城乡差异、区域差异与食物碳消费的关系──基于重庆数据和引力模型的实证分析

卜海月，华　爽，朱冬雷

（西南大学，重庆 400715）

城乡差异、区域差异与食物碳消费的关系──基于重庆数据和引力模型的实证分析

卜海月，华爽，朱冬雷

（西南大学，重庆 400715）

该文以渝东南、渝东北各区县为研究对象，运用改进的地理空间类比模型和spss软件，依据食物碳含量标准和《重庆统计年鉴》公布的主要农产品产量，测算渝东南、渝东北各区县对重庆都市经济发达圈的碳引力，为政府制定补偿农业生产地区环境治理政策提供依据。

区域；差异；引力；碳消费

0　引言

在新中国成立之初，我国推行重工业和城市优先发展战略，选择资本集约型工业发展模式，资本过度集中在工业和城市，劳动力过度集中在农业和农村，扩大了城乡居民收入和消费差距。我国实施城乡一体化发展战略［1］，目的在于促进农业人口向非农业转移，增加农村居民收入。改革开放以来，农村人口不断地向城镇转移，农村劳动力缺乏的问题却又显现出来。我国通过推行发展“石油农业”［2］，既能解决农业劳动力不足的问题，也能提高农业生产效率和农业收入。大工业化生产和现代农业生产必然影响生态环境，甚至污染环境。农产品生产地在农村，而消费地主要在城市，城市应分担治理农业生产污染的责任。我国还没有制定城市补偿农村治理环境污染费用的政策，农村环境污染问题难以解决。虽然农业是比较利益较小的产业，但是农业是维持人类生存和发展最基本的产业［3］，而且为城市居民提供了大面积的生态足迹，城市补偿农村环境治理费用符合基本的经济规则。

本文根据生态足迹理论，以重庆为例，分别计算城市和农村消费粮食、蔬菜、食用油、猪肉、鱼虾的碳盈余量，并运用引力模型，计算重庆都市经济发达圈对贫困区县（渝东南、渝东北）的引力，分析重庆都市经济发达圈对农村的环境影响，为政府制定城市补偿农村环境治理费用政策提供客观的依据。

1　文献回顾

在20世纪90年代，著名的加拿大生态经济学家 WilliamRees在 Odum（1975，1989）、Carton （1982）、Vitousek和Hartwick等人的研究成果的基础上，提出了生态足迹的概念，认为生态足迹是指能够持续地提供资源或消纳废物的、具有生物生产力的地域空间。他的学生Wackemagel构建了生态足迹模型［4］。

1997年联合国气候变化框架公约（UNFCCC）第三次缔约方大会通过《京都议定书》，规定以碳作为国际定价的一种标准，促进了碳交易市场形成［5］。

从18世纪开始，愈来愈多的社会经济学家把牛顿的物理学法则用来研究社会问题，产生了社会物理学。1942年Zipf首先把万有引力定律用于城市体系空间相互作用的研究［6］，奠定了城市体系空间相互作用理论基础。引力模型被广泛地应用于距离衰减效应和空间相互作用研究。Russon［7］，Djankov［8］，Matsumoto［9］等人修正了引力模型。虽然在国内城市与区域之间经济联系研究起步较晚，但是研究范围广泛，研究内容包括空间流、空间运输联系、经济联系的空间结构、空间组织、经济区划分等。进入21世纪以来，我国用区域经济联系指标研究区域间经济联系强度的成果很多，如孟德友、陆玉麒（2009）运用引力模型研究江苏区域之间的经济联系方向和强弱程度。

运用万有引力类比公式难以计算系数（G），因此Wlison构建了Wlison空间相互作用模型［10］，得到不少学者的高度评价，认为这个模型才是真正具有地理意义的引力模型。陈彦光（2009）把这个模型还原为负幂函数形式，进一步完善了引力模型［11］。

本文借鉴生态足迹理论，把碳作为衡量指标，并把农产品消费量折算成碳消费量和盈余量［14］，并对传统的牛顿万有引力模型的地理空间类比模型［12-16］进行改进，计算重庆都市经济发达圈对贫困区县的碳引力。

2　模型建构及数据来源

本文以重庆都市经济发达圈以及渝东南、渝东北的17个区县为对象，应用牛顿万有引力模型的地理空间类比模型，研究重庆都市经济发达圈对渝东南、渝东北17个区县的碳吸引力。引力模型表示为：

在式（1）中，Iij是i对j的引力，Mi、Mj分别是i和j的“质量”，dij是i与j间的距离，G为引力系数。由于G对测度结果没有影响，取值为1；r为引力衰减系数，取值为2［17］。

2.1重庆都市经济发达圈对重庆贫困地区的碳引力模型

假定引力是矢量，具有方向性，重庆都市经济发达圈是农产品的消费地，对农产品生产地渝东南和渝东北的引力为正数，不考虑消费地的生产盈余，将牛顿万有引力模型的地理空间类比模型简化为：

