生猪产业集聚造成的水体氮污染分析
--基于IPAT分析框架

2017-11-16 08:07申玉琢王刚毅王馨彗李洪姝
中国畜牧杂志 2017年11期
关键词:环境污染水体生猪

申玉琢,王刚毅,王馨彗,李洪姝

(东北农业大学经济管理学院,黑龙江 哈尔滨 150030)

生猪产业集聚造成的水体氮污染分析
--基于IPAT分析框架

申玉琢,王刚毅*,王馨彗,李洪姝

(东北农业大学经济管理学院,黑龙江 哈尔滨 150030)

为探究生猪产业集聚对水体氮污染的影响,选取2003-2015年我国20个生猪主要产销区的面板数据,在IPAT分析框架下估算了养殖造成的水体氮污染,并构建了IPATM-EKC模型,实证分析了生猪产业集聚程度与水体氮污染之间的关系.研究发现:北方养殖水污染程度较轻,但北方养殖造成的水污染量逐年增加,相关部门应对北方生猪养殖水污染给予足够的重视;生猪产业集聚程度与养殖水污染的关系呈"U"型,且我国绝大部分地区处于曲线的下降阶段,增加产业集聚程度可以减少养殖水污染.文章从产业集聚的不同驱动因素对实证结果进行解释,并依据实证结果给出了相应的政策建议.

生猪;IPAT; EKC;产业集聚 ;水体污染

生猪产业在我国畜牧业中处于领先地位.近年来,我国生猪产业迅猛发展,自1992年起,生猪产业产值以每年3%~4%的速度增长,截止2015年我国生猪年产值已达12 297.6亿元,占畜牧业总产值的42.47%.生猪养殖产业发展的同时带来了大量污染,主要包括土壤污染、大气污染和水体污染.生猪养殖造成的土壤污染不仅会导致土壤重金属含量超标、生产能力降低,还会通过地下水系统进入水体中,影响当地水质;大气污染除了会影响当地居民健康[1],还会通过降水对水体造成二次污染[2];此外,生猪养殖造成的水体污染问题也不容忽视.

李远等[3]认为,生猪养殖水污染的主要来源是粪污.梁仁礼等[4]分析认为,粪污不仅能直接排放进入水体,还会在粪污处理过程中产生大量污水.生猪粪污中存在多种污染物,其中氮含量是衡量污染程度的一个重要指标.张绪美等[5]研究发现,粪污造成的水体氮污染由西北内陆向东南沿海逐渐加重.有大量学者从产业发展的角度分析了养殖造成的污染问题.王俊能等[6]以全国面板数据进行EKC回归,结果显示养殖规模与环境污染之间符合"倒U"型关系.文中变量的选择缺乏系统性,导致"倒U"型曲线对二者之间关系的解释能力稍显不足.田素妍等[7]以碳排放为例,对养殖EKC曲线的影响因素进行分析,研究中增加了相应的变量,但由于变量设定缺乏系统性,仍无法明确说明产业发展对污染造成的影响.这是因为在EKC曲线中,仅以产值作为变量,不足以表示产业的发展情况,同时EKC模型也无法分析产值对污染的影响机制.

为解决以上问题,大量学者开始对产业集聚效应进行研究.雷仙云等[8]分析认为,产业集聚已经成为我国生猪产业发展的重要影响因素;姚文捷[9]以嘉兴市辖区生猪产业为例分析了环境效率与产业集聚程度之间的关系,结果发现环境效率与产业集聚程度存在负相关关系,但由于研究中缺少对环境污染的系统分析,导致回归分析结果对污染的解释能力存在欠缺.大批学者基于对环境污染的系统分析,探究产业集聚造成的环境污染,但多以工业污染为研究对象,例如刘军等[10]在IPAT框架下分析了污染的成因,并在此基础上引入产业集聚指标,结果表明产业集聚将加剧环境污染,但无法说明产业集聚与污染之间是否存在更为复杂的关系.

