基于EKC理论的农业污染与农村经济发展关系研究——以湖北省黄冈市为例

(北京理工大学 人文与社会科学学院，北京 100081)

农用化学品的过量投入以及农业废弃物的不当处置，使农业经济增长效益降低，对农业可持续发展带来了负面影响。本文在农村经济发展方面选取“农村居民人均收入”作为评测指标，农业污染方面选取农药投入密度、地膜施用强度、农田化肥投入密度作为黄冈市农业面源污染的评测指标，对农村居民人均收入与农业污染的环境库兹涅茨曲线(EKC)进行验证。

1 黄冈市农村经济发展与农业污染情况分析

1.1 农村经济发展情况

根据黄冈市2016年发布的统计数据，黄冈市地区生产总值共计1726.17亿元，比上年增长7.6%左右。年末耕地面积与上年相比增长4.9%，达到548.61万亩。黄冈市在2016年一共建成了千亩以上的现代农业示范园共计128个，几个县中村的农产品加工园被列入了省农业产业化示范园区，规模较大的农产品加工企业在2016年达到了530家，农产品加工业的产值有了大幅提高，规模以上农产品加工业的产值与农业的总产值之比为1.36∶1，在农产品加工业的带领下，农村经济质一般飞跃的发展速度指日可待。

1.2 农业污染情况

根据黄冈市2016年发布的统计数据，黄冈市农业化肥施用量共计335975吨；农用塑料薄膜使用量共计9728吨，农药使用量为14189吨，地膜使用量为5270吨，地膜覆盖面积为45.08千公顷。

在2017年，黄冈市强力推进农业绿色发展的改革，积极在全市范围内开展化肥农药使用量低增长甚至零增长行动，肥料利用率有大幅提高。在病虫害绿色统治方面，面积也达到了329万亩次，主要农作物统防统治占比达到40%以上。除此之外，黄冈市也深入开展农业面源污染防治工作，农作物秸秆综合利用率达到88.4%，废旧农膜的回收利用率也有一定程度地提高。农业污染情况虽然严重，但在黄冈市政府等的带领下情况正在不断改善中。

2 研究过程与方法

2.1 指标选取

为反映农业经济增长状况，使其具有直观的说服力，本文选取“农村居民人均收入”来反映农业经济增长情况。

根据目前已有资料数据显示的主要农业污染源，本文选取农药投入密度(kg/hm2)、地膜施用强度(kg/hm2)和农田化肥投入密度(kg/hm2)作为研究的农业污染指标。三者互不关联，互不影响。

2.2 数据来源

受时间因素影响以及黄冈市的农药和地膜数据公开度有限，本文选取了2008-2016年的时间序列数据，所用数据均来自《湖北省统计年鉴—黄冈市》。但农业污染物种类众多，为使数据来源具有可获得性和时间上的连续性，本文在众多指标中主要选取农药、地膜以及化肥作为测量农业污染程度的主要指标。另外，本文使用的指标单位计算方式如下：

(1)农药投入密度(kg/hm2)=农药投入总量(kg)/耕地面积(hm2)

(2)地膜施用强度(kg/hm2)=地膜施用量(kg)/地膜覆盖面积(hm2)

(3)农田化肥投入密度(kg/hm2)=折纯后化肥施用总量(kg)/耕地总面积(hm2)

2.3 理论和模型

为了恰当揭示农村经济增长与农业污染之间存在的内在关系，本文主要应用线性形式 (1)、二次曲线形式 (2)和三次方曲线形式 (3) 这三种理论模型对环境库茨涅兹理论进行验证。其中，在式(2)的二次曲线中中，由数理常识得出，当b2< 0且b1>0时，二次曲线开口朝下，y 与 x 之间关系曲线呈倒“U”型，即呈现环境库兹涅茨曲线(EKC)形状；若b1<0，b2>0，二次曲线开口朝上，此曲线呈正“U”型，说明环境污染随城市经济发展加快先下降后有上升趋势；在式(3)的三次方曲线形式中，当b2<0，b1>0，b3>0时，y与 x之间的三次曲线呈“N”型，从长远来看环境污染仍有上升趋势；若b2>0，b1<0，b3<0，则曲线呈倒“N”型；c为常数，ε代表随机扰动项。在利用SPSS软件完成模型参数的数据估计后，将通过输出回归方程，并加以比较显著性检验中的R2值、概率 P 值等统计量来选择最优拟合方程，在描绘图形后根据进行图形来进行拐点的计算和预测分析。 三种方程曲线形式如下所示：

y=b0+b1x+ε

(1)

y=b0+b1x+b2x2+ε

(2)

y=b0+b1x+b2x2+b3x3+ε

(3)

