．郴州市农民人均农膜排放量的E K C评价

图2 农民人均农膜排放量的EKC拟合模型

得出回归方程:Y=-0.78337+0.000116 X-1.050297 E-8X2,相关系数 .92734。S i g n i f F=.0000小于0.05在0.01水平(双侧)上显著相关，E K C的转折点表述为农民人均产值5522.20元。也就是以农民人均年收入5522.20元为标准线，超过则表示郴州因农膜排放量而引起的农业面源污染呈减少的趋势，图中2010年的农民人均年收入为5921.51元，意即E K C一转折点已经出现。通过分析表明当年郴州高速发展的交通网络使许多蔬菜水果可以从沿海等蔬菜水果产地输入，因此降低了成本，形成了较大的价格优势，使得在农业生产中就逐步减少了农膜使用量。

3．郴州市农民人均化肥排放量的E K C评价

图3 农民人均化肥排放量的EKC拟合模型

结果(图3)表明，农民人均年收入与农民人均化肥排放量的拟合模型属于典型的“倒U型”关系,得出回归方程:Y=3.7185+0.002523 X-2.4307 E-7X2，相关系数 .91218，S i g n i f F=.0001小于0.05在0.01水平(双侧)上显著相关。回归方程表明，农民人均年收入5139.77元为E K C的转折点。2010年的农民人均产值为5921.51元。这就说明当年农民人均化肥排放量还没有达到最大，只有通过快速的经济发展来达到这一转折点。农民大量使用而化肥导致农业面源污染，还是因为农业生产过程中肥料使用效率低下，所以要减少农业面源污染的根本方法是还是通过提高肥料利用效率来减少肥料投入。

4．郴州市农民人水体磷残留量的E K C评价

结果(图4)表明，农民人均年收入与农民人均水体污染磷残留量的拟合模型属于典型的“倒U形”关系,得出回归方程:Y=2.4139+0.001889 X-1.82525 E-7X2，相关系数 .9097，S i g n i f F=.0001小于0.05在0.01水平(双侧)上显著相关。E K C的转折点为农民人均年收入5175.38元。2008年，农民人均产值为5091.69元。这说明人民为了达到经济利益在不断地增加化肥，农药，农膜的施用量，在经济利益达到目的的同时也造成了严重的农业面源污染。2009年人均收入为5509.588元，郴州市经济增长持续增加但是水体污染重磷的残留量在不断减少，呈减函数趋势，农民已经重视经济利益的增长和生态环境之间的利害关系采取一定的生态农业措施，减少化肥，农药，农民的施用量，逐步实现生态农业经济，可持续发展。

三、郴州市农业面源污染治理——BMPs体系

根据郴州的库兹涅茨分析，我们不难发现：不管是以农药、化肥还是农膜使用量为指标，郴州市刚跨过EKC的转折点，说明郴州已进入农业面源污染程度与农业经济增长的负相关阶段。在新的转折期，郴州有必要实行一系列新的农业环境政策以适应经济增长与环境保护间新的关系所带来的压力。

最佳管理措施（Best Management Paractices，BMPs）是产生于20世纪60年代美国的一种面源污染控制方法，它具有高效、经济、环保的特性，符合经济效益、社会效益和环境效益相统一的原则，面对面源污染的严峻现状，BMPs对于郴州、湖南地区甚至是我国其他地区，借鉴意义可见一斑。我们在总结发达国家在BMPs应用的经验基础上，结合团队调研所在地—湖南省郴州市的实际情况，制定以操作简单有效、费用低廉为基本原则，利用已经存在的农业技术，科学的得出了一套适合郴州的BMPs农业面源污染防治策略。

（一）郴州市B M P s的基本框架

将B M P s中非工程措施为主，技术含量较高的工程措施为辅，结合E K C环境库兹涅茨曲线的三大效应——规模效应、结构效应、消除效应，据农业郴州市矿业企业较多，工业的间接污染与农业的化肥、农药、薄膜直接污染共同影响农业生产的特点，制定了适合郴州实际情况、技术水平的B M P s。

（二）减少规模效应

EKC的规模效应是指产出的提高意味着废弃物的增加和经济活动副产品——污染物排放量的增长，从而使得环境的质量水平下降。

主要从制定环保政策、提高农民环境保护意识和建立健全环境保护监督体系三方面减少规模效应，使农业经济增长带来的环境质量影响降到最低，减少农业面源污染。

（三）优化结构效应

EKC结构效应是指在工业化初期，由于工业的发展废弃物数量大幅增加，导致使环境的质量水平下降；但当经济发展到一定的水平，通过进一步升级产业结构，从能源密集型为主的重工业为主转向服务业和技术密集型产业转移时，环境污染就会减少显然，使结构效应的作用尽快越过拐点产业尽早技术密集型转移，其中政府、企业对技术研发的资金人力投入、技术的推广等为主要影响因素。