珠三角农村产业发展的水环境动态效应分析——以东莞市水乡片为例

甘建文，刘小玲(华南农业大学公共管理学院，广州 510642)

0 引 言

随着珠三角地区农村城镇化进程的不断推进，农村产业快速发展导致污染排放急剧增加，农药化肥使用、乡镇工业废水排放及生活污水排放等对水体造成污染，珠三角日益劣化的农村水环境已经长期为人诟病。根据2014年广州社情民意研究中心民调数据显示，广东村民对水环境表示“不太满意”和“不满意”的受访者自2012年以来都在三成及以上，其中珠三角村民对水环境不满意程度最高。

从产业发展对水环境的影响机制出发，探讨协调产业发展和水环境保护的路径在学术界已经取得一定的研究成果。国外研究多从微观角度切入，分析水环境某一污染指标对产业结构或单一产业变动的响应，提出流域水环境治理模型和建议[1,2]。国内研究则大多以黄河、淮河、渭河、太湖、长江等主要流域为研究对象，通过建立产业污染排放与流域水质变化的定量模型，综合分析流域产业发展与水环境质量变化的内在关系[3-5]。然而，目前大部分的研究倾向于分析城市工业污水排放与区域水体水质的关系，而着眼于解决农村产业发展和农村水环境保护之间矛盾的研究并不多见。

农村产业发展作为区域经济发展环境负荷的重要影响要素之一，通过调整产业规模、优化产业结构及改进生产技术的方式来实现农村产业经济与资源环境协调发展，已经成为全社会的普遍共识。产业生态化是协调产业发展和环境保护的重要理论支撑。为此，本文在理清产业生态化理论内涵的基础上，定性分析珠三角农村产业发展对水环境作用机理的基础上，以东莞市水乡片为实证区域，通过基于VAR模型的脉冲响应函数分析方法来重点探讨农村产业发展的水环境动态效应过程，以期为政府制定珠三角农村产业发展及水环境保护政策提供现实信息支撑。

1 产业生态化理论的提出及其内涵

现代社会生态胁迫型和环境破坏型产业经济增长模式导致了资源枯竭和生态退化，引起了人类对产业经济发展方式的反思。1989年，Robert Frosch与 Nicholas E. Gallopoulos 在《制造业的战略》一文中[6]提出通过模拟自然生态系统的物质循环来构建工业生产系统，在系统中生产企业相互依存、互相联系，按照生态规律和经济规律进行生产活动，通过闭路循环过程达到最大程度利用资源和减少废弃物排放的目的，实现经济与环境的双赢。随后Nicholas等人进一步从生态系统的角度提出产业生态系统和产业生态学的概念。1991年美国国家科学院与贝尔实验室共同组织产业生态学论坛，对产业生态学的概念、内容和方法以及应用前景进行全面系统的总结，认为产业生态学是对各种产业活动及其产品与环境之间的相互关系的跨学科研究[7]。

产业生态学理论是研究以生态学原理构建产业发展的闭路循环系统，对整个生产活动的物质周期过程加以优化协调的系统方法集合。产业生态学建立了三次产业之间的联系，通过工艺改进、污染减量、产品生命周期分析、代谢分析等技术和分析工具。产业生态化则是指在产业生态学理论指导下产业发展的高级形态，通过模仿自然生态系统闭路循环的模式构建产业系统，按照生态规律和经济规律安排生产活动，以实现产业的资源高效利用、环境污染最小、废弃物循环利用和社会经济效益最大的目的。产业生态化理论为协调农村产业发展和水环境保护之间的关系、制定环境经济政策与环境法律制度等提供重要指导，近年来在清洁生产、生态产业集群建设、整合梳理产业链条、产品废弃物循环利用、产业科技发展等方面应用广泛并取得了丰富经验。

2 东莞市水乡片农村产业发展及水环境概况

东莞市水乡片在区位条件、地质水文、产业经济及社会发展等方面具有珠三角农村的典型特征，而且其文化、自然、社会等因素差异较小，为研究区域污染水平与经济因素的理想微观尺度和实证样本。东莞市水乡片位于东莞市西北部，地处珠三角地区的中心腹地，属于东江河口三角洲河网平原地区，在珠三角的水域面积最大，河网密度居于前列[8]。为了研究东莞市水乡片农村产业发展对水环境的影响情况，本文选取石龙镇、中堂镇、望牛墩镇等九个镇为研究对象，不包括万江街道及虎门港。

