供給側視角下農業生產外部性環境價值評估
——基于藏糧于田的湖南實證

周镕基， 皮修平， 吳思斌， 肖 黎

(1.衡陽師范學院經濟管理學院，湖南衡陽 421002； 2.德克薩斯州立大學大河谷校區商學院，美國德克薩斯州 78541)

2016年我國糧食產量沒有實現“十三連增”的影響因素眾多，農業供給側結構性改革便是其中之一。繼2015年中央首提“農業供給側結構性改革”后，2017年再以中央一號文件形式提出推進我國農業供給側結構性改革，以優化農業結構，實現農業提質增效。我國“十三五規劃”提出“藏糧于地，藏糧于技”，“藏糧于地”前者不僅要“堅守耕地紅線就是守住13億人的口糧底線”，更要通過農地輪作休耕提高地力，在糧食緊缺時又能迅速復耕，以保護耕地質量，少污染或未染污之地是實現農業供給側結構性改革和優化農業產品、產業結構的前提；“藏糧于技”要通過農業科技以提高糧食單產。同時，現代科技外部性影響耕地質量，特別是農業化肥、農藥、除草劑等濫用帶來了土壤板結和酸化等問題，因此評估農業生產帶來的負外部性環境價值并降低污染是一個重大的時代問題[1]。糧食產量的七八成以基礎地力為依靠，其余才是水肥，但我國農田基礎地力對于糧食產量的貢獻率只有50%。任何其他資源無法取代農田對糧食安全的主體作用，減少控制農田污染并提高農田基礎地力，是保障我國糧食安全及實現糧食長效機制的必由之路[2]。農業生產的外部性環境價值既包括正外部性價值，又包括負外部性價值，根據評估難易程度不同，其價值包括間接價值(難以用貨幣度量)與直接價值(容易用貨幣度量)，間接價值主要體現在具有公共品特征和外部性的農業產出上，它的成本和價值沒有或很難通過市場活動體現。因此，從環境經濟學角度評價農業生產帶來的外部性間接環境價值，對解鎖我國農業發展過程中出現的路徑依賴意義重大，為農業生產經營主體的外部性內在化提供理論依據，為國家農業支持與農業補貼政策提供依據[3]。傳統方法對農產品直接經濟價值測算較容易，但農業生產過程中產生的間接惠益價值評估則要用環境經濟學等間接評估方法，傳統經濟學方法很難全面衡量農業生產和生態的外部性價值，根據國外Costanza等和我國學者的相關研究，可將農業生產外部環境價值評估方法分為揭示偏好技術法和陳述偏好技術法[4-6]。國外常用的這些評估方法在我國也越來越受到關注并加以應用。迄今為止，國內外分別從不同角度對農業生產外部性環境價值進行了評估[2，7-9]，為供給側視角下農業生產帶來的外部性損益評估提供了很好的基礎[10-11]。農業生產不僅體現在農產品帶來的直接經濟價值上，也表現在給生態環境改善帶來了巨大價值。本研究以供給側結構性改革為出發點，以狹義農業即種植業來評估2010—2015年湖南省農業生產惠益價值及其負外部性間接環境價值，不同于現有文獻，本研究著重探討農業生產所產生的外部性環境價值評估，即只評估其間接價值，諸如農產品直接經濟產量與經濟價值則不在本研究范圍之內，且研究范圍選取水稻主產區湖南省，具有不同于其他非水稻主產區的鮮明特征，以期讓人們重新認識水稻主產區農業的全面價值，進而為國家的農業政策提供參考。

1 評估方法與數據來源

1.1 農業生產正外部性環境價值評估方法

傳統農業生產帶來的外部性環境價值大多從農學或生態學的視角出發，從農業供給側結構性改革視角對水稻主產區湖南省農田負外部性價值評估是一個新視角，因此本研究從環境經濟學、生態學、農學等多學科視角，主要運用揭示偏好法與陳述偏好法評估農田生產的負外部性環境價值，而這正是市場難以體現的間接價值，與直接度量的市場價值法不同，間接價值評估難度更大，但其研究結果與研究意義獨特，本研究具體從固碳釋氧惠益價值、涵養水源惠益價值、維持營養物質循環惠益價值、凈化大氣與土壤保持惠益價值等5個主要方面對水稻主產區的湖南省農業惠益價值進行評估。

