基于环境“EKC”理论的农村面源污染实证研究

郭 文，孙 涛

（南京航空航天大学经济与管理学院，江苏 南京 210006）

农村面源污染指的是在农村农业生产过程中，化肥和农药等化学制品的不当使用，以及农作物秸秆、畜禽粪尿、农村生活污水和生活垃圾等农村废弃物处理不当而造成的农村生态环境污染，它具有分散性、隐蔽性、不确定性和不易监测性的特点。近年来，由于农村生态环境的迅速恶化，农村面源污染越来越受到国内外学者的关注。Grossman and Krueger于1995年首先提出了环境“EKC”曲线，他们认为环境质量随经济发展呈现先恶化后改善的“倒U”形关系[1]。Panayotou在1997年运用环境“EKC”假说构建了一个基于区域农业面源污染的计量模型，并分析了其影响因素，包括经济增长、要素价格和面源污染防治政策等[2]。Dale1998年报道，认为在经济发展初期，区域产业结构、技术条件限定的条件下，经济规模将对区域污染带来重大影响，即农业经济规模越大越容易产生严重的农业面源污染[3]。在我国，由于农村长期的粗放式经济增长方式，给农村带来了严重的面源污染。据林葆[4]统计，我国2003年的化肥使用量超过400 kg/hm2，居世界第一位，但是化肥的可利用率仅为30%～40%，化肥的使用极其不合理。周早弘[5]研究表明，农作物秸秆在饲料加工、生物能源利用、肥料与工业原料生产等诸多领域有着广泛用途，但是我国农作物秸秆的综合利用率却非常低，还不足15%。梁流涛[6]的研究内容也涉及到了农村面源污染，他认为我国主要的农村面源污染来源有农药化肥的使用、畜禽养殖的粪尿以及农作物秸秆的焚烧等，并提出了农村面源污染的具体核算方法；他认为我国农业面源污染排放量和排放强度整体上都呈现增加的趋势，其对农村生态环境压力也逐步增大。张晖等[7]结合江苏省时序数据分析了农业面源污染的环境“EKC”假说，并计算了曲线的拐点为22 762.3元；张智奎等[8]对经济发展与农业面源污染的关系进行了协整检验，结果发现经济发展对面源污染的影响存在短期效应和长期效应的区别，短期内体现为负效应，而长期内符合环境“EKC”假说。鉴于以上分析，文章着眼于农村经济发展，借鉴环境“EKC”曲线的理论研究成果来分析江苏省农村经济发展对农村面源污染的影响。

1 研究设计

1.1 变量分析

我国农村面积广袤，农村面源污染主要来源于几个方面：首先，我国在追求农业产量提高的同时，农村化肥和农药的施用量在不断攀升，已经远远超过发达国家的施用标准，而化肥将通过农田排水或土壤残留等方式造成污染，农药也会通过雨水冲刷或农药生产企业废水排放等方式造成污染，因此，化肥和农药的不合理施用是农村面源污染的主要来源。其次，近年来我国农村畜禽养殖业发展较快，在很大程度上促进了农村人口收入水平的提高，但是畜禽的粪尿中含有大量的氮、磷等营养元素，农村的污染处理设备比较落后，因此，农村未经处理的畜禽粪尿随意堆放的现象严重，这就造成了严重的农村固体废弃物和水体污染，这也是我国农村面源污染的重要来源。第三，我国农业生产中产生了大量农业固体废弃物，如：农作物秸秆等，这些农作物秸秆本身在饲料加工、肥料与燃料等领域有着广泛用途，但是目前，我国农村农作物秸秆利用率不足15%，大量的农作物秸秆四处随意堆放或者就地燃烧，这造成了农村严重的水体污染和大气污染，构成了农村面源污染的另一来源。

1.2 指标、样本与数据

根据农村面源污染的来源分析，采用化肥施用密度（CF）和农药施用密度（PE）作为研究指标，来反映我国农村化肥和农药的不合理施用情况；采用农村畜禽排泄物密度（LP）以及农作物秸秆储存密度（CS）指标，来反映我国农村畜禽养殖及农作物秸秆的不合理利用情况。另外，该研究主要是基于“EKC”理论的江苏省面源污染实证研究，因此在样本选择上，主要考虑了江苏省农村面源污染发展的时序维度，采用江苏省2001～2010年的人均GDP，以及江苏省农村面源污染的主要指标数据来进行实证研究，数据来源于各年的江苏省统计年鉴和中国统计年鉴。

