基于環(huán)境庫茲涅茨曲線模型的郴州市農(nóng)業(yè)面源污染治理研究

李湘林，顏建軍

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學，湖南 長沙410128；2.湖南商學院 經(jīng)濟與貿(mào)易學院，湖南長沙410205)

一、 郴州市農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀

根據(jù)郴州市2011年統(tǒng)計年鑒，郴州市總面積1.93萬平方千米（約合2894.86萬畝），其中耕地面積340.44萬畝（水田262.74萬畝，旱土77.7萬畝）；森林面積1696.5萬畝，森林覆蓋率63.8%；草山、草坡面積703萬畝；河流、湖泊等水域面積100萬畝。農(nóng)業(yè)人口338.71萬，占全市總人口的73.6%。郴州是湖南省糧食、蔬菜、水果等農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)，糧食作物以水稻為主，全市水稻播種面積在300萬畝以上，占糧食作物播種面積的70%左右。2010年，郴州農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值為214.5億元，占全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的10.4%。近年來，由于在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過于追求經(jīng)濟利益，從而導致農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境破壞比較嚴重，這不利于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，不利于湖南省“四化兩型”社會的建設，不符合科學發(fā)展觀的要求。為此，郴州市相關政府部門做了大量工作，雖然在一定程度上控制了農(nóng)業(yè)面源污染的蔓延，但形勢依然相當?shù)膰谰鉀Q農(nóng)業(yè)面源污染問題刻不容緩。

郴州市農(nóng)業(yè)面源污染的最主要的來源是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中化肥、農(nóng)藥和農(nóng)膜的過量使用。此外，農(nóng)作物秸稈的焚燒、人畜禽糞便的不合理排放、農(nóng)村居民生活垃圾的不合理排放等也是農(nóng)業(yè)面源污染的來源。

化肥和農(nóng)藥的過量施用導致郴州市農(nóng)產(chǎn)品安全問題十分突出，大大削弱了郴州農(nóng)產(chǎn)品的市場競爭力，特別是在國際市場上極易遭受綠色壁壘、技術壁壘的限制，嚴重影響農(nóng)產(chǎn)品出口，農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易受阻。治理農(nóng)業(yè)面源污染需要耗費大量的政府財政支出，這就造成了郴州市的財政壓力，影響其他方面的資金投入，減慢經(jīng)濟增長的速度。此外，還對合理利用資源促進農(nóng)業(yè)結構升級、培育壯大優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)、擴大勞動力就生態(tài)環(huán)境破壞業(yè)、增加農(nóng)民收入都產(chǎn)生了嚴重影響，都不利于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展。

二、郴州市農(nóng)業(yè)面源的實證分析

為了郴州市農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和制定農(nóng)業(yè)環(huán)境政策提供依據(jù)，本文探究了郴州市農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長之間的演替規(guī)律，根據(jù)2000~2010年郴州市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展主要指標和農(nóng)業(yè)面源污染物排放量的統(tǒng)計資料，采用環(huán)境庫茲涅茨曲線模型，分析郴州市農(nóng)民人均產(chǎn)值和主要污染物排放量的相關關系。

（一）環(huán)境庫茲涅茨理論模型框架

1．環(huán)境庫茲涅茨理論

環(huán)境庫茲涅茨理論首先是由美國經(jīng)濟學家S i m o n K u z n e t s在1995年提出，他認為在財富分配的問題時，財富分配的不平等程度起初拉大，之后隨著經(jīng)濟增長會不斷減少，即著名的“倒U假說”。G r o s s m a n則認為，G r o s s m a n和K r u e g e r則提出，對環(huán)境污染和經(jīng)濟增長的關系可以用庫茲涅茨曲線來說明，并提出了經(jīng)濟增長和S O 2排放量和的關系符合庫茲涅茨假說：用縱軸表示污染水平，橫軸表示經(jīng)濟增長，E K C中污染水平與經(jīng)濟增長之間的散點曲線呈“倒U形”。L u c a s(1996)用E K C假說驗證了B O 2、B O D 2和N O 2等與經(jīng)濟發(fā)展的關系，只是不同國家、不同污染物“倒U”定點出現(xiàn)的時機不同。B a n d和（1992）通過運用E K C對不同國家的經(jīng)濟增長和環(huán)境質量關系進行了對比研究。