1.1.1 固碳釋氧惠益價值的評估方法 農作物在生長過程中通過光合作用可釋放氧氣和固定二氧化氮，起到固碳釋氧作用。固碳釋氧惠益價值的評估可運用替代成本法，即先計算出農田生態系統中各種農作物通過光合作用釋放出O2與固定CO2的量，然后運用替代成本法來評估固碳釋氧惠益價值。具體計算公式如下：

V=Qi×ri×C=(Bi+fi)×ri×C。

(1)

式中：V表示農業生產過程中農田生態系統所產生的制氧或固碳功能價值；Qi表示i類農作物的年凈生物量；C表示固碳或釋氧的成本；ri表示i類農作物的固碳與制氧系數；Bi表示i類農作物的實際經濟產量；fi表示i類農作物的經濟系數。

1.1.2 涵養水源惠益價值的評估方法 農田生態系統與人類生產生活息息相關，對其涵養水源惠益價值進行量化評估，可更加有針對性地對農田生態系水資源進行管理與調控，從而達到緩解水源緊缺的目的。湖南省農田中水田所占比例高，充分利用農田特別是水田在大雨或暴雨來臨時削減洪峰功能，能起到緩解洪水所帶來的巨大經濟損失；同時，正在耕作農作物的旱地由于土壤的特殊構造也有利于大雨或徑流突然來臨時儲存水分，也可起到防洪分流的功能。對農田涵養水源惠益價值可用建造1座同等儲水量的水壩成本來替代，而如何計算農田中水田與旱地的總蓄水量成為關鍵，具體計算方法如下[12]：

R=(W1+W2)×C。

(2)

式中：R表示農田生態系統涵養水源惠益價值；W1表示農田中水田與旱地在洪水來臨時的蓄水量；W2表示農田在洪水到來時所調節的水量；C表示建造1座相當容量水壩所需要的成本。

1.1.3 營養物質保持惠益價值的評估方法 農業生產過程中農田的營養物質在土壤和生物之間進行。農田營養物質保持功能的惠益價值主要體現在土壤蓄積的養分，評估采用生物庫持留法，該方法以農田所耕種的農作物面積大小、類型和對應的土壤容量為基礎進行評估，再運用農田土地表層營養物含量進而估算出農田持留的營養物質量。農田生態系統營養物質保持惠益價值的評估方法如下：

S=(CN+CP+CK)×P1+Cq×P2。

(3)

式中：S表示農田生態系統營養物質保持惠益價值；CN表示不同類型農田土壤所累積氮的量；CP表示不同類型農田土壤所累積磷的量；CK表示不同類型農田土壤所累積鉀的量；P1表示化肥的平均價格；P2表示有機質價格；Cq表示不同類型農田土壤所累積有機質的數量。

1.1.4 大氣凈化功能惠益價值的評估方法 農業生產所種植的農作物能化解或吸收多種空氣中的多種污染物，如對人體有較大危害的二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)等，農作物通過吸納這些有害氣體進而實現凈化大氣惠益價值。馬新輝等相關研究結果揭示水稻、玉米等農作物的凈化凈化價值不可忽視，它在化解和吸納空氣中的污染大氣作用很顯著[13]。在大氣凈化功能惠益價值的具體評估方面面臨一些困難，如農田生態系統凈化吸納不同類型污染物的參數確定，本研究以馬新輝等的研究成果[13]為參照來確定農田中稻田吸納不同類型污染氣體量的參數，具體吸納量參考為：SO2取 45.00 kg/(hm2·年)，HF取0.57 kg/(hm2·年)，NO2取 33.00 kg/(hm2·年)，滯塵吸納量取0.92 kg/(hm2·年)。其他農作物吸納不同類型污染量方面為：SO2取 45.00 kg/(hm2·年)，HF取0.38 kg/(hm2·年)，NO2取33.50 kg/(hm2·年)，滯塵吸納量取0.95 kg/(hm2·年)。

1.1.5 土壤保持功能惠益價值的評估方法 適當的農作方式可起到有效保持水土的作用，進而起到土壤保持功能。覆蓋農作物的田地能減少或減輕水蝕和風蝕的發生，加上農民在長期農耕中積累的大量土壤保持功能經驗，因此有較大的土壤保持功能惠益價值。對土壤保持功能惠益價值進行評估須要先評估出農田的土壤保持量，在此基礎上再評估出農田減輕土地廢棄的價值、減少泥沙淤積的價值、降低土壤肥力損失的價值等。農田土壤保持量的具體評估公式如下：

Qs=A×(Ep-Er)。

(4)

