糧食安全、收入約束與生物燃料替代
——基于跨國面板數(shù)據(jù)的實(shí)證研究

向 濤 李 凱 綦 勇

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糧食安全、收入約束與生物燃料替代
——基于跨國面板數(shù)據(jù)的實(shí)證研究

向 濤 李 凱 綦 勇

根據(jù)2000-2010年跨國面板數(shù)據(jù)，利用隨機(jī)效應(yīng)tobit模型研究糧食、環(huán)境和能源對全球生物燃料替代化石燃料使用的影響。研究發(fā)現(xiàn)：糧食安全程度高的國家生物燃料替代程度較高，而生物燃料的過度發(fā)展有可能導(dǎo)致“與糧爭地”和國際糧食市場價(jià)格上漲，從而危及糧食安全；碳排放強(qiáng)度能促進(jìn)生物燃料替代水平的提高，但前提是該國具有較高的國民收入水平；能源安全考慮僅僅在發(fā)達(dá)國家內(nèi)能影響生物燃料替代。相關(guān)結(jié)論為各國制定適合本國糧食安全狀況和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的生物燃料替代目標(biāo)提供參考依據(jù)。

糧食安全； 收入約束； 生物燃料； 替代

一 引 言

生物燃料泛指由生物質(zhì)組成或萃取的固體、液體或氣體燃料，具體形態(tài)主要是通過生物資源生產(chǎn)的燃料乙醇和生物柴油。作為碳鎖定(Unruh，2000)[1]大背景下的一種對傳統(tǒng)液體燃料體系改變較少的替代品(Costantini和Crespi, 2013)[2]，生物燃料得到了快速發(fā)展。2010年，全球生物燃料產(chǎn)量達(dá)到1.10億噸，較2000年翻了兩番多(見圖1)。

替代原則是循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論里很重要的一項(xiàng)清潔發(fā)展原則。理論上講，生物燃料替代化石燃料，是可再生能源對不可再生能源的替代，也是清潔能源對不清潔能源的替代，因而既可以改善化石能源短缺國家的能源安全狀況，也可改善環(huán)境狀況。如果生物燃料的生產(chǎn)能大量利用廢棄物，或者僅僅利用剩余農(nóng)產(chǎn)品，則不會(huì)對糧食安全造成負(fù)面影響。

鑒于生物燃料的發(fā)展?jié)摿铜h(huán)保效果，國際能源署制定了一個(gè)生物燃料發(fā)展目標(biāo)，即到2050年用生物燃料滿足超過全球交通燃料需求的1/4，以減少對化石燃料的依賴(IEA，2011)[3]。但是，由于國際社會(huì)擔(dān)心生物燃料對糧食安全的負(fù)面影響，更重要的是由于美國出現(xiàn)的頁巖油革命，眾多發(fā)達(dá)國家紛紛調(diào)減生物燃料產(chǎn)量目標(biāo)，生物燃料替代化石燃料的進(jìn)程開始出現(xiàn)停滯。因此，生物燃料替代進(jìn)程的影響因素不單是一個(gè)理論問題，更是一個(gè)需要通過實(shí)證加以檢驗(yàn)的問題?；谏鲜隹紤]，本文擬采用面板tobit模型，對影響生物燃料替代進(jìn)程的相關(guān)因素進(jìn)行定量研究。

圖1 全球生物燃料產(chǎn)量變化(2000-2010年)

