宜昌市农业面源污染与经济增长关系研究

郑慧梅，程业炳

(安徽科技学院 管理学院，安徽 凤阳 233100)

2020年是全面建成小康社会，实现第一个百年奋斗目标的一年。这些年，在补齐“三农”短板、乡村振兴战略的指导下，中国农业经济快速发展，但发展过程中农药、化肥、塑料薄膜等农用品的过量使用以及畜禽粪便的粗放处理，对农业环境造成了破坏，例如土地退化，地表水氮、磷富营养化等污染现象[1]，使得农业面源污染问题持续突出，农业生产可持续发展受到阻碍。近年来，农业农村部会同有关部门先后出台了《打好农业面源污染防治攻坚战的实施意见》《全国农业可持续发展规划》等文件，表明了解决农业面源污染问题，推动农业可持续发展的重要性。2020年中央一号文件表示农村污染治理不仅仅是推动农业转型发展的重要抓手，更是实现乡村振兴的重要内容。

20世纪末，Panayotou借用经济学家库兹涅茨研究的收入与经济增长之间的倒“U”型曲线，验证了环境与经济发展之间也存在倒“U”型曲线关系，从而提出了著名理论“环境库兹涅茨曲线”(Environmental Kuznets Curve，EKC)[2]。随后Antle,Heidebrink(1995)，McConnell(1997)等人从理论层面分析了经济增长与农业污染之间的关系，认为两者之间也符合 EKC 关系[3-4]。21世纪国内学者开始进行相关研究，大多研究发现环境污染与人均收入之间存在倒“U”型关系，但赵细康等部分学者研究发现在某些局部地区EKC也存在正“U”型，或“N”型、线性关系[5]。

宜昌是湖北第二大城市，是长江经济带的重要成员，同时也是长江生态防护线的重要一环。近年来，宜昌快速发展，农业总产值从2000年的9.579亿快速增长到2018年的66.662亿元。但是在这快速发展过程中伴随而来的农业面源污染问题不容忽视。2018年，宜昌市开始推进农业面源污染综合治理工作，寻找生态环境与农业发展之间的平衡。因此，应用环境库兹涅茨曲线(EKC)模型研究宜昌市主要农业面源污染与经济增长的关系，计算两者之间的转折点，对保护农业环境，寻求农业可持续生产具有较强的理论意义。笔者根据2000～2018年宜昌市农业面源污染的相关数据，运用EKC理论探讨宜昌市农业面源污染与经济增长之间的关系。

1 材料与方法

1.1 变量选取与数据来源

现有大部分相关研究对经济变量的选取，采用的是人均GDP，但农业面源污染与农业经济关系更为紧密，为了提高变量的准确性，本文采用人均农业产值来代表经济发展水平。根据农业面源污染的主要污染源，本文选取4个污染指标作为因变量，即农药污染量、化肥污染量、塑料薄膜污染量、畜禽粪便污染量。本文数据时间跨度是2000～2018年，文中所有数据均来源于历年的《宜昌统计年鉴》和《湖北统计年鉴》。

1.2 数据处理与方法

(1)经济增长：人均农业产值=农林牧副渔总产值/农村人口总数

(2)农业面源污染：

农药污染量=农药使用总量×流失率(60%)

化肥污染量=化肥施用总量×流失率(60%)[6]

塑料薄膜污染量=塑料薄膜使用总量×残留率(42%)[7]

畜禽粪便污染量=生猪粪便污染量+牛粪便污染量+羊粪便污染量+家禽粪便污染量(污染量=饲养量×饲养周期×粪便排泄系数)[8]

1.3 研究方法

基于国内外学者通过EKC理论对环境污染与经济增长关系的相关研究，笔者建立EKC模型来重点分析宜昌市农业面源污染与经济增长之间的内在关系，模型设定如下：

pollutiont=α0+α1pagdpt+α2pagdpt2+εt

式中，t为时间，pollution是宜昌农业面源污染量，pagdp是人均农业产值。pollutiont表示第t年宜昌农业面源污染强度，pagdpt表示第t年宜昌人均农业产值，α0为常数项，α1和α2为本文重点关注的解释变量系数，εt为随机扰动项。

当α1≠0，α2=0时，pollution与pagdp之间呈线性关系；当α1>0，α2< 0时，pollution与pagdp之间的曲线关系是倒“U”型；当α1<0，α2> 0时，pollution与pagdp之间的曲线关系是“U”型。

本文利用Stata16.0软件估计模型中的参数，并通过输出回归方程显著性检验的三个值即 F 值、P 值、R2确定最优模型，以此对宜昌市农业面源污染与经济增长之间的关系进行分析(见表1)。