1.3 描述性统计分析

文章首先对样本数据进行了描述性统计分析（表1），结果表明江苏农村人均GDP持续增长，年平均增长率达到22.11%，说明江苏省在推行新农村建设和提高农村人均收入中取得较好的效果，大力发展了农村经济。同时，化肥施用密度（CF）和农药施用密度（PE）两项指标也呈现出逐年上升的趋势，年平均增长率分别为0.6%和3.74%，表明江苏省农村经济粗放式的增长方式并没有根本性的改变，在农村经济增长的同时，农村生态环境在进一步恶化：一方面化肥和农药的过度施用，会导致其边际效应的降低，另一方面，施用过度的化肥和农药也会带来严重的环境污染。另外，畜禽排泄物密度（LP）指标表现为逐年上升的趋势，年增长率为3.24%，这说明江苏省农村的畜禽养殖规模在增加，逐步改善了农村经济结构；但是也可看出，由于农村处理设备和技术的落后，畜禽养殖产生的废弃物没有很好地利用和处理，导致了农村畜禽的粪尿污染越来越严峻，所以，江苏省应当大力扶持畜禽养殖场的有机肥生产、沼气池、沼渣还田技术。这样，一方面可以提高畜禽粪尿的综合利用率，减少畜禽养殖的粪尿污染；另一方面也可以减少化肥的施用，减少化肥流失带来的水体污染等。而农作物秸秆（CS）指标没有表现出明显的趋势，其原因可能是只按粮食秸秆比1∶1.5的比例计算秸秆的数量，而没有考虑到农作物的种植结构等因素。

表1 指标描述性统计分析

2 实证研究——以江苏为例

2.1 实证模型及检验

根据获得数据资料，为防止“伪回归”现象的出现，文章首先对化肥施用密度（CF）和农药施用密度（PE）、农村畜禽排泄物密度（LP）、农作物秸秆储存密度（CS）以及人均GDP五项时间序列数据的平稳性进行了ADF单位根检验。基本步骤是先对其取对数形式，然后利用Eviews5.0软件分别进行ADF单位根检验，结果如表2所示。

表2 指标数据ADF检验结果

根据上表的检验结果，化肥施用密度（CF）和农药施用密度（PE）、农村畜禽排泄物密度（LP）以及人均GDP四项时间序列数据均在一阶差分通过了ADF单位根检验，表明几组时间序列数据满足平稳性条件。而农作物秸秆储存密度（CS）在一阶差分下仍没有满足ADF单位根检验，说明其不满足平稳性条件。因此，在其接下来的研究中，剔除了农作物秸秆储存密度（CS）指标，只分别对前三项研究指标与人均GDP指标进行EKC实证研究。根据EKC理论，即经济发展与环境质量之间存在倒“U”形关系确定实证研究的模型形式为：

