河南省农业经济增长与农业面源污染关系的探讨———基于ＥＫＣ理论的实证分析

发布时间：2021-07-30

　　摘要：以环境库兹涅茨理论(EKC)为基础，选取1997-2017年河南省农业经济增长与农业面源污染数据，通过线性、二次、三次函数模型拟合，建立最优模型，探寻河南省农业经济增长与农业面源污染的关系.研究结果表明：化肥施用强度、农药施用强度与人均农业总产值之间呈“N”型曲线较为显著，地膜使用强度与人均农业总产值之间倒“U”型曲线较为显著.农药施用强度与地膜使用强度，均已跨过EKC曲线的拐点，农药施用强度跨过拐点时间为2008年，地膜使用强度跨过拐点时间为2013年.而化肥施用强度仍处于EKC曲线左侧.与四川省、黑龙江省及河北省这3个农业大省相比发现：除河南省和黑龙江省的化肥污染尚未跨过EKC曲线的拐点外，4个省的其他指标均已跨过EKC曲线的拐点.这说明河南省的化肥污染状况较为严重.论文在实证分析的基础上，提出了相应的策略和建议.

　　关键词：河南省;EKC;农业经济增长;农业面源污染

　　0引言

　　河南省地处中原，有着农业大省之称，粮食总产量约占全国的十分之一，小麦产量约占全国的四分之一，是我国重要的粮食生产核心区和粮食安全的战略要地[1].在河南省农业快速发展的同时，越来越严重的农业面源污染问题引起了学术界和政府部门的关注.在对农业面源污染的原因调查中，发现农业经济的持续增长与农业面源污染的加重具有直接的关系[2].因此，掌握河南省农业经济增长与农业面源污染之间的内在联系，对促进河南省农业健康稳定的可持续发展以及巩固河南省粮食安全的战略地位具有重要的意义

　　.1955年美国经济学家Kuznets[3]在对欧美发达国家的经济增长与收入差异关系的研究中，发现收入分配状况随着经济增长而产生倒“U”型曲线的变化趋势，并提出库兹涅茨曲线这一概念.1991年Grossman&Krueger[4]通过对66个国家在1979-1990年间空气污染物质的变动情况进行研究之后，发现污染物排放量在低收入水平上随人均GDP的增加而上升，高收入水平上随人均GDP的增长而下降.1993年Panayotou[5]的研究进一步证明了人均收入水平与生态环境质量间存在倒“U”形曲线的关系，并首次提出环境库兹涅茨曲线(简称EKC)，即经济发展初期，生态环境质量随着人均收入水平的增加不断恶化，当到达某一拐点后，生态环境质量随着人均收入水平的增加逐渐改善的现象.之后，国内外学者关于EKC的各个角度的研究层出不穷[6-9].Hilton和Levionson[10]通过研究20a间48个国家的汽车铅排放与国民收入之间的关系，发现铅排放与国民收入之间遵循倒“U”形曲线.彭立颖、童行伟和沈永林[11]通过对烟尘、工业废水、工业化学需氧量和SO2的排放量进行分析，研究上海市经济增长与环境污染的关系，发现这4项环境指标与人均GDP的拟合曲线均呈现典型的倒“U”型EKC曲线;晏琪和陈尧[12]通过对中国农业污染与经济发展关系进行研究发现，农药、化肥及地膜指标的农业环境库兹涅茨曲线均为倒“U”型，并预测了31个省各自到达拐点的时间.但早期的国内外研究方向主要倾向于城市环境质量的研究，有关农村环境质量，特别是农业面源污染的研究较少.

　　然而，也有些文献对环境库兹涅茨曲线假说的存在性提出质疑.如曹大宇和李谷成[13]通过对10a间省际面板数据的回归分析，发现化肥面源污染和人均农业产出之间的拟合曲线无显著的倒“U”型关系.还有文献认为EKC曲线不一定呈倒“U”型.如史磊和井晓文[14]通过研究青岛市1991-2013年间农业经济增长与农业面源污染的关系，发现青岛市三类农业面源污染物排放量与农业经济增长之间均存在正“N”型关系.

　　因此，依据河南省独特的农业地理区位，本文试图以河南省为研究区域，通过对其农业经济增长与农业面源污染关系的EKC理论验证，从以下3个方向进行探讨.(1)通过线性回归模型拟合，判断两者之间的EKC曲线形状，并计算出是否已经跨过拐点;(2)将所得到的河南省农业经济增长与农业面源污染的EKC曲线与其他农业大省的农业经济增长与农业面源污染的EKC曲线进行对比分析，研究河南省农业发展存在的突出问题;(3)在此基础上对河南省农业可持续发展进程进行分析，针对存在的问题给出适当的政策建议.

　　1数据与方法

　　1.1指标选取与数据来源

　　农业面源污染指因农业生产所使用的各种农业生产资料，如化肥、农药及地膜等的不合理或过量地使用，在降水或径流冲刷作用下，通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏，使大量污染物进入受纳水体所引起的污染[15].因此本文在尚杰等[16]、陈栋等[17]、颜延武等[18]、段欣荣等[19]研究的基础上，将河南省人均农业总产值(RAO)确定为农业经济增长指标;将化肥施用强度CF(单位为kg·hm-2)，农药施用强度PE(单位为kg·hm-2)，地膜使用强度PF(单位为kg·hm-2)确定为河南省农业面源污染指标.人均农业总产值等于农业总产值除以农村人口数;化肥施用强度等于化肥施用折纯量除以耕地面积;农药施用强度等于农药施用实物量除以耕地面积;地膜使用强度为农用塑料薄膜使用量除以耕地面积.本文的数据来源于1997-2017年的《河南省统计年鉴》.

