地区差异下居民消费对用水量的影响分析

金巍 章恒全 秦腾 毛广雄 刘双双

摘要：基于Hansen非动态面板门槛回归模型，从全国和东部、中部和西部三大区域就居民消费对用水量的门槛效应进行实证分析，结果表明：在居民收入和人力资本的作用下，居民消费对用水量的影响存在显著的门槛效应。全国层面，居民消费对用水量的弹性系数呈现先降后升的变化形态，但增幅降低；区域层面，东部居民消费对用水量的促进作用逐渐降低，西部居民消费促进用水量的增长，中部门槛检验不显著。进一步分析发现：经济发展，特别是城镇化影响门槛值和弹性系数的大小，人力资本作为门槛变量时居民消费对用水量的影响最大。

关键词：用水量；居民消费；门槛效应；居民收入；人力资本

DOI：10.13956/j.ss.1001-8409.2017.06.12

中图分类号：F126；F205 文献标识码：A 文章编号：1001-8409（2017）06-0051-04

Analysis on Impact of Household Consumption on Water Consumption in Consideration of Regional Disparity

——Empirical Study Based on Threshold Model

JIN Wei1，2a， ZHANG Hengquan1， QIN Teng1， Mao Guangxiong2a， LIU Shuangshuang2b

（1.School of Business， Hohai University， Nanjing 211100；

2.Huaiyin Normal University a.School of Urban and Environmental Sciences，

b.School of Physics and Electronic Electrical Engineering， Huaian 223300）

Abstract： The paper applies nondynamic panel threshold regression model of Hansen to carry out an empirical analysis of threshold effect of household consumption on water consumption in our country including eastern， central and western areas. The result shows that the threshold effect of household consumption on water consumption is so significant with the force of resident income and human capital. On national level， the elasticity coefficient of household consumption on water consumption presents the trend from decrease to increase at a lower growing rate. On regional level， elasticity coefficient gradually decreases in eastern area while increases in western area. It is not prominent in central area. Further analysis finds that regional economic and social development， especially the urbanization level， affect the threshold value and elasticity coefficient. Whats more， when human capital is considered as the threshold variable， elasticity coefficient of household consumption on water consumption is the biggest.

Key words：water consumption； household consumption； threshold effect； resident income； human capital

引言

水是生命之源、生產之要、生态之基，世界环境与发展委员会曾指出：“水资源对于大多数经济部门来说是一个重要的资源，水资源正在取代石油而成为全世界引起危机的主要问题”，水资源也逐渐成为研究现代经济增长的一个重要分支。改革开放后我国社会经济快速发展，水资源消耗量大、水污染严重等问题日益突出，人多水少、水资源时空分布不均的国情使我国社会经济发展越来越受水资

源的约束。发达国家经验表明：用水量随经济发展存在一个上升—下降的倒“U”形态，即经济增长与用水量之间存在库兹涅茨曲线[1]。近年来我国用水量随着GDP的增长而增长，在水资源短缺的背景下高污染、高耗能的发展模式受到严重挑战。目前，关于用水量的研究主要集中在农业和工业领域，大多关注生产环节，忽略了终端需求对产品或服务的潜在决定性作用。在一定经济社会水平下，需求偏好和规模将通过产品或服务的属性决定用水量[2]。因此，部分学者将研究的重点转向居民消费对用水量的影响方面。

国内外关于居民消费对用水量影响的研究主要借助水足迹，水足迹由Hoekstra等提出[3]；用来描述人类消费对水资源系统的影响[4]；Chapagain和Hoekstra通过数据分析得出，全球水足迹约为74500×108立方米/年，人均1240立方米/年，美国人均水足迹2480立方米/年，中国仅为700立方米/年[5]；这主要是由于不同的消费习惯所导致[6，7]。苏芮等对新疆虚拟水进行指数分解发现，城镇居民虚拟水消费结构更合理，随着消费水平和消费意识的提高，城乡虚拟水消费差距缩小，但整体呈上升趋势[8]。水足迹能够真实地反映居民消费与用水量的关系，是研究水资源利用的新方法，现有研究方法分为自下而上法和自上而下法[9]，但由于水足迹的定量研究还处于探索阶段，因我国数据问题而使这两种方法在应用上存在一定的局限性[10]，导致不同学者的研究成果存在差异。因此，利用用水量研究水资源问题仍具有重要的理论和现实意义。