式中：Qs表示農田土壤的保持量；A表示農田面積；Ep表示農耕地的潛在侵蝕模數；Er表示現實的侵蝕模數。影響潛在侵蝕模數Ep的參數主要有土壤本身、地形、降水等；影響現實侵蝕模數Er的主要參數有耕地水利設施狀況、農作物耕作方式等，本研究在Ep～Er估值上采用平均值。

土壤保持功能惠益價值評估將綜合運用影子工程法和機會成本法。具體在農田生態系統減少土地廢棄功能惠益價值的評估方面，可用機會成本法先計算出被廢棄農地所造成的損失，從另一方面來看，減少土地廢棄損失實際上就是增加其價格，具體公式如下：

Es=Ac÷(H×10 000×ρ)×B。

(5)

式中：Es表示減少土地廢棄帶來的惠益價值，元/年；Ac表示農地的土壤保持量，t/年；H表示農村耕地表層土壤厚度，m；ρ表示土壤容重，g/cm3；B表示單位面積可耕農地的年平均收益。

1.2 農業生產負外部性環境價值評估方法

1.2.1 溫室氣體排放的負外部性環境價值評估方法 農業生產過程中通常伴隨著各種溫室氣體排放，如N2O、CH4等，這些溫室氣體的排放通常會加劇環境的溫室效應，水稻是我國農業CH4的主要排放源，作為水稻主產區的湖南省更是如此。農田溫室氣體排放的負外部性環境價值評估可采用增溫潛勢法進行評估，具體方法如下：

VE=PC×∑GWPi×ω。

(6)

式中：VE表示農田溫室氣體排放導致的負外部性環境價值，元/年；PC表示單位CO2當量排放所需要的治理成本，元/t；GWPi表示不同類型的溫室氣體導致的地表變暖潛勢；ωi表示不同溫室氣體排放的量，t/hm2。

1.2.2 農用地膜污染的負外部性環境價值評估方法 農業生產過程中地膜已成為必不可少的生產資料，農用地膜如果遺留在農作物土壤中，則會污染土壤進而導致農作物產量減少。農用地膜污染的負外部性環境價值評估以殘留農膜對作物減產量來替代，具體方法如下：

VP1=SJ×Rc×Yk×Rf×Pf。

(7)

式中：VP1表示農用地膜污染帶來的負外部性環境價值，元；SJ表示農用地膜所覆蓋的面積，hm2；Rc表示農用地膜殘留在農田的比例，%；Yk表示單位面積折算成的農作物產量，t/hm2；Rf表示農作物的損失率，%；Pf表示農作物的當前價格，元/t。

1.2.3 農用藥物污染的負外部性環境價值評估方法 農田生產中化學藥物的過量使用或不合理使用，不僅會造成生產成本的增加，還會導致土壤與環境污染以及農田種植產品的有毒物質殘留超標，如2017年8月發生于歐洲含有剎蟲劑氟蟲腈的“毒雞蛋”波及近10余國，數百萬枚雞蛋下架，教訓深刻。農藥污染損害治理成本估算公式為：

VP2=∑Pi×Yi×Si×ri。

(8)

式中：VP2表示農藥施用不當導致的負外部性環境價值，元；Pi表示農作物價格，元/t；Yi表示單位面積折算成的農產品產量，t/hm2；Si表示農藥污染覆蓋的面積，hm2；ri表示農藥污染導致的不同種類農業產品的減產率，%。

1.2.4 農用化肥污染的負外部性環境價值評估方法 現代農業已離不開化肥，如果農作物生產過程中化肥使用不合理或過度使用，導致化肥利用率不高，不僅會增加農業生產的成本，更會給農田帶來巨大的污染。農用化肥污染的負外部性環境價值可用替代成本法評估，具體方法如下：

VP3=∑Ui×(1-u)×Phi。

(9)

式中：VP3表示不同種類農用化肥污染產生負外部性環境價值之和，元；Ui表示不同種類化肥的用量，t；u表示不同種類化肥的利用率，%；Phi表示不同種類化肥研究期對應的價格，元/t[10]。

1.3 數據來源

本研究在湖南省農田生態正、負外部性間接價值評估時用到的各種農作物產量、水田與非水田面積、糧食單產、地膜、農藥、化肥等資料主要來源于2011—2016年湖南省統計年鑒和湖南省統計公報等資料；部分參數來源于文獻[3，10，12-14]，并根據湖南省的客觀情況和實際調研進行校正。