　　1.2ADF单位根检验和EG协整检验

　　由于时间序列数据分析时可能存在不平稳现象，为了避免出现“伪回归”现象，以及确定变量之间是否存在长期稳定的关系，本文首先对收集到的时间序列数据做平稳性的单位根检验和协整检验.具体采用的方法是ADF(AugmentDickey-FullerTest)检验法和EG(Engle-Granger)协整检验法.本研究运用Eviews8.0软件，进行ADF单位根检验.具体的检验报告如表1所示.

　　从表1可知，在5%的显著水平上，所有变量都是非平稳的，但是一阶差分后的变量都是平稳的，因而都是一阶单整序列.

　　因为变量RAO、PE、CF及PF均为一阶单整序列，所以以GAO为被解释变量，分别对PE、CF和PF进行EG协整检验.利用EVIEWS8.0软件进行协整检验，结果见表2所示.

　　根据表2残差的ADF检验结果显示，RAO与CF、RAO与PE、RAO与PF的检验统计量均小于其5%显著水平下的临界值，说明在5%显著水平下，人均农业总产值和化肥施用强度之间、人均农业总产值和农药施用强度之间、人均农业总产值和地膜使用强度之间均存在协整关系，可以进行回归分析.

　　2研究结果分析

　　2.1河南省化肥施用强度的模拟结果与分析

　　由表3回归分析的结果可以看出，三次项R2为0.949，F值为104.586，表明河南省化肥施用强度与人均农业总产值之间存在显著的三次项关系.最优模型为y=238.470+0.294x+(-4.979E-5)x2+(2.875E-9)x3，其对应的图形如图1所示.

　　随着人们对粮食需求量的增加，化肥施用量也在逐年增长，河南省的化肥施用强度由1997年的524.57kg·hm-2增加到2017年的871.15kg·hm-2，远高于2014年我国规定的化肥阈值289.1kg·hm-2[15]，以及发达国家设置的225kg·hm-2的安全上限.从曲线拟合结果来看，人均农业总产值与化肥施用强度的拟合曲线不是典型的EKC倒“U”型曲线，而呈现为“N”型.拐点处人均农业总产值为5772.75元(约2012年).从图1可以看出，在拐点前化肥施用强度随人均农业总产值的增加而增加，接近拐点处增速变慢，跨过拐点后增速变快，若不加管控，化肥的施用强度将持续的快速增加.整体而言，河南省人均农业总产值与化肥施用强度之间存在EKC曲线，且位于经典的倒“U”型曲线的左侧，即在低收入水平上，随着农业经济的增长，化肥施用强度不断增加，环境质量逐渐下降.

　　从曲线拟合结果来看，人均农业总产值与农药施用强度的拟合曲线不是典型的EKC倒“U”型曲线，而呈现为“N”型.函数曲线有两个拐点，第1个拐点处，人均农业总产值为4223.69元(约为2008年);第2个拐点处，人均农业总产值为8712.29元.从图2可以看出，随着人均农业总产值的增加，农药施用强度从1997年一直增加到2008年，2008年农药施用强度达到最大，之后随着人均农业总产值的增加而逐渐减少.河南省在2008年农药施用强度减少，一方面是因为对经济作物种植结构进行调整，提高油料种植面积，减少抗灾能力差、易受病虫害的棉花种植面积.另一方面农药减量增效技术的集成推广，使得农药生产率提高，用药量下降.由于2017年人均农业总产值为8416.86元，位于第2个拐点左侧，说明未来一段时间内，农药施用强度可能再次面临增加的危险.整体而言，河南省人均农业总产值与农药施用强度之间存在EKC曲线.

　　从曲线拟合结果来看，人均农业总产值与地膜使用强度的拟合曲线呈典型的倒“U”型模型.拐点处人均农业总产值为6516.07元(约为2013年).从图3可以看出，1997-2013年地膜使用强度逐年稳定增长，并于2013年达到最大，2013年之后地膜使用强度随人均农业总产值的增加而降低.上世纪80年代，我国从日本引进地膜技术，因地膜具有良好的保湿保温的作用，使得地膜技术在我国快速普及[20].但近些年来，由于地膜使用量及覆膜年限的累加，使得土壤中残存的地膜碎片逐渐增多，并造成地下水下渗困难、土壤次生盐碱化等现象，影响农作物产量[21].现存研究表明，当残膜量达到58.5kg·hm-2时，农作物平均减产10.03%～26.8%[22].因此，河南省为降低残膜引发的危害，近年来逐渐提高地膜的回收利用效率以及推进可降解地膜的使用，使得自2013年以来，地膜使用强度逐渐减少.整体而言，河南省人均农业总产值与地膜使用强度之间存在显著的EKC曲线，且位于倒“U”型曲线的右侧.

　　2.4对比分析

　　通过对河南省农业面源污染的分析，本文试图将河南省与我国其他农业大省基于农业经济增长与农业面源污染的EKC曲线进行对比分析.考虑到数据的可得性，以及参考2018年《中国农村统计年鉴》中各省农业总产值.选取排名前10中的四川省、黑龙江省及河北省这3个农业大省进行对比分析.将河南省人均农业总产值与化肥、农药及地膜的EKC曲线，与四川省[23]、黑龙江省[16]及河北省[24]等3个农业大省相应的EKC曲线，基于跨越拐点的时间进行对比分析，如表6所示.发现除河南省和黑龙江省的化肥污染尚未跨过EKC曲线的拐点外，其他指标均已在2010年前后跨过EKC曲线的拐点.这说明各省农业发展之间存在区域发展的不平衡性，化肥污染状况仍是河南省需要关注的主要问题.——论文作者：闫明涛1，马玉玲1，2，乔家君1*

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