江苏省农业面源污染与经济增长关系的实证

张 锋 胡 浩 张 晖

(南京农业大学经济管理学院,江苏南京210095)

江苏省农业面源污染与经济增长关系的实证

张 锋 胡 浩 张 晖

(南京农业大学经济管理学院,江苏南京210095)

运用基于VAR模型的脉冲响应函数和方差分解的方法,考察了江苏省1990-2007年农业面源污染与经济增长的动态演进关系。研究结果表明:①经济增长是影响江苏省农业面源污染的重要原因,农业面源污染的环境库兹涅茨曲线规律在一定程度上得到验证;②农业面源污染对江苏省经济增长的影响不明显,且具有一定滞后效应;③方差分解结果显示人均G DP是解释农业面源预测方差的重要变量,而农业面源污染对经济增长的预测方差贡献度则相对较小。因此,我们要充分关注江苏省经济快速增长对农业环境质量恶化所带来的负面影响。同时,为了充分体现农业面源污染对江苏省经济增长的反作用,其关键前提是必须要对农业面源污染所导致的负外部效应进行清晰的界定,以及建立一个有效、完善的农业资源配置、污染权的市场交易机制,以充分发挥资源约束和环境恶化对涉农微观经济主体投资、生产和消费行为的影响,进而对经济增长形成反作用。

农业面源污染;经济增长;Granger因果检验;脉冲响应函数;方差分解

经济增长和环境保护的两难矛盾长期以来一直受到人们的关注。在经济快速增长的过程中,由于人们对自然资源的开发利用强度不断增强,现代生产要素的使用量持续增加,客观上导致了整体环境质量的下降;另一方面,资源耗竭、环境恶化反过来也影响了经济的可持续性发展。因此,为了达到保护环境、实现可持续发展的目的,我们必须转变经济增长方式,实现经济增长与生态环境的协调。

改革开放以来,江苏农业生产的集约化及畜牧业的规模化不断深入,这一方面满足了人们日益增长的对农畜产品的需求;另一方面也形成了一定的农业面源污染问题,给江苏省社会经济的可持续发展带来一定的负面影响。因此,建构一个分析框架,运用计量经济学的方法探讨江苏省农业面源污染与经济增长之间的相互关系具有一定的理论与现实意义。

1 问题的提出

梳理已有的文献,考察经济增长对环境质量影响的研究较多,其中最具代表性的是直接对相关时序数据进行回归,验证(农业)环境库兹涅茨(EKC)曲线的存在[1]。学者认为,经济增长与环境质量变化之间的关系类似于经济发展、收入分配之间的倒U型关系,具体的解释为:在完全市场经济条件下,在经济增长的初级阶段,产出的增加意味着人们必须大量开采自然资源,同时也必然带来废弃物的迅速增加,因此这段时期的经济增长将导致整体环境质量的下降。当经济增长超过一定临界值水平后,人们对环境质量的认知程度提高、对安全产品需求的增加、经济增长方式的转变、产业结构的优化以及环境技术的使用等将使经济增长有利于环境质量的改善[2]。

另一方面,资源耗竭、环境质量下降也影响着经济长期、稳定的持续增长。环境变化影响经济增长的作用机制表现为:①将环境质量变量引入生产函数,环境质量下降意味着自然资源供给数量和质量的下降,这必将对持续经济增长形成制约[3-4];②将污染流量或存量纳入消费者效用函数,研究者认为环境质量下降和污染将带来消费者负的边际效用,基于消费在经济增长中的重要作用,环境质量的下降必将对经济的持续增长形成一定的影响;③在经济增长的模型中同时考虑到环境质量、污染对产出与消费的影响,此时污染往往同时具有负的边际效用和正的边际产出[5]。

但是,现有绝大多数文献在考察农业环境库兹涅茨倒U型曲线时,农业环境污染与经济增长之间的这一双向影响机制却被大多数研究者所忽略,从而导致了变量内生性偏差问题,因为经济增长本身也是由环境变化与其他因素所共同决定的内生变量,这方面的研究还需要进一步完善。

因此,本文主要采用基于VAR模型的分析方法,利用1990-2007年期间江苏省农业“过剩氮量”作为农业面源污染指标来考察江苏省经济增长与农业面源污染在时序维度的双向动态作用特征。本文有三个研究目的:在江苏省,上述关于农业环境污染变量与经济增长变量之间是否存在长期的均衡关系?如何解释这类均衡关系的存在及其作用机制?这些结论对于江苏省甚至中国未来农业生态环境、经济、社会政策的制定有何启示、参考与借鉴意义?

