宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系研究

鄭慧梅，程業(yè)炳

(安徽科技學(xué)院 管理學(xué)院，安徽 鳳陽 233100)

2020年是全面建成小康社會，實(shí)現(xiàn)第一個百年奮斗目標(biāo)的一年。這些年，在補(bǔ)齊“三農(nóng)”短板、鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的指導(dǎo)下，中國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，但發(fā)展過程中農(nóng)藥、化肥、塑料薄膜等農(nóng)用品的過量使用以及畜禽糞便的粗放處理，對農(nóng)業(yè)環(huán)境造成了破壞，例如土地退化，地表水氮、磷富營養(yǎng)化等污染現(xiàn)象[1]，使得農(nóng)業(yè)面源污染問題持續(xù)突出，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展受到阻礙。近年來，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部會同有關(guān)部門先后出臺了《打好農(nóng)業(yè)面源污染防治攻堅戰(zhàn)的實(shí)施意見》《全國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃》等文件，表明了解決農(nóng)業(yè)面源污染問題，推動農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要性。2020年中央一號文件表示農(nóng)村污染治理不僅僅是推動農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要抓手，更是實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要內(nèi)容。

20世紀(jì)末，Panayotou借用經(jīng)濟(jì)學(xué)家?guī)炱澞难芯康氖杖肱c經(jīng)濟(jì)增長之間的倒“U”型曲線，驗(yàn)證了環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間也存在倒“U”型曲線關(guān)系，從而提出了著名理論“環(huán)境庫茲涅茨曲線”(Environmental Kuznets Curve，EKC)[2]。隨后Antle,Heidebrink(1995)，McConnell(1997)等人從理論層面分析了經(jīng)濟(jì)增長與農(nóng)業(yè)污染之間的關(guān)系，認(rèn)為兩者之間也符合 EKC 關(guān)系[3-4]。21世紀(jì)國內(nèi)學(xué)者開始進(jìn)行相關(guān)研究，大多研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染與人均收入之間存在倒“U”型關(guān)系，但趙細(xì)康等部分學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)在某些局部地區(qū)EKC也存在正“U”型，或“N”型、線性關(guān)系[5]。

宜昌是湖北第二大城市，是長江經(jīng)濟(jì)帶的重要成員，同時也是長江生態(tài)防護(hù)線的重要一環(huán)。近年來，宜昌快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值從2000年的9.579億快速增長到2018年的66.662億元。但是在這快速發(fā)展過程中伴隨而來的農(nóng)業(yè)面源污染問題不容忽視。2018年，宜昌市開始推進(jìn)農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理工作，尋找生態(tài)環(huán)境與農(nóng)業(yè)發(fā)展之間的平衡。因此，應(yīng)用環(huán)境庫茲涅茨曲線(EKC)模型研究宜昌市主要農(nóng)業(yè)面源污染與經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)系，計算兩者之間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對保護(hù)農(nóng)業(yè)環(huán)境，尋求農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)具有較強(qiáng)的理論意義。筆者根據(jù)2000～2018年宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染的相關(guān)數(shù)據(jù)，運(yùn)用EKC理論探討宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 變量選取與數(shù)據(jù)來源

現(xiàn)有大部分相關(guān)研究對經(jīng)濟(jì)變量的選取，采用的是人均GDP，但農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)關(guān)系更為緊密，為了提高變量的準(zhǔn)確性，本文采用人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值來代表經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。根據(jù)農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染源，本文選取4個污染指標(biāo)作為因變量，即農(nóng)藥污染量、化肥污染量、塑料薄膜污染量、畜禽糞便污染量。本文數(shù)據(jù)時間跨度是2000～2018年，文中所有數(shù)據(jù)均來源于歷年的《宜昌統(tǒng)計年鑒》和《湖北統(tǒng)計年鑒》。

1.2 數(shù)據(jù)處理與方法

(1)經(jīng)濟(jì)增長：人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值=農(nóng)林牧副漁總產(chǎn)值/農(nóng)村人口總數(shù)

(2)農(nóng)業(yè)面源污染：

農(nóng)藥污染量=農(nóng)藥使用總量×流失率(60%)

化肥污染量=化肥施用總量×流失率(60%)[6]

塑料薄膜污染量=塑料薄膜使用總量×殘留率(42%)[7]

畜禽糞便污染量=生豬糞便污染量+牛糞便污染量+羊糞便污染量+家禽糞便污染量(污染量=飼養(yǎng)量×飼養(yǎng)周期×糞便排泄系數(shù))[8]

