基于環境“EKC”理論的農村面源污染實證研究

郭 文，孫 濤

（南京航空航天大學經濟與管理學院，江蘇 南京 210006）

農村面源污染指的是在農村農業生產過程中，化肥和農藥等化學制品的不當使用，以及農作物秸稈、畜禽糞尿、農村生活污水和生活垃圾等農村廢棄物處理不當而造成的農村生態環境污染，它具有分散性、隱蔽性、不確定性和不易監測性的特點。近年來，由于農村生態環境的迅速惡化，農村面源污染越來越受到國內外學者的關注。Grossman and Krueger于1995年首先提出了環境“EKC”曲線，他們認為環境質量隨經濟發展呈現先惡化后改善的“倒U”形關系[1]。Panayotou在1997年運用環境“EKC”假說構建了一個基于區域農業面源污染的計量模型，并分析了其影響因素，包括經濟增長、要素價格和面源污染防治政策等[2]。Dale1998年報道，認為在經濟發展初期，區域產業結構、技術條件限定的條件下，經濟規模將對區域污染帶來重大影響，即農業經濟規模越大越容易產生嚴重的農業面源污染[3]。在我國，由于農村長期的粗放式經濟增長方式，給農村帶來了嚴重的面源污染。據林葆[4]統計，我國2003年的化肥使用量超過400 kg/hm2，居世界第一位，但是化肥的可利用率僅為30%～40%，化肥的使用極其不合理。周早弘[5]研究表明，農作物秸稈在飼料加工、生物能源利用、肥料與工業原料生產等諸多領域有著廣泛用途，但是我國農作物秸稈的綜合利用率卻非常低，還不足15%。梁流濤[6]的研究內容也涉及到了農村面源污染，他認為我國主要的農村面源污染來源有農藥化肥的使用、畜禽養殖的糞尿以及農作物秸稈的焚燒等，并提出了農村面源污染的具體核算方法；他認為我國農業面源污染排放量和排放強度整體上都呈現增加的趨勢，其對農村生態環境壓力也逐步增大。張暉等[7]結合江蘇省時序數據分析了農業面源污染的環境“EKC”假說，并計算了曲線的拐點為22 762.3元；張智奎等[8]對經濟發展與農業面源污染的關系進行了協整檢驗，結果發現經濟發展對面源污染的影響存在短期效應和長期效應的區別，短期內體現為負效應，而長期內符合環境“EKC”假說。鑒于以上分析，文章著眼于農村經濟發展，借鑒環境“EKC”曲線的理論研究成果來分析江蘇省農村經濟發展對農村面源污染的影響。

1 研究設計

1.1 變量分析

我國農村面積廣袤，農村面源污染主要來源于幾個方面：首先，我國在追求農業產量提高的同時，農村化肥和農藥的施用量在不斷攀升，已經遠遠超過發達國家的施用標準，而化肥將通過農田排水或土壤殘留等方式造成污染，農藥也會通過雨水沖刷或農藥生產企業廢水排放等方式造成污染，因此，化肥和農藥的不合理施用是農村面源污染的主要來源。其次，近年來我國農村畜禽養殖業發展較快，在很大程度上促進了農村人口收入水平的提高，但是畜禽的糞尿中含有大量的氮、磷等營養元素，農村的污染處理設備比較落后，因此，農村未經處理的畜禽糞尿隨意堆放的現象嚴重，這就造成了嚴重的農村固體廢棄物和水體污染，這也是我國農村面源污染的重要來源。第三，我國農業生產中產生了大量農業固體廢棄物，如：農作物秸稈等，這些農作物秸稈本身在飼料加工、肥料與燃料等領域有著廣泛用途，但是目前，我國農村農作物秸稈利用率不足15%，大量的農作物秸稈四處隨意堆放或者就地燃燒，這造成了農村嚴重的水體污染和大氣污染，構成了農村面源污染的另一來源。

1.2 指標、樣本與數據

根據農村面源污染的來源分析，采用化肥施用密度（CF）和農藥施用密度（PE）作為研究指標，來反映我國農村化肥和農藥的不合理施用情況；采用農村畜禽排泄物密度（LP）以及農作物秸稈儲存密度（CS）指標，來反映我國農村畜禽養殖及農作物秸稈的不合理利用情況。另外，該研究主要是基于“EKC”理論的江蘇省面源污染實證研究，因此在樣本選擇上，主要考慮了江蘇省農村面源污染發展的時序維度，采用江蘇省2001～2010年的人均GDP，以及江蘇省農村面源污染的主要指標數據來進行實證研究，數據來源于各年的江蘇省統計年鑒和中國統計年鑒。

