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

張智奎 肖新成

(1．西南大學經濟管理學院，重慶400715;2．宜春學院經濟與管理學院，江西宜春336000)

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

張智奎1肖新成2

(1．西南大學經濟管理學院，重慶400715;2．宜春學院經濟與管理學院，江西宜春336000)

運用協整檢驗和Granger因果檢驗方法，考察了三峽庫區重慶段1992－2009年經濟發展與農業面源污染之間的相互關系。研究結果表明:①經濟增長是影響三峽庫區重慶段農業面源污染的主要原因，且種植業、養殖業和農村生活三大類污染源排放量與農村經濟發展之間都具有協整關系;②短期內農業生產總值的變化引起三類農業污染源排放量的同方向變動，長期來看，農村經濟發展對農業面源污染有減緩作用，這與傳統的環境—經濟增長庫茲涅茨倒U型曲線所揭示的一般規律相同;③農業經濟的發展和種植業、養殖業的污染排放量具有雙向的因果關系，但是經濟發展是農村生活污染排放量增長的原因，農村生活污染排放量不是經濟增長的原因，它們之間是單向因果關系。因此，我們要密切關注庫區經濟增長對環境質量帶來的負面效應，必須依賴科學技術進步，提高種植業中化肥、農藥、農膜和秸稈等的利用率，根據當地農業發展的特點以及與河流的遠近，規劃好農業、林業、畜牧業的結構，大力發展環保型、生態型農業，以減輕農業面源污染，實現農業經濟增長與保持環境質量之間的相互協調。

經濟發展;面源污染;協整檢驗;三峽庫區

農業是國民經濟的基礎產業，經濟發展離不開農業作為支撐。近年來，隨著經濟發展對農業資源需求日益增加，農業資源的稀缺性表現尤為凸出。我國政府大力推行以增產增收為核心的農業發展戰略，在農村經濟的快速發展的同時農村環境不斷惡化，由于大量現代農業生產投入—化肥、農藥、農膜等得到了廣泛應用，畜牧養殖業的規模化水平和生產總量不斷提高，農田生態系統遭受嚴重的破壞，農村污染源增加、污染物增多、污染范圍變廣。農村生態環境惡化不僅直接影響農產品質量和農民收入，更為重要的是這些污染破壞了農村居住環境，影響了農村經濟社會可持續發展的基礎。農村是一個開放的生態系統，是食品和其他物資的來源，也是整個社會的一個有機組成部分，如果農村環境問題持續惡化，無疑會對整個社會的穩定發展構成極大威脅。

1 研究背景

重慶市直轄16年來，農業生產有了快速的發展，農業生產的集約化和畜牧養殖業的規模化，農村居民收入大幅增加，但非持續發展、高消耗的農業生產方式在該地區依然廣泛存在，并帶來的農業資源環境問題尤其是農業面源污染已成為制約區域農業可持續發展的重要因素之一。通過對2008年農業生產數據測算，三峽庫區重慶段的化肥施用、有機肥施用、秸稈排放、畜禽養殖、生活污水、生活垃圾、農田侵蝕等7個污染源累積排放的COD、BOD5、TN、TP 量分別為 26．64 ×104、14．71 ×104、8．07 ×104、1．52 ×104t［1］。其COD的排放量超過當年工業、生活排放的總和16．74×104t/a。據研究，造成三峽庫區重慶段農業面源污染的主要污染物是 TP、TN，貢獻率分別為40．08%和36．83%;主要污染源是畜禽養殖和化肥施用，貢獻率分別為58．21%和27．24%;主要影響因子是農業總產值，貢獻率達到90%以上［2］。大量的N、P流失可能構成庫區水體富營養化，破壞庫區生態環境，危及庫區農業和農村經濟的發展。