2 变量的选取、数据来源与实证方法

2.1 变量的选取与数据来源

本文衡量农业面源污染的指标主要是氮素。因为在农业面源污染中,除了农药以外,化肥及家畜粪便排泄物等都可以用氮素进行衡量,这也是最重要的面源污染的“成分”。本文以农业生产中带来的过剩氮①从养分平衡的视角,农户单位面积肥料投入中所包含的“氮素”与单位面积耕地自有“氮素”(土地的基础肥力)、农作物生长所需“氮素”之差额。作为衡量农业生产给环境带来的污染程度的指标,并取其人均数量指标X作为分析变量。经济增长水平则由人均国民收入衡量,与总量收入相比,人均收入更能反映出真实收入水平变化对环境质量的影响,而且收入变化影响环境质量的需求偏好效应主要体现在个人收入变化方面。数据由历年《江苏统计年鉴》整理、计算而得,其中人均 G DP是消除了通货膨胀影响后的实际数值,单位是元/人。通过这两类指标,构建农业生态环境污染状况与经济发展水平之间关系的计量模型。考虑到时间序列数据进行对数化后容易得到平稳序列,且不会改变时序数据的特征,因此,本文在实际分析中均采用两变量的对数值。

2.2 实证方法

2.2.1 养分平衡法

曲劳(Truog)的养分平衡法理论,主要是以作物与土壤之间养分供求平衡为目的,根据作物的需肥量与土壤供肥之差,求得实现计划产量所需肥料量。具体模型如下:

(1)式中S表示该地区农业生产所需的总氮量,Pi表示第i种农产品的单位耗氮量;Qi表示该地区当年第i种农产品的当年总产量;A表示土壤基础肥力,即在不施任何肥料的情况下,土壤等提供的氮量,其中,土壤生物固氮量的估计值和单位作物含氮量的计算依据来自于“中国测土配方施肥网”,由于土壤的基础肥力总是在不断的变化,但是总体上具有一定的稳定性,因此,本研究假定 A值不变。

肥料缺口部分可以由有机肥或化肥提供,过剩氮测度的模型如下:

θ表示该地区的过剩氮总量,Xj表示第j种家畜粪肥含氮;Yj表示该地区当年第j种家畜年平均总饲养量。Ek为第K种化肥的单位氮量,Fk为该地区当年第K种化肥的年平均使用量。

2.2.2 VAR模型与脉冲响应函数

本文主要基于VAR方法来考察农业面源污染——收入变化关系。大多数情况下VAR模型各估计方程扰动项的方差——协方差矩阵不是对角矩阵,因此必须首先对其进行正交处理得到对角化矩阵,由 Sims(1980)提出的Choleski分解方法是最常用的方法。然而,Choleski分解法的关键问题在于估计结果严重地依赖于VAR系统中各个变量的排序关系,因此本文运用改进的广义脉冲响应函数法来进行分析。

3 经济增长与农业面源污染的冲击响应分析

3.1 江苏省过剩氮值的测量

表1为利用养分平衡法,对江苏省农业生产的过剩氮量进行测算的结果。结果表明:江苏省农业生产中过剩氮的产生是从1990年开始的。由于土壤的基础肥力具有一定的稳定性,所以农业生产中的氮素主要来源于农作物生长过程中的肥料的投入。长期以来,江苏省的肥料投入是以畜禽及人类粪便等有机肥为主,因此在早期的农业生产中并没有“过剩氮”的产生。改革开放以后,农业生产的集约化和畜牧业的快速发展,使农业生产中开始出现过剩氮,而且有逐年增加的趋势②1991-1992年江苏省过剩氮量出现负增长的主要原因是由于杂交水稻等技术的成熟和推广,主要农产品产量大幅增加,带来的上述模型中∑PiQi的大幅增长。,给生态环境带来严重的压力。

表1 1978-2007年江苏省农业生产的过剩氮值① 统计年鉴显示,与1996年前相比,1996年江苏省农业生产化肥的投入量大幅度增加,使得过剩氮量在1996年剧增 。农产品的价格、政府的支持以及农户的“随群效应”这三方面的合力使得化肥的投入量激增。Tab.1 Excessive nitrogen in agriculture production of Jiangsu Province from 1978 to 2007

表2 1990-2007江苏省人均过剩氮量与人均G DPTab.2 Excessive nitrogen and per G DP in Jiangsu province from 1990 to 2007

表2为江苏省人均过剩氮与人均G DP的实际数值。人均过剩氮量在1998年达到20.5千克后,基本处于稳定的状态。

3.2 经济增长与农业面源污染的冲击响应分析

3.2.1 数据的单位根检验

直接对非平稳的时间序列进行回归将导致谬误回归现象,在对变量进行协整分析之前,首先需要对变量的平稳性进行检验,只有变量在一阶平稳,即I(1)条件下,才能进行协整分析,本文采用ADF单位根检验方法来检验变量的平稳性。检验结果表明,两个变量都存在一阶平稳(见表 3)。