2．基于時間序列數(shù)據(jù)分析的E K C模型

該模型是目前國際上常用的簡化計量模型，具有代表性的是二次多項式函數(shù)關系

（1）式中：Et表述為某國家或地區(qū)在時刻t受到的環(huán)境壓力，主要指標體系為常用污染物排放量、環(huán)境質量等；β0意即表述國家或者地區(qū)特征的相關參數(shù)；Yt表述為國家或地區(qū)在t時刻的經(jīng)濟產(chǎn)出，主要以G D P或人均G D P表示；β1、β2代表為參數(shù)。β1≠0 β2≠0,表示環(huán)境狀況和經(jīng)濟發(fā)展之間呈線性關系;β1＞0 β2＜0,則表示環(huán)境狀況和經(jīng)濟發(fā)展之間呈“正U型”曲線關系;β1＞0 β2＜0,意思是環(huán)境狀況和經(jīng)濟發(fā)展之間呈“倒U型”曲線關系。Y=-β1/2 β2為環(huán)境質量的轉折點。G r o s s m a n和K r u e g e r又將該模型進一步拓展成三次函數(shù)型：

若β1＞0 β2＜0且β3=0，呈現(xiàn)出“倒U形”曲線；β1＜0 β2＞0且β3=0，呈現(xiàn)出“正U形”曲線；若β1＜0 β2＞0，且β3＜0則環(huán)境惡化程度將呈線性下降；若且＆lt;0，表述為環(huán)境惡化程度時用縱坐標表示；表述為人均G D P時用橫坐標表示，這時的環(huán)境惡化程度呈現(xiàn)為“倒 N型”；若 β1＞0 β2＜0且β3＆gt;0，表示環(huán)境惡化程度呈“正N型”。

3．基于面板數(shù)據(jù)分析的E K C模型

B a n d y o p a d h y a y在1992年提出該模型，該模型主要是將二次、三次函數(shù)與對數(shù)形式相結合，并加入了G D P以外的環(huán)境影響因素，基本表達式為：

到底是隨機效用模型還是固定效應模型，可以運用H a u s m a n檢驗來判斷。式中所表示影響第i國家或地區(qū)環(huán)境質量的其他變量構成向量，主要是變量是由技術進步效應和結構效應來表述，技術進步效應一般采用人均資本存量，結構效應因素一般采用第二產(chǎn)業(yè)增加值或第三產(chǎn)業(yè)增加值占當年G D P比重等等。此外還可以用出口依存度或者F D I依存度來研究外商直接投資、國際貿(mào)易等對環(huán)境污染的影響。

（二）數(shù)據(jù)采集及處理

環(huán)境指標和經(jīng)濟增長指標2個部分指標是數(shù)據(jù)采集的重點指標。環(huán)境指標選取就用能表現(xiàn)農(nóng)業(yè)面源污染狀況的人均農(nóng)藥排放量、人均化肥排放量、和人均農(nóng)膜排放量。經(jīng)濟增長指標選人均總產(chǎn)值。

數(shù)據(jù)選取我們去了郴州市當?shù)氐慕y(tǒng)計局，根據(jù)郴州市2011統(tǒng)計年鑒獲得了農(nóng)業(yè)總人口和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值以及化肥使用量的數(shù)據(jù)。由于剩余指標數(shù)據(jù)無法獲得，我們又根據(jù)湖南省2011統(tǒng)計年鑒，通過采取郴州市農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值和湖南省農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值之比為0.136，以此為權重獲得郴州市農(nóng)藥施用量和農(nóng)膜使用量的指標數(shù)據(jù)。

根據(jù)我們查找相關文獻：大概67%是經(jīng)地表徑流和土壤滲濾進入水體后污染環(huán)境，這就表示該地區(qū)人均化肥排放量為當年人均化肥施用量的67%。同時施用化肥后利用率僅32%；施用農(nóng)藥后利用率為12%，即88%進入環(huán)境，農(nóng)膜的回收率在我國不足30%，70%的農(nóng)膜進入環(huán)境。因此我們可以計算出人均化肥排放量、人均農(nóng)藥排放量和人均農(nóng)膜排放量的數(shù)據(jù)。

（三）數(shù)據(jù)分析方法

構建“經(jīng)濟增長—環(huán)境質量”的簡約式回歸方程進行二次曲線的模型回歸模擬：

郴州市2000～2010年農(nóng)業(yè)面源相關經(jīng)濟指標和環(huán)境指標Table The relative economic and environmental data of agricultural non-point source pollution from 2000 to 2010 in chenzhou

（4）式中，Y分別為人均化肥排放量、人均農(nóng)藥排放量和人均農(nóng)膜排放量，X為農(nóng)民人均產(chǎn)值，β0、β1、β2為模型系數(shù)，為隨機誤差項。模型系數(shù)的不同可反映環(huán)境質量狀況和經(jīng)濟發(fā)展的關系。

