基于擴展索洛模型的新疆水資源環境要素對畜牧業產值的貢獻分析

陳俊科，李 紅，馬永仁，王錫波

(1.新疆農業大學經濟與貿易學院，烏魯木齊 830052；2.新疆畜牧科學院，烏魯木齊 830000)

0 引 言

作為維系地球生物生存和發展的特殊資源，水資源在促進經濟社會發展和維持生態環境系統穩定具有無可替代作用，同時也區域經濟健康發展的基礎性資源，在產業生產投入方面是必不可少的重要因素。新疆位于我國西部大陸腹地，遠離海洋，蒸發強烈、生態脆弱，是典型的內陸干旱區，同時新疆也是全國主要牧區之一，其經濟、生態、社會系統的可持續發展已然受到水資源短缺的制約。全疆擁有天然草場面積5 725.87 萬hm2，但47.4%的面積屬于半荒漠、荒漠草場，近年來，受自然氣候和人類活動的影響，近80%的天然草場面積出現了不同程度的退化現象。畜牧業發展越來越意識到保水護草的重要性，水草資源生態環境建設與保護工程緊密結合，不斷改善和提升著產業發展的投入要素水平。2003-2014年全疆畜牧業產值從161.98億元增長到651.20億元，年均增長13.48%；同時畜牧業的用水量也以年均7.02%的速度提高，特別是傳統畜牧業向現代畜牧業轉型后，規模化、標準化、科學化的生產經營對水資源投入更加嚴格。相關學者側重土地、草場、牲畜和勞動力要素對畜牧業的影響，缺乏水資源環境視角的切入和量化，因此，研究水資源-環境對畜牧業發展的貢獻率問題，可以更加精準認識水資源投入的作用和影響，為畜牧業經濟與水資源協調發展提供一定的參考和借鑒。

1 理論思路和模型構建

1.1 理論思路

經濟增長的源泉是經濟關注的永恒命題之一，傳統經濟學主要通過因素分析來解釋經濟增長，其中比較重要的方法之一就是索洛法，它基于索洛提出的包括了技術進步作用的生產函數，把經濟增長解釋為資本、勞動投入和廣義的技術的貢獻，這里的技術的貢獻以“索洛剩余”的形式體現出來。通常“索洛剩余”即被用來分析全要素生產率的增長。實際上，全要素生產率的基本含義是指全部投入要素的生產效率，它反映了實際產出量與實際有形要素的投入成本之間的關系。亞當·斯密認為，生產要素包含土地、資本和勞動，但是傳統的經濟增長研究過程中往往僅僅將資源投入體現在這三個要素上，而實際上經濟增長不僅僅受制于土地、資本和勞動力，越來越多的生態資源-環境要素開始成為經濟增長的重要投入，這些要素的投入或制約或促進著經濟的持續健康發展。因此，本研究將資源-環境與資本、勞動一起作為生產的要素投入，作為構建模型和分析貢獻率的理論基礎。

基本的索洛模型中，索洛的總量生產函數為：

Y=F(K,L,T)

假設技術是中性的，只通過時間因素T體現而不影響要素投入，那么，該函數可以表示成：

Y=A(T)·f(K,L)

式中：Y表示產出；K表示資本投入；L表示勞動投入；T表示時間；F表示函數關系。

對上公式兩側取對數，求導后可得：

(1)

1.2 模型構建

現將資源-環境要素作為投入變量構造生產函數。資源投入(R)，一般指經濟活動所必需的土地資源、水資源、能源、空氣資源等；環境投入(E)，一般指環境對經濟活動所排放的污染物的消納作用。這樣，擴展的索洛模型總量生產函數為：Y=F(K,L,R,P,T)，函數保留技術中性、規模報酬不變和完全競爭市場的基本假設，選取Cobb-Douglas函數來具體構建擴展索洛模型進行貢獻率測算。擴展的索洛總量生產函數為：

Y=A·KαK·LαL·RαR·PαP

(2)

可見，這里采用技術中性的基本假定，其中表示產出的彈性，那么即有：

(3)