二 文獻(xiàn)綜述

生物燃料替代化石燃料的問題屬于能源替代問題，一些學(xué)者對此已經(jīng)做出了初步研究，主要涉及能源替代的發(fā)展路徑、社會(huì)影響和福利分析等。相關(guān)研究通常從兩個(gè)層面展開。其一是能源外部替代問題，即確定資本、勞動(dòng)和原材料等各種投入要素對能源的替代彈性。例如：Berndt和Wood(1975)[4]、Hudson和Jorgenson(1974)[5]的研究表明，能源與勞動(dòng)是替代關(guān)系；魯成軍和周端明(2008)[6]就資本、勞動(dòng)力對能源的外部替代問題做了分析，并討論了技術(shù)進(jìn)步效應(yīng)和產(chǎn)出效應(yīng)對三者替代關(guān)系的影響，得出能源自價(jià)格彈性較小、兩種效應(yīng)的存在提高了勞動(dòng)對能源的替代性以及資本和能源具有明顯互補(bǔ)性的結(jié)論。其二是能源內(nèi)部替代問題，即研究各類能源之間的替代關(guān)系。Renou-Maissant(1999)[7]以7個(gè)主要發(fā)達(dá)國家為研究對象，利用Translog模型，從交叉價(jià)格彈性的角度討論了1960-1993年這些國家動(dòng)力煤、電以及石油的內(nèi)部替代問題，并指出石油是動(dòng)力煤和電力的弱替代品、能源之間的替代關(guān)系具有很強(qiáng)的不確定性。史紅亮等(2010)[8]針對中國鋼鐵行業(yè)分析了能源內(nèi)部替代問題，結(jié)果表明，中國鋼鐵行業(yè)可通過用石油、天然氣和電力替代煤炭來實(shí)現(xiàn)行業(yè)全要素生產(chǎn)率的提高?？傮w上，對生物質(zhì)能替代化石能源的研究較少。趙新剛和劉平闊(2012)[9]選取1987-2009年中國工業(yè)部門能源需求的時(shí)間序列數(shù)據(jù)，利用修正的AES模型和MES模型，實(shí)證研究了中國工業(yè)部門中生物質(zhì)能對化石能源的內(nèi)部替代問題，發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)能的需求量會(huì)隨其自價(jià)格彈性的降低而增加。Costantini和Crespi(2013)[2]利用OECD國家的生物燃料貿(mào)易數(shù)據(jù)，實(shí)證研究了環(huán)保政策對生物能源發(fā)展的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)保政策的沖突性可能短時(shí)期促進(jìn)生物燃料的發(fā)展，但長期卻可能通過影響生物燃料的研發(fā)而減緩生物燃料的發(fā)展。王群偉和杭葉(2014)[10]運(yùn)用DEMATEL方法,定量地揭示了各因素之間的影響程度,得出了影響廢棄食用油生物燃料化的原因因素、結(jié)果因素與關(guān)鍵因素。

生物燃料替代化石燃料的過程是一個(gè)系統(tǒng)過程，往往受到能源、環(huán)境、糧食等多方面因素的影響?？傮w上，生物燃料替代化石燃料的主要決定因素為生物燃料的可再生性、清潔性和經(jīng)濟(jì)性。在生物燃料的可再生性方面，一個(gè)共識(shí)是，生物燃料再生性的前提是其生產(chǎn)的能量多于其生產(chǎn)過程所消耗的化石能量。Escobar等(2009)[11]認(rèn)為，由于石油不可再生且石油儲(chǔ)備在全球分布極不平衡，石油市場很容易受外部沖擊或者人為操縱而產(chǎn)生石油危機(jī)，而生物燃料的可再生性使得其生產(chǎn)受外部沖擊的影響較小，可以緩沖石油危機(jī)的影響。雖然糧食安全的基礎(chǔ)影響要素——土地的稀缺性會(huì)約束生物燃料的可再生性，但Escobar等(2009)[11]的研究發(fā)現(xiàn)生物燃料目前只占用了全球耕地的1%，因而其發(fā)展?jié)摿€很大，再生性在將來一段時(shí)間內(nèi)還可以得到保障。生物燃料的再生性可以促進(jìn)能源安全，Wianwiwat和Asafu-Adjaye(2013)[12]研究了生物燃料的發(fā)展對泰國能源安全的影響，發(fā)現(xiàn)生物燃料供應(yīng)可以減少泰國對原油的依賴，而其對糧食市場的負(fù)面影響長期來看可控。在生物燃料的清潔性方面，生物燃料的低碳性質(zhì)決定了其環(huán)保優(yōu)勢。程序(2009)[13]認(rèn)為，就能源利用對大氣環(huán)境造成的影響而言，生物燃料有兩大基本特點(diǎn)：一是燃燒時(shí)獲單位能量所產(chǎn)生的溫室氣體量，只有化石能源的1/8左右；二是從生物燃料的全生命過程分析，生物燃料是 “碳中性”的。但Searchinger等(2008)[14]的研究則發(fā)現(xiàn)，由于種植生物燃料會(huì)導(dǎo)致直接和間接的土地用途改變，生物燃料生產(chǎn)不但不能減少碳排放，反而會(huì)增加50%左右的碳排放。綜合考慮，生物燃料存在有條件的清潔性，環(huán)保壓力大的國家有可能利用生物燃料生產(chǎn)來改善環(huán)境狀況。在生物燃料的經(jīng)濟(jì)性方面，Hunt和Forster(2006)[15]的研究發(fā)現(xiàn)，地溝油生產(chǎn)的生物柴油和甘蔗生產(chǎn)的燃料乙醇相對于普通柴油和汽油有成本上的優(yōu)勢，而大豆和油菜籽產(chǎn)的生物柴油和玉米產(chǎn)的燃料乙醇成本也與普通柴油和汽油相近。一國的生物燃料原料種類很大程度上決定了生物燃料的成本狀況，Escobar等(2009)[11]的研究發(fā)現(xiàn)，30-35美元/桶的原油價(jià)格是巴西燃料乙醇的盈虧平衡點(diǎn)，40-50美元/桶是美國燃料乙醇的盈虧平衡點(diǎn)，75-80美元/桶是歐洲生物柴油的盈虧平衡點(diǎn)*盈虧平衡點(diǎn)指當(dāng)商品價(jià)格高于一定水平后，該商品的生產(chǎn)將從虧損轉(zhuǎn)為盈利。由于原油是生物燃料最重要的參照物，其價(jià)格水平經(jīng)常被作為生物燃料計(jì)算盈虧平衡點(diǎn)的參照價(jià)格。。