综上所述,现有对产业集聚环境外部性的研究中关于生猪产业集聚与水污染之间的关系没有形成系统、明确的认识;尽管对畜牧产业集聚的环境外部性分析陆续增加,但大多数研究缺乏对环境污染的系统性分析;此外,大多数研究假定产业集聚与环境污染之间的关系为线性,无法说明二者之间是否存在更为复杂的关系.为明确产业集聚如何影响环境污染,本文基于IPAT框架,分析产业集聚对养殖水污染的影响.

1 理论分析及模型构建

1.1 产业集聚对污染的影响 产业集聚是指某一产业在特定地理区域内高度集中,资本、劳动力、技术等要素在空间范围内不断汇聚的一个过程.刘锦英等[11]认为产业集聚的主要驱动因素有资本、劳动、技术和政策.产业集聚往往受到一种或者几种驱动因素的影响,因此对污染的影响较为复杂,但总体可分为正面影响和负面影响.

生猪产业集聚可以减少养殖造成的水污染.韦伯的区位理论认为,产业集聚可以降低企业生产的总成本,同时引起资源、公共服务的集聚,减少资源的浪费,有利于生猪养殖污染的集中处理,降低单位猪只的污染治理成本,降低养殖造成的水污染.熊彼特提出的区域创新理论认为,由技术驱动的产业集聚促使创新型机构、企业的长处得以发挥,并能与其他机构相互协调,实现技术溢出、快速发展.对生猪产业来说,这种集聚会提高污染治理技术,减少生猪养殖造成的水体污染.

生猪产业集聚也会加剧养殖造成的水污染.产业集聚理论认为,产业集聚最初的驱动因素往往是劳动力.在技术水平不变的情况下,劳动驱动的产业集聚会导致养殖规模扩大、养殖造成的污染增加;产业政策也会作为驱动因素加剧产业集聚,这种产业集聚往往追求短期效益,而短期内技术水平的提高无法实现,结果仅提高了养殖规模,加剧了养殖造成的水污染;产业集聚还会导致养殖主体出现"搭便车"的行为,即个别养殖主体不愿为治理污染做贡献,企图通过其他企业的努力获得环境效益,这种行为导致污染问题更难解决.

1.2 模型构建 Ehrlich等[12]首次使用IPAT框架分析影响环境污染的因素,该分析框架认为,环境污染主要由3个部分构成,设定模型:

其中,I表示环境污染,P表示人口规模,A表示富裕程度,T表示技术因素.IPAT框架由于逻辑清晰,被广泛用于污染成因的分析中.由于其模型形式在应用时存在一定局限.Dietz等[13]对IPAT框架的原模型进行改进,提出了STIRPAT模型:

STIRPAT 模型在保留了原有变量的基础上引入随机变量,为实证分析提供了便利,成为IPTA框架下的经典模型形式.本文在此框架下分析产业集聚对污染的影响,在公式(2)中引入产业集聚变量M,如公式(3).对拓展后的STIRPSAT模型进行对数化处理,具体变化如公式(4).

公式(3)中,I为生猪养殖造成的水体氮污染量.P表示人口因素,在分析生猪养殖造成的污染时用各省年生猪出栏量进行衡量.A是富裕程度,应以生猪养殖环节的产值作为衡量指标,但考虑到多重共线问题,使用生猪产业产值作为替代变量.T表示技术因素对养殖污染的影响,文中用投入产出比对技术水平进行描述.M表示产业集聚.为探究产业集聚对污染的影响是否存在更复杂的形式,借鉴EKC曲线分析模式,将产业集聚变量的二次项和三次项分别引入模型进行拟合:

以公式(5)中 θ1、θ2、θ3的值来分析产业集聚对污染的影响形式.当 θ1、θ2、θ3均不为0时为模型一,模型一中θ3>0表示产业集聚与环境污染的关系为"N"型,θ3<0表示产业集聚与环境污染的关系为"倒N"型.当θ3为0,但θ1、θ2不为0时为模型二,模型二中θ2>0表示产业集聚与环境污染的关系为"U"型,θ2<0表示产业集聚与环境污染的关系为"倒U"型.当θ2、 θ3为0,但θ1不为0时为模型三,模型三中θ1>0 表示产业集聚程度增加会导致环境污染单调递增,θ2<0表示产业集聚程度增加会导致环境污染单调递减.