表1 回归结果表

2 结果与分析

2.1 宜昌市农药污染量的模型拟合与分析

农药在农业生产中发挥着巨大作用，但化学农药的过量施用不仅对农村环境、农业可持续发展等造成了负面影响，也危害着消费者的生命安全与健康[9]。从图1可知宜昌市的农药年施用量变化起伏较大，2000～2018年农药施用量有两个增长段，其中2000～2002年快速增加，平均年增长率为13%，2003～2011年总体呈缓慢增加，并在2011年达到顶峰，之后农药年施用量总体呈下降趋势。

表1报告的4组模型回归结果显示，所有模型的F检验的P值均小于0.05，通过了5%的显著性检验，表明各模型中各变量联合显著性较高，回归结果具有较高的可信度。表1农药污染量回归结果中显示人均农业产值的一次项系数为正，二次项系数为负，都经住了1%的显著性检验，表明农药年污染量与人均农业产值呈典型的倒“U”型曲线关系，两者拟合曲线见图2。由参数估计结果得到最优回归方程为pollutiont=4.55×103+0.595221pagdpt-0.000002pagdpt2+εt，R2=0.6416，拟合度高。根据回归方程计算出拐点为人均农业总产值14880.05元，2011年宜昌市人均农业总产值是18509.04元，超过拐点值，农药年污染量开始下降。

图1 农药施用情况 图2 农药污染量的拟合模型

结合历年《宜昌统计年鉴》的相关数据，原因可能如下:第一，通过数据可知2011年农作物播种面积为589.25千公顷，2018年减少519.47千公顷，农作物播种面积的大量减少使得农药的需求量也相应下降。第二，宜昌市近几年对农业产业结构进行调整，2011年的321.15千公顷传统粮食作物减少到2018年的255.65千公顷，而经济类作物如茶叶、柑橘等则从2011年的162.93千公顷逐年增加到2018年的195.06千公顷，经济作物带来的太阳能杀虫灯、粘虫色板、诱虫罐等生态物理技术替代了化学农药的施用。第三，随着社会的发展，人们对食品安全更加关注，对绿色食品需求的增加，使得化学农药施用量减少[10]。以上原因都对宜昌市近几年农药施用量的减少起到了很大的促进作用。

2.2 宜昌市化肥污染量的模型拟合与分析

化肥在农业生产过程中对粮食增产发挥着不可或缺的作用,但过量使用也带来诸如地表水富营养化、土壤结构恶化及农业承载力下降等一系列环境问题[11]。从图3可知，宜昌市化肥施用量从2000年到2013年总体呈上升趋势，至2013年达到38.2万吨，化肥施用强度为626.49kg/hm2，远远超过世界公认的化肥施用强度安全上限——225kg/hm2[12]，并且也高于全国化肥平均施用强度——390kg/hm2[13]，2013～2018年化肥施用量开始下降，至2018年达32.94万吨，化肥施用强度为616.8kg/hm2。

表1化肥污染量回归结果中显示人均农业产值的一次项系数为正，二次项系数为负，都经住了1%的显著性检验，表明化肥污染量与人均农业产值之间是明显的倒“U”型关系，二者拟合曲线见图4。其最优回归方程为pollutiont=4.41×104+19.7554pagdpt-0.000603pagdpt2+εt，R2=0.9153，拟合度高。根据方程可计算，拐点为人均农业总产值16380.93元，2012年宜昌市人均农业产值为18509.042元，说明在研究时序内，宜昌市化肥污染量已达最大值，自2013年开始化肥污染量缓慢下降。

图3 化肥施用情况 图4 化肥污染量的拟合模型

2000～2012年宜昌市化肥污染量快速上升，2012年以后开始下降。原因可能是早期为追求粮食生产产量，大量施用化肥，但长年过量施用化肥导致土壤性状恶化，人们开始意识到过量施用带来的危害，减少了化肥施用量，但是改善土壤性状需要长期的努力，所以化肥施用强度仍居高不下。

2.3 宜昌市塑料薄膜污染量的模型拟合与分析

塑料薄膜覆盖土地后可以提高土壤温度、保持湿度，有效改善农作物的生长条件[14]。宜昌市山地占总面积的69%，种植条件较差，对塑料薄膜的需求大。从图5可知，宜昌市塑料薄膜使用量总体呈波动式增长，从2000年的3517吨增长到2013年的6486吨。2013～2018年塑料薄膜使用量逐年下降，2018年塑料薄膜使用量为5640吨。