相對于化石燃料，生物燃料擁有巨大優(yōu)勢，但由生物燃料使用而引發(fā)的對糧食增量需求，卻可能危及糧食安全。其一，生物燃料生產(chǎn)如果利用糧食原料，則有可能導(dǎo)致“與人爭糧”，從而引起糧食價(jià)格上漲，導(dǎo)致貧窮人群和貧窮國家的糧食安全受到威脅(Timilsina等，2012)[16]。其二，即使非糧原料的生物燃料沒有導(dǎo)致“與人爭糧”，也可能導(dǎo)致“與糧爭地”，減少糧食耕種面積和產(chǎn)量，從而危及糧食供應(yīng)(吳方衛(wèi)等，2009)[17]。其三，生物燃料乙醇發(fā)展會(huì)導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品與石油兩個(gè)市場的聯(lián)系更為密切,使糧食價(jià)格緊隨能源市場價(jià)格而波動(dòng)，增加了糧食價(jià)格的波動(dòng)性和不確定性(仇煥廣等，2009[18]；Ciaian和Kancs，2011[19])。由于生物燃料替代化石燃料會(huì)影響到糧食安全，而糧食安全可能引發(fā)的社會(huì)穩(wěn)定問題又會(huì)制約生物燃料替代進(jìn)程。

總體來看，國內(nèi)外研究從理論上解釋和實(shí)證上分析了影響生物燃料替代化石燃料的一些重要因素，但仍存在進(jìn)一步深入研究的空間與需要。第一，盡管生物燃料替代化石燃料最根本的動(dòng)力來自于其經(jīng)濟(jì)性，但這個(gè)替代過程涉及到多方面的因素，因而并不能單從兩種燃料價(jià)格上的差異來解釋，而需要從價(jià)格背后所反映出的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境因素來解釋。第二，盡管生物燃料在理論上存在一定優(yōu)勢，但其替代化石燃料的進(jìn)程并不順利，因而除理論和技術(shù)上對生物燃料的研究外，對影響生物燃料替代化石燃料因素的實(shí)證研究將有助于發(fā)現(xiàn)生物燃料進(jìn)一步發(fā)展的阻礙，從而探索出燃料替代發(fā)展的新模式。第三，生物燃料替代化石燃料是一個(gè)全球性的過程，如果單從一個(gè)國家內(nèi)部來考察，將無法挖掘諸如經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等因素的影響，其信度和效度都將受限。因此，本文試圖彌補(bǔ)上述缺陷，基于跨國視角，利用2000-2010年跨國面板數(shù)據(jù)，采用面板tobit方法分析糧食、環(huán)境和能源因素對生物燃料替代進(jìn)程的影響機(jī)制。

三 研究方法

(一)模型設(shè)定

為了分析一國生物燃料替代化石燃料的影響因素，本文將生物燃料占交通燃料的比重作為因變量，其計(jì)算公式為

(1)

