美國棉花出口需求彈性評估研究綜述

文/雷雷 陳昂 周軒

1 引言

在國際貿易研究中，商品出口需求彈性在很多方面起著關鍵作用。首先，對相關彈性的了解有助于理解大宗商品市場的結構和表現。其次，出口需求的價格彈性已被廣泛用于構建農業貿易數學模型，以檢驗經濟理論和預測政策分析，例如，用于評估關稅對貿易的影響。第三，出口需求彈性的大小被認為是農業政策研究與分析的關鍵參數之一。

2019年，美國農業部的一項研究報告提出，在過去20年中，美國棉花出口的特點是波動很大。為了預測未來美國棉花出口，準確分析潛在的政治政策和市場變化，有必要對美國棉花的出口需求彈性進行新的、更精確的評估（在此之前的美國棉花出口需求彈性評估是于1982年提出的）。美國在這項研究中使用了阿明頓Armington框架，對1978年至2017年選定的主要棉花進口國對美國棉花的國外需求彈性進行了重新估計。此外，該項研究在基于卡爾曼濾波方法的時變參數動態框架（TVP）中考察了出口需求彈性隨時間的演變。

2 研究背景

美國開展相關研究的主要目的是為政策制定和為國際貿易提供選定主要棉花進口國（地區）對美國棉花的國外需求彈性的重新評估。研究中將美國出口需求彈性定義為出口數量的百分比變化與出口價格的1%變化相關，前提是所有其他因素保持不變。由于國際需求具有彈性（價格彈性的絕對值大于1），表明美國旨在降低世界商品價格的政策將可以導致出口量的增加和美國農民獲得的凈收入增加。出口需求無彈性（價格彈性的絕對值小于1），表明出口成本高昂，出口增長緩慢。

研究稱，在過去20年中，美國棉花出口占世界總出口的份額逐漸減弱（圖1），2000年至2009年期間平均為37%（美國農業部PSD，2018年）。在2010年底達到峰值1440萬包（41%）后，在2011年至2017年期間，平均下降31%，至1230萬包。與此同時，國際棉花市場也發生了巨大變化。全球棉花貿易隨著全球消費量的增加而增加，其中大部分增加來自中國、土耳其和越南，而其中最大的減少發生在日本、韓國和中國臺灣（圖2）。除了這些變化，國際貿易政策的制定和實施也進一步影響了世界棉花貿易。其中最重要的包括：

圖1 美國棉花出口量和占世界棉花出口份額

圖2 美國棉花出口占主要棉花進口國的份額

（1）1995年的北美自由貿易協定（NAFTA）。1994年之前，墨西哥對美國棉花征收10%的關稅。根據《北美自由貿易協定》，墨西哥在2003年1月1日結束的9年期間逐步取消了這一關稅。

（2）中國于2001年加入世界貿易組織。根據美中WTO協議，中國在2006年將關稅配額（TRQ）增加到89萬噸。對年度配額下的進口產品征收1%的關稅，而超過配額水平的征收40%的關稅。

（3）1995年至2005年期間逐步取消的多纖維協議Multi-Fiber Agreement (MFA)。1974年制定的MFA確定了進口配額制度，限制了大多數發展中國家向包括美國、歐盟和加拿大在內的發達國家出口紡織品和服裝產品。

研究認為，基于世界棉花市場的變化，棉花市場將產生供需的根本性變化，準確衡量與價格相關的可能影響對棉花生產者、市場參與者和政策制定者來說是非常重要的。

3 研究方法

美國研究人員提出，阿明頓框架被廣泛應用于彈性評估，是因能夠有效評估市場需求對相對價格的響應強度。此外，通過使用狀態空間形式的結構時間序列模型評估時變價格彈性（使用卡爾曼濾波算法），檢查潛在變化對彈性的影響，通過對時間序列數據中未觀察到的成分（趨勢和季節成分）進行建模，可以評估棉花出口的長期和短期動態，實現考察出口需求彈性隨時間演變的目的。

（1）阿明頓（Armington）框架

阿明頓彈性是指由于進口商品和國內商品的相對價格變化而導致的替代程度。在國際貿易實證研究中，被廣泛應用于評估政策轉變。阿明頓方法的一個關鍵特征是，假設國際貿易商品按種類和原產地進行區分。例如，美國棉花和印度棉花是不同的產品，在市場上作為不完美的替代品。阿明頓方法是建模和估計特定地區進口需求彈性的有力方法。市場份額表中的阿明頓方程如式（1）所示：