在式（2）中，I是重庆都市经济发达圈对贫困地区的碳吸引力，C1为重庆都市经济发达圈的碳盈余量，Cj为j地区的碳盈余量，d为j地区与重庆都市经济发达圈之间的距离。

本文假定重庆都市经济发达圈的碳盈余量为正值，渝东南、渝东北各区县的碳盈余量为负值。

2.2区域碳消耗量模型

根据《重庆统计年鉴（2014）》的农业统计数据，选择重庆居民的粮食、蔬菜、食用油、猪肉和鱼虾等五种主要农产品的消费指标，计算2013年重庆都市经济发达圈和渝东南、渝东北17个区县的城市居民农产品消耗量、农村居民农产品消耗量和城镇、农村居民农产品消耗总量。再根据食物成分表［18］中各农产品的碳折算系数，即粮食、蔬菜、食用油、猪肉和鱼虾分别为0.3268克、0.0274克、0.7666克、0.2546克、0.1433克，计算重庆都市经济发达圈、渝东南、渝东北三区域的碳盈余总量分别为-86 517.78吨、1 000 101.72吨、489 930.10吨。

本文运用人均食物碳消费和碳总消费模型［19］，并对其进行改进。模型推导公式如下：

（3）（4）（5）式中，Wc是食物的碳总量；Wci是i地食物的碳总量；Wj是j地食物的碳盈余量；ri是食物的碳折算系数；Di是食物的总生产量；Oi是食物的总消费量；n是食物种类数。

2.3区域间的距离

各区县政府所在地往往是该地的经济中心，能辐射和带动周边地区经济发展。假定以各区县政府所在地作为该区县的几何中心。重庆都市经济发达圈与各区县间的铁路运输量占全部货物运输量的比例较小，高速公路运输量占全部货物运输量的比例较大。由于对生鲜农产品运输的要求较高，而且农产品物流不平衡。因此，灵活快速的中短途公路运输更适合农产品运输。假定重庆都市经济发达圈与各区县间的农产品运输方式均为公路运输。以区县政府所在地为基点，计算渝东南、渝东北17个区县与重庆都市经济发达圈之间的运输距离，计算结果如表1所示。

表1　渝东南、渝东北各区县与重庆都市经济发达圈间的距离　单位：km

3　重庆都市经济发达圈对渝东南、渝东北各区县的碳引力分析

根据表1，运用（2）式计算重庆都市经济发达圈对渝东南、渝东北17个区县的引力I。由于I值比较大，所以利用Spss17.0对I值进行标准化处理得到I1。由于I1的值有正值和负值，不利于表达引力的意义，因此对I1进行线性平移两个单位得到I2，其值都是正值。计算结果如表2所示。

3.1农产品碳盈余总量的碳引力分析

从表2的数据表明，重庆都市经济发达圈对垫江县、丰都县、梁平县等地的碳引力较大，原因在于这些地区不仅粮食产量高，而且与重庆都市经济发达圈的距离d值较小，碳盈余量较大；虽然城口县与重庆都市经济发达圈之间的距离d不是最大，而且城市化水平较低，自产自消量少，但是城口的农业生产水平低，导致重庆都市经济发达圈对其碳引力最小。石柱县不仅山多地少、地多田少、大块耕地少、农业人均耕地少，而且耕作和灌溉条件差，区域性特征明显，农业生产集约化、组织化、规模化、标准化程度较低，农业抗气候风险、市场风险的能力差。因此农业生产落后，重庆都市经济发达圈对其碳引力也较小。开县一直保持农业领先地位，不仅农业特色突出，而且农业产业化优势明显，虽然与重庆都市经济发达圈的距离较远，但是重庆都市经济发达圈对其碳引力较大。

表2　重庆都市经济发达圈对17个区县的吸引力——以总碳盈余量计算

综上分析，表2的结果基本反映了重庆都市经济发达圈对渝东南、渝东北各区县的实际碳引力情况，说明引力模型合理。

3.2食物消费类别的差异分析

不仅要分析食物消费总量，而且还要分析食物消费的结构差异和区域差异。从表1的结果表明，渝东北生态涵养发展区和渝东南生态保护发展区的粮食和蔬菜碳盈余量均为正值，说明重庆都市发达经济圈对渝东南、渝东北各区县都有一定的碳引力作用。下面分类分析各类农产品的碳盈余量。

3.2.1食用油的碳盈余量引力分析

计算食用油碳盈余量的结果如表3所示。作为粮食生产大区万州区的食用油碳盈余量为负值，这是政府实施“一圈两翼”发展战略的结果。万州作为渝东北的区域中心［20］，城市化率达到44%，仅低于主城区，导致居民的饮食结构发生变化，食用油消耗量较大。由于丰都、忠县与重庆都市经济发达圈的距离较近，而且农业产量高，丰都和忠县食用油的碳盈余量较大。万州区和云阳县的食用油为净流入，不仅没有减轻重庆都市经济发达圈消费食用油的碳负担，反而还给其它区县增加了一定程度的负担。