其中環(huán)境狀況和經(jīng)濟發(fā)展之間呈“倒U形”曲線關系，拐點的計算公式如下：

β1≠0 β2=0 環(huán)境狀況和經(jīng)濟發(fā)展之間呈線性關系β1＜0 β2＞0 環(huán)境狀況和經(jīng)濟發(fā)展之間呈 “正U形”曲線關系β1＞0 β2＜0 環(huán)境狀況和經(jīng)濟發(fā)展之間呈 “倒U形”曲線關系

本文因此根據(jù)以來構建郴州市農(nóng)業(yè)面源污染模型，采用s p s s 12.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

（四）數(shù)據(jù)結果分析

1．郴州市農(nóng)民人均農(nóng)藥排放量的E K C評價

圖1表明，農(nóng)民人均化肥排放量和農(nóng)民人均產(chǎn)值的擬合模型符合典型的“倒U形”關系，得出回歸方程：相關系數(shù).77396，S i g n i f F=.0026小于0.05在0.01水平(雙側)上顯著相關。E K C的轉折點顯示為農(nóng)民人均產(chǎn)值4701.11元。也就是說當農(nóng)民人均年收入超過4701.11元時，郴州的由農(nóng)藥排放量而引起農(nóng)業(yè)面源污染狀況呈減少的趨勢。2010年人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值為5921.41元，這一轉折點已經(jīng)出現(xiàn)。其原因主要是由于隨著經(jīng)濟發(fā)展，市場對于農(nóng)藥殘留下限的作物要求示要即要提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)業(yè)，也必須減少因農(nóng)業(yè)發(fā)展而增加農(nóng)藥使用量的比重。

圖1 農(nóng)民人均農(nóng)藥排放量的EKC擬合模型

2．郴州市農(nóng)民人均農(nóng)膜排放量的E K C評價

圖2 農(nóng)民人均農(nóng)膜排放量的EKC擬合模型

得出回歸方程:Y=-0.78337+0.000116 X-1.050297 E-8X2,相關系數(shù) .92734。S i g n i f F=.0000小于0.05在0.01水平(雙側)上顯著相關，E K C的轉折點表述為農(nóng)民人均產(chǎn)值5522.20元。也就是以農(nóng)民人均年收入5522.20元為標準線，超過則表示郴州因農(nóng)膜排放量而引起的農(nóng)業(yè)面源污染呈減少的趨勢，圖中2010年的農(nóng)民人均年收入為5921.51元，意即E K C一轉折點已經(jīng)出現(xiàn)。通過分析表明當年郴州高速發(fā)展的交通網(wǎng)絡使許多蔬菜水果可以從沿海等蔬菜水果產(chǎn)地輸入，因此降低了成本，形成了較大的價格優(yōu)勢，使得在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中就逐步減少了農(nóng)膜使用量。

3．郴州市農(nóng)民人均化肥排放量的E K C評價

圖3 農(nóng)民人均化肥排放量的EKC擬合模型

結果(圖3)表明，農(nóng)民人均年收入與農(nóng)民人均化肥排放量的擬合模型屬于典型的“倒U型”關系,得出回歸方程:Y=3.7185+0.002523 X-2.4307 E-7X2，相關系數(shù) .91218，S i g n i f F=.0001小于0.05在0.01水平(雙側)上顯著相關。回歸方程表明，農(nóng)民人均年收入5139.77元為E K C的轉折點。2010年的農(nóng)民人均產(chǎn)值為5921.51元。這就說明當年農(nóng)民人均化肥排放量還沒有達到最大，只有通過快速的經(jīng)濟發(fā)展來達到這一轉折點。農(nóng)民大量使用而化肥導致農(nóng)業(yè)面源污染，還是因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中肥料使用效率低下，所以要減少農(nóng)業(yè)面源污染的根本方法是還是通過提高肥料利用效率來減少肥料投入。

4．郴州市農(nóng)民人水體磷殘留量的E K C評價

結果(圖4)表明，農(nóng)民人均年收入與農(nóng)民人均水體污染磷殘留量的擬合模型屬于典型的“倒U形”關系,得出回歸方程:Y=2.4139+0.001889 X-1.82525 E-7X2，相關系數(shù) .9097，S i g n i f F=.0001小于0.05在0.01水平(雙側)上顯著相關。E K C的轉折點為農(nóng)民人均年收入5175.38元。2008年，農(nóng)民人均產(chǎn)值為5091.69元。這說明人民為了達到經(jīng)濟利益在不斷地增加化肥，農(nóng)藥，農(nóng)膜的施用量，在經(jīng)濟利益達到目的的同時也造成了嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染。2009年人均收入為5509.588元，郴州市經(jīng)濟增長持續(xù)增加但是水體污染重磷的殘留量在不斷減少，呈減函數(shù)趨勢，農(nóng)民已經(jīng)重視經(jīng)濟利益的增長和生態(tài)環(huán)境之間的利害關系采取一定的生態(tài)農(nóng)業(yè)措施，減少化肥，農(nóng)藥，農(nóng)民的施用量，逐步實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟，可持續(xù)發(fā)展。

