产业集聚对我国农业碳排放的影响

胡中应　胡　浩

(南京农业大学 经济管理学院，江苏 南京　210095；皖西学院，安徽 六安　237012)

产业集聚对我国农业碳排放的影响

胡中应胡浩

(南京农业大学 经济管理学院，江苏 南京210095；皖西学院，安徽 六安237012)

[摘要]从农业碳排放的来源入手，建立一个产业集聚影响农业碳排放的分析框架。建立面板数据模型，实证分析农业产业集聚对农业碳排放的影响。结果表明：其一，随着农业产业集聚程度的增加，碳排放总量出现先增后减的“倒U型”特征，碳排放强度则会出现先增后减再增的“正N型”特征；其二，农业经济发展虽然会导致整体碳排放水平的增加，但有利于碳排放强度的降低；其三，环境规制水平会显著降低碳排放总量和强度；其四，种植业比重增加会增加地区碳排放总量，但有利于降低碳排放强度。因此，建议从产业适度集聚、农业产业结构调整、提升环境规制水平等方面促进农业生产减排。

[关键词]产业集聚；农业；碳排放；要素拥挤

一、引言及文献综述

产业集聚指的是同一产业在某个特定地理区域内高度集中、产业资本要素在空间范围内不断汇聚的过程。自Marshall(1920)首次提出产业集聚的概念以来，*Marshall A. Principles of economics . New York: MacMillan, 1920.众多经济学家对这个问题进行了更加深入的研究。例如Hoover(1937)、Krugman(1991)以及Porter(1998)等人的研究曾指出，某产业的地区集聚将会产生内部规模经济和区域化经济，并最终表现为技术进步、要素节约、能源利用效率提升及生产效率的增加，从而有助于建立产业竞争优势。*Hoover, EM. Spatial price discrimination . Review of Economic Studies, 1937, (3):182-191；Krugman,P., ncerasing Retunrs and Economic Geography, Journal of Political Economy, 1991, (3):483-499；Porter, M., Clusters and the new economics of competition . Harvard Business Review, 1998,(76):77-90.在大量研究考察产业集聚竞争优势效应的同时，也有学者们开始关注产业集聚的生态效应。比如，Ciccone(2002)利用欧盟的数据证明了产业集聚与环境污染之间存在密切联系；*Ciccone A, Agglomeration-effects in Europe,European Economic Review,2002, (2):213-227.Verhoef(2002)在构建空间平衡模型的基础上认为工业集聚会加剧环境污染。*Verhoef E T，N ijkampP.Externalities in urban sustainability - environmental versus localization-type agglomeration externalities in a general spatial equilibrium model of a single- sector monopolic industrial city .Ecological Economics,2002, (2) :157-179.国内学者对于产业集聚与环境污染关系的研究，主要有两种观点：一种观点认为产业集聚具有负环境外部性，产业集聚发展到一定程度后会产生“拥挤效应”，带来污染物的增加；*王树功、周永章、麦志勤等：《城市群(圈)生态环境保护战略规划框架研究》，《中国人口·资源与环境》2003年第4期；李伟娜：《制造业集聚、大气污染与节能减排》，《经济管理》2010年第9期。另一种观点则认为产业集聚具有正环境外部性，产业集聚可以带来技术创新和溢出效应，促进产业内企业采用更多的环保生产技术，进而有助于减少污染。*闫逢柱、苏李、乔娟：《产业集聚发展与环境污染关系的考察》，《科学学研究》2011年第1期；王桂新、武俊奎：《产业集聚、城市规模与碳排放》，《工业技术经济》2012年第6期；李勇刚、张鹏：《产业集聚加剧了中国的环境污染吗》，《华中科技大学学报》2013年第5期。

综上所述，我们发现既往的研究存在以下不足：第一，多聚焦于产业集聚的经济增长效应，考察产业集聚环境污染效应的成果较少且集中于制造业部门，对农业集聚的污染效应研究不够；第二，多选取工业三废作为污染指标，对属于环境污染范畴的温室气体排放效应的研究不足，对产业集聚与农业碳排放之间关系的研究几乎空白。我们知道，农业生产已经成为全球第二大温室气体排放来源，而中国政府承诺到2030年二氧化碳排放强度要较2005年减少60%-65%，则意味着，中国政府要实现到2030年减少二氧化碳排放的承诺，任重而道远。对此，我们有必要对作为农业大国的中国农业生产碳排放影响因素进行更有针对性的研究。鉴于此，本文拟利用1998-2012年的省级面板数据，测度中国农业碳排放并以此为污染指标，结合农业经济增长、环境规制水平和农业产业结构变化等因素，实证研究产业集聚对中国农业碳排放的影响，以期从培育或抑制产业集聚的角度促进农业生产碳减排。