1.3 描述性統計分析

文章首先對樣本數據進行了描述性統計分析（表1），結果表明江蘇農村人均GDP持續增長，年平均增長率達到22.11%，說明江蘇省在推行新農村建設和提高農村人均收入中取得較好的效果，大力發展了農村經濟。同時，化肥施用密度（CF）和農藥施用密度（PE）兩項指標也呈現出逐年上升的趨勢，年平均增長率分別為0.6%和3.74%，表明江蘇省農村經濟粗放式的增長方式并沒有根本性的改變，在農村經濟增長的同時，農村生態環境在進一步惡化：一方面化肥和農藥的過度施用，會導致其邊際效應的降低，另一方面，施用過度的化肥和農藥也會帶來嚴重的環境污染。另外，畜禽排泄物密度（LP）指標表現為逐年上升的趨勢，年增長率為3.24%，這說明江蘇省農村的畜禽養殖規模在增加，逐步改善了農村經濟結構；但是也可看出，由于農村處理設備和技術的落后，畜禽養殖產生的廢棄物沒有很好地利用和處理，導致了農村畜禽的糞尿污染越來越嚴峻，所以，江蘇省應當大力扶持畜禽養殖場的有機肥生產、沼氣池、沼渣還田技術。這樣，一方面可以提高畜禽糞尿的綜合利用率，減少畜禽養殖的糞尿污染；另一方面也可以減少化肥的施用，減少化肥流失帶來的水體污染等。而農作物秸稈（CS）指標沒有表現出明顯的趨勢，其原因可能是只按糧食秸稈比1∶1.5的比例計算秸稈的數量，而沒有考慮到農作物的種植結構等因素。

表1 指標描述性統計分析

2 實證研究——以江蘇為例

2.1 實證模型及檢驗

根據獲得數據資料，為防止“偽回歸”現象的出現，文章首先對化肥施用密度（CF）和農藥施用密度（PE）、農村畜禽排泄物密度（LP）、農作物秸稈儲存密度（CS）以及人均GDP五項時間序列數據的平穩性進行了ADF單位根檢驗。基本步驟是先對其取對數形式，然后利用Eviews5.0軟件分別進行ADF單位根檢驗，結果如表2所示。

表2 指標數據ADF檢驗結果

根據上表的檢驗結果，化肥施用密度（CF）和農藥施用密度（PE）、農村畜禽排泄物密度（LP）以及人均GDP四項時間序列數據均在一階差分通過了ADF單位根檢驗，表明幾組時間序列數據滿足平穩性條件。而農作物秸稈儲存密度（CS）在一階差分下仍沒有滿足ADF單位根檢驗，說明其不滿足平穩性條件。因此，在其接下來的研究中，剔除了農作物秸稈儲存密度（CS）指標，只分別對前三項研究指標與人均GDP指標進行EKC實證研究。根據EKC理論，即經濟發展與環境質量之間存在倒“U”形關系確定實證研究的模型形式為：