1.3 变量设定 畜禽养殖污染往往与其他污染一同排放,导致养殖污染量无法直接测量,在国内的文献中一般采用估算的方式对畜禽养殖污染进行测量.朱梅[14]对海河流域畜禽养殖污染进行估算:

其中,I为畜禽养殖污染物入河量,α为入河系数,Q为某种畜禽的饲养数量,D为该种畜禽的饲养周期,r为该种畜禽的污水产生系数,c为该种畜禽污水中的污染物浓度.但因为入河系数为实地测量所得,无法用于非海河流域的污染估算,邢宝秀等[15]认为入河系数与降水量之间存在相关关系,并计算出生猪氮污染的入河系数:

其中,R为降水量.后文以此为基础对生猪养殖造成的水体氮污染进行估算,并以估算结果作为污染变量进行回归分析,测量产业集聚对污染的影响.

周敏李等[16]和齐雪等[17]对农业部门中常用的产业集聚度测量方法进行梳理,认为主流的测量方法有行业集中度、空间基尼系数、空间集聚指数和区位熵.张琳彦[18]对以上方法进行评述,认为区位熵计算出的产业集聚程度可以去除区域经济发展水平的差异.本文采用区位熵法测量生猪产业集聚程度,从而避免了产业集聚程度与产值之间的多重共线问题.区位熵的计算:

其中,e为目标产业的产值,即生猪产业产值.E为目标产业上级产业的产值,即畜牧业产值.i表示不同地区.

2 实证分析

本文选取20个生猪主要产销区2003-2015年数据进行分析.所选省份生猪总产值占全国13年间生猪总产值的85.68%,说明选取省份的产业发展情况具有极强的代表性,可用于分析产业集聚对养殖造成的污染.文中数据均来自中国气象年鉴、中国畜牧兽医年鉴、中国农村统计年鉴和全国农产品成本收益资料汇编.

2.1 生猪养殖水体氮污染估算 以育肥猪、能繁母猪、种猪和降水量的数据估算生猪养殖污染,其中单位猪只排放粪污参照《全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策》[19]和朱梅等[14]的研究中给定的数值进行估算.其中育肥猪的养殖周期为119 d/年,能繁母猪和种猪的养殖周期为365 d/年,单位猪只污水产生系数为17.5 L / d、污水COD量为2 640 mg/L、污水NH3-N量为 261mg/L、污水TN量为370 mg/L、污水TP量为43.55 mg/L.

根据以上数据对20个生猪主要产销区生猪养殖造成的水体氮污染进行估算.杨正勇等[20]指出水体污染所带来的环境成本不容忽视,并给出了相应的换算标准.为更直观的表达水体氮污染的情况,将2015年生猪养殖造成的水体氮污染折算成环境成本.由表1可知,除黑龙江省以外,其他各省的生猪养殖环境成本均高于当地生猪产值,其中海南省的污染环境成本与产值比达到11.5,即海南生猪产业产值每增加1元,消耗的环境成本为11.5元,可见生猪养殖造成的环境污染问题亟待解决.

由图1可知,南方生猪养殖水体氮污染情况相对较重,其中湖南、广东、四川省的生猪养殖水体氮污染情况最为严重,江西、湖北省的污染情况在2013年前后出现跳跃式增长.相比之下北方的污染程度相对较轻,通过时间上的分析可以看出,北方生猪养殖水污染程度正在日益加重,其中河北、辽宁、吉林省增幅比较明显.这是由于京、津地区从"十五"期间开始逐步将养殖企业向周围迁移,周边省份的养殖规模逐年增大,导致生猪养殖水污染程度不断加深.山东、河南等中原省份生猪养殖水污染呈下降趋势,污染程度较之前有了较大改观.