其中的化石燃料消費(fèi)為一國的原油類消費(fèi)量減去化工等其它用途消費(fèi)量的值。rb取值范圍為[0,100]，這個(gè)指標(biāo)客觀地度量了生物燃料替代化石燃料的程度，也是國際能源署等國際機(jī)構(gòu)制定生物燃料發(fā)展目標(biāo)時(shí)所依賴的指標(biāo)。由于很多國家尚未使用生物燃料，因變量存在大量取值為0的情況，因此本文采取可以處理受限因變量問題的隨機(jī)效應(yīng)面板tobit模型。同時(shí)，為了控制全球性經(jīng)濟(jì)周期波動(dòng)的影響(包括化石燃料價(jià)格的全球上漲)，采用年份虛擬變量?；貧w方程如式(2)所示，其中，下標(biāo)i代表國家，t代表年份,c為常數(shù)項(xiàng)，yt為年份虛擬變量，uit為殘差項(xiàng)。

rbit=c+β1ln(landit)+β2ln(yield_cit)+β3ln(yield_sit)+β4ln(yield_oit)+β5ln(co2it)+β6ln(gniit)+β7csit+β8ln(popit)+yt+uit

(2)

為使系數(shù)易于解釋和減少異常觀測值的過度影響，除了以百分比出現(xiàn)的變量之外，其它變量均取對數(shù)。因變量和主要解釋變量由表1給出定義和描述性統(tǒng)計(jì)，其中能源市場數(shù)據(jù)來自于美國能源信息局(EIA)，人均耕地、碳排放、人均國民收入和人口變量來自于世界銀行，農(nóng)作物單產(chǎn)數(shù)據(jù)來自于聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)。

表1 變量定義及描述性統(tǒng)計(jì)

注：國家數(shù)為112個(gè)，觀測值為1148個(gè)。

由于發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家對糧食安全和生物燃料的相關(guān)政策存在系統(tǒng)性差異，上述變量對兩類國家的影響機(jī)制可能不一樣。因此，本文除了對樣本總體進(jìn)行回歸之外，還分別對發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家進(jìn)行回歸，以驗(yàn)證結(jié)論的穩(wěn)健性，并比較兩類國家生物燃料替代影響機(jī)制的差異。兩類國家的劃分基于人均國民收入，在這段時(shí)期內(nèi)平均人均國民收入高于1.02萬美元的國家定義為發(fā)達(dá)國家。這個(gè)定義基本符合聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署的標(biāo)準(zhǔn)。

(二)解釋變量說明

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，影響生物能源比重的因素主要來自于糧食市場、環(huán)境因素和能源市場。

第一類影響因素為影響糧食安全的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變量。由于目前的生物燃料原料還大多依賴耕地，很多學(xué)者擔(dān)心推廣生物燃料會(huì)影響到糧食安全。因此，一國生產(chǎn)生物燃料時(shí)也會(huì)考慮到本國的糧食安全狀況。除耕地?fù)碛辛客?，單產(chǎn)也是影響糧食產(chǎn)量和糧食安全的重要因素，因此本文用人均耕地和糧食單產(chǎn)的對數(shù)作為解釋變量。除糧食外，其它非糧作物，如糖料和油料作物也會(huì)影響生物燃料的生產(chǎn)，因此本文同時(shí)選取糖料作物和油料作物的單產(chǎn)作為解釋變量。由于耕地資源水平和單產(chǎn)都能增加生物燃料原料來源，我們預(yù)期農(nóng)業(yè)生產(chǎn)變量值增長會(huì)提高生物燃料比重。

第二類影響因素為環(huán)境因素。當(dāng)一國碳排放量大時(shí)，國際輿論壓力將促使該國提高低碳能源的使用，從而促進(jìn)生物燃料的發(fā)展。這個(gè)效應(yīng)對發(fā)達(dá)國家更明顯，因?yàn)椤毒┒甲h定書》對發(fā)達(dá)國家的碳減排指標(biāo)具有強(qiáng)制性。因此，我們預(yù)期碳排放量減少的共識(shí)增強(qiáng)會(huì)提高生物燃料比重，但又受收入水平約束。由于《京都議定書》的碳減排指標(biāo)是總量指標(biāo)，本文選取的碳排放指標(biāo)也為總量指標(biāo)。

第三類影響因素為能源市場因素。由于生物燃料可以替代化石燃料，因而使用生物燃料是提高能源安全水平的選擇。原油自給率代表著一國能源安全程度，因此將其作為能源市場的代理變量。由于原油自給率高的國家尋找替代能源的動(dòng)機(jī)較弱，我們預(yù)期原油自給率提升會(huì)降低生物燃料比重。

另外，為提高估計(jì)結(jié)果的可靠性，我們進(jìn)一步在方程中加入了人口規(guī)模、人均國民收入等控制變量。

四 數(shù)據(jù)描述

(一)描述性統(tǒng)計(jì)