2.1 东莞市水乡片农村产业发展概况

从1990-2013年东莞市水乡片产业结构变动情况上看(图1)，第一、二、三产业产值占比结构由1990年的29∶54∶17发展为2013年的1∶61∶38。在这24年间，非农产业比重呈现逐年上升的趋势，其中第二产业在东莞市水乡片产业结构中长期保持主导地位，这种第二产业产值比重过大的产业结构特征在当前珠三角农村产业发展过程中普遍存在，由于较城市而言，农村地区主要依靠土地和低水平人力要素投入的扩大来实现农村经济的持续增长，这一种粗放型的增长方式最终导致环境的恶化。第三产业比重与第一产业呈反向变动，而且该地区的第三产业成分具有以生活性服务部门为主的特征。

图1 1990-2013年东莞市水乡片产业结构变动情况Fig.1 Industrial structure changes of Dongguan Watery Region during 1990-2013

2.2 东莞市水乡片水环境概况

随着农村工业化和城镇化进程的不断推进，化肥农药过度使用、乡镇企业污水排放及农村居民生活废物的随意倾倒对农村水环境造成严重破坏，东莞市水乡片的产业发展及水环境现状已经成为珠三角过去30年传统发展模式的缩影。据统计数据显示，2012 年东莞市水乡地区COD、SO2排放量占全市的比重高达91%、52%，其能耗也超过全市的30%，总体水质状况为中度污染。根据《2013年东莞市环境状况公报》数据显示，在纳入监测的水乡地区13条主要河流中，Ⅴ类及劣Ⅴ类水质河流占比高达53.8%，水质目标达标率仅为15.4%(表1)，超标项目以氨氮、总磷、化学需氧量等指标为主，污染源具有农业面源污染、工业废水污染和生活污水污染的复合污染特征。

3 研究设计

3.1 研究方法与步骤

经济发展和生态环境之间存在着复杂的相互依赖、相互影响、相互制约的互动关系，生态经济复合系统内部具有其特殊的结构、功能及其运动规律，向量自回归模型(Vector Autoregressive Model, VAR)作为多变量时间序列的一种方法，同时能很好地解决内生变量偏误和变量缺损的问题。另外，为了分析一个变量对另一个变量的影响情况，本文采用脉冲响应函数(Impulse response function, IRF)来衡量任意一个变量的扰动对其他变量当前和未来取值的影响。为了消除变量排序对分析结果的干扰，本文采用改进的广义脉冲响应函数(Generalized impulse response function, GIRF)进行分析。

表1 东莞市地表水功能区划水质目标及其达标情况Tab.1 Surface water quality objectives and compliance

注：①超标项目以氨氮、总磷、化学需氧量等指标为主。②数据来源：《东莞市环境状况公报2013》、《东莞市地表水功能区划成果表》，东莞市环保局。

本文首先对东莞市水乡片1990-2013年的水环境进行评价，以此来考察农村水环境污染的变化过程。接着对观察变量进行平稳性和协整性检验，确定变量间是否存在长期稳定的均衡关系。最后采用基于VAR模型的脉冲响应函数分析方法来考察变量间的动态影响效应。

3.2 变量选取与数据来源

珠三角农村水环境受到了农业面源污染、工业污水和生活废水的复合影响，其中以工业污水和生活废水为主要污染源[9-11]。在综合考虑数据的可得性和可靠性的基础上，鉴于本文的主要目的是考察农村产业发展对水环境污染总体水平的影响，此处选取东莞市水乡片9乡镇1990-2013年化肥农药实际施用量、工业废水排放量及生活污水排放量3个污染物排放总量指标来测度东莞市水乡片水环境污染指数(SWRZS)，同时该指数作为实证分析的因变量 。

产业发展作为社会经济发展的主要驱动力，承担了自然资源输入向产品服务输出的转换过程，其对资源环境的影响是通过规模效应、结构效应和技术效应途径实现的[12-14]，因此， 衡量农村产业发展从产业规模、产业结构和技术进步这3个自变量入手：首先，产业规模(CYGM)用地区生产总值表示，反映农村地域范围内三次产业的整体经营活动成果；其次，由于产业结构优化是指各产业部门之间比例的合理化和高级化，而第三产业比重的不断扩大是区域产业结构优化的重要标志之一，因此用第三产业产值占GDP的比重来表示产业结构(CYJG)的变动情况；最后，技术进步(JSJB)用全员劳动生产率表示，反映区域内各企业的生产技术、经营管理、职工技能的综合水平。