LN(Y)=LN(A)+αKLN(K)+αLLN(L)+

αRLN(R)+αPLN(P)

(4)

基于擴展的索洛模型，選取畜牧業產值(HG)、作為產出指標，污水治理投資(IW)為資本投入，牧業人口(PL)為勞動投入，林牧漁業用水量(UW)為資源投入，畜牧業產值單位水耗量(CW)為環境投入，對2003-2014年新疆水資源-環境對畜牧業經濟增長的貢獻率和全要素生產率進行實證分析，構建的擴展索洛生產函數為：

LN(HG)=β+αIWLN(IW)+αPLLN(PL)+

αUWLN(UW)+αCWLN(CW)

(5)

其中，β為常數項，αIW+αPL+αUW+αCW=1。

1.3 數據來源和指標解釋

根據研究的需要和變量數據的搜獲性，數據來自源于《新疆統計年鑒》(2004-2015年)、《新疆水資源統計公報》(2003-2014年)和新疆維吾爾自治區國民經濟和社會發展統計公報。

(1)產出變量：畜牧業產值(HG，單位：億元)表示畜牧業經過市場轉化，具體實現的商品化價值，包含更全的產業鏈價值銜接，是反映畜牧業經濟的產出指標。

(2)投入變量：①污水治理投資(IW，單位：億元)為資本要素投入，投資額涵蓋了農林牧漁業，是宏觀上反映畜牧業投入的資本指標；②牧業人口(PL，單位：萬人)為勞動要素投入，能緊密貼合新疆游牧民族廣布、草原畜牧業發達的特征，充分反映畜牧業持續投入的勞動指標；③林牧漁業用水量(UW，單位：m3)為資源要素投入，是農業水資源使用量的一部分，與“林中有牧，牧邊有魚，林牧漁業一體”的特征更為吻合，是反映畜牧業投入的資源指標；④畜牧業單位水耗量(CW，單位：m3/萬元)為環境要素投入，是用水量與畜牧業產值的比值，能更為準確反映水環境在消納畜牧業排放廢水的程度，是反映畜牧業持續投入的環境指標。同時，為了更加直觀描述比較各變量2003-2014年趨勢變化，分別除以基期年數值，而從得到各變量指數。分別表示為：IHG、IIW、IPL、IUW、ICW。

2 結果分析

2.1 投入產出指數變化

從投入產出指數走勢上看，大致以2010年為分水嶺，2010年以來，中央關于新疆工作座談會的召開，草原生態保護補助獎勵機制政策的開展，富民興牧水利工程建設的實施，新疆現代畜牧業轉型發展等因素密不可分，新常態下對水資源利用和環境保護的要求更加嚴格，驅使著畜牧業經濟發展的同時，要促使牧民生活水平提高、水資源利用高效、生態環境持續保護發展。從投入產出指數(以2003年為基期年，取2003年=1.00計算)變化上看，2003-2014年，新疆IHG指數變化區間為[0.979，1.375]，均值為1.129，變異系數為0.101；2005年有所下降，整體態勢波浪式穩中前進。 變化區間為[0.171，3.107]，均值為1.103，變異系數為0.853；離散程度較大，高低起伏凸顯，呈現“U”型變化態勢，其中2005-2010年連續6年處于低谷區域。 變化區間為[1.000，1.616]，均值為1.257，變異系數為0.157；變化平穩，隨著年份呈現穩中增長態勢。 變化區間為[1.000，2.109]，均值為1.485，變異系數為0.241；2003-2010年平穩增長，2011-2014年呈現快速拉升態勢，增長迅速。 變化區間為[0.525，1.044]，均值為0.779，變異系數為0.230。總體上均呈現下降態勢，2003-2005年波動期，2006-2008年為急速下降期，2009-2014年進入平穩下降期。見圖1。

2.2 不同要素投入對畜牧業產值貢獻率分析

指數只能反映出要素個體間的趨勢變化，并不能反映要素間的影響彈性，因此，為了更好地反映出水資源-環境要素對畜牧業經濟的影響程度，運用Eviews7.0對投入產出數據進行分析，通過采用公式(5)約束性的線性回歸方程，得到污水治理投資、牧業人口、林牧漁業用水量、畜牧業單位產值水耗對畜牧業經濟發展的回歸結果。