1.3 研究方法

基于國內(nèi)外學(xué)者通過EKC理論對環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)增長關(guān)系的相關(guān)研究，筆者建立EKC模型來重點(diǎn)分析宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染與經(jīng)濟(jì)增長之間的內(nèi)在關(guān)系，模型設(shè)定如下：

pollutiont=α0+α1pagdpt+α2pagdpt2+εt

式中，t為時間，pollution是宜昌農(nóng)業(yè)面源污染量，pagdp是人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。pollutiont表示第t年宜昌農(nóng)業(yè)面源污染強(qiáng)度，pagdpt表示第t年宜昌人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，α0為常數(shù)項，α1和α2為本文重點(diǎn)關(guān)注的解釋變量系數(shù)，εt為隨機(jī)擾動項。

當(dāng)α1≠0，α2=0時，pollution與pagdp之間呈線性關(guān)系；當(dāng)α1>0，α2< 0時，pollution與pagdp之間的曲線關(guān)系是倒“U”型；當(dāng)α1<0，α2> 0時，pollution與pagdp之間的曲線關(guān)系是“U”型。

本文利用Stata16.0軟件估計模型中的參數(shù)，并通過輸出回歸方程顯著性檢驗(yàn)的三個值即 F 值、P 值、R2確定最優(yōu)模型，以此對宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染與經(jīng)濟(jì)增長之間的關(guān)系進(jìn)行分析(見表1)。

表1 回歸結(jié)果表

2 結(jié)果與分析

2.1 宜昌市農(nóng)藥污染量的模型擬合與分析

農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大作用，但化學(xué)農(nóng)藥的過量施用不僅對農(nóng)村環(huán)境、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等造成了負(fù)面影響，也危害著消費(fèi)者的生命安全與健康[9]。從圖1可知宜昌市的農(nóng)藥年施用量變化起伏較大，2000～2018年農(nóng)藥施用量有兩個增長段，其中2000～2002年快速增加，平均年增長率為13%，2003～2011年總體呈緩慢增加，并在2011年達(dá)到頂峰，之后農(nóng)藥年施用量總體呈下降趨勢。

表1報告的4組模型回歸結(jié)果顯示，所有模型的F檢驗(yàn)的P值均小于0.05，通過了5%的顯著性檢驗(yàn)，表明各模型中各變量聯(lián)合顯著性較高，回歸結(jié)果具有較高的可信度。表1農(nóng)藥污染量回歸結(jié)果中顯示人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的一次項系數(shù)為正，二次項系數(shù)為負(fù)，都經(jīng)住了1%的顯著性檢驗(yàn)，表明農(nóng)藥年污染量與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值呈典型的倒“U”型曲線關(guān)系，兩者擬合曲線見圖2。由參數(shù)估計結(jié)果得到最優(yōu)回歸方程為pollutiont=4.55×103+0.595221pagdpt-0.000002pagdpt2+εt，R2=0.6416，擬合度高。根據(jù)回歸方程計算出拐點(diǎn)為人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值14880.05元，2011年宜昌市人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值是18509.04元，超過拐點(diǎn)值，農(nóng)藥年污染量開始下降。

圖1 農(nóng)藥施用情況 圖2 農(nóng)藥污染量的擬合模型

結(jié)合歷年《宜昌統(tǒng)計年鑒》的相關(guān)數(shù)據(jù)，原因可能如下:第一，通過數(shù)據(jù)可知2011年農(nóng)作物播種面積為589.25千公頃，2018年減少519.47千公頃，農(nóng)作物播種面積的大量減少使得農(nóng)藥的需求量也相應(yīng)下降。第二，宜昌市近幾年對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，2011年的321.15千公頃傳統(tǒng)糧食作物減少到2018年的255.65千公頃，而經(jīng)濟(jì)類作物如茶葉、柑橘等則從2011年的162.93千公頃逐年增加到2018年的195.06千公頃，經(jīng)濟(jì)作物帶來的太陽能殺蟲燈、粘蟲色板、誘蟲罐等生態(tài)物理技術(shù)替代了化學(xué)農(nóng)藥的施用。第三，隨著社會的發(fā)展，人們對食品安全更加關(guān)注，對綠色食品需求的增加，使得化學(xué)農(nóng)藥施用量減少[10]。以上原因都對宜昌市近幾年農(nóng)藥施用量的減少起到了很大的促進(jìn)作用。