以上所有基础数据均来自于历年《东莞统计年鉴》 ，时序长度为1990-2013年，所有涉及产值的数据均以1990年为基期进行指数平减，为了消除和减少数据中可能存在的异方差影响，本文实际分析时均采用各变量的对数值。资料的整理和处理使用Excel2003和Eviews6.0软件。

4 东莞市水乡片农村产业发展与水环境动态影响机理

4.1 农村水环境污染综合指数测算及其检验

4.1.1农村水环境污染综合指数测算

本文选取东莞市水乡片9乡镇1990-2013年化肥农药实际施用量、工业废水排放量及生活污水排放量3个指标来测度东莞市水乡片农村水环境污染指数(SWRZS)。为了消除量纲和量纲单位的不同所带来的不可公度性，采用式(1)对原始数据进行无量纲化处理：

(1)

式中：i为年份；V′i为标准化后的赋值；Vi为各污染指标的当年值；Vmax为各污染指标最大值；Vmin为各污染指标的最小值。

根据珠三角农村水环境污染源特征，结合东莞水乡片的产业结构比例，采用层次分析方法确定各污染指标在计算水环境污染综合指数中所占的权重(表2)。基于Excel2003对判断矩阵进行处理并进行一致性检验，得到化肥农药实际施用量、工业废水排放量及生活污水排放量的权重分别为0.07、0.65与0.28，其中一致性检验CR=0.056。

表2 水环境污染综合指数测量指标权重判断矩阵Tab.2 The power matrix of SWRZS

最后，根据式(2)计算历年水环境污染综合指数：

(2)

式中：Yi为第i年的水环境污染综合指数；j代表污染指标种类；Yji为第i年第j种污染指标的标准化值；Wj为第j种污染指标的权重值。

水环境污染综合指数如图2所示。1990-2013年这20余年来，东莞市水乡片9乡镇在农村产业快速发展的同时，其水环境污染水平呈现先增后减的变化趋势，符合环境库兹涅兹曲线的理论假设。

图2 1990-2013年东莞市水乡片水环境污染综合指数变化趋势图Fig.2 The SWRZS changes of Dongguan Watery Region during 1990-2013

4.1.2平稳性检验与协整检验

为了防止伪回归的产生，对时间序列数据进行平稳性检验。在对所选取的时间序列进行一阶差分后，发现一阶差分序列的ADF值都在1%显著水平下拒绝原假设，即都是平稳的。因此，CYGM、CYJG、JSJB及SWRZS序列均为一阶单整序列，满足协整检验的前提条件，见表3。

表3 lnCYGM、lnCYJG、lnJSJB、lnSWRZS的协整检验Tab.3 The cointegration of lnCYGM、lnCYJG、lnJSJB、lnSWRZS

注：* denotes rejection of the hypothesis at the 0.05 level；**MacKinnon-Haug-Michelis (1999) p-values。

在平稳性检验的基础上还要考虑各序列之间是否存在长期协整关系，本文采用 Johansen 极大似然估计法对变量进行协整检验。从表4的检验结果可以看出，CYGM、CYJG、JSJB与SWRZS之间有且只有一个协整方程，即存在唯一的长期动态均衡关系，说明农村产业发展水平的提高与农村水环境污染指数之间具有长期的比例关系，即农村产业发展与水环境污染息息相关。

表4 标准化的协整方程表Tab.4 Standardized cointegration equation

注：模型中括号内为估计标准差；Log likelihood= 67.896 22。

由表3可以得出，标准化的协整方程表达式为(方程下方括号内数字为标准误差)：

由协整方程可以看出，各变量之间具有长期稳定的均衡关系。从各变量的符号上看，农村产业规模和产业结构的发展在一定程度上加重了水环境污染，而技术进步因素则可以减轻水环境的污染程度。由于协整模型估算而得的系数是原序列取对数之后的结果，系数估计值代表弹性，由此可得水环境污染的产业规模、产业结构、技术进步弹性分别为1.902 233、0.225 730、-3.909 579，表明产业规模扩大1%将会带来1.9%水环境污染指数的上升；第三产业比重提高1%就会带来0.23%水环境污染指数的上升；而技术进步因素提高1%就能够带来3.91%水环境污染指数的下降。