目前，学者主要从产品生产[11，12]或经济发展[13]的角度研究用水量，直接研究居民消费与用水量关系的文献较少。其中，Katrien等指出人类对畜产品的不合理消费，将诱发水资源的巨大消耗[14]；田贵良等通过面板协整模型分析，认为居民对畜产品消费诱发用水量增加[12]；Chapagain和Hoekstra、Zimmer和Renault等通过虚拟水的测算发现，畜类产品生产的用水量是谷类产品的几十倍，要引导居民合理消费[15，16]。另外，国外学者还通过分解家庭用水对水资源消耗的影响因素，如季节、住宅、年龄、洗浴设备等，认为用水量随居民消费结构的变化而变化，高收入家庭用水量高于低收入家庭[2，17～19]。文献整理发现：居民消费对用水量的影响可能存在门槛效应。而人力和家庭财富作为影响居民消费的两个关键因素[20]，在以往研究中大多忽略居民消费在二者作用下对用水量的门槛效应。因此，本文基于全国30个省份的面板数据，以人力和家庭财富为门槛变量，分别从全国和东部、中部、西部三大区域分析居民消费对用水量的门槛效应，并给出政策建议。

①Hansen等（1999）指出，计算估计量的一般统计量，仅需50～200次自抽样。

1研究设计

11研究方法

本文利用Hansen非动态面板门槛回归模型[21]，分析居民消费对用水量的影响。鉴于Hansen的做法，本文构建的单一门槛模型如下：

yit=μit+θxit+β1RCitIit（thrit≤γ1）+β2RCitIit（thrit>

γ2）+εit（1）

其中，yit为被解释变量，指i区t年用水总量；xit为影响被解释变量的控制变量集，包括人均GDP（PGDP）、资本存量（CS）、居民收入（RI）、人力资本（HK），θ为相应的系数变量；RCit为i区t年居民消费，作为门槛依赖变量；I（·）为指标函数；thr为门槛变量，本文指人力资本和居民收入；γ为待估门槛值；εit为随机扰动项。双重或者多重门槛可在式（1）的基础上扩展得到。

12模型估计及检验方法

门槛模型估计。首先估计门槛值和门槛依赖变量的系数，然后检验门槛效应的显著性和门槛值的真实性。门槛初始值确定后，各变量系数的计算可以通过一般最小二乘法（OLS）得到，再利用最小残差平方和确定门槛值。

门槛效应显著性和门槛值真实性检验。首先需要构建门槛效应显著性检验的原假设：H0：β1=β2，检验统计量为：

F1=（S0-S1（γ∧））/σ∧2

其中，S0、S1（γ∧）分别为原假设和门槛估计下的残差平方和，σ∧2为门槛估计下残差的方差。由于原假设条件下门槛值不能识别，所以统计量呈非标准分布，需运用自抽样法（Bootstrap）模拟其渐进分布，构建对应的P值。

门槛值真实性检验的原假设为：H0：γ∧=γ0，相应的似然比检验统计量为：

LR1（γ）=（S1（γ）-S1（γ∧））/σ∧2

其中，S1（γ）为非约束下的残差平方和，LR1（γ）呈非标准分布，Hansen提供的公式用来计算拒绝区间，即当显著性水平为α时，LR1≤-2ln（1-1-α）时，接受原假设。若模型通过单一门槛假设检验，则需要重复上述步骤进行双重或三重门槛的显著性和真实性检验。

13样本数据说明

本文采用1998～2014年中国30个省份（西藏和我国香港、澳门地区数据存在缺失，故剔除）的面板数据进行实证分析，指标包括人均GDP、居民消费、居民收入、资本存量、人力资本和用水量；数据来源于《中国劳动统计年鉴》《中国水资源公报》和《中国统计年鉴》及各省、市、自治区的统计年鉴，并以1998年为基期对经济指标作平减。部分指标说明如下：

资本存量：1998～2014年各省份资本存量算法借鉴单豪杰[22]的研究。

人力财富：指人们花费在保健、教育、培训等方面开支所形成的财富[23]。本文利用人们受教育年限的近似计算结果替代人力财富，即人力资本，借鉴Barro和Lee的算法[24]，将小学、初中、高中和大专及以上的受教育年限分别设定为6年、9年、12年和16年，各省资本存量计算公式为：HK=6×小学人口比重+9×初中人口比重+12×高中人口比重+16×大专及以上人口比重。

2实证研究

21门槛检验及置信区间

根据上述模型估计和检验方法，利用自抽样法模拟300次①

计算P值和临界值；再分别基于RI和HK得到全国和东部、中部、西部三大区域门槛效应的显著性水平、门槛值和95%置信区间，如表1、表2所示。由于以HK为门槛变量估计时，三重门槛效应不显著，因此，全文实证分析基于双重门槛效应。另外，中部未通过检验，不存在门槛效应。

22实证结果分析

221全国实证分析

全国门槛模型参数估计结果（见表3）表明：经济发展和人力资本提高有利于降低用水量，而增加固定資产投资、提高居民收入促进用水量增长。这是由于居民受教育程度提高，居民易形成较强的节水意识，居民消费转向耗水少的产品，降低了工农产品的消费比重，从而直接和间接地抑制水资源消耗。另外，随着社会经济发展，居民消费结构趋于合理，消费中三产占比提高，降低了水资源消耗。值得注意的是，固定资产投资和居民收入增加促进用水量增长，这与我国国情密切相关。我国的投资—增长—投资的经济发展模式，投资需要消耗大量的工业产品，直接促进了水资源消耗；随着居民收入快速增加，居民对畜牧类食品和高端消费需求处于上升阶段，节水意识较弱，导致居民收入增加初期促进水资源消耗。