2.2 宜昌市化肥污染量的模型擬合與分析

化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對糧食增產(chǎn)發(fā)揮著不可或缺的作用,但過量使用也帶來諸如地表水富營養(yǎng)化、土壤結(jié)構(gòu)惡化及農(nóng)業(yè)承載力下降等一系列環(huán)境問題[11]。從圖3可知，宜昌市化肥施用量從2000年到2013年總體呈上升趨勢，至2013年達(dá)到38.2萬噸，化肥施用強(qiáng)度為626.49kg/hm2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界公認(rèn)的化肥施用強(qiáng)度安全上限——225kg/hm2[12]，并且也高于全國化肥平均施用強(qiáng)度——390kg/hm2[13]，2013～2018年化肥施用量開始下降，至2018年達(dá)32.94萬噸，化肥施用強(qiáng)度為616.8kg/hm2。

表1化肥污染量回歸結(jié)果中顯示人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的一次項系數(shù)為正，二次項系數(shù)為負(fù)，都經(jīng)住了1%的顯著性檢驗(yàn)，表明化肥污染量與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間是明顯的倒“U”型關(guān)系，二者擬合曲線見圖4。其最優(yōu)回歸方程為pollutiont=4.41×104+19.7554pagdpt-0.000603pagdpt2+εt，R2=0.9153，擬合度高。根據(jù)方程可計算，拐點(diǎn)為人均農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值16380.93元，2012年宜昌市人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值為18509.042元，說明在研究時序內(nèi)，宜昌市化肥污染量已達(dá)最大值，自2013年開始化肥污染量緩慢下降。

圖3 化肥施用情況 圖4 化肥污染量的擬合模型

2000～2012年宜昌市化肥污染量快速上升，2012年以后開始下降。原因可能是早期為追求糧食生產(chǎn)產(chǎn)量，大量施用化肥，但長年過量施用化肥導(dǎo)致土壤性狀惡化，人們開始意識到過量施用帶來的危害，減少了化肥施用量，但是改善土壤性狀需要長期的努力，所以化肥施用強(qiáng)度仍居高不下。

2.3 宜昌市塑料薄膜污染量的模型擬合與分析

塑料薄膜覆蓋土地后可以提高土壤溫度、保持濕度，有效改善農(nóng)作物的生長條件[14]。宜昌市山地占總面積的69%，種植條件較差，對塑料薄膜的需求大。從圖5可知，宜昌市塑料薄膜使用量總體呈波動式增長，從2000年的3517噸增長到2013年的6486噸。2013～2018年塑料薄膜使用量逐年下降，2018年塑料薄膜使用量為5640噸。

表1塑料薄膜污染量回歸結(jié)果中顯示人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的一次項系數(shù)為正，通過了1%的顯著性檢驗(yàn)，二次項系數(shù)為負(fù)，通過了5%的顯著性檢驗(yàn)，表明人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與塑料薄膜污染量之間呈倒“U”型關(guān)系，二者擬合曲線見圖6。塑料薄膜污染量最優(yōu)回歸方程為pollutiont=1.50×103+0.108227pagdpt-0.000003pagdpt2+εt，R2=0.7429，擬合度高。根據(jù)最優(yōu)回歸方程可計算出拐點(diǎn)為人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值18037.83元。2012年人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值是18509.04元，已達(dá)到塑料薄膜污染量最大值，2013年污染量開始下降。原因可能是近幾年宜昌市柑橘茶葉種植面積大量增加，蔬菜瓜果種植面積減少，使得塑料薄膜需求量減少，且近幾年塑料薄膜的回收利用也減少了污染量。

圖5 塑料薄膜使用情況 圖6 塑料薄膜污染量的擬合模型

2.4 宜昌市畜禽糞便污染量的模型擬合與分析

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生活水平的不斷提高，人民對食品的需求從溫飽型轉(zhuǎn)向小康型，對畜產(chǎn)品的需求也不斷增加[15]，由此，宜昌近年來畜牧養(yǎng)殖業(yè)不斷發(fā)展。由圖7可知，畜禽糞便排放量從2000年的654.58萬噸增長到2014年的1081.35萬噸，這之后畜禽糞便排放量開始下降。

