基于VAR模型農業環境污染動態評估體系的構建

狄燕

摘要：通過建立VAR模型，以江蘇省為例，研究農業源污染物排放總量與其影響因素的長期動態關系，并通過脈沖響應函數和方差分解方法進一步考察江蘇省1996～2014年間3類污染物影響因素指標與農業源污染物排放總量之間的長期動態影響特征。研究結果表明，農膜使用量、農藥使用量和化肥施用量與農業源污染物排放總量之間存在長期穩定的動態關系，且是解釋農業源污染物排放總量預測方差的重要變量。最后對加強農業污染治理提出相關政策建議。

關鍵詞：農業污染；VAR模型；脈沖響應函數；方差分解

十三五規劃提出要堅持綠色發展，實現農業的可持續發展，加快建設資源節約型、環境友好型農業，促進形成資源利用高效、生態系統穩定、產地環境良好、產品質量安全的現代農業發展格局。英國經濟學人智庫發布的《全球糧食安全指數報告》顯示，在2015年全球糧食安全指數排名中，中國綜合排名第42位，新形勢下繼續提升我國糧食和食品安全保障能力依然面臨著嚴峻挑戰。

一、江蘇省農業發展及農業環境污染現狀

作為我國的農業大省，江蘇省農業發展快速，農業現代化進程不斷加快。循環農業和生態農業發展較快，具體來說表現在：2015年全省使用農藥總量約為78500 t，比2014年實際用量減少1031t，下降1.3%；江蘇省是農業生產和化肥使用大省，2014年農用化肥施用折純量323.6萬t，占全國使用量5.4%。江蘇省施肥狀況還存在諸多問題，例如江蘇省畝均施肥量高、綠色有機肥料利用率和覆蓋率低、施肥結構不平衡等。

二、實證研究方法介紹

采用基于VAR模型的脈沖響應函數、方差分解等方法對江蘇省農業源污染與其影響因素進行分析，研究兩者之間的長期動態關系。

向量自回歸（VAR）是基于數據的統計性質建立模型，VAR模型把系統中每一個內生變量作為系統中所有內生變量的滯后值的函數來構造模型，從而將單變量自回歸模型推廣到由多元時間序列變量組成的“向量”自回歸模型。VAR模型常用于預測相互聯系的時間序列系統及分析隨機擾動對變量系統的動態沖擊，從而解釋各種經濟沖擊對經濟變量形成的影響。

脈沖響應函數描述的是VAR模型中的一個內生變量的沖擊給其他的內生變量所帶來的影響。而方差分解（variance decomposition）是通過分析每一個結構沖擊對內生變量變化（通常用方差來度量）的貢獻度，進一步評價不同結構沖擊的重要性。

三、實證研究

（一）樣本指標選取處理

選取的計算指標為江蘇省農膜使用量、農藥使用量、化肥使用量和江蘇省農業源氮排放總量、農業源磷排放總量以及農業源化學需氧量。時間跨度為1996～2014年。江蘇省農膜使用量、農藥使用量和化肥使用量數據來自國家統計局，由于江蘇省統計局2011年才對農業源污染物排放進行統計，故利用姜峰、葛繼紅等人的研究方法對江蘇省農業源污染指標數進行估算。為數據更平穩并且消除可能存在的異方差，對原始數據取對數。

（二）單位根檢驗和協整檢驗

主要研究農業生產指標與污染物排放總量之間的長期動態關系。首先對lnnm、lnny、lnhf和lntotal進行單位根檢驗，檢驗其平穩性，發現這些序列ADF對應的檢驗值絕對值在1%，5%，10%的水平下均小于臨界值的絕對值，可以接受原假設，即序列存在一階單位根，序列非平穩。在對所有序列的一階差分序列進行平穩性檢驗時，發現均通過了ADF單位根檢驗，因此可以認為這些序列是一階單整的，即lnnm、lnny、lnhf、lntotal～I（1）。具體的檢驗結果見表1。

由于lnnm、lnny、lnhf、lntotal～I（1），可以對序列進行協整檢驗，協整分析的經濟意義在于，對于兩個具有各自長期波動規律的變量，如果他們之間是協整的，則他們之間存在一個長期均衡關系。反之，如果這兩個變量不是協整的，則他們之間不存在一個長期協整關系。采用JJ協整檢驗。協整檢驗結果見表2。通過協整檢驗結果可知，至少有兩個協整向量，可以認為lnnm、lnny、lnhf和lntotal之間存在長期穩定的動態關系。

（三）基于VAR模型的脈沖響應函數和方差分解

通過以上分析可以知道lnnm、lnny、lnhf和lntotal都是一階單整的，而且通過了協整檢驗，說明變量之間存在長期穩定的動態關系，可以建立VAR模型。首先確定VAR模型的階數，利用AIC和SC（BIC）最小準則，可以確定當滯后期為2時，AIC和SC最小，因此可以建立滯后期為2的VAR（2）模型。通過軟件運行得出VAR（2）模型表達式：

lntotal=1.32lnhf（-1）-0.56lnhf（-2）+0.2lnnm（-1）-0.14lnnm（-2）-0.24lnny（-1）-0.15lnny（-2）+0.30lntotal（-1）-0.37lntotal（-2）+1.38