全国RI的门槛检验显示（见表3）：居民收入低于318427元时，居民消费对用水量影响不显著；而居民收入超过318427元和16000元时，居民消费对用水量的弹性系数由0025降至002，缓解了用水量的增长趋势。这主要是因为居民收入较低时，居民消费以农产品为主，这一时期农业主要依靠自然降水，对水资源消耗有限，导致居民消费对用水量影响不显著。随着居民收入增加，居民消费增长促进水资源消耗，但居民收入达到一定程度后消费结构趋于合理，社会节水系统逐渐完善，消费对用水量的促进作用降低。居民消费在人力资本的作用下与用水量呈U形关系，即随着居民受教育程度提高，居民消费先抑制用水量增长（系数由0021降至0014），但达到一定程度后居民消费促进水资源消耗（系数由0014增至002）。这主要是由于高学历群体追求高品质生活，出现高耗水的产品或服务，如水上娱乐项目、高尔夫运动等。但由于居民节水意识增强及价格调节机制，使用水量的增速小于第一阶段。

222区域实证分析

由于我国社会经济发展存在区域差异，因此本文在全国实证分析的基础上对东部、中部、西部三大区域进行实证分析，如表4、表5所示。

东部门槛检验表明：随着居民受教育程度提高，消费对用水量的促进作用不断下降（0034-0027-0022）。这主要是因为东部经济发达，水利设施完善，居民受教育程度提高过程中消费结构趋于合理，并且在太湖蓝藻和沿海海水倒灌事件后，居民水资源保护意识增强，抑制了消费对水资源消耗的促进作用。

中部门槛检验不显著，主要由于中部人口流出，高收入和高素质人口多选择定居于东部，使中部居民消费规模和结构调整缓慢，导致居民消费对用水量的影响不显著。

西部门槛检验表明：居民消费在收入作用下与用水量呈倒U形关系，随着居民收入的变化（354835～16000元），居民消费对用水量的弹性系数分别为011、013、012。这是因为西部经济欠发达，居民收入向中等收入过渡时，居民消费增加促进水资源消耗；但当居民收入达到一定程度，居民消费需求倾向于教育、医疗等高端消费，对耗水量大的工农产品需求降低，抑制了水资源消耗。居民消费在人力资本作用下促进水资源消耗，这主要由于西部居民受教育水平提高，居民对生活适宜度要求提高，如环境、住房条件的改善等，而西部自然条件恶劣，提高居民生活品质需要消耗大量的水资源。

223进一步分析

以上分析表明：东部经济发达地区居民收入和人力资本的提高，抑制了居民消费对用水量的促进作用；西部经济欠发达地区，则促进了水资源消耗。但门槛回归结果显示：影响居民消费与用水量关系的因素不局限于居民收入和人力资本。由于居民消费受城镇化影响，城镇化水平提高能够促进消费率增长，但快速城镇化会抑制消费增长[25]。以广东省为例（见图1），在快速城镇化进程中，居民消费增长停滞，用水量下降，但城镇化进一步提高时用水量快速增加并趋于平稳；在城镇化和居民消费达到一定程度后，用水量开始下降。因此，城镇化进程中可能还存在其他影响居民消费与用水量关系的因素，如人口、土地等。由于用水量增长过程中多次出现拐点，表明城镇化与用水量之间可能存在门槛效应，作者将在后期做进一步研究。

图1广东省用水量、城镇化率与居民消费变化趋势

注：广东省用水量、城镇化率、居民消费数据（1998～2014年）经过无纲量化处理

3结论及建议

本文利用全国30个省份1998～2014年面板数据，以居民收入和人力资本为门槛变量，分别从全国和区域层面分析居民消费对用水量影响的门槛效应，得到以下结论：①在居民收入和人力资本的作用下，居民消费对用水量的影响存在显著的门槛效应；②全国层面，居民消费对用水量的影响呈现先降后升的变化形态，但增幅减小；③东部居民消费对用水量的影响逐渐降低，西部居民消费对用水量的影响逐渐增加，中部不显著；④在人力资本作用下居民消费对用水量的影响最大，因此政府需要根据经济发展水平调整教育政策，实现节水目标。

基于实证分析，给出以下建议：①当经济发达、城镇化水平高时，居民消费能够抑制水资源消耗的增速。因此，地方政府应继续提高经济发展质量和城镇化水平。②政府应结合经济发展现状，适时调整居民增收计划和教育政策，引导居民消费结构的合理转变，充分发挥人力资本在抑制水资源消耗中的作用。③加快全国节水系统建设，提高居民节水意识，适当引入价格等经济手段，建设节水型社会。

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（责任编辑：冉春红）