2.2.1 資本-人力-資源-環境素投入對畜牧業產值貢獻率

首先用最小二乘法(OLS)進行回歸，得到回歸方程如下：

LN(HG)=-2.604 9+0.010 0LN(IW)+0.695 5LN(PL)+0.909 7LN(UW)-0.615 3LN(CW)

(6)

(-7.460 4)***(0.617 9)**(2.553 4)**(4.222 1)***(-10.330 8)***

檢驗結果顯示(**和***分別表示在5%和1%水平上顯著)，各變量在1%顯著水平上回歸t值顯著。其中模型R2=0.996 4，D.W.=1.783 0，調整后AdjustedR2=0.995 0，說明模型的擬合優度很好，估計結果高度可信。從估計結果可以看出，資本、勞動、資源、環境要素對畜牧業產值的彈性影響分別為：0.010 1、0.695 5、0.909 7、-0.615 3。說明污水治理投資對畜牧業產值影響甚微，這與大部分的污水治理投資相對投放在工業和第三產業方面有關。牧業人口對畜牧業產值的正向彈性影響較為突出。這與現階段畜牧業散戶經營、聯戶經營模式有關，在新疆廣大牧區，現階段仍舊依靠大量牧民從事畜牧業游牧放養、聯戶轉場，勞動力不可缺失，同時也與廣大牧民飲食消費習慣有關，牧民既是畜牧業的經營者，又是畜牧業產品的消費者，畜產品價值轉化離不開消費這一駕馬車。林牧漁業用水量對畜牧業產值的正向彈性影響最為突出。雖然這一數據反映的是除種植業以為整體農業的用水情況，但其顯著影響正好說明了水資源的投入不僅僅是畜牧業一個層面，而且影響到與之相關的農林漁業，整個農業生態系統不容切割和片段化，生態系統內部不僅僅是水-草-畜，而且林果、漁業同時共生共長。畜牧業產值單位耗水量對畜牧業產值的反向彈性影響明顯。這算對生態資源環境可持續發展的最有利佐證，水資源要素投入越多，對產業發展越有利；但水資源的生態特殊性，使得低利用率、無保護隨意性下使用將會出現水資源的不可持續性，即水資源要素不足，從而開始制約產業經濟的發展，在單位產值水耗上能很好地體現。

依據公式(6)各個要素對畜牧業的影響彈性，結合公式(1)～(5)思路，對2003-2014年各要素投入對畜牧業經濟增長的貢獻進行測算，結果見表1。

表1 2003-2014年資本-人力-資源-環境要素投入對畜牧業經濟的貢獻率

從表1可知，2003-2014年新疆畜牧業產值(HG)年均增長率為13.48%，其中污水治理投資(IW)、牧業人口(PL)、林牧漁業用水量(UW)年均增長分別為9.76%、4.46%、7.02%，畜牧業產值單位水耗量(CW)年均下降5.70%。全要素貢獻的增長率為0.39%，其中林牧漁業用水量和畜牧業產值單位水耗量貢獻率突出，分別為47.35%、26.00%；污水治理投資和牧業人口對畜牧業產值的貢獻率之和為23.75%，貢獻較低。包含了技術進步、制度完善、結構優化等因素在內的全要素生產率(TFP)的貢獻率僅為2.90%。

2.2.2 僅水資源-環境要素投入對畜牧業產值貢獻率

同樣，僅對水資源-環境要素投入進行估計，得到回歸方程如下：

LN(HG)=-2.065 9+1.497 8(UW)-0.497 8LN(CW) (7)