模型的可決系數為0.900375，調整后的可決系數為0.80075，均大于0.8，說明模型的擬合效果較好。

進一步采用AR特征多項式對該模型的穩定性進行檢驗，見圖1。結果顯示AR特征多項式的所有逆根均在單位圓內，說明該模型是穩定的，即lnnm、lnny、lnhf和lntotal所組成的系統是穩定的。可以繼續對該模型進行脈沖響應函數分析和方差分解。

根據以上建立的VAR（2）模型，分別給lnnm、lnny和lnhf一個正的沖擊，得到lntotal的響應函數圖。在圖2中，橫軸表示沖擊作用的滯后期間數，單位為年度，縱軸表示lntotal，實線表示脈沖響應函數，代表了lnnm、lnny和lnhf對相應能源進出口量沖擊的反應，虛線表示正負兩倍標準差偏離帶，圖2可以看出當在本期給lnnm一個正的沖擊后，lntotal從當期開始便有一個正的響應，以后各期便慢慢回落，在8期之后開始穩定。本期給lnhf一個正的沖擊后，lntotal在前5期反應波動較大，但在第6期達到峰值后開始穩定，并持續保持正的響應。本期在給lnny一個正的沖擊后，lntotal前6期反應波動較大，并在第6期達到峰值，然后慢慢回落，但一直保持正的響應。本期給lntotal本身一個正的沖擊后，lntotal當期響應巨大，在第七期后穩定，保持負的響應。

以上內容分析了lntotal對lnnm、lnny和lnhf沖擊變化的響應。接下來利用方差分析的基本思想來分析lnnm、lnny和lnhf對lntotal變動的貢獻程度，對lntotal進行方差分解可以得到，不考慮lntotal自身的貢獻率，lnnm對lntotal的貢獻率最大達到10.7%，長期方差分解趨于10%左右，說明這個沖擊對這個變量波動的貢獻在10%左右。同理可以得到lnhf對lntotal的貢獻率在30%左右，lnny對lntotal的貢獻率在35%左右。

四、研究結論

通過采用經濟計量分析技術，實證考察了1996～2014年間江蘇省農業環境污染指標排放總量與其影響因素之間的長期動態關系。得到以下結果：第一、對各組時間序列數據的對數形式的平穩性檢驗所有變量都是一階單整的；第二、從脈沖響應函數和方差分解結果可以看出，lnnm、lnny和lnhf對lntotal的影響沖擊是存在的且是較大的，這種影響在7期后逐漸平穩，且保持正的影響。這印證了隨著農業生產要素（農膜、農藥和農用化肥）投入的加大，農業污染物排放總量也會隨之加大之一常理事實。

農業面源污染治理是一項投資巨大和長期的且收效時期長的復雜的系統工程，這就要求建立和完善農業生態補償機制，提供更為有力的政策支持和穩定的資金來源，實現生態經濟的可持續發展。其次正如李克強總理在政府工作報告中提到的那樣要深入推進農村人居環境整治，建設既有現代文明、又具田園風光的美麗鄉村。加強城鄉環境綜合整治，普遍推行垃圾分類制度。培育壯大節能環保產業，使環境改善與經濟發展實現雙贏。

參考文獻：

[1]江蘇省植物保護植物檢疫站.2016年江蘇省農藥使用量需求預測展望[J].農藥市場信息，2016（06）.

[2]李曉俐.我國農業面源污染現狀及綜合治理[J].農業災害研究，2015（32）.

[3]于寧.農業面源污染研究進展與發展趨勢[J].綠色科技，2014（06）.

[4]彭文斌，田銀華.湖南環境污染與經濟增長的實證研究——基于VAR模型的脈沖響應分析[J].湘潭大學學報（哲學社會科學版），2011（35）.

[5]李治國，周德田.基于VAR模型的經濟增長與環境污染關系實證分析——以山東省為例[J].企業經濟，2013（32）.

[6]Mclay C D A， Dragten R， Sparling G， et al. Predicting groundwater nitrate concentrations in a region of mixed agricultural land use： a comparison of three approaches[J]. Environmental Pollution，2001（02）.

[7]Shi L L， Shan Z J， Cai D Y K D J. The Health and Ecological Impacts of Organochlorine Pesticide Pollution in China： Bioaccumulation of Organochlorine Pesticides in Human and Fish Fats[J]. Human & Ecological Risk Assessment An International Journal，2006（02）.

*基金項目：國家軟科學研究項目（2014GXS4D105）；國家社科基金重點項目“中國知識產權綜合評價指標體系設計及應用”（10ATJ003）；國家統計局全國統計科研計劃項目（2012LZ011）。

（作者單位：江蘇大學財經學院）