2 結果與分析

2.1 農業生產正外部性環境價值評估分析

2.1.1 固碳釋氧功能惠益價值分析 由表1可知，2010—2015年湖南省農田生態固碳釋氧功能惠益價值分別為 75.35億、77.79億、79.52億、77.92億、79.62億、79.73億元，年均為78.32億元。從不同年份看，2010年固碳釋氧功能惠益價值最低，2015年最高，但總體上呈現較穩定的狀態并略有上升。從不同農作物固碳釋氧惠益價值來看，水稻的固碳釋氧惠益價值6年平均為61.39億元，占比高達78.38%，可見水稻主產區湖南省在為全國提供糧食安全的同時，還帶來了巨大的生態環境間接價值；其次為薯類、玉米固碳釋氧惠益價值6年平均分別為6.93%、6.48%；而同期小麥的固碳釋氧惠益價值年均為0.20億元，占比最小，僅為0.26%，這體現了南方水稻主產區與北方小麥主產區的巨大區別。固碳釋氧惠益價值在本試驗的5項正外部性間接環境價值中年均為78.32億元，占比最高，達29.13%，為農業生產帶來的正外部性價值奠定了基礎。

表1 2010—2015年湖南省主要農作物固碳釋氧價值

2.1.2 涵養水源惠益價值分析 根據公式(2)和相關研究成果[15]，農耕地水分保持均值取80.21 t/(hm2·年)，湖南省水田調蓄洪水的高度差值取0.1 m，水庫蓄水成本取 0.67元/m3，可評估出2010—2015年湖南省農田涵養水源惠益價值分別為63.62億、63.62億、63.75億、63.81億、63.86億、63.88億元，年均為63.76億元(表2)。涵養水源惠益價值在本試驗的5項正外部性間接環境價值中年均占比僅次于固碳釋氧功能，為23.71%。水稻主產區湖南省與其他以旱地農作物為主的地區相比，涵養水源價值較突出是南方農作物生產的一大特征。

2.1.3 營養物質保持功能惠益價值分析 根據公式(3)和相關研究成果[12]，可評估出2010—2015年湖南省農田涵養水源惠益價值分別為60.16億、61.23億、62.12億、61.19億、62.58億、62.82 億元(表2)，年均為61.68億元。營養物質保持功能惠益價值在本試驗的5項正外部性間接環境價值中年均占比為 22.94%，地位同樣不可輕視。

2.1.4 大氣凈化功能惠益價值分析 2010—2015年湖南省水稻耕種面積分別為403.1萬、406.6萬、409.5萬、408.5萬、411.9萬、411.4萬hm2；同期湖南省其他農作物相應的面積為418.5萬、433.6萬、441.7萬、456.5萬、464.6萬、536萬hm2，進而可評估出2010—2015年湖南省農田大氣凈化功能惠益價值分別為2.31億、2.33億、2.35億、2.34億、2.36億、2.36億元；其他農作物相應的大氣凈化功能惠益價值分別為2.41億、2.49億、2.54億、2.62億、2.67億、3.08億元；兩者總價值分別為4.72億、4.82億、4.89億、4.96億、5.03億、5.44億元，6年波動幅度不大并略有上升，年均為4.98億元，在本試驗的5項正外部性間接環境價值中占比最低，為 1.85%，但帶給人們的健康卻是無價的。

2.1.5 土壤保持功能惠益價值分析 根據公式(4)、(5)和相關研究成果[3]，評估出2010—2015年湖南省土壤保持功能惠益價值分別為60.01億、60.02億、60.14億、60.19億、60.24億、60.26億元，年度價值變化不大，年均為60.14億元；土壤保持功能惠益價值在本試驗的5項正外部性間接環境價值中年均占比為22.37%，比維持營養物質循環和涵養水源惠益價值稍低。

2.2 農業生產負外部性環境價值評估分析

2.2.1 溫室氣體排放的負外部性環境價值 湖南省農田溫室氣體主要來源于水稻的CH4，根據2010—2015年湖南省水稻種植面積，其排放量分別為99.40萬、102.15萬、104.38萬、101.60萬、104.47萬、104.90萬t[16]，同等質量CH4的增溫效應是CO2的21倍[11]，采用造林成本法，排放CO2成本為260.90元/t，根據公式(6)可計算出2010—2015溫室氣體排放的負外部性環境價值分別為54.46億、55.97億、57.19億、55.66億、57.24億、57.48億元，年均為56.33億元，在4項負外部性價值中占比為43.50%。