圖7 畜禽糞便排放量 圖8 畜禽糞便污染量的擬合模型

表1畜禽糞便污染量回歸結(jié)果中顯示人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的一次項系數(shù)為正，通過了10%的顯著性檢驗(yàn)，二次項系數(shù)為負(fù)，通過了1%的顯著性檢驗(yàn)，表明畜禽糞便污染量擬合模型呈典型倒“U”型特征，二者擬合曲線見圖8。根據(jù)參數(shù)可得畜禽糞便污染量最優(yōu)回歸方程為pollutiont=853.392 + 0.007174pagdpt-3.62×10-7pagdpt2+εt，R2=0.8708，擬合度高。根據(jù)以上最優(yōu)回歸方程可計算出拐點(diǎn)為人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值19547.74元。2013年人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值為20586.43元，超過拐點(diǎn)值，畜禽糞便污染量開始下降。下降原因第一可能是近年來美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)對環(huán)境要求更高，養(yǎng)殖場排污措施更加完善，例如沼氣池、化糞池等項目的建設(shè)，第二是養(yǎng)殖場建設(shè)逐步規(guī)范化，農(nóng)戶開展養(yǎng)殖需要申請辦證，受相關(guān)部門監(jiān)管，并且對不符合養(yǎng)殖規(guī)定的養(yǎng)殖場進(jìn)行了取締關(guān)閉，因此2013以后年畜禽糞便污染量開始下降。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

筆者基于宜昌市2000～2018年的相關(guān)數(shù)據(jù)，采用EKC理論，分別對宜昌市農(nóng)藥污染量、化肥污染量、塑料薄膜污染量、畜禽糞便污染量與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值進(jìn)行實(shí)證分析，得到以下結(jié)論：

宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染中的四個變量即農(nóng)藥污染量、化肥污染量、塑料薄膜污染量、畜禽糞便污染量均與人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值之間存在典型的倒“U”型曲線關(guān)系，它們的拐點(diǎn)分別為人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值14880.05元、16380.93元、18037.83元、19547.74元。在研究時序內(nèi)，四者都已超過EKC曲線拐點(diǎn)，表明在拐點(diǎn)之后，宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染量隨著經(jīng)濟(jì)的增長開始下降。

從污染源來看，化肥污染量遠(yuǎn)超全國平均水平，畜禽糞便污染量所占比重極大，這兩部分應(yīng)該成為宜昌市農(nóng)業(yè)面源污染治理工作的重點(diǎn)。

3.2 建議

基于以上研究與結(jié)果，筆者提出相關(guān)建議。首先是政府和農(nóng)戶要同時參與。政府完善農(nóng)業(yè)面源污染的相關(guān)法律法規(guī)，對種養(yǎng)殖過程中的違法行為做到有法可依，違法必究。要通過喜聞樂見的方式對農(nóng)業(yè)種養(yǎng)殖主體進(jìn)行科普教育，增加農(nóng)戶的環(huán)保意識、可持續(xù)綠色發(fā)展理念，讓他們主動參與到農(nóng)業(yè)面源污染治理中來。同時通過種養(yǎng)殖示范戶、資金補(bǔ)貼等形式讓農(nóng)戶在面源污染治理中有所收益，提高他們的積極性和參與度，例如對發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的示范戶進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，對首批使用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)新技術(shù)的農(nóng)戶提供免費(fèi)指導(dǎo)。其次是要發(fā)展生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)，合理安排農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品布局，規(guī)范化肥的施用使用程序，控制化肥施用量，用有機(jī)肥替代化肥，利用生物學(xué)措施修復(fù)耕地。減少農(nóng)藥的使用，研究除害新途徑，發(fā)展物理、生物、化學(xué)方法的聯(lián)合綜合防治。推動塑料薄膜回收利用技術(shù)的開發(fā)和推廣，暢通回收渠道，擴(kuò)建廢舊塑料薄膜回收點(diǎn)，加大財政補(bǔ)貼。最后是推進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)規(guī)范化發(fā)展。結(jié)合區(qū)域環(huán)境承載能力，科學(xué)劃定禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)，合理界定養(yǎng)殖密度。完善審批制度，對養(yǎng)殖嚴(yán)加審批，按照權(quán)責(zé)統(tǒng)一原則，審批者對審批對象監(jiān)管負(fù)責(zé)。對不符合養(yǎng)殖條件的不予以報備審批。從源頭上要強(qiáng)化科學(xué)飼養(yǎng)，避免過度飼養(yǎng)和過度防疫。在畜禽糞便處理上要實(shí)現(xiàn)無害化和再利用，繼續(xù)推廣動物糞便污水處理和綜合利用技術(shù)，對防污治理的配套措施實(shí)行升級完善。