4.2 基于VAR模型的广义脉冲响应分析

为了进一步解释农村产业发展各自变量对水环境污染指数的动态影响过程，有必要进行广义脉冲响应分析，分析结果如图3、表5所示。横轴代表冲击作用的滞后期数，纵轴表示因变量对各自变量的响应大小，实线表示脉冲响应曲线，虚线代表两倍标准差的置信带。

图3 lnSWRZS对lnCYGM、lnCYJG、lnJSJB的脉冲响应图Fig.3 lnSWRZS impulse response to lnCYGM、lnCYJG、lnJSJB

如图3和表5结果显示，在整个冲击响应期内，lnSWRZS对当期lnCYGM一个单位冲击的平均响应值为0.61%。具体分时段来看，lnSWRZS对lnCYGM冲击的当期响应值为1.37%，随后迅速下降，到第2期达到其负的最大值-0.56%，并从第3期开始平稳上升到第8期后稳定在1.00%水平。该冲击响应过程说明：水环境污染指数对产业规模一个标准差冲击的响应总体为正，且存在明显的时滞效应。即东莞市水乡片农村产业规模扩大先是在当期对水环境产生最大的污染作用，随后产业规模扩大带来经济效益的提高会对水环境产生一定正向效应，但这种改善并不是持续的，紧接着农村产业规模的不断扩大将导致水环境污染的进一步加剧，且污染作用具有长期性。

lnSWRZS对当期lnCYJG一个单位冲击的平均响应值为2.97%，在前4期呈现单调递增的趋势。具体分时段来看，lnSWRZS对lnCYJG冲击的当期响应值为-8.10%，随后逐渐增加，到第7期增至最大值5.85%，随后稳定于这一水平。该冲击响应过程说明：水环境污染指数对产业结构的一个标准差冲击的响应为正，且表现出可持续的特征。即东莞市水乡片农村第三产业比重提高先是在当期对水环境产生显著的正向效应，随着第三产业比重的不断增加，这种正向作用会逐渐下降，最终会导致水环境污染的加剧。

lnSWRZS对当期lnJSJB一个单位冲击的平均响应值为2.33%。具体分时段来看，lnSWRZS对lnJSJB冲击的当期响应值为0.07%，第2期达到其负的最大值-4.08%，随后逐渐平稳至-1.39%的水平。该冲击响应过程说明：水环境污染指数对技术进步一个标准差冲击的响应总体为负，且表现出可持续的特征。即东莞市水乡片农村产业技术进步有利于水环境质量的改善，且该正向效应长期有效。

表5 lnSWRZS对lnCYGM、lnCYJG、lnJSJB的脉冲响应函数值Tab.5 The lnSWRZS impulse response function value tolnCYGM、lnCYJG、lnJSJB

5 结论与讨论

5.1 主要结论

珠三角农村产业发展受到城乡二元结构体制的影响，农业发展效益低、工业大而不强、服务业单一化已经成为珠三角农村产业结构的典型特征，这一种低层次、不均衡的产业发展方式最终会导致环境的恶化和发展内生动力不足。与此同时，缺乏创新驱动转型的能力也会致使珠三角农村经济发展内卷化，抵抗环境变化风险的水平不高。

珠三角农村水环境劣化状况不容乐观。以东莞市水乡片为研究区域，该片区水环境污染综合指数在总体上呈现“倒U型”的变化趋势，符合环境库兹涅兹曲线的理论假设。农村水环境受到了农村产业规模、产业结构和生产技术的联动影响，它们之间存在长期稳定的协整关系，并且具有唯一的长期动态均衡关系。协整方程结果显示，产业规模扩大和产业结构发展都会对水环境有负向效应，且产业规模扩大的水环境劣化效应要比产业结构发展的水环境劣化效应大，生产技术的进步则具有显著的正向效应。