二、分析框架

众所周知，产业集聚影响制造业碳排放的基本思路，是产业集聚的规模效应和技术创新效应会影响单位产品的能源消耗，从而对最终的碳排放产生影响。就农业而言，这种影响又具有一些新的特征。这是因为，农业碳排放不仅包括农业生产中的能源消耗和要素投入(前者主要是指农业生产中产生的煤、电、气、油等能源消耗，后者主要是指农业生产中的化肥、农药、农膜等要素投入)产生的碳排放，还包括农产品生命活动产生的排放，如水稻和畜禽胃肠道发酵及粪便分解产生的温室气体。农业集聚主要通过种养业生产资源的集聚及农户规模化生产得以实现，其对污染的影响也会通过集聚的内部规模经济和外部规模经济得以体现。内部规模经济，是指单个农户生产成本会随集聚程度的增加与规模化生产而下降，从而使单位产品的要素投入量随之下降；外部规模经济，是指随着集聚区内农业的发展，整个行业更易享受到信息交流、要素共享以及技术创新等优势，最终推动农业技术进步，从而降低单位农产品的成本与要素投入。具体而言：

第一，就农产品生命活动产生的碳排放而言，随着某地区农业产业集聚程度的提高，种养规模和产量会随之扩大。由于农产品生命活动产生的碳排放仅与种养数量有关，因而碳排放总量会随着种养数量的增加而上升。但是，随着该地区种植业或养殖业规模不断扩大和农业生产效率的提升，单位农产品的碳排放量可能会有所下降。

第二，就能源消耗和要素投入产生的碳排放而言，产业集聚的环境效应主要表现在，随着生产规模的扩大，农户会享受到基于物质投入、信息获取和设施互补等内外部规模经济，从而降低平均能源与要素投入。例如，农户大面积作业可以分摊消耗机械柴油和电力，从而降低平均碳排放；农业基础设施的健全会降低单个农户的生产成本，使之享受外部规模经济带来的减排效应。而且，从动态的角度看，长期的规模化生产会使分工更加专业化，进而催生新的技术发明与设施建设，最终实现能源与要素节约。例如，种植大户可以更科学地减量施用化肥，养殖大户会更合理地处理畜禽粪便，从而降低碳排放强度。

三、实证研究

(一)模型设定、变量选取与数据来源

1.模型设定。

基于前述分析，本文分别设置了以各地区碳排放总量和碳排放强度为因变量的面板数据回归计量模型Ⅰ和模型Ⅱ。为消除异方差和更好地考察变量之间的弹性关系，模型对碳排放量和排放强度取对数处理。*限于篇幅，此处未列出具体计算方法及结果，下文自变量的计算结果也未列出。如有需要，请联系作者。

lnTCi,t=α0+β1lq+β2lq2+β3lq3+β4lnagdp+β5ei

+β6pp+β7bp+β8(lq*pp)+β9(lq*bp)+εi,t

(模型Ⅰ)

lnCIi,t=α1+β10lq+β11lq2+β12lq3+β13lnagdp+β14ei

+β15pp+β16bp+β17(lq*pp)+β18(lq*bp)+φi,t

(模型Ⅱ)

式中，因变量lnTCi,t为各省历年农业碳排放总量的对数，lnCIi,t为各省历年碳排放强度的对数；β1至β18表示各自变量的系数，εi,t和Φi,t为随机误差项。

2.变量选取。

本文主要考察的是农业产业集聚对农业碳排放的影响，考虑到数据的可获得性，模型选用各省农业区位商(lq)来表示各省农业集聚程度，其公式为：lqij=(Qij/Qj)/(Qi/Q)。式中，lqij表示j地区农业总产值，Qj表示j地区总产值，Qi表示全国农业总产值，Q表示全国总产值。为考察农业集聚与碳排放之间是否存在非线性关系，设定了lq、lq2和lq3三个指标。*若仅一次项显著，判断为线性；一次项及平方项显著，判断为“倒U型”或“正U型”；一次项、平方项、三次方项均显著，判断为“正N型”或“倒N型”。此外，选取人均实际农业生产总值的对数(lnagdp)来反映地区农业发展水平，以判断农业碳排放与农业发展水平之间的关系；用当年环境治理完成项目额占GDP的比重来表征环境规制(ei)，以观察环境规制对碳排放的影响；用种植业增加值占农业增加值的比重(pp)和畜牧业增加值占农业增加值(bp)来表示农业产业结构，考察农业产业结构变化对碳排放的影响；设置交叉项lq*pp和lq*bp，探究农业产业集聚如果通过种植业(或畜牧业)比重增加会对碳排放产生何种影响。