實證檢驗環境質量和國民經濟增長關系的演進規律是當前環境經濟領域非常重要的一個問題。1991年，Grossman和Krueger提出了環境庫茲涅茨曲線(EKC)即經濟發展早期環境質量逐漸惡化，經濟發展到一定水平之后，環境質量會逐步改善，環境壓力和經濟增長之間呈現“倒U”型關系［3］，從宏觀尺度上提供了一種有益的經驗性探索。經過20年的發展，國內外學者對環境與經濟發展關系進行了大量的實證研究，有了較多的成果。然而關于面源污染與經濟發展關系的文獻并不多見。李海鵬等運用31個省的面板數據對經濟發展與農業面源污染的EKC曲線進行實證分析，結果顯示我國農業面源污染源排放量與經濟增長總體上具有顯著的倒“U”型曲線關系［4］。張峰等運用VAR模型分析了江蘇省1990－2007年農業面源污染與經濟增長的動態演進關系，認為經濟增長是農業面源污染的重要原因，環境庫茲涅茨曲線規律在一定程度上得到了驗證［5］。搜索國內的有關文獻，他們對二者關系的研究主要是集中于運用環境庫茲尼茨曲線進行實證，對兩者之間的動態關系并沒有進行研究。本文針對三峽庫區重慶段的經濟發展與環境現狀，利用三峽庫區重慶段1992－2009年的面板數據，采用計量經濟學的分析方法，考察庫區重慶段經濟發展與農業面源污染在時序維度的特征，采用單位根檢驗、協整檢驗、誤差修正模型分析和Granger因果檢驗等分析方法，考察三峽庫區重慶段經濟增長與農業面源污染在時序維度的雙向動態作用特征。

2 變量的選取與指標核算方法

2．1 變量的選取、數據來源

根據農業生產的特征，農業面源污染主要來源于種植業中農業生產投入的農資消耗、養殖業中的畜禽糞尿污染、生活污染中的農村生活污水排放和農村生活垃圾等方面。

種植業造成的污染包括化肥、有機肥的大量施用、農藥的噴灑、農用薄膜棄于田間、秸稈的廢棄與焚燒，種植業造成的污染源排放量用ZZY表示。畜禽養殖污染主要是由于未對畜禽養殖固體廢棄物和廢水進行及時、合理的處理引起的，養殖規模的擴大導致畜禽糞尿排泄量日益增多，未經處理的畜禽糞便被隨意堆放，造成大量養分流失，帶來嚴重的環境污染隱患。畜禽污染源排放量用單位土地面積的豬、牛、羊和家禽這四類動物的年糞尿排泄量YZY表示。生活污染源排放量用SH表示。經濟發展使用農業產值，用NYCZ表示。化肥、有機肥施用量、農藥、農用薄膜的使用量、農作物秸稈總產量(按照稻谷、小麥、玉米的平均經濟系數0．5、0．41 和0．042，谷草比分別為 1∶1、1∶1．44 和1∶1．38 計算)、畜禽養殖糞尿總量［6］(參照彭里、王定勇的估算指標計算)、農業生產總值等數據均來源于1992－2009《重慶統計年鑒》，農村生活污水排放量和生活垃圾污染排放量時序數據為1992－2009年來源于重慶市環保局。經濟發展選用庫區重慶段的第一產業總值，數據來源于1992－2009《重慶統計年鑒》。

2．2 農業面源污染絕對實物排放量指標的核算

2．2．1 種植業污染源排放量的指標核算

根據重慶市環保局《三峽庫區化肥農藥污染源監測報告》，化肥的入河系數為8．36%，化肥污染源排放量=化肥施用量(折純量)×入河系數;

有機肥污染源排放量=有機肥施用量×(1－有機肥利用率)×有機肥養分含量［7］×入河系數，有機肥的平均入河系數取0．01，其利用率為0．6抽樣調查取得。

農藥污染源排放量=農藥使用量×入河系數，入河系數取 0．04;

農用薄膜污染源排放量=農用薄膜使用量×入河系數，入河系數取 0．04。

根據各種作物秸稈養分含量［8］和不同作物的秸稈產出系數［9］，平均入河系數為0．01，作物秸稈污染源排放量=某作物產量×某作物秸稈產出系數×(1－秸稈利用率)×秸稈養分含量×入河系數;

2．2．2 養殖業污染源排放量指標核算

根據《全國規模化畜禽養殖業情況調查及防治對策》國家環保總局(2002)推薦的畜禽糞便排放系數、畜禽糞便中污染物平均含量及入河系數，畜禽養殖污染源排放量=養殖總量×畜禽糞便排放系數×糞便中污染物平均含量×污染物入河系數;

2．2．3 生活污染源排放量指標核算

根據《重慶市小城鎮污水綜合處理研究》報告，重慶市農村生活污水排放指標為0．67升/(人/天);參考重慶市環境監測中心的檢測結果，入河系數鄉村取0．30，可以計算生活污水污染物排放量(t/a)，生活污水污染排放量=鄉村人口總數×農村生活污水排放系數×污水平均含量×入河系數;

根據國外相關資料和當地實際情況，重慶市農村生活垃圾排放量為 0．67 kg/(天/人)，入河系數鄉村取 0．20，可以計算生活垃圾污染物排放量(t/a)，生活垃圾污染排放量=鄉村人口總數×農村生活垃圾排放系數×垃圾滲濾液平均含量×入河系數。