从动态效应角度看，短期内产业规模和产业结构对水环境起到了双刃剑的作用，但是从长期趋势上看依然会导致水环境质量的恶化。农村产业规模增大对水环境污染的动态效应遵循“深刻加剧-稍微缓解-持续加剧”的过程。农村产业结构高级化对水环境污染的动态效应遵循“短期缓解-逐渐加剧”的过程，主要是因为珠三角农村第三产业以生活性服务部门为主，尤其是以传统服务业和旅游休闲服务业为主，导致了生活污水的增加，加剧水环境污染。尽管这样，仍然无法否定产业结构高级化对当期水环境具有较强的正向效应。农村生产技术进步对降低水环境污染仍然有持续的正向效应。

5.2 政策启示

(1)拉长产业链条，适度发展产业集群。对于珠三角农村地区而言，农村产业分散式经营局面导致企业之间组织化程度低、生产联系弱、协作配套差，无法在空间上产生集聚和整合效应，最终造成严重的资源浪费和重复建设问题。产业生态化要求产业发展形成闭路循环系统，对整个生产活动的物质周期过程加以优化协调。拉长产业链条有利于农业、工业、服务业之间的联系和延伸，产生相互补充、资源重复利用的生产经营群体，加强各经营群体间相互协作，形成闭合循环的生产系统。而且，完整的产业系统与农村水环境系统紧密结合起来，形成有机统一的农村水环境网络治理体系，实现污染减量。发展适度产业集群，有利于扭转现有珠三角农村产业独立分布现状，激活农村经济发展活力，引导技术、资金、人才等生产要素流向农村。

(2)合理开发布局，调整优化农村产业结构。珠三角农村产业发展受到城乡二元结构体制的影响，在产业转型升级过程中一直处于被动地位，只能通过依靠土地要素、生态资源及廉价劳动力投入来实现农村经济的持续增长。产业结构高级化尤其是加快发展高端、绿色、低碳产业是产业生态化的具体体现，同时产业结构高级化是城乡统筹纵深发展的必然趋势。因此，珠三角农村要充分发挥岭南水乡独特的生态环境和自然资源优势，加快发展高效生态农业和循环农业。同时，要努力发展环境友好型工业，运用高新技术改造和提升传统行业，坚决淘汰高耗能、高污染行业，真正实现清洁高效生产。更为关键的是要优化第三产业成分和布局，积极扶持现代物流部门、生产性服务部门和公共服务部门的发展，优先发展交通运输业、邮电通讯业、金融保险业、房地产管理业和社会福利事业。

(3)加强技术创新，推动产业升级换代。在“退二进三”的产业转移倒逼形势下，珠三角农村承接了城市能源消耗大、生产工艺落后、生产附加值低的劳动密集型或资源密集型产业。由于农村地区创新意识不强、创新环境不优导致了农村产业发展只能简单复制城市的生产技术，重走“先污染，后治理”的发展老路。产业升级换代是珠三角农村产业发展的出路，产业技术创新则是产业升级换代的重要驱动力，更是促进产业生态化、改善农村水环境的有效手段。珠三角农村产业发展应该更多地依赖科学技术的创新和发展，注重高素质人才的引进和培养。一方面，要创新技术对传统产业进行改造和升级，比如通过参考丹麦卡伦堡工业园区等成功案例，建立共享资源和互换副产品的企业共生组合，形成工农业相互促进的物质和能量循环，从而促进传统产业向生态化方向发展。另一方面，在依托农村自然资源和生态环境等优势的基础上，致力于经济增长的培育和开发，通过建立科技创新鼓励机制、完善技术成果交易平台、积极开展产学研合作等措施促进科研成果和创新技术资本化、产业化，推进生产技术由末端向中端、尖端前移，增强珠三角农村产业发展后劲和竞争力。

5.3 研究不足与展望

随着人们对农村发展及生态保护问题的日 益重视，农村产业发展对水环境的影响研究逐渐成为环境经济学领域的关注热点，具有一定的前沿性。由于本文分析架构是从理论到实际、再从实际提升到理论的过程，在宏观与微观的转换中可能存在不足。例如，为了提高研究区域的代表性，本文以东莞水乡片9个乡镇作为一个整体来开展研究，对农村产业发展及水污染变化的时间演化过程进行详细分析，因此缺乏对各乡镇的空间分异特征的深入研究。尝试通过扩大研究区域来探索农村产业发展对水环境影响的空间分异特征是未来研究的方向。

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致谢：感谢黄翅清同学在本文数据整理过程中给予的帮助。

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