3.数据来源。

本文所有变量均根据历年《中国统计年鉴》、《中国农业年鉴》和《中国能源年鉴》相关数据计算得到。碳排放强度以农业碳排放量除以实际农业总产值，实际农业总产值均以1998年为基期的不变价格进行了调整。

(二)变量平稳性检验及协整分析

为防止伪回归的产生，需要对面板数据的变量进行单位根检验，判断序列是否平稳。单位根检验主要有LLC、IPS、Fisher-ADF和Fisher-PP检验等方法，用EVIEWS8.0统计软件对其检验的结果见表1。表1显示，在水平序列下，仅有ei、pp和bp通过平稳性检验。进一步对其一阶差分检验，发现其一阶差分均通过四种方法的平稳性检验，判定为一阶单整序列，可以进行协整检验。本文采用E-G两步法进行协整检验，首先对两个方程进行回归，在此基础上对其残差进行单位根检验。结果显示，其残差序列均通过平稳性检验(PP检验的p值分别为0.0132和0.0018)，表明自变量和因变量存在长期稳定关系，可以进行回归分析。

表1　模型变量单位根检验

注：括号外和括号内的值分别表示的是水平序列和一阶差分单位根检验下的p值及结果。

(三)模型估计结果与分析

本文运用Eviews8.0软件对1998-2012年中国31个省级面板数据进行了OLS回归，从估计结果来看，模型Ⅰ的R2和调整后的R2分别为0.5817和0.5735，F-statistic值为70.3117，Prob(F-statistic)值为0；模型Ⅱ的R2和调整后的R2分别为0.6791和0.6728，F-statistic值为106.9977，Prob(F-statistic)值为0，两个模型的拟合效果很好。具体估计结果及分析如下：

1.模型Ⅰ计量结果分析。

(1)农业产业集聚程度平方项(lq2)系数显著为负、一次项系数(lq)显著为正，判定农业产业集聚对农业碳排放总量的影响为“倒U”型，即随着农业产业集聚程度的增加，农业碳排放总量先增后减。这表明，在产业集聚的初期，农业的发展主要依赖农作物或畜产品数量的增加与农业生产要素的大量投入，总体碳排放水平会随之增加。但是，随着产业集聚程度的不断提高，农业生产的规模经济效应开始体现，农业碳排放总量出现下降。

(2)农业发展水平(lnagdp)对碳排放总量的影响系数显著为正。这说明，农业经济发展不可避免地带来整体碳排放水平的提高，农业收入每增长1%，将导致农业碳排放总量上涨0.3247%。

(3)环境规制水平(ei)对总体碳排放水平的影响显著为负。表明环境污染的治理力度越强、环境规制水平越高，越有利于降低农业碳排放总量。

(4)就产业结构对碳排放总量的影响而言，畜牧业在农业总产值中的比重(bp)系数显著为负，即畜牧业比重的增加会降低总体碳排放水平。种植业比重系数虽然为负，但未通过显著性检验。这说明，中国农业碳排放的主要贡献源来自于种植业，与李波(2010)等的研究结论一致。*李波、张俊飙等：《中国农业碳排放时空特征及影响因素分解》，《中国人口·资源与环境》2011年第8期。畜牧业比重与区位商交叉项(lq*bp)系数为正且通过显著性检验，意味着如果产业集聚主要是通过畜牧业比重增加来完成的，会导致碳排放总量的增加，通过畜牧业增长的集聚不利于温室气体减排。

2.模型Ⅱ计量结果分析。

(1)农业产业集聚程度三次方项系数(lq3)显著为正、平方项(lq2)系数显著为负，且一次项系数(lq)显著为正，农业产业集聚对碳排放强度的影响为“正N”型，随着产业集聚程度增加，农业碳排放强度先增后减再增。这表明，产业集聚的规模经济效应及农业技术水平提高的引导作用需要在一定的集聚水平上才能体现，并且这种向下的趋势也不会一直延续下去。当产业集聚程度过高时，可能会出现如唐根年(2009)所述的“要素拥挤”现象，即农业生产的增长重新依赖于生产要素和能源投入，农业生产效率反而下降。*唐根年、管志伟等：《过度集聚、效率损失与生产要素合理配置研究》，《经济学家》2009年第11期。

(2)农业发展水平(lnagdp)对碳排放强度的影响系数显著为负。这表明，农业经济发展和农业生产平均成本的降低会降低碳排放强度。农业收入每增长1%，将会使得农业碳排放强度下降0.8915%。