对上式求导得出模型曲线的拐点为：

其中x表示农村人均GDP，yi表示农村面源污染的各项指标，εi表示残差。结合上述模型，利用Eviews5.0软件进行非线性回归分析，结果如下表3所示。

2.2 实证结果及分析

表3的实证结果表明：（1）江苏省农村人均GDP——化肥施用量“EKC”曲线和农村人均GDP——农药施用量“EKC”曲线呈现倒“U”形状，表明经济增长带来了化肥、农药使用量的增加。通过进一步计算得知目前江苏农村的实际人均GDP小于曲线拐点值2.13和1.97，还处于“EKC”曲线的左端，即经济增长与化肥投入密度和农药投入密度呈正相关关系；但是，目前江苏省的实际人均GDP已经与曲线的拐点值很接近，表明江苏农村的化肥和农药污染已经逐渐趋于平缓。同时，江苏省代表了我国发达地区的农村经济状况，由此可以得知，通过有效的生态环境保护管理，我国发达地区的农村生态环境不久将随着经济的增长得到改善。（2）江苏省农村人均GDP——畜禽排泄物“EKC”曲线呈现倒“U”形状，表明经济增长引起了畜禽排泄物的增加。通过进一步计算得知目前江苏农村的实际人均GDP远小于曲线拐点值3.44，还处于“EKC”曲线的左端，即经济增长与农村畜禽粪尿排放密度呈正相关关系；目前江苏省的实际人均GDP距曲线的拐点值还很远，表明随着江苏农村经济的进一步加快，农村畜禽养殖带来的粪尿污染将进一步恶化，可能成为江苏省农村生态环境污染的最主要来源，并且短期内难于改变。因此，农村应该大力扶持畜禽养殖场的有机肥生产、沼气池和沼渣还田等技术，一方面，减少畜禽粪尿随意排放带来的环境污染，另一方面，畜禽养殖场有机肥的生产也能替代化肥等，减少化肥的过度使用，降低环境压力。（3）比较农村人均GDP与农村面源污染各指标的“EKC”曲线的拐点，发现畜禽粪尿排放密度的曲线拐点明显较高，表明江苏省农村经济结构存在不合理性，即随着经济的增长，化肥和农药的施用带来的污染会随之降低，而畜禽粪尿排放带来的污染却进一步加剧。因此，一方面江苏农村应合理地改变农村的经济结构，另一方面应加强环境保护的有效管理，即通过有效的环境管理和控制来降低农村人均GDP——畜禽排泄物“EKC”曲线的峰值。（4）根据上面的实证分析，江苏省农村经济的发展带来了农村面源污染的加剧，并且农村粗放式的经济增长模式并没有根本的改变，即农村经济的进一步发展还会带来农村面源污染的恶化。因此，政府应加大农村环境政策的干预力度，一方面，引导农户环境保护意识的形成和提高；另一方面，通过技术的进步来调整农村经济结构和改善农村污染处理条件，通过加强环境保护的管理来降低曲线的拐点，达到兼顾经济发展和环境保护的目的。

表3 模型回归分析结果

3 小结与讨论

文章通过实证研究的方法，结合环境“EKC”理论研究了江苏省农村面源污染与农村人均GDP之间的关系。研究结果表明，江苏省农村经济发展与农村面源污染呈现出了倒“U”形关系。另外，还计算了人均GDP与农村面源污染各项指标的峰值，表明目前江苏省农村经济正处于环境“EKC”曲线的左端，即随着经济的发展，农村面源污染将会进一步加剧。在研究中还可以看出，农村人均GDP——畜禽排泄物“EKC”曲线的峰值较大，表明江苏农村的经济结构存在不合理性，畜禽养殖业有待进一步发展。

目前，江苏应当加大农村畜禽养殖规模，并大力扶持畜禽养殖场的有机肥生产、沼气池和沼渣还田技术，这一方面可以改善农村经济结构，进一步促进农村经济的发展，另一方面又能用有机肥替代化肥，提高畜禽粪尿的综合利用率，降低农村面源污染，改善生态环境。应该意识到，环境“EKC”曲线只能反映环境指标与经济增长之间的关系，而不是因果关系，不能幻想经济增长一旦到达峰值，环境问题便能自发地解决，农村生态环境的改善需要环境保护工作的有效管理。另外，较高“EKC”峰值既不是经济上的最优，也不是环境上的最优，环境保护的有效管理应该是使同样的资源获得更多的经济增长和环境保护，即通过有效的环境管理降低“EKC”曲线的峰值。

[1]Grossman G M,Krueger A.Economic Growth and Environment[J].Quarterly Journal of Economics,1995,110:357-378.

[2]Panayotou,T.Demystifying the Environmental Kuznets Curve:Turning a Black Box into a Policy Tool[J].Environment and Development Economics,1997,（2）:465-484.

[3]Dale,S.R.Environmental Kuznets Curves——Real Progress or Passing Buck?A Case for Consumption-based Approaches[J],E－cological Economics,1998,25:177-194.

[4]林 葆.化肥与无公害农业[M].北京：中国农业出版社，2003.

[5]周早弘.农业面源污染实证研究及政策选择[D].南京：南京农业大学，2009.

[6]梁流涛.农村生态环境时空特征及其演变规律研究[D].南京：南京农业大学，2009.

[7]张 晖，胡 浩.农业面源污染的环境库兹涅茨曲线验证——基于江苏省时序数据的分析[J].中国农村经济，2009，（4）：48-54.

[8]张智奎，肖新成.经济发展与农业面源污染关系的协整检验——基于三峡库区重庆段1992～2009年数据的分析[J].中国人口·资源与环境，2012，（1）：57-61.