式中，

q

是指

i

國消耗的來自

j

國的棉花數量；

Q

是

i

國進口的全部棉花；

b

是截距項；

p

是

i

國消費的

j

國棉花的進口價格；

P

是

i

國棉花的價格指數；σ是給定市場中任意兩種產品之間的替代彈性。然后，取式（1）兩側的自然對數得出式（2）：

式中，

MS

是從

j

國進口到

i

國的棉花的期望市場份額，σ是替代的長期彈性。棉花的長期均衡份額反映了預期的消費水平。由于實際調整不是即時的，因此使用部分調整框架來估算進口需求。上期市場份額作為解釋變量，其系數應介于0和1之間。包含滯后因變量也旨在產生短期和長期彈性。根據該模型，棉花消費的變化與當前預期和過去實際市場份額水平之間的差距成正比。因此，表示實際市場份額和期望市場份額之間關系的部分調整模型可以指定為式（3）：

式中，

MS

是從

j

國進口到

i

國的棉花的實際市場份額；γ是表示調整速度的調整系數；

t

表示時間段。其中γσ=σ是替代的短期彈性。由于世界經濟形勢不斷變化，這種彈性是最受關心的問題之一。需求的長期彈性可以通過將短期彈性除以（1-γ）得出。研究采用趨勢變量來解釋與價格無關的可能隨時間發生的變化。在這些研究之后，假設截距項

b

是時間的函數，因此

b

=

AT

。將

b

代入式（3），得到待評估函數式（4）：

阿明頓公式表明美國棉花的短期需求彈性具有式（5）的形式：

其中，

N

是

i

國的美國棉花需求彈性；

MS

是美國棉花在

i

國的市場份額；σ是第

i

個國家棉花的替代彈性，η是美國棉花需求的總彈性。

（2）時變彈性

美國相關研究表明，由于經濟環境的變化，需求彈性的大小不會隨著時間的推移保持不變。因此，棉花出口需求彈性模型應允許價格敏感性隨時間變化，以捕捉經濟條件的變化以及棉花行業的發展。因此，研究人員提出了棉花出口需求的時變價格彈性。研究利用了基于卡爾曼濾波方法的時變參數（TVP）模型，該模型為評估系數隨時間變化的變量回歸提供了理想的框架?；跔顟B空間模型評估的卡爾曼濾波技術最初用于工程和化學領域。哈維介紹了卡爾曼濾波器在經濟學中的應用，通過預測誤差分解獲得參數的極大似然估計。從哈維的工作中可以清楚地看到，各種各樣的經濟計量模型，包括具有時變系數的回歸模型、自回歸滑動平均（ARMA）模型，以及時間序列模型的未觀測分量，都可以以狀態空間的形式進行轉換。TVP方法在計量經濟學中得到了發展，并在消費者需求分析中發揮了優勢。該研究的主要貢獻是考慮經濟結構或技術發展對棉花出口需求彈性大小的影響，并考察需求的出口彈性如何隨時間而改變。

TVP模型的開發是為了解放傳統模型的參數恒定性限制，并在評估需求模型時考慮了參數變化的可能性。與協整法等替代估算程序相比，TVP法提供了一種估算出口需求函數的便捷方法。鑒于基于常數參數分析的缺點，基于TVP的分析將在棉花出口需求的價格和收入彈性方面產生更可靠的結果。此外，TVP方法在模型評估之前不需要平穩序列，因為狀態評估總是以最后實現為條件，因此，TVP模型非常適合處理非平穩數據。由于這個原因，模型說明和評估過程大大簡化，避免了單位根檢驗、協整檢驗和樣本相關圖分析所代表的識別過程。研究指出，卡爾曼濾波器是遞歸求解狀態空間模型的有用工具，并認為狀態空間模型允許更大的靈活性來應對結構變化，這種變化在過去20年的棉花市場中非常普遍。研究評估了美國棉花的出口需求與進口棉花的實際收入和實際價格的函數關系。為了將各系數解釋為彈性，通過取自然測井曲線進行變換。將美國棉花出口需求用對數形式表示為式（6）：

式中，

Q

是時間

t

時

i

國對美國棉花的需求量；

Y

是

i

國在

t

時的實際收入；

P

是

t

時

i

國進口棉花的實際價格；ε是一個誤差項，假設為獨立且相同分布（i.i.d.），具有零均值和恒定方差。對該方程的估計得出一個常數系數β，代表收入彈性；一個常數系數β，代表進口美國棉花的價格彈性。研究中，狀態空間模型與隨機時變參數一起應用于線性回歸，其中代表價格彈性和收入彈性的系數隨時間變化。為此，式（7）中的棉花出口需求模型可以改寫為狀態空間形式，如式（7）和式（8）：

式中，φ是常數參數矩陣。式（7）被稱為觀測或測量方程，描述了觀測變量如何依賴于未觀測狀態變量。式（8）被稱為狀態或過渡方程，并說明新的狀態向量被建模為前一狀態向量和誤差過程的線性組合?？柭鼮V波器初始化后，可以通過遞歸計算狀態向量獲得美國棉花需求的價格和收入彈性。