3 經濟發展與農業面源污染動態關系的檢驗

3．1 經濟發展與農業面源污染的協整關系檢驗

對于平穩時間序列所決定的經濟系統，傳統計量經濟學中的最常用的方法是用普通最小二乘法估計他們之間的相互關系，從而確定其長期均衡趨勢。然而對于非平穩的時間序列，如果運用此方法進行估計，其結果將會產生偽回歸，估計就是無效的。Granger和Enger的協整理論為尋求非平穩隨機變量之間的長期均衡關系開辟了新的途徑。如果一組非平穩時間序列存在一個不具有隨機趨勢的線性組合，那么這組序列就是協整的。Granger定理表明，對于兩個具有協整關系的一階單整I(1)變量一定有式(1)形式的誤差修正模型存在:

在式(1)中，ecmt－1=yt－1－ β0－ β1x t－1表示第 t－ 1期的非均衡誤差項或短期波動幅度;而 λ(yt－1－β0－β1xt－1)則是經濟系統長期均衡機制對短期波動的抹平效果，我們稱其為為誤差修正項。λ表示誤差修正項對Δyt的調整速度，被稱為修正系數。式(1)成功地將一個經濟系統的長期均衡關系和短期的波動有機地統一在一起，為測度經濟系統的長期均衡趨勢與短期波動提供了一種新的分析方法。

為了防止產生虛假回歸現象，就需要對考察的時間序列進行相應的平穩性檢驗和協整關系檢驗，從而得到它們之間的長期均衡關系和短期波動關系。

首先，基于方程:

為了克服數據中的異方差現象，對調整后的數據取自然對數，種植業污染源用LnZZY表示，養殖業污染源用LnYZY，農村生活污染源用 LnSH表示，經濟發展用LnNYCZ表示。使用Eviews6．0，對各時間序列做單位根檢驗，結果如表1所示。

由表1可知，第一產業總產值和所選用的各類農業面源污染源排放指標均滿足一階平穩條件，因此可以對該時間段中的序列作協整檢驗。為了驗證農業產值和種植業、養殖業和農村生活污染源排放指標可能存在的協整關系，可以運用恩格爾—格蘭杰兩步法進行協整檢驗。求出各污染源排放量的長期趨勢方程LnYt=α+βLnNYCZt+εt。對殘差εt進行單位根檢驗，結果表明是平穩的白噪聲(見表2和表3)。根據格蘭杰協整定理，可以接受經濟發展和農業面源污染源排放量之間存在協整關系。

表1 變量的ADF單位根檢驗結Tab．1 Result of ADF unit root test

表2 農業污染源排放量與經濟發展的對數線性回歸結果Tab．2 Result of co-integration test between agriculture non-point pollution and economic development

表3 殘差項單位根檢驗結果Tab．3 Result of reside unit root test

從協整的結果看，在短期內，經濟發展不可避免地會導致農業環境質量的下降和農業面源污染增加，也就是說經濟發展與環境退化現象往往密切相關;在長期，庫區重慶段農業面源污染與農業經濟發展之間存在長期的相關性，且這種相關性的方向為負，這說明，隨著農村經濟的發展、農村居民收入水平的提高，將有助于降低農業面源污染，這與環境經濟學理論提出的倒U定律一致。

3．2 經濟發展與農業面源污染的因果關系檢驗

上述協整檢驗結果表明經濟發展與三大類農業面源污染之間存在一種長期的均衡關系。但是這種均衡關系能否構成因果關系，需要進一步的進行檢驗。檢驗結果見表4。

從表4的結果可以看出，有96%以上的概率說明農業經濟的發展和種植業、養殖業的污染排放量具有雙向的因果關系，但是經濟發展是農村生活污染排放量增長的原因，農村生活污染排放量不是經濟增長的地原因，它們之間是單向因果關系。

4 結論與建議

通過實證考察1992－2009年間三峽庫區重慶段農業面源污染與農業經濟增長之間的長期均衡關系以及Granger因果關系，結論如下:

