美國棉花出口需求彈性評估研究綜述

文/雷雷 陳昂 周軒

1 引言

在國際貿(mào)易研究中，商品出口需求彈性在很多方面起著關(guān)鍵作用。首先，對相關(guān)彈性的了解有助于理解大宗商品市場的結(jié)構(gòu)和表現(xiàn)。其次，出口需求的價格彈性已被廣泛用于構(gòu)建農(nóng)業(yè)貿(mào)易數(shù)學(xué)模型，以檢驗經(jīng)濟(jì)理論和預(yù)測政策分析，例如，用于評估關(guān)稅對貿(mào)易的影響。第三，出口需求彈性的大小被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)政策研究與分析的關(guān)鍵參數(shù)之一。

2019年，美國農(nóng)業(yè)部的一項研究報告提出，在過去20年中，美國棉花出口的特點是波動很大。為了預(yù)測未來美國棉花出口，準(zhǔn)確分析潛在的政治政策和市場變化，有必要對美國棉花的出口需求彈性進(jìn)行新的、更精確的評估（在此之前的美國棉花出口需求彈性評估是于1982年提出的）。美國在這項研究中使用了阿明頓Armington框架，對1978年至2017年選定的主要棉花進(jìn)口國對美國棉花的國外需求彈性進(jìn)行了重新估計。此外，該項研究在基于卡爾曼濾波方法的時變參數(shù)動態(tài)框架（TVP）中考察了出口需求彈性隨時間的演變。

2 研究背景

美國開展相關(guān)研究的主要目的是為政策制定和為國際貿(mào)易提供選定主要棉花進(jìn)口國（地區(qū)）對美國棉花的國外需求彈性的重新評估。研究中將美國出口需求彈性定義為出口數(shù)量的百分比變化與出口價格的1%變化相關(guān)，前提是所有其他因素保持不變。由于國際需求具有彈性（價格彈性的絕對值大于1），