限于數(shù)據(jù)的可得性，本文所用數(shù)據(jù)主要為112個(gè)國家2000-2010年的非平衡面板數(shù)據(jù)。表1顯示，在該期間，以國家為計(jì)量單位的生物燃料消費(fèi)占交通燃料消費(fèi)的均值約為0.41%。從全球的消費(fèi)比重看，2000年到2010年間，生物燃料比重從0.46%增長到2.68%(圖2)，翻了兩番多。在原油價(jià)格處于高位的2007-2008年度，生物燃料比重甚至每年上升0.5個(gè)百分點(diǎn)左右。盡管生物燃料比重仍然不高，但其表現(xiàn)出來的增長潛力不容小覷。

圖2 全球生物燃料占交通燃料比重(2000-2010年)

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)美國能源信息局(EIA)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算而得。

表2顯示2010年生物燃料比重較高國家的基本情況。生物燃料比重前十名均為歐美國家，巴西的消費(fèi)比重最高，達(dá)到了19.11%；而美國消費(fèi)了最多的生物燃料，達(dá)到4463.04萬噸?？傮w上，燃料乙醇的消費(fèi)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于生物柴油，其主要消費(fèi)地區(qū)為美洲，其中美國和巴西消費(fèi)的燃料乙醇約占全球產(chǎn)量的87.11%，燃料乙醇的主要生產(chǎn)原料為甘蔗和玉米。生物柴油的主要消費(fèi)地區(qū)為歐洲，其消費(fèi)量約占全球生物柴油總產(chǎn)量的44.21%，生物柴油的主要原料為油菜籽。表2說明，甘蔗、油菜籽和玉米等作物在生產(chǎn)生物燃料時(shí)具有競爭優(yōu)勢；受生產(chǎn)原料的制約，生物燃料的生產(chǎn)和消費(fèi)具有很強(qiáng)的地域性。

樣本國家的原油自給率介于0到12957.84%之間，均值為147.93%，標(biāo)準(zhǔn)差為798.01%。相較于原油自給率的平均值，其標(biāo)準(zhǔn)差較大，反映出原油市場的極端不均衡，少數(shù)的富油國供應(yīng)著世界上絕大部分的原油，從而導(dǎo)致原油價(jià)格極易波動(dòng)。

(二)生物燃料消費(fèi)國與非消費(fèi)國的差異

為進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)國別差異，我們以是否消費(fèi)生物燃料為標(biāo)準(zhǔn)，將樣本國家分為兩類：非消費(fèi)國和消費(fèi)國。相關(guān)描述性統(tǒng)計(jì)見表3。表3顯示：大多數(shù)國家不消費(fèi)生物燃料，消費(fèi)國數(shù)量不到非消費(fèi)國數(shù)量的一半；消費(fèi)國比較富有(人均國民收入是非消費(fèi)國的3倍多)，且規(guī)模較大(人口為非消費(fèi)國的5倍多)；消費(fèi)國的耕地資源較豐富，農(nóng)作物單產(chǎn)均高于非消費(fèi)國，說明消費(fèi)國的糧食安全狀況優(yōu)于非消費(fèi)國；消費(fèi)國的原油自給率較低(不到非消費(fèi)國的1/5)，能源安全狀況較差；在環(huán)境因素方面，消費(fèi)國的碳排放較高。這些差距均在1%水平上顯著。上述差異是否成為一國選擇消費(fèi)生物燃料的原因？具體什么原因更重要？這需要通過下一節(jié)的回歸分析來檢驗(yàn)。

表2 生物燃料替代程度較高的國家(2010年)

數(shù)據(jù)來源：根據(jù)美國能源信息局(EIA)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算而得。

表3 生物燃料消費(fèi)國和非消費(fèi)國的差異

注：(1)、(2)列括號內(nèi)為標(biāo)準(zhǔn)差，(3)列括號內(nèi)為均值差t檢驗(yàn)的p值，***表示1%的顯著性水平。

五 實(shí)證結(jié)果

根據(jù)Angrist和Pischke(2009)[20]的觀點(diǎn)，回歸模型中控制變量可以概括為三類：(1)因興趣變量而引致的變量，控制這些變量會(huì)導(dǎo)致興趣變量效應(yīng)估計(jì)的偏誤；(2)與興趣變量基本無關(guān)的變量；(3)同時(shí)影響興趣變量和因變量的因素，即若未能有效控制會(huì)使興趣變量出現(xiàn)嚴(yán)重的估計(jì)偏誤。國民收入變量由于會(huì)受到碳排放的影響而屬于第一類變量，在不加入這類變量時(shí)，對碳排放的系數(shù)估計(jì)則為碳排放對因變量的總體影響。而加入這類變量時(shí)，對碳排放的估計(jì)則是在剝離這些中間變量影響后的凈效應(yīng)。為分析碳排放對生物燃料替代的總體效應(yīng)，同時(shí)探討碳排放的作用機(jī)制，本文分別做兩類回歸，表4前三列給出了總體效應(yīng)模型的回歸結(jié)果，后三列給出了作用機(jī)制回歸結(jié)果。