三、郴州市農(nóng)業(yè)面源污染治理——BMPs體系

根據(jù)郴州的庫茲涅茨分析，我們不難發(fā)現(xiàn)：不管是以農(nóng)藥、化肥還是農(nóng)膜使用量為指標，郴州市剛跨過EKC的轉折點，說明郴州已進入農(nóng)業(yè)面源污染程度與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長的負相關階段。在新的轉折期，郴州有必要實行一系列新的農(nóng)業(yè)環(huán)境政策以適應經(jīng)濟增長與環(huán)境保護間新的關系所帶來的壓力。

最佳管理措施（Best Management Paractices，BMPs）是產(chǎn)生于20世紀60年代美國的一種面源污染控制方法，它具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保的特性，符合經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益相統(tǒng)一的原則，面對面源污染的嚴峻現(xiàn)狀，BMPs對于郴州、湖南地區(qū)甚至是我國其他地區(qū)，借鑒意義可見一斑。我們在總結發(fā)達國家在BMPs應用的經(jīng)驗基礎上，結合團隊調研所在地—湖南省郴州市的實際情況，制定以操作簡單有效、費用低廉為基本原則，利用已經(jīng)存在的農(nóng)業(yè)技術，科學的得出了一套適合郴州的BMPs農(nóng)業(yè)面源污染防治策略。

（一）郴州市B M P s的基本框架

將B M P s中非工程措施為主，技術含量較高的工程措施為輔，結合E K C環(huán)境庫茲涅茨曲線的三大效應——規(guī)模效應、結構效應、消除效應，據(jù)農(nóng)業(yè)郴州市礦業(yè)企業(yè)較多，工業(yè)的間接污染與農(nóng)業(yè)的化肥、農(nóng)藥、薄膜直接污染共同影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的特點，制定了適合郴州實際情況、技術水平的B M P s。

（二）減少規(guī)模效應

EKC的規(guī)模效應是指產(chǎn)出的提高意味著廢棄物的增加和經(jīng)濟活動副產(chǎn)品——污染物排放量的增長，從而使得環(huán)境的質量水平下降。

主要從制定環(huán)保政策、提高農(nóng)民環(huán)境保護意識和建立健全環(huán)境保護監(jiān)督體系三方面減少規(guī)模效應，使農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長帶來的環(huán)境質量影響降到最低，減少農(nóng)業(yè)面源污染。

（三）優(yōu)化結構效應

EKC結構效應是指在工業(yè)化初期，由于工業(yè)的發(fā)展廢棄物數(shù)量大幅增加，導致使環(huán)境的質量水平下降；但當經(jīng)濟發(fā)展到一定的水平，通過進一步升級產(chǎn)業(yè)結構，從能源密集型為主的重工業(yè)為主轉向服務業(yè)和技術密集型產(chǎn)業(yè)轉移時，環(huán)境污染就會減少顯然，使結構效應的作用盡快越過拐點產(chǎn)業(yè)盡早技術密集型轉移，其中政府、企業(yè)對技術研發(fā)的資金人力投入、技術的推廣等為主要影響因素。

（四）增大消除效應

工業(yè)化初期，環(huán)境受污染的狀況隨著經(jīng)濟的增長而惡化，而政府也對環(huán)境污染的控制力較差。只有當國民經(jīng)濟發(fā)展到一定水平后，隨著政府治理能力的加強和經(jīng)濟發(fā)展能力的提高，通過一系列環(huán)境法規(guī)的出臺與執(zhí)行，環(huán)境污染的程度逐漸降低。這就是E K C的消除效應。

消除效應是以政府對環(huán)保的支持為前提，農(nóng)業(yè)面源污染預防與治理的法律法規(guī)的出臺，農(nóng)村環(huán)境監(jiān)督體系的建立與完善，都能使消除效應增大。

環(huán)保意識消除效應結構效應規(guī)模效應農(nóng)村環(huán)境監(jiān)督體系技術支持制度的完善郴州農(nóng)業(yè)面源污染治理B M P s農(nóng)田養(yǎng)分管理多水塘系統(tǒng)政策法規(guī)農(nóng)田耕作管理高效生態(tài)農(nóng)業(yè)沼氣工程環(huán)保宣傳人員培訓土壤肥力監(jiān)測點產(chǎn)業(yè)約束農(nóng)藥殘留檢測循環(huán)經(jīng)濟郴州市農(nóng)業(yè)面源污染治理B M P s體系。

郴州市農(nóng)業(yè)面源污染治理BMPs體系

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