表1塑料薄膜污染量回归结果中显示人均农业产值的一次项系数为正，通过了1%的显著性检验，二次项系数为负，通过了5%的显著性检验，表明人均农业产值与塑料薄膜污染量之间呈倒“U”型关系，二者拟合曲线见图6。塑料薄膜污染量最优回归方程为pollutiont=1.50×103+0.108227pagdpt-0.000003pagdpt2+εt，R2=0.7429，拟合度高。根据最优回归方程可计算出拐点为人均农业产值18037.83元。2012年人均农业产值是18509.04元，已达到塑料薄膜污染量最大值，2013年污染量开始下降。原因可能是近几年宜昌市柑橘茶叶种植面积大量增加，蔬菜瓜果种植面积减少，使得塑料薄膜需求量减少，且近几年塑料薄膜的回收利用也减少了污染量。

图5 塑料薄膜使用情况 图6 塑料薄膜污染量的拟合模型

2.4 宜昌市畜禽粪便污染量的模型拟合与分析

随着社会经济的快速发展，生活水平的不断提高，人民对食品的需求从温饱型转向小康型，对畜产品的需求也不断增加[15]，由此，宜昌近年来畜牧养殖业不断发展。由图7可知，畜禽粪便排放量从2000年的654.58万吨增长到2014年的1081.35万吨，这之后畜禽粪便排放量开始下降。

图7 畜禽粪便排放量 图8 畜禽粪便污染量的拟合模型

表1畜禽粪便污染量回归结果中显示人均农业产值的一次项系数为正，通过了10%的显著性检验，二次项系数为负，通过了1%的显著性检验，表明畜禽粪便污染量拟合模型呈典型倒“U”型特征，二者拟合曲线见图8。根据参数可得畜禽粪便污染量最优回归方程为pollutiont=853.392 + 0.007174pagdpt-3.62×10-7pagdpt2+εt，R2=0.8708，拟合度高。根据以上最优回归方程可计算出拐点为人均农业产值19547.74元。2013年人均农业产值为20586.43元，超过拐点值，畜禽粪便污染量开始下降。下降原因第一可能是近年来美丽乡村的建设对环境要求更高，养殖场排污措施更加完善，例如沼气池、化粪池等项目的建设，第二是养殖场建设逐步规范化，农户开展养殖需要申请办证，受相关部门监管，并且对不符合养殖规定的养殖场进行了取缔关闭，因此2013以后年畜禽粪便污染量开始下降。

3 结论与建议

3.1 结论

笔者基于宜昌市2000～2018年的相关数据，采用EKC理论，分别对宜昌市农药污染量、化肥污染量、塑料薄膜污染量、畜禽粪便污染量与人均农业产值进行实证分析，得到以下结论：

宜昌市农业面源污染中的四个变量即农药污染量、化肥污染量、塑料薄膜污染量、畜禽粪便污染量均与人均农业产值之间存在典型的倒“U”型曲线关系，它们的拐点分别为人均农业产值14880.05元、16380.93元、18037.83元、19547.74元。在研究时序内，四者都已超过EKC曲线拐点，表明在拐点之后，宜昌市农业面源污染量随着经济的增长开始下降。

从污染源来看，化肥污染量远超全国平均水平，畜禽粪便污染量所占比重极大，这两部分应该成为宜昌市农业面源污染治理工作的重点。

3.2 建议

基于以上研究与结果，笔者提出相关建议。首先是政府和农户要同时参与。政府完善农业面源污染的相关法律法规，对种养殖过程中的违法行为做到有法可依，违法必究。要通过喜闻乐见的方式对农业种养殖主体进行科普教育，增加农户的环保意识、可持续绿色发展理念，让他们主动参与到农业面源污染治理中来。同时通过种养殖示范户、资金补贴等形式让农户在面源污染治理中有所收益，提高他们的积极性和参与度，例如对发展绿色生态农业的示范户进行适当补偿，对首批使用农业生产新技术的农户提供免费指导。其次是要发展生态循环农业，合理安排农业生产结构和产品布局，规范化肥的施用使用程序，控制化肥施用量，用有机肥替代化肥，利用生物学措施修复耕地。减少农药的使用，研究除害新途径，发展物理、生物、化学方法的联合综合防治。推动塑料薄膜回收利用技术的开发和推广，畅通回收渠道，扩建废旧塑料薄膜回收点，加大财政补贴。最后是推进养殖业规范化发展。结合区域环境承载能力，科学划定禁养区、限养区，合理界定养殖密度。完善审批制度，对养殖严加审批，按照权责统一原则，审批者对审批对象监管负责。对不符合养殖条件的不予以报备审批。从源头上要强化科学饲养，避免过度饲养和过度防疫。在畜禽粪便处理上要实现无害化和再利用，继续推广动物粪便污水处理和综合利用技术，对防污治理的配套措施实行升级完善。