2.2.2 農用地膜污染的負外部性環境價值 根據元媛等的研究成果[17]和湖南省的實際情況，農用地膜殘留帶來的農作物減產損失率為0.5%。由公式(7)評估出湖南省2010—2015年農用地膜污染的負外部性環境損失分別約10.30億、11.96億、13.26億、13.63億、14.42億、15.22億元，年均為13.13億元，在4項負外部性價值中占比為10.14%。

2.2.3 農用藥物污染的負外部性環境價值 農業生產過程中由于農藥利用率不高導致資源浪費，同時由于農藥使用不合理或過量會帶來環境污染。農藥殘留降低農作物品質，一些農田農藥濫用導致減產，其給農作物產量帶來的間接損失率約為1%[17]，由公式(8)評估出湖南省2010—2015年農藥不當使用負外部性環境損失約分別為20.56億、23.92億、26.50億、27.16億、28.63億、30.43億元，年均為26.20億元，在4項負外部性價值中占比為20.23%。

2.2.4 農田化肥污染的負外部性環境價值 考慮化肥流失帶來的損失較大，當前湖南省化肥利用率為30%～50%，本研究取40%，運用公式(9)和相關數據可評估出湖南省2010—2015年農作物化肥使用不當帶來的負外部性環境損失約分別為32.65億、33.46億、34.38億、34.25億、34.20億、34.02億元，年均為33.83億元，在4項負外部性價值中占比為26.13%。與北方不同，盡管湖南省農作物耕作水資源消耗大，但超采地下水情況很少，地下水消耗負外部性可忽略不計。

2.3 湖南省農田生態系統服務功能價值分析

由表2可知，2010—2015年湖南省農田生產正外部性價值年均為268.88億元，變幅為267.75～269.67億元；負外部性價值年均為129.49億元，變幅為120.99億～134.13億元，從2010年的120.99億元到2015年的134.13億元，呈現出逐年增加的趨勢，研究期間增加了13.14億元。湖南省農田生產外部性環境價值由2010年的146.76億元下降到2015年的134.10億元，下降的12.66億元全部由負外部環境污染造成，可見農業生產對化肥、農藥等的依賴并沒有從根本上改變。

表2 湖南省農業生產外部性環境價值

3 結論與建議

3.1 結論

首先，湖南省農業凈外部性環境價值定量評估強化了人們對農業全面價值的認知。農業的價值不能局限于產品服務價值，供給側視角下農業間接惠益價值主要有固碳釋氧惠益價值、涵養水源惠益價值、維持營養物質循環惠益價值、凈化大氣與土壤保持惠益價值等5項功能，2010—2015年年均達268.88億元，去除負外部性后凈價值仍有139.49億元，起到了重新審視農業全面價值的作用。其次，湖南省農業生產外部性環境凈價值降低是由使用農用地膜與農藥污染造成的。由2010年的146.76億元下降到2015年134.10億元，6年下降了12.66億元，2010—2015年農用地膜和農藥的負外部性價值從2010年的30.86億元增加到2015年45.65億元，達14.79億元，該面源污染農業亟待從供給側結構性改革入手進行改革，變資源驅動型農業為創新驅動型農業。最后，盡管本研究以水稻主產區湖南省來探討農業生產外部性間接環境價值，且不研究傳統意義的農產品直接價值，研究視角新，但無法避免因不同地區資源稟賦而產生誤差，因此須要對區域農業生產外部性進行修正。同時，本研究僅從經濟學視角評估種植業的間接環境價值，廣義農業對應價值更大。

3.2 建議

首先，降低農業生產帶來的負外部性環境損失，實現“藏糧于田”。因此，湖南省農業供給側結構性改革要充分提高化肥、農藥的利用率，制定農作物化肥科學使用方案并加以實施，促進湖南省農業生產由資源驅動向科技創新驅動轉變；落實國家農業輪作或休耕政策，切實保護好耕地和國家糧食安全。其次，提高農業生產的惠益價值，以多功能農業促進農產品品質和農業結構提升。農業不僅有提供產品的功能，還有社會、生態、文化、能源、旅游休閑等多種功能，多功能農業是走出資源環境約束加劇背景下“現代”污染農業發展路徑依賴的鑰匙。發展并優化有機農業、都市農業、能源農業、休閑農業等具體經營模式，構建更多基于多功能性的農業新模式是提升農業自身價值和擺脫農業弱質低效的新途徑。最后，要構建農業生態價值提升的策略。構建“桑基與果基魚塘”“稻鴨共作”等傳統生態耕作模式回歸的激勵機制；構建基于生產主體逐利性的高附加值、無污染農產業的生產機制；構建基于保護與利用自然資源的環境污染長效治理機制。

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