3 结果分析

本文的模型运用Eviews7.0软件，对黄冈市2008年至2016年的农业面源污染物排放与农村居民人均收入时间序列数据进行三种函数模型的模拟分析。

3.1 农业经济增长与农药投入密度的EKC分析

根据农药投入密度与居民人均收入的回归结果，三次曲线的R2为0.859，拟合效果最佳，由此得到黄冈市农业经济增长和农药投入密度的拟合方程NY=3238.55823468-0.724092134711X+ 0.000103025378019X2-4.82528627391e-09X3。2008年农药投入开始下降，2016年达到1325.25kg/hm2。从拟合曲线来看，黄冈市农药投入密度与农村居民人均收入大致呈现倒“N”型，第一个拐点处的农村居民人均收入为5438元，在第一个拐点前农药投入密度随着农村经济增长不断下降，而超过5438元后农药投入密度又开始上升，直到农村居民人均收入达到9388元时，农药投入密度有所下降。从曲线的趋势预测，农药投入密度在2016年后呈现不断下降的趋势。

3.2 农业经济增长与农田化肥投入密度的EKC分析

根据化肥投入密度与居民人均收入的回归结果，三次曲线的R2为0.316，在三种形式的方程中拟合程度最好。农业经济增长与化肥的拟合方程为HF=1418.57208418-0.119281379586X+1.27720239085e-0.5X2-5.20027682128e-10X3。2009年化肥投入密度有一次大幅度的上升，2009年后化肥投入密度较稳定，在一定范围内有一定程度的上下浮动。总体来看，化肥投入密度随着农村居民人均收入的提高有下降的趋势，并呈现出不断下降的态势。

3.3 农业经济增长与地膜施用强度的EKC分析

根据农药投入密度与居民人均收入的回归结果，三次曲线的R2为0.5904，在一次、二次、三次拟合的结果中数值最大，拟合效果最佳，由此得到黄冈市农业经济增长和地膜施用强度的拟合方程DM=-81.5473156761+0.0608357815153X- 4.1009138323e-0.6X2+1.35158885227e-11X3。

黄冈市地膜施用强度与农村居民收入存在着典型的EKC曲线关系，拟合曲线形状为倒“U”型，拐点的农村居民收入为2013年的6900元，此时地膜使用强度达到最大，为183.32kg/hm2，并且此数值已经超过转折点，从长远来看，随着农村的经济增长，地膜施用强度不断下降。经过峰值后地膜施用强度随农业经济增长逐渐下降，目前处于EKC曲线右侧。详见图1。

图1 地膜施用强度与农村居民收入拟合曲线

4 结论与建议

4.1 结论

农药投入密度、化肥投入密度与农村经济发展呈现倒“N”型的发展趋势；地膜施用强度与农村经济发展的拟合曲线呈现出倒“U”型的发展趋势，符合环境库兹涅茨曲线形状。从模型的随机扰动项看，可能造成黄冈市农业面源污染的化学品投入随经济发展变动的关系模型表现方式非常多样，这表明影响黄冈市农业污染化学品投入的因素还有很多其他的类型，比如农业技术进步、清洁能源的使用、产业结构调整、政府政策等。

4.2 建议

第一，改善农业生态环境，深化农村改革。严格控制农业用水总量，防治水分流失带来的营养流失；减少农药化肥的使用量，杜绝劣质或有害化肥的出现。多建立绿色植被区，如建立植被绿色示范区，起带头领导作用。在环境污染严重敏感区域，建立农业污染治理综合示范区，给予示范区权利管理其他农业污染区域，形成相互监督，相互管理的新型综合管理新模式。

第二，促进新技术应用，增强农业现代化治理。在坚持大力推进农业生产的同时，学会利用网络资源传播农业知识，提高农户的科学文化水平，使广大农户都能懂得如何合理地利用土地环境资源，防止农业资源被不必要地破坏。在新型技术方面，努力推进新技术和与化肥、农药相关的化学物品的开发利用。研发对治理环境污染有巨大功效的新技术，从根本上削减农业污染。加强地膜的回收再利用，大力推广并投入可降解地膜的使用。

第三，发挥“榜样村庄”带头作用。以黄冈市罗田县和英山县为例，罗田县的燕儿谷环境治理方案详细，效果显著，在推进生态文明建设方面积极助力，大力发展农村新能源，全村减少塑料的施用，多以竹、木等编织器具代替，形成了自己独特的乡村文化。政府应大力宣传燕儿谷在环境治理方面取得的显著成果，将其使用的方法大力宣传，使其形成榜样效应，带动其余村庄或城市进行环境治理和发展。

第四，完善农业污染治理的人才培养和就业渠道。农业相关知识已经上升到一定专业化的程度，国家要明白实时动态，提供人才支撑，努力建立多层次人才培养机制。也要组建专业服务队伍，吸引社会力量参与农业环境治理。如吸引大学生回乡就业，拓展农业就业渠道，为农村经济发展和环境污染治理做贡献。