(3)环境规制水平(ei)对总体碳排放强度的影响显著为负，环境规制水平越高，越有利于降低农业碳排放强度。

表2　模型估计结果

注：*、**、***表示显著性水平分别为10%、5%和1%。

(4)就农业产业结构而言，种植业在农业总产值中的比重(pp)系数显著为负，表明增加种植业比重有利于降低碳排放强度。这是因为，相对于畜牧业而言，种植业生产过程中产生的温室气体，更容易通过规模经济效应的实现降低其单位产品的平均碳排，如农业生产大面积作业引起的农业机械、灌溉会使得消耗的能源降低，化肥施用的产出效应相对较高，等等。而畜牧业的温室气体排放更多地是由动物本身的生命活动引起的，排放数量主要与养殖数量有关，甚至有些环节会因为产业集聚的规模扩大增加了能源消耗。例如，生猪养殖过程中，大规模的养殖模式下由于对照明、保温条件要求较高，因此消耗的能源反而更多。此外，大规模饲养也更容易产生难以处理的畜禽粪便污染，从而造成农业资源利用和污染处理的负效率。畜牧业比重与区位商交叉项(lq*bp)系数为正也与分析相符。但是，种植业比重与区位商交叉项(lq*pp)系数为正，与理论分析相悖。可能的原因是，种植业碳排放主要来源于水稻甲烷及耕地氧化亚氮排放，目前能够体现集聚减排效应的能源及要素投入占比太低且可能是粗放式投入，限制了种植业集聚的减排效果。

四、结论与建议

本文从农业碳排放的来源入手，建立一个产业集聚影响农业碳排放的分析框架，进而利用1998-2012年中国31个省份的数据估算了各省历年农业碳排放总量、碳排放强度和农业产业集聚程度，并建立面板数据模型，实证分析了农业产业集聚对农业碳排放的影响。结果表明：其一，随着农业产业集聚程度的增加，碳排放总量出现先增后减的“倒U型”特征，碳排放强度则会出现先增后减再增的“正N型”特征；其二，农业经济发展虽然会导致整体碳排放水平的增加，但有利于碳排放强度的降低；其三，环境规制水平会显著降低碳排放总量和强度；其四，种植业比重增加会增加地区碳排放总量，但有利于降低碳排放强度。

有鉴于此，就农业减排目标而言，本文提出以下政策建议：第一，利用产业集聚带来的规模经济、能源节约是实现减排目标的关键，而且农业产业集聚要适度，既要跨越初期产业集聚纯粹依靠要素投入的阶段，也要防止由于“要素拥挤”导致的碳排放强度回升。第二，农业经济增长能降低碳排放强度，就效率而言，农业经济发展有助于促进整个社会的碳减排，但却不可避免地会带来地区碳排放总量的增长，这些地区因而将承担更加沉重的减排负担。因此，需要健全碳补偿制度，建立以农产品消费而非生产为标准的减排责任确定机制，让工业发达地区分摊农业大省的减排责任，有效发挥农业规模经济的减排效应。第三，政府要加大环境规制力度，引导农民在农业生产中广泛使用节能减排技术。如可以加强对农民的技能培训，提升他们的环保意识，普及测土配方技术、减量使用化肥，加大对农民使用减排技术的补贴等，利用政策力量促进农业减排。最后，种植业是当前农业产业碳排放的主要来源，因而也是实现农业减排的重要突破口。要结合种植业与畜牧业的生产特征，鼓励种养结合，优化产业结构。按照发展循环农业的思路，如用秸秆配合畜禽粪便制沼或堆肥，还施于农田或用于保温照明，促进资源循环利用，节约能源与要素投入从而实现农业减排。

(责任编辑：栾晓平)

收稿日期：2016-02-17

作者简介：胡中应，男，南京农业大学经济管理学院博士研究生，皖西学院经济与管理学院副教授。

基金项目：本文得到“江苏省高校优势学科建设工程资助项目”、南京农业大学“中国粮食安全研究中心”、国家自科基金青年项目“城乡人口迁移、新型农业经营主体发育与农业碳排放研究”(编号：71503005)、安徽省软科学项目“支撑安徽省低碳农业发展的科技服务体系创新研究”(编号：1502052049)、安徽省哲学社会科学项目“社会资本视角下的安徽农村环境治理问题研究”(编号：AHSKY2015D40)以及安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(编号：gxyqZD2016237)的资助。

[中图分类号]F329.9

[文献标识码]A

[文章编号]1003-4145[2016]06-0135-05

胡浩，男，南京农业大学经济管理学院教授、博士生导师。