表4 基本回歸結(jié)果(因變量：rb)

(續(xù)上表)

變量全部國家(模型1)發(fā)達(dá)國家(模型2)發(fā)展中國家(模型3)全部國家(模型4)發(fā)達(dá)國家(模型5)發(fā)展中國家(模型6)ln(yield_o)0.47*0.211.10**0.48*0.320.91*(1.69)(0.84)(2.09)(1.77)(1.33)(1.83)ln(co2)0.59***0.250.35-0.76**-0.64-1.46**(3.17)(0.76)(0.97)(-2.22)(-1.46)(-2.22)ln(gni)2.01***1.53***3.33***(4.27)(3.15)(3.00)cs-0.00-0.01***-0.00-0.00-0.01**-0.00(-0.75)(-2.97)(-0.55)(-0.99)(-2.52)(-0.67)ln(pop)0.01-0.050.85*1.53***0.86*2.93***(0.03)(-0.14)(1.66)(3.63)(1.84)(3.50)常數(shù)項(xiàng)-6.75***0.36-10.22***-3.45*1.80-5.46*(-3.96)(0.22)(-3.27)(-1.91)(1.09)(-1.74)σu2.30***0.75***3.26***2.14***0.71***2.77***(10.24)(6.47)(7.00)(10.35)(6.36)(6.84)σe1.03***0.62***1.45***1.03***0.62***1.46***(25.49)(19.76)(15.74)(25.49)(19.68)(15.72)似然值-677.45-260.53-331.37-668.73-255.39-327.26觀測值11483597891148359789

注：括號內(nèi)為z值，*、**、***分別表示10%、5%和1%的顯著性水平。

本文根據(jù)實(shí)證設(shè)定對數(shù)據(jù)進(jìn)行了隨機(jī)效應(yīng)面板tobit回歸，樣本總體的計(jì)量結(jié)果如表4所示。各系數(shù)的符號符合預(yù)期，表示面板回歸設(shè)定的合理性和回歸參數(shù)均顯著。

(一)總體效應(yīng)

表4前三列的估計(jì)方程沒有控制國民收入中間變量，因此給出的是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和碳排放總體效應(yīng)的回歸結(jié)果。結(jié)果表明：在所有模型中，耕地資源顯著影響生物燃料消費(fèi)比重?？傮w上(模型1)，人均耕地增加1倍，生物燃料消費(fèi)比重將增加0.8個(gè)百分點(diǎn)，這個(gè)效應(yīng)通過了1%的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。農(nóng)作物單產(chǎn)影響生物燃料消費(fèi)比重的作用存在差別。谷物單產(chǎn)對生物燃料替代的影響不顯著，但糖料作物單產(chǎn)和油料作物單產(chǎn)則總體上能顯著影響生物燃料替代，這個(gè)機(jī)制也適用于發(fā)展中國家，對發(fā)達(dá)國家則沒有顯著影響。

耕地和農(nóng)作物單產(chǎn)對生物燃料替代的正面影響，說明糧食安全程度較高的國家可能會(huì)消費(fèi)更多的生物燃料。良好的糧食安全狀況對生物燃料替代有促進(jìn)作用，各國在考慮生物燃料替代時(shí)已經(jīng)考慮到本國的糧食安全狀況。但從另一個(gè)角度看，耕地資源對生物燃料消費(fèi)影響很大，說明生物燃料還嚴(yán)重依賴耕地。如果生物燃料過度發(fā)展，則有可能導(dǎo)致“與糧爭地”，從而對糧食安全造成威脅。進(jìn)一步地，谷物單產(chǎn)系數(shù)的不顯著說明各國在發(fā)展生物燃料時(shí)，谷物的作用并不明顯，生物燃料“與人爭糧”的效應(yīng)并不顯著。糖料作物和油料作物系數(shù)的顯著則進(jìn)一步說明生物燃料作物的發(fā)展有可能導(dǎo)致糧食作物用地轉(zhuǎn)用作生物燃料作物用地，間接導(dǎo)致“與糧爭地”的局面(吳方衛(wèi)等，2009)[17]。最后，如果各國僅僅基于本國的糧食安全狀況去制定生物燃料替代目標(biāo)，則有可能導(dǎo)致世界糧食市場的供應(yīng)危機(jī)。