表3　重庆都市经济发达圈和17个区县食用油的碳盈余量

3.2.2猪肉的碳盈余量引力分析

计算猪肉碳盈余量的结果如表4所示。从表4表明，虽然丰都、石柱和万州区距离都市经济发达圈较近，但是这三个区县对都市经济发达圈的引力并不大，三区县猪肉的碳负担较轻；垫江、梁平两地猪肉的碳负担较重，这是因为两地不仅距离重庆都市经济发达圈较近，而且两地的猪肉生产量大和消费能力有限。

表4　重庆都市经济发达圈和17个区县猪肉的碳盈余量计算

3.2.3鱼虾的碳盈余量引力分析

计算鱼虾的碳盈余量结果如表5所示。从表5表明，重庆多数区县鱼虾的碳盈余量为负值，只有6个区县鱼虾的碳盈余量为正值，且基本上分布在渝东北地区。丰都、忠县、万州和开县位于三峡库区，是重点发展渔业的区县，鱼虾的碳盈余量明显高于其它区县。虽然梁平县境内无大江大河，但水资源丰富，水库众多，政府大力扶持水产业发展，鱼虾的碳盈余量较大。

水产业对水域的污染主要源于投放的饲料。在自然条件下，水产生物对水质具有净化作用。忠县和开县大力发展水产示范项目和湿地渔业，对环境影响不大，对水产业持续发展具有重要的作用。云阳县拥有地理位置优势，水产业发展空间巨大。

表5　重庆都市经济发达圈和17个区县的鱼虾碳盈余量

续表5

4　对有效引力进行聚类分析

本文运用Spss17.0软件分析工具和聚类分析方法，分析重庆都市经济发达圈对各区县的引力进行分类分析。碳盈余量为正数，部分区县的食用油和鱼虾的碳盈余量为负数，超出了引力模型的解释范围，本文只用碳盈余总量和猪肉的碳盈余量，依据重庆都市经济发达圈对渝东南、渝东北17个区县的引力I2进行聚类分析。选择最小聚类数为2，最大聚类数为4。结合实际情况，最终选择聚类数为3。聚类分析结果如表6所示。

表6　对I2的聚类分析结果

由于部分区县鱼虾、食用油的碳盈余为负值，所以选择与粮食、蔬菜和猪肉相关的数据。在聚类组数分别为2、3、4的分析结果中，聚类组数为3时，重庆都市经济发达圈对万州、梁平、武隆、石柱的引力大体相当，对黔江、城口、忠县、开县的引力大体相当，聚类分析效果较好，所以最终聚类组数确定为3。重庆都市经济发达圈对垫江的引力十分特殊，用各项指标计算的碳引力I都明显强过其他区县，结合（2）式分析发现两个原因。一是距离重庆都市经济发达圈较近。在所有的区县中，垫江区与主城区的距离最近，d值最小，I值较大；二是农业水平高。垫江是有名的“重庆粮仓”，粮食、蔬菜、油菜、猪肉的产量都比较大。大规模养殖生猪，需要消耗大量的饲料，容易导致污染环境，碳负担比较重。

5　结论

（1）重庆都市经济发达圈对渝东南、渝东北各区县的各类食物的碳引力都存在明显的差异，多数区县鱼虾的碳盈余量为负值，对重庆都市经济发达圈碳引力较大的区县主要集中在渝东北的“三峡生态经济长廊”。

（2）虽然引力和距离之间存在明显的负相关关系，但是也存在特殊情况，如城口县不是距离重庆都市经济发达圈最远的区县，但是城口各类食物的碳引力都较弱，说明距离不是影响碳引力的唯一因素。

（3）垫江是“重庆粮仓”，重庆都市经济发达圈对垫江的碳压力最大，除了食用油和蔬菜之外，垫江提供的其他食物的碳引力都最强。

（4）垫江、黔江等地大规模发展农业，尤其是畜牧业，虽然为重庆都市经济发达圈提供了丰富的食物，但是要承受巨大的环境保护压力。因此政府应该对碳负荷较大的地区提供环保资金和环保技术支持。

（5）运用碳引力模型，仅仅只能从某一方面描述渝东南、渝东北各区县承担重庆都市经济发达圈碳排放的压力，还需要进一步改进研究方法和引力模型。

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责任编辑仇大勇

S03

A

1674-5787（2016）03-0012-07

10.13887/j.cnki.jccee.2016（3）.4

2016-05-04

卜海月（1995—），女，本科在读，研究方向：农村区域发展；华爽（1995—），女，本科在读，研究方向：农村区域发展；朱冬雷（1994—），男，本科在读，研究方向：农村区域发展。