表1 2015年生猪养殖水体氮污染及环境成本

图1 生猪养殖造成的水体氮污染随时间变化趋势图

2.2 生猪产业集聚程度估算 为分析产业集聚程度对生猪养殖水体氮污染的影响程度,本文对20省2003-2015年的产业集聚程度进行估算,在此仅列出近4年生猪产业集聚度估算结果(表2),并绘制20省区13年间产业集聚程度变化趋势图(图2).

由表2和图2可知,湖北、湖南、江西、浙江和福建五省的产业集聚程度较高,四川作为生猪养殖第一大省,其产业集聚程度在五省之后,可见产业集聚程度与产值并没有直接关系.北方生猪产业集聚程度相对较低,其中辽宁、河北的生猪产业集聚程度最低.将图1和图2进行比较,可以发现产业集聚与养殖水体氮污染之间并非简单的线性关系,例如浙江的产业集聚程度在20个省份中属于前5位,但其生猪养殖水污染情况相对比较乐观.

图2 生猪产业集聚程度随时间变化趋势图

2.3 IPATM-EKC回归 由表3可知,在模型一中,产业集聚程度指标的二次项和三次项均不显著,认为产业集聚与生猪养殖水污染之间存在线性关系.而模型三的回归结果显示生猪产业集聚与养殖水体氮污染之间不存在显著的线性相关关系.可见模型一和模型三的回归结果均不可靠,产业集聚与养殖水体氮污染之间可能存在更为复杂的关系.因此采用模型二,分析生猪产业集聚造成的水体污染.

模型二的回归结果表明,生猪产业集聚与环境污染的关系为"U"型,这是由资本和劳动共同驱动的结果.资本驱动的产业集聚往往会减轻养殖造成的污染,例如温氏和雏鹰的养殖模式,企业提供的资本要素促使原有散户加入到企业的养殖模式中,养殖户在统一的标准下进行饲养、管理和污染处理,导致污染处理行为更加规范,从而减少污染.这种资本驱动的产业集聚发展到一定规模后,资本投入的边际收益会下降,与之相对的劳动力投入的边际收益增加,从而进入了以劳动力为主要驱动因素的产业集群阶段,导致规模增加,污染加剧.根据模型二的回归系数计算,产业集聚指标的驻点为0.491 94,目前浙江省的产业集聚程度已经超过了驻点,即产业集聚程度增加会导致生猪养殖水污染加剧.全国其余地区均处于"U"型曲线的左半部分,即增加产业集聚程度可以减少生猪养殖造成的水污染.

表2 生猪产业集聚程度估算结果

除了产业集聚程度对养殖水污染有影响外,其他变量均对养殖水污染造成显著影响.其中出栏量的环境外部性显著为负,其回归系数为0.708,即年生猪出栏量每增加1%,由于生猪养殖造成的水污染就会增加0.71%;同时,生猪产业产值的增加也会导致养殖水污染的加剧,回归系数为0.122,表示生猪产业产值每增加1%,会导致养殖水污染增加0.12%;而技术因素对生猪养殖造成的水污染则有显著的负向影响,其回归系数为-0.514,即技术水平每提高1%,生猪养殖水污染就会降低0.51%.