(-12.802 9)***(53.322 3)***(-17.721 3)***

檢驗結果顯示(***在1%水平上顯著)，各變量在1%顯著水平上回歸t值顯著。其中模型R2=0.992 2，D.W.= 1.790 5，調整后AdjustedR2=0.991 5，模型的擬合優度很好，估計結果高度可信。從估計結果可以看出，在水資源-環境雙因素影響下，資源和環境要素對畜牧業產值的彈性影響分別為：1.497 8、-0.497 8。林牧漁業用水量較畜牧業產值單位水耗量對畜牧業產值的影響彈性大，這說明在水資源投入使用方面的初期效應強于產出后環境自我消納再循環效應，經濟增長在資源環境方面的結構效應顯得非常明顯，符合環境庫次捏茨曲線走勢。鎖定水資源-環境要素，生產性水資源投入使用方面的彈性更強，對于單位產值水耗反映的利用率和技術改進方面，則相對顯得彈性偏低。

依據公式(7)林牧漁業用水量和畜牧業產值單位水耗量要素對畜牧業的影響彈性，結合公式(1)～(5)思路，對2003-2014年林牧漁業用水量和畜牧業產值單位水耗量要素投入對畜牧業經濟增長的貢獻進行測算，結果見表2。

表2 2003-2014年水資源-環境要素投入對畜牧業經濟的貢獻率

從表2中可知，僅將林牧漁業用水量(UW)和畜牧業產值單位水耗量(CW)作為投入，二者對畜牧業產值的彈性系數發生較大變化，其中林牧漁業用水量貢獻增長率提升至10.51%，畜牧業產值單位水耗量貢獻的增長率下降至2.84%。全要素貢獻的增長率下降至0.14%，其中林牧漁業用水量和畜牧業產值單位水耗量貢獻率分別為77.96%、21.04%。包含了技術進步、制度完善、結構優化等因素在內的全要素生產率(TFP)的貢獻率僅為1.00%。水資源-環境要素投入對于畜牧業產值的貢獻非常明顯，這也佐證了“以水定草、以草定畜”，水—草—畜資源協調發展的理念。

3 結 語

借鑒索洛模型研究思路，利用Cobb-Douglas函數構建擴展索洛模型，測算2003-2014年新疆水資源-環境對畜牧業經濟發展的貢獻。研究結果表明：

(1)從要素投入產出指數增降浮動上看，畜牧業產值、污水治理投資、牧業人口和林牧漁業用水量均呈現上升態勢，畜牧業產值單位水耗量呈現下降態勢。從指數波動幅度上看，畜牧業產值呈現波浪式穩中前進態勢；牧業人口和林牧漁業用水量均平穩提升；畜牧業產值單位水耗量呈現波動-急速下降-平穩下降階段性特征；污水治理投資呈現下降-波動-提升走勢。

(2)從水資源-環境要素和各個要素貢獻率比較上看，污水治理投資貢獻率較低，僅為0.73%；牧業人口、林牧漁業用水量和畜牧業產值單位水耗量23.02%、47.35%、26.00%；從資本-人力-資源-環境要素投入到僅資源-環境要素投入的變化中，資源-環境要素投入的貢獻越發明顯，其中林牧漁業用水量的貢獻率由47.35%提高到77.96%，畜牧業產值單位水耗量的貢獻率由26.00%下降到21.04%，全要素生產率由2.90%下降到1.00%，水資源-環境要素對畜牧業經濟活動中所消耗和排放的污染物的消納作用顯著、貢獻性突出，而技術進步、制度完善、結構優化等因素在畜牧業經濟增長中的貢獻有待進一步提升。

(3)從整體投入產出變化和彈性上看，目前，新疆畜牧經濟發展、資源利用和環境保護符合環境庫次捏茨曲線，且位于倒“U”型曲線左側，隨著畜牧業經濟總量的提升，資本、人力、資源、環境投入均呈現同步上升態勢，規模效應較為明顯，而技術效應和結構效應仍需時間，水資源的減污投資、環境質量和環境規制將發揮其重要作用。

研究以2003-2014年新疆水資源-環境視角切入，由于缺乏水資源環境方面的細化數據，無法量化畜牧業全方位的要素投入影響，因此，回歸結果展現的是一個宏觀水資源-環境要素投入的影響彈性，在水資源-環境要素深層次影響畜牧業的內在機理和指標設計上還需要進一步深入細致探究。

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