4 結果與討論

美國棉花總需求彈性的評值來自得克薩斯理工大學國際農業競爭力中心開發的全球纖維模型。結果表明，除巴基斯坦外，所有國家的

N

均處于非彈性范圍內。美國棉花的短期需求彈性在-0.03到-1.03之間（η=-0.09）。在其他條件不變的情況下，相對價格比增加1%將導致巴基斯坦的美國棉花出口需求下降1.03%，但越南的美國棉花出口需求僅下降0.03%。印度尼西亞、日本、墨西哥、韓國和越南出口需求彈性（以絕對值計算）較低，這可以用這些國家相對較大的美國棉花市場份額來解釋。作為最大的棉花進口國和出口國的重要目的地市場，中國對美國棉花的需求彈性估計為-0.45（η=-0.09）。這一結果與另一項研究結果非常接近。報告稱，2005年至2010年間，中國棉花進口的條件需求彈性為-0.63。此外，研究結果表明，在除中國和巴基斯坦以外的所有外國市場中，在關于η的替代假設下，美國棉花出口（Nus）的需求彈性有時會發生重大變化。例如，當η從0變為-1時，韓國的需求彈性從-0.13增加到-0.66。這一結果表明，韓國對美國棉花的進口需求對該地區所有棉花的總體需求彈性非常敏感。另一方面，中國和巴基斯坦似乎對η的變化不敏感，這表明美國棉花可以替代澳大利亞、印度和烏茲別克斯坦等其他地區的棉花，主要是因為地理位置接近。

美國開展相關研究的另一目標是在TVP的動態框架內實證檢驗美國棉花出口的國外需求。為此，在使用1978年至2017年的月度數據進行評估時，使用了狀態空間模型中的卡爾曼濾波方法。這種方法非常適合模擬需求模型的結構變化。

根據表1所列評估結果，美國棉花的主要進口國的彈性ln

Y

在1%顯著性水平上與零顯著不同。日本和韓國的收入彈性為負且顯著。結果表明，進口棉花被認為是一種中間產品，主要用作紡織品生產的原料，紡織品是這些國家的主要出口商品之一。此外，在過去幾十年中，日本的棉纖維消費量下降尤其顯著，其次是韓國。除日本外，所有國家都符合預期，對美國棉花ln

P

的需求彈性是顯著的。日本價格彈性缺乏統計學意義的一個可能解釋是，由于消費水平的快速下降，對價格變化沒有反應。價格彈性從-0.13（印度尼西亞）到-0.87（越南）不等。所有國家對美國棉花都有價格彈性需求。例如，中國對美國棉花需求的價格彈性為-0.17，這意味著棉花進口價格上漲1%與美國棉花進口需求下降0.17%。

表1 美國棉花出口需求模型的卡爾曼濾波評估

隨著時間的推移，亞洲國家（包括印度尼西亞、日本、馬來西亞、韓國）對美國棉花進口的需求彈性穩定且略有增加。最明顯的是這一時期的總體非彈性趨勢。在過去20年中，這些國家保持或適度增加了棉花總消費量。考慮到商業聯系和長期的市場存在，美國棉花在這些市場中被更多地視為必需品。另一方面，美國棉花在這些市場中的強勢市場地位可以部分解釋為對美國棉花高質量和信息服務的認可。因此，進口彈性一直持續。越南和孟加拉國的消費量增長幅度較大，而巴基斯坦和土耳其的消費量增長幅度較小。越南和孟加拉國已成為較為重要的棉花進口國，為新興的國內紡織行業提供棉花。需求彈性降低的總體趨勢表明，與這些國家的貿易關系強勁。盡管與澳大利亞和印度等其他國家的棉花出口相比，美國棉花在運輸成本方面處于劣勢，但進口國青睞美國棉花的質量，這表明這些國家隨著時間的推移對美國棉花進口的價格反應會變弱。在墨西哥，1978年至1983年間，美國棉花的進口需求彈性急劇下降。之后，進口需求彈性略有增加，并隨著時間的推移保持非彈性。報告稱是由于墨西哥地理位置接近美國，這使得美國成為墨西哥棉花始終如一的供應商。更重要的是，1995年北美自由貿易協定實施，導致大量棉花隨著貿易關系的建立而運往墨西哥。因此，近年來價格彈性變得更加缺乏彈性。從更廣泛的角度來看，研究結果表明，需求的彈性降低意味著進口商對美國棉花價格的變化變得不敏感，主要反映了為降低棉花市場貿易壁壘而建立的貿易關系所產生的影響。