表3 20省2003-2015年面板数据回归结果表

3 结论与建议

本文以2003-2015年中国20个生猪主要产销省份的面板数据为基础,在IPAT分析框架下构建了IPATM-EKC模型,并实证分析了生猪产业集聚程度对生猪养殖水污染的影响,得出以下结论:①生猪养殖造成的水体污染不容忽视.在污染总量上看,南方的养殖水污染程度要重于北方,已经引起了相关部门的重视.虽然北方污染情况相对较轻,但北方的养殖水污染量存在明显的上升趋势.除黑龙江外的所有省份养殖环境成本均高于当地产值,可见由养殖引起的水体污染已经成为阻碍产业健康发展的重要因素.②生猪产业集聚与养殖污染的关系呈现"U"型,且除浙江外,其余各省均处于"U"型曲线的左半段,可以通过增加产业集聚进而减少生猪养殖造成的环境污染.主要是因为不同驱动因素导致的产业集聚会对污染造成不同的影响.目前我国生猪产业的集聚主要由资本和劳动力驱动.当成本驱动因素占主导时,产业集聚可以减少养殖造成的污染;当劳动力驱动因素占主导时,产业集聚则会加剧养殖造成的污染.可以预见当资本和劳动力驱动的集聚达到较高水平后,技术驱动的产业集聚将成为主导因素,并导致养殖造成的污染下降,进入新的循环.

此外,本文的研究仍存在一定的缺陷.文中对生猪养殖造成的水体氮污染的估算由于数据量等问题,没有考虑不同省份间生猪养殖周期的差异,如若考虑该差异,文章分析结果信度能够获得一定提升.

基于上述研究结论,提出以下3点政策建议:①规范养殖污染处理,完善市场监督体制.针对养殖造成的水体污染,相关部门应在全国范围内给予足够重视,不应局限于南方水网;完善生猪养殖处理标准,指导养殖主体对污染进行处理,同时发挥政府规范市场的职能,为市场健康发展做好保障.②加速生猪产业集聚,通过发展减少污染.相关部门应转变原有的通过限养、禁养减少污染的理念,探索通过产业发展减少污染的新路子;鼓励以企业资本为驱动力的产业集聚,通过企业的带动作用提升周围养殖户的污染处理能力.③注意产业发展限度,搭建技术创新平台.相关部门在鼓励产业发展的同时,应注意发展阈值的限制,及时调整资源配置;加大对技术创新企业的扶持力度,通过技术水平的提高延迟"U"型曲线阈值的出现.

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Analysis of Water's Nitrogen Pollution Caused by Hog Industry Agglomeration -- Based on the Analytical Framework of IPAT

SHEN Yu‐zhuo, WANG Gang‐yi*, WANG Xin‐hui, LI Hong‐shu

(1.College of Economics and Management, Northeast Agricultural University, Heilongjiang Haerbin 150030, China)

To explore the impact of hog industry agglomeration on nitrogen pollution in water, in this paper, we selected panel data of major hog production and marketing areas in 20 provinces of China from 2003 to 2015, estimated the nitrogen pollution caused by aquaculture using the analysis framework of IPAT, and constructed IPATM‐EKC model. The relationship between the agglomeration of hog industry and nitrogen pollution of water was analyzed empirically. The result shows: (1) The water pollution degree of the northern aquaculture was lighter, but the water pollution caused by the northern aquaculture increased year by year, and the water pollution of hog breeding should be paid enough attention to by relevant departments in the north. (2) The relationship between agglomeration of hog industry and aquaculture water pollution was "U" type, and most regions in China were in the descending stage of the curve, increasing the degree of industrial agglomeration can reduce the pollution of aquaculture water. We explained the empirical results from the different driving factors of industrial agglomeration, and obtained the corresponding policy recommendations based on the empirical results in this paper.

Hog ; IPAT ; EKC ; Industry Agglomeration ; Water pollution

F323.1

A

10.19556/j.0258-7033.2017-11-117

2017-05-02;

2017-05-24

国家自然科学基金(71303040);教育部人文社科基金(13YJC790142);中国博士后研究基金(2013M540268)

申玉琢(1992-),男,江苏沛县人,硕士研究生,主要从事生猪产业经济研究,E-mail:183441385@qq.com

*通讯作者:王刚毅(1980-),男,山西长治人,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为生猪产业及决策理论,E-mail: awgy@163.com

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