對上式求導得出模型曲線的拐點為：

其中x表示農村人均GDP，yi表示農村面源污染的各項指標，εi表示殘差。結合上述模型，利用Eviews5.0軟件進行非線性回歸分析，結果如下表3所示。

2.2 實證結果及分析

表3的實證結果表明：（1）江蘇省農村人均GDP——化肥施用量“EKC”曲線和農村人均GDP——農藥施用量“EKC”曲線呈現倒“U”形狀，表明經濟增長帶來了化肥、農藥使用量的增加。通過進一步計算得知目前江蘇農村的實際人均GDP小于曲線拐點值2.13和1.97，還處于“EKC”曲線的左端，即經濟增長與化肥投入密度和農藥投入密度呈正相關關系；但是，目前江蘇省的實際人均GDP已經與曲線的拐點值很接近，表明江蘇農村的化肥和農藥污染已經逐漸趨于平緩。同時，江蘇省代表了我國發達地區的農村經濟狀況，由此可以得知，通過有效的生態環境保護管理，我國發達地區的農村生態環境不久將隨著經濟的增長得到改善。（2）江蘇省農村人均GDP——畜禽排泄物“EKC”曲線呈現倒“U”形狀，表明經濟增長引起了畜禽排泄物的增加。通過進一步計算得知目前江蘇農村的實際人均GDP遠小于曲線拐點值3.44，還處于“EKC”曲線的左端，即經濟增長與農村畜禽糞尿排放密度呈正相關關系；目前江蘇省的實際人均GDP距曲線的拐點值還很遠，表明隨著江蘇農村經濟的進一步加快，農村畜禽養殖帶來的糞尿污染將進一步惡化，可能成為江蘇省農村生態環境污染的最主要來源，并且短期內難于改變。因此，農村應該大力扶持畜禽養殖場的有機肥生產、沼氣池和沼渣還田等技術，一方面，減少畜禽糞尿隨意排放帶來的環境污染，另一方面，畜禽養殖場有機肥的生產也能替代化肥等，減少化肥的過度使用，降低環境壓力。（3）比較農村人均GDP與農村面源污染各指標的“EKC”曲線的拐點，發現畜禽糞尿排放密度的曲線拐點明顯較高，表明江蘇省農村經濟結構存在不合理性，即隨著經濟的增長，化肥和農藥的施用帶來的污染會隨之降低，而畜禽糞尿排放帶來的污染卻進一步加劇。因此，一方面江蘇農村應合理地改變農村的經濟結構，另一方面應加強環境保護的有效管理，即通過有效的環境管理和控制來降低農村人均GDP——畜禽排泄物“EKC”曲線的峰值。（4）根據上面的實證分析，江蘇省農村經濟的發展帶來了農村面源污染的加劇，并且農村粗放式的經濟增長模式并沒有根本的改變，即農村經濟的進一步發展還會帶來農村面源污染的惡化。因此，政府應加大農村環境政策的干預力度，一方面，引導農戶環境保護意識的形成和提高；另一方面，通過技術的進步來調整農村經濟結構和改善農村污染處理條件，通過加強環境保護的管理來降低曲線的拐點，達到兼顧經濟發展和環境保護的目的。

表3 模型回歸分析結果

3 小結與討論

文章通過實證研究的方法，結合環境“EKC”理論研究了江蘇省農村面源污染與農村人均GDP之間的關系。研究結果表明，江蘇省農村經濟發展與農村面源污染呈現出了倒“U”形關系。另外，還計算了人均GDP與農村面源污染各項指標的峰值，表明目前江蘇省農村經濟正處于環境“EKC”曲線的左端，即隨著經濟的發展，農村面源污染將會進一步加劇。在研究中還可以看出，農村人均GDP——畜禽排泄物“EKC”曲線的峰值較大，表明江蘇農村的經濟結構存在不合理性，畜禽養殖業有待進一步發展。

目前，江蘇應當加大農村畜禽養殖規模，并大力扶持畜禽養殖場的有機肥生產、沼氣池和沼渣還田技術，這一方面可以改善農村經濟結構，進一步促進農村經濟的發展，另一方面又能用有機肥替代化肥，提高畜禽糞尿的綜合利用率，降低農村面源污染，改善生態環境。應該意識到，環境“EKC”曲線只能反映環境指標與經濟增長之間的關系，而不是因果關系，不能幻想經濟增長一旦到達峰值，環境問題便能自發地解決，農村生態環境的改善需要環境保護工作的有效管理。另外，較高“EKC”峰值既不是經濟上的最優，也不是環境上的最優，環境保護的有效管理應該是使同樣的資源獲得更多的經濟增長和環境保護，即通過有效的環境管理降低“EKC”曲線的峰值。

[1]Grossman G M,Krueger A.Economic Growth and Environment[J].Quarterly Journal of Economics,1995,110:357-378.

[2]Panayotou,T.Demystifying the Environmental Kuznets Curve:Turning a Black Box into a Policy Tool[J].Environment and Development Economics,1997,（2）:465-484.

[3]Dale,S.R.Environmental Kuznets Curves——Real Progress or Passing Buck?A Case for Consumption-based Approaches[J],E－cological Economics,1998,25:177-194.

[4]林 葆.化肥與無公害農業[M].北京：中國農業出版社，2003.

[5]周早弘.農業面源污染實證研究及政策選擇[D].南京：南京農業大學，2009.

[6]梁流濤.農村生態環境時空特征及其演變規律研究[D].南京：南京農業大學，2009.

[7]張 暉，胡 浩.農業面源污染的環境庫茲涅茨曲線驗證——基于江蘇省時序數據的分析[J].中國農村經濟，2009，（4）：48-54.

[8]張智奎，肖新成.經濟發展與農業面源污染關系的協整檢驗——基于三峽庫區重慶段1992～2009年數據的分析[J].中國人口·資源與環境，2012，（1）：57-61.