表3 ADF单位根检验结果Tab.3 The result of ADF unit root test

表4 PP单位根检验结果Tab.4 The result of PP unit root test

为了验证ADF检验结论的稳定性,本文同时采用了Phillips-Perron检验对上述时序变量的平稳性进行检验(见表4)。与ADF检验结果一致,Phillips-Perron检验也证明了两个变量在一阶差分的情况下平稳。

3.2.2 Johansen协整关系检验

协整检验结果表明,LNX和LNY之间存在稳定的协整关系。这一结果与理论研究结果一致,即在经济发展过程中不可避免地伴随着农业环境质量下降、农业面源污染增加的问题,即经济发展与环境退化现象往往密切相关。

进一步分析协整检验结果,农业面源污染与人均国民收入之间存在长期的相关性,这种相关性的方向为负(见表5)。这一结果的经济意义是显然的,随着我国经济的增长、居民人均收入水平的提高,将有助于降低农业面源污染。

3.2.3 Granger因果关系检验

对各变量进行Engle-Granger因果检验以确定它们之间的相互影响关系(见表6)。检验结果表明,收入变化是导致农业生态环境质量变化的重要原因,但农业生态环境质量变化却不是引起收入变化的原因。对这一结果大致可以有如下解释:第一,改革开放以来,江苏省经济增长的基本源泉是像新古典经济增长理论所强调的资本、劳动力等要素投入以及对外贸易的带动作用,其中,长期以来物质资本积累是经济增长的根本动力,而环境质量变化、自然资源对经济增长的作用相对有限。第二,更为关键的是,把农业环境质量、自然资源纳入经济增长模型,前提假设是农业面源污染所产生的负外部效应能够被市场定价机制进行内部化,影响涉农微观经济主体的行为,进而对经济增长形成一定的影响。显然,农户的小规模分散经营,使得江苏省的农业面源污染负的外部效应缺乏市场定价的基础,因而极大地限制了农业生态环境变化对经济发展影响力。最后,就江苏省目前所处的发展阶段来看,与发达国家相比,农业环境质量在居民效用函数中的比重相对较低①发达国家的农业生产基本实现(适度)规模化经营,并已经建立起相对完善的资源品、污染外部效应的产权交易市场,同时,发达国家居民也拥有较高的环境质量需求偏好,所以,发达国家的经济增长和农业面源污染之间表现出双向的因果关系。。这些因素都影响了农业面源污染与人均国民收入间的因果关系。

3.2.4 脉冲响应函数分析

运用GIRF方法考察江苏省过剩氮量与人均国民收入之间的冲击响应,得到分析结果见表7。首先,分析人均G DP对人均过剩氮量变化的冲击反应,在整个冲击响应期内LNX对LNY一个单位冲击反应曲线大致呈现V型,计算分析期内人均 G DP的累计反应值可发现,当期农业面源污染对经济增长的总体影响为负(-0.66615),即人均过剩氮量上升对经济增长产生负面效应。其次,分析人均过剩氮量对人均 G DP变化的冲击反应,冲击响应曲线呈现倒U型规律,在此也验证了农业面源污染环境库兹涅茨假说(见图1)。

表5 江苏省农业面源污染与人均国民收入水平之间协整关系的检验结果Tab.5 The result of co integration test between agriculture non-point pollution and G DP

表6 江苏省农业面源污染与人均国民收入之间Granger因果检验结果Tab.6 The result of Granger causality test between agriculture non-point pollution and per person G DP

表7 基于VAR脉冲响应函数分析结果Tab.7 The result of VAR impulsive response

人均G DP对人均过剩氮量的负值冲击反应证实了农业环境质量变化、污染排放会对经济增长的反作用,正如彭水军等指出,随着环境质量的恶化、污染排放的增多,人们对环境质量需求偏好的转变、政府环境政策的干预、产业结构调整等都将对经济增长方式产生外在压力。与经济增长对农业面源污染的冲击影响不同,农业环境质量下降、污染排放增多对经济增长的负面影响往往存在滞后效应。可能的解释是尽管人们对于环境质量的需求偏好具有刚性,但环境政策实施一般具有滞后效应,而且与环保技术采用相适应的产业结构调整更是一个较长的过程。

图1 LNY对LNX的脉冲响应冲击的结果Fig.1 The result of response of LNYto LNX

表8 人均收入(LNX)的方差分解的结果Tab.8 The result of per person G DP(Lnx)’s variance decomposition

表9 人均过剩氮量(LNY)方差分解的结果Tab.9 The result of per person agriculture excessive non-point pollution(Lny)’s variance decomposition

4 经济增长与农业面源污染的方差分解

方差分解技术的主要思想是,把系统中每个内生变量的波动按其成因分解为与各方程信息相关联的n个组成部分,给出随机信息对模型内生变量的相对重要性,即变量的贡献占总贡献的比例。人均过剩氮量与人均G DP的方差分解结果见表8和表9。