碳排放增加總體上會(huì)顯著提高生物燃料消費(fèi)比重，說明環(huán)保壓力總體上能顯著影響生物燃料替代?？傮w上(模型1)，碳排放增加1倍，生物燃料消費(fèi)比重將增加0.59個(gè)百分點(diǎn)，這個(gè)效應(yīng)通過了1%的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。

原油自給率cs的系數(shù)不顯著，總體上說明，樣本中國家在考慮生物燃料消費(fèi)時(shí)能源安全狀況不是主要因素。但是對于發(fā)達(dá)國家(模型2)，石油自給率的影響顯著為負(fù)，說明石油自給率低的發(fā)達(dá)國家會(huì)消費(fèi)更多的生物燃料，即發(fā)達(dá)國家注重考慮能源安全。

(二)中介效應(yīng)分析——碳排放影響的收入約束

表4后三列是在加入國民收入變量后的估計(jì)結(jié)果，因此能發(fā)現(xiàn)國民收入變量對其它變量的中介作用。除了碳排放變量外，大多數(shù)變量的系數(shù)在加入國民收入變量后沒有表現(xiàn)出顯著差異。模型1和模型4結(jié)果的比較表明，碳排放增加會(huì)提高生物燃料消費(fèi)比重，但人均國民收入是重要的中介變量。因?yàn)椴豢刂迫司鶉袷杖霑r(shí)(模型1)，碳排放增加會(huì)提高生物燃料消費(fèi)比重，但控制人均國民收入后(模型4)，碳排放增加已經(jīng)不能顯著提高生物燃料消費(fèi)比重，反而會(huì)顯著降低生物燃料消費(fèi)。按照Angrist和Pischke(2009)[20]的邏輯，上述結(jié)果說明人均國民收入是碳排放影響生物燃料消費(fèi)的完全中介變量，即當(dāng)兩國面臨同樣的碳減排壓力時(shí)，只有國民收入高的國家才能通過提高生物燃料消費(fèi)比重來降低碳排放。

碳排放的影響以人均國民收入為中介，說明一國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對生物燃料消費(fèi)的影響很關(guān)鍵。如果一國人均國民收入水平低，即使該國的碳排放量很大，也不會(huì)大力發(fā)展生物燃料。因此，國民收入成為生物燃料替代的約束條件。

(三)傳導(dǎo)機(jī)制

如果碳排放影響生物燃料替代的中介效應(yīng)存在，則需要碳排放對中介變量存在顯著影響。表5使用固定效應(yīng)模型對碳排放影響國民收入的作用進(jìn)行了回歸。從中可看出，碳排放確實(shí)顯著提高了國民收入。這種效應(yīng)對發(fā)展中國家尤其顯著，反映出發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以工業(yè)化為特征，需要通過增加碳排放來實(shí)現(xiàn)。

表5 傳導(dǎo)機(jī)制(因變量：ln(gni))

(續(xù)上表)

變量全部國家(模型7)發(fā)達(dá)國家(模型8)發(fā)展中國家(模型9)常數(shù)項(xiàng)0.082.19***0.28(0.42)(4.23)(1.18)R20.850.890.85觀測值1148359789

注：括號內(nèi)為z值，*、**、***分別表示10%、5%和1%的顯著性水平。

六 結(jié)論與啟示

糧食安全和碳排放會(huì)影響生物燃料替代，而收入水平會(huì)約束碳排放的影響。本文利用2000-2010年期間的跨國面板數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：糧食安全程度高的國家的生物燃料替代程度較高；而生物燃料的過度發(fā)展有可能導(dǎo)致“與糧爭地”和國際糧食市場價(jià)格上漲，從而危及糧食安全；碳排放強(qiáng)度的增加能促進(jìn)生物燃料替代水平的提高，但前提是該國具有較高的國民收入水平；能源安全考慮僅僅在發(fā)達(dá)國家內(nèi)能影響生物燃料替代。由如上結(jié)論，下面進(jìn)一步討論政策啟示：