首先，對時間序數據進行平穩性檢驗，結果發現種植業、養殖業和農村生活三大類污染源排放量與農業生產總值變量都具有一階單整現象，它們與農村經濟發展之間均具有協整關系。

其次，從實證結果的誤差修正模型可以看出，模型的差分項反映了變量短期波動的影響，被解釋變量的波動可以分為兩部分:一部分是短期波動，另一部分是長期均衡。根據模型的參數估計量，短期內農業生產總值的變化將引起三類農業污染源排放量的同方向變動，如果農業總產值變動1%，將引起種植業污染排放量變化0．084 2%，養殖業污染排放量變動0．130 7%，農村生活污染排放量變動0．024 9%。而誤差修正中ECM項的系數反映了對偏離長期均衡的調整力度，由系數估計值可以看出，各系數均在0．4以內，調整力度并不顯著。此外，觀察誤差修正模型自變量ΔLnNYCZ回歸系數的符號，在具有協整關系的三大類污染排放量均與農業產值之間存在正的協整關系，即經濟發展將會增加農業生產的污染物排放量，經濟增長要以農業環境污染為代價，但在長期，農村經濟的發展、農村居民收入水平的提高，將有助于降低農業面源污染，這與傳統的環境—收入庫茲涅茨倒U型曲線所揭示的一般規律相同。

表4 三大類面源污染源與經濟發展關系的格蘭杰因果檢驗結果Tab．4 Result of Granger causality test between non-point pollution and economic development

最后，通過Granger因果檢驗方法分析了三大類污染指標與農業產值之間的因果關系。農業經濟的發展和種植業、養殖業的污染排放量具有雙向的因果關系，但是經濟發展是農村生活污染排放量增長的原因，農村生活污染排放量不是經濟增長的地原因，他們之間是單向因果關系。

總體上看，近20年來三峽庫區經濟發展造成的農業面源污染問題已較為嚴重，庫區經濟發展成為該地區環境公害的重要組成部分。尤其是2004年以來，庫區經濟發展處于加速時期，一方面經濟增長保持很高的增長率;另一方面工業化、城市化和城鄉一體化進程加快，庫區農業面源污染壓力勢必會進一步加大，必須有效措施控制農業面源污染。而控制的關鍵在于強化環境政策的干預力度，它不僅需要進行經濟結構調整，依賴科學技術進步，提高化肥、農藥、農膜和秸稈等的利用率，促進環保型農業生產技術的推廣與使用。同時也需要提高政府環境管理能力，提高農民的環保意識，通過電視廣播等媒體大力宣傳，并采用科技人員環保知識下鄉等形式進行現場環境教育，讓農民能夠從自身做起，保護共同的美好家園。

(編輯:溫武軍)

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Cointegration Test on the Relationship Between Agricultural Non-point Source Pollution and Economic Development—Based on the Data Ananlysis of Chongqing Section of the Three Gorges Reservoir Region in 1992－2009

ZHANG Zhi-kui1XIAO Xin-cheng2
(1．College of Economics and Management，Southwest University，Chongqing 400715，China;2．School of Economics and Management，Yichun University，Yichun Jiangxi 336000，China)

Using cointegration and Granger causality test，this paper analyzes the mutual relationship between economic development and agricultural non-point source pollution based on the data of Chongqing section of Three Gorges Reservoir region from 1992 to 2009．The results can be shown as follows:The economic growth greatly affects the agricultural non-point source pollution in Chongqing section of Three Gorges Reservoir region．In addition，a cointegration relation between the emissions of three major pollutant sources(planting，aquaculture and rural life)and economic development does exist．The changes of the total value of agricultural production caused the same tendency of the emissions of three major pollution sources in the short term and economic development can slow down agricultural non-point source pollution，which is consistent with the general law revealed in the traditional environment-economic growth Kuznets inverted U-shaped curve．There is a bilateral causal relation between rural economic development and planting，aquacultural pollution emissions．However，the economic development is the reason for the growth of rural life pollution emissions while pollution emissions do not help the rural economic growth．Consequently，they are one-way causal relation．Therefore，We must pay close attention to the negative environmental effects that economic growth in the reservoir region has on the environment quality and improve the utilization of fertilizers，pesticides，plastic sheeting and straw in farming with the help of science and technology．According to the characteristics of local agricultural development as well as the proximity of the river，the structure of agriculture，forestry，animal husbandry should be well planned．Environment-friendly，ecological agriculture should be greatly encouraged in order to reduce agricultural non-point source pollution and maintain the coordination between agricultural economic growth and environment quality．

economic development;non-point source pollution;cointegration test;Three Gorges Reservoir region

F323．22

A

1002－2104(2012)01－0057－05

10.3969/j.issn.1002－2104.2012．01．010

2011－08－14

張智奎，博士，高級工程師，主要研究方向為資源環境與經濟發展。

國家水體污染控制與治理科技重大專項(編號:2012ZX07104－003)。