综合方差分解的结果可以看出,总体而言,人均 G DP对解释人均过剩氮量的预测方差起到了很大的作用,而人均过剩氮量对解释人均G DP的预测方差的贡献程度则相对较小。表9表明,人均 G DP解释了人均过剩氮量的50%以上的预测方差,这一分析结果刻画了改革开放以来江苏省农业环境质量——收入变化之间的关系,即经济增长、现代农业生产要素的使用,同时伴随着对农业资源的过度开采与利用,是农业生态环境变坏的关键原因,导致了较大的农业生态环境压力。相比较而言,人均过剩氮量对人均G DP的解释程度相对较小,最高只达到30%,远远低于人均G DP对农业面源污染的预测方差的贡献程度,对这一结论的解释可以类似于本文对两变量的Granger因果关系检验结果的解释。

5 结论与启示

本文实证考察了1990-2007年间农业面源污染与收入变化之间的长期均衡关系和Granger因果关系以及相互动态影响效应,得出江苏省农业生态环境—收入的时序关系结果如下:

(1)对时序数据的平稳性检验发现人均过剩氮量指标及人均 G DP变量都具有一阶单整现象,所以如果直接利用时序数据来对环境库兹涅茨曲线关系进行回归检验容易得出伪结论。

(2)运用Toda and Yamamoto(1995)提出的 Granger因果检验方法考察了人均过剩氮量与人均G DP之间的双向因果关系,检验结果表明:人均 G DP增加是导致农业面源污染变化的重要原因,这一结果与江苏经济发展阶段的一般事实也较为吻合。但是农业面源污染并不是导致人均G DP变化的原因。

(3)广义脉冲响应函数法的模拟结果表明,一方面,经济增长是影响江苏省农业面源污染的重要原因,同时模拟结果也初步验证了农业面源污染的库兹涅茨曲线。

(4)方差分解结果表明经济增长对解释农业面源污染预测方差起着重要作用,但农业面源污染对经济增长预测方差的贡献度较小。

经济发展会带来农业面源污染的产生,这是许多研究者结论,也是本文的结论之一。然而,当经济发展到一定水平后,农业面源污染的产生会趋于稳定,进而转向减少。因此,如何减少在经济发展过程中的面源污染的产生及提前实现倒U型的转折具有一定的意义。这需要在进行实证的基础上,从政策、技术等环节着手。另外要进一步探讨农业面源污染对经济增长的反作用,其关键是必须要对农业面源污染排放所导致的外部效应进行清晰的界定,并通过市场定价机制将农业面源污染负的外部效应进行内部化,以发挥资源配置的作用。

References)

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The Positive Analysis on the Relationship Between Agriculture Non-point Source Pollution and Economic Growth of Jiangsu Province

ZHANG Feng HU Hao ZHANG Hui
(College of Economics&Management,Nanjing Agricultural University,NanjingJiangsu 210095,China)

Based on the VAR model’s impulse response functions and variance decomposition,using the data from 1990 to 2007 of Jiangsu Province,this paper analyzes the dynamic relationship between agriculture non-point source pollution and economic growth.The results can be listed as follows:①Economic growth is the important reason of agricultural non-point source pollution in Jiangsu Province,and at the same time,the agricultural non-point source pollution of the Environmental Kuznets Curve hypothesis has been authenticated.②The impact of agricultural non-point source pollution on the economic growth is not obvious,and has a certain lag effect.Variance decomposition results show that per capita G DP is an important variable to explain the predicted variance of agricultural non-point source,while contribution degree of agricultural non-point source pollution on predicted varicance of economic growth is relatively small.Therefore,we should pay attention to alleviate negative effects of the rapid economic growth of Jiangsu Province to the quality of agricultural environment.Meanwhile,in order to fully reflect the negative effect of agricultural non-point source pollution to the economic growth inJiangsu Province,the key premise is that we must clearly define the negative external effectsof the agricultural non-point source pollution,and establish an effective,comprehensive market tradingmechanism of agricultural resource product,and pollution rights in order to give full play of the role of resource constraints and environmental degradation to the main agriculture-related micro-economic investment,production and consumption behavior.

agriculture non-point source pollution;economic growth;granger causality test;impulse response function;variance decomposition

F323.22

A

1002-2104(2010)08-080-06

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.08.015

2010-03-06

张锋,博士生,主要研究方向为农业经济和环境经济。

＊该文为国家自然科学基金项目(编号:70873060)和2007年国家教育部哲学社会科学研究重大课题攻关项目(编号:07JZD0007)的阶段性成果,该文同时得到江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(编号:X09B—063R)的支助。

(编辑:田 红)