第一，根據(jù)本國的糧食安全狀況制定合理的生物燃料發(fā)展目標(biāo)。本文的結(jié)論說明，各國在發(fā)展生物燃料時(shí)，充分利用了原料生產(chǎn)方面的比較優(yōu)勢，已經(jīng)意識(shí)到了糧食安全狀況對生物燃料發(fā)展的支撐作用。同時(shí)，不論生物燃料生產(chǎn)使用糧食原料，還是使用非糧原料，都會(huì)產(chǎn)生對耕地的依賴，從而導(dǎo)致“與糧爭地”的局面，間接危及糧食安全。即使如吳方衛(wèi)等(2009)[17]所建議的那樣大力發(fā)展非糧原料，也難以避免。這個(gè)效應(yīng)需要糧食安全狀況偏緊的國家(如中國)加以重視。

第二，不同發(fā)展水平國家在制定生物燃料發(fā)展目標(biāo)時(shí)應(yīng)該有所區(qū)別。在面對同樣的碳排放壓力的情況下，發(fā)達(dá)國家由于其國民偏好和技術(shù)水平的影響，可以制定較高的生物燃料發(fā)展目標(biāo)。而發(fā)展中國家的首要任務(wù)仍然是發(fā)展經(jīng)濟(jì)，如果沒有原料資源方面的巨大優(yōu)勢(如巴西在甘蔗資源上的優(yōu)勢)，生物燃料發(fā)展目標(biāo)不宜過于激進(jìn)。

第三，改變現(xiàn)有發(fā)展模式，促進(jìn)先進(jìn)生物燃料(如藻類原料生物燃料)的發(fā)展?？紤]到生物燃料消費(fèi)的影響因素和作用途徑，利用現(xiàn)有傳統(tǒng)生物燃料模式實(shí)現(xiàn)國際能源署2050年的生物燃料發(fā)展目標(biāo)存在極大困難。其一，現(xiàn)有模式對耕地要求較高，而耕地資源的稀缺性會(huì)制約生物燃料的可再生性，從而制約生物燃料的發(fā)展。其二，發(fā)達(dá)國家是發(fā)展生物能源的生力軍，但其來自于能源安全考慮的動(dòng)力會(huì)因?yàn)槠渌娲茉?如頁巖油)的發(fā)展而減弱。其三，碳排放的作用受制于人均國民收入的中介作用，大多數(shù)發(fā)展中國家即使面對碳減排壓力，也不會(huì)積極發(fā)展生物燃料。因此，為提高生物燃料消費(fèi)比重，必須改變現(xiàn)有模式，讓先進(jìn)生物燃料成為一個(gè)富有潛力的選擇。

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[引用方式]向濤,李凱,綦勇.糧食安全、收入約束與生物燃料替代——基于跨國面板數(shù)據(jù)的實(shí)證研究[J].產(chǎn)經(jīng)評論,2015,6(1):92-102.

Food Security, Income Constraints and Biofuels Replacing: An Empirical Research Based on Cross-country Panel Data

XIANG Tao LI Kai QI Yong

Based on a panel dataset from 2000 to 2010, this paper utilizes a random-effect tobit model to analyze impacts of food, environment and energy factors on replacement of biofuels for fossil fuels. The results show that: Countries with better food security have higher replacement rate. But radical development of biofuels may lead to “competition with food for land” and price increase of world food market, and hence endanger food security. Carbon emission may lead to high replacement of biofuels, conditional on a relatively high national income per capita. Energy security may be an relevant issue for developed countries. The results provide support for countries to make decisions on targets of biofuels development.

food security; income constraints; biofuels; replacement

2014-09-18

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“抗衡勢力背景下產(chǎn)業(yè)鏈縱向控制的機(jī)理研究”(項(xiàng)目編號：71472032，主持人：李凱)；國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“基于產(chǎn)業(yè)外部性治理的分區(qū)規(guī)制理論與應(yīng)用研究”(項(xiàng)目編號：71273045，主持人：綦勇)；國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目“新農(nóng)保試點(diǎn)對農(nóng)戶人力資本投資行為的影響研究:基于流動(dòng)性約束視角”(項(xiàng)目編號：71103031，主持人：向濤)；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目“中國村民自治的民主效果的測量與影響因素：理論模型與實(shí)證依據(jù)”(項(xiàng)目編號：N120406007，主持人：向濤)。

向濤，東北大學(xué)工商管理學(xué)院講師，主要研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)；李凱，東北大學(xué)工商管理學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)；綦勇，東北大學(xué)工商管理學(xué)院教授、碩士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)業(yè)組織理論、分區(qū)規(guī)制理論。

F416.2

A

1674-8298(2015)01-0092 -11

[責(zé)任編輯：周 浩]

10.14007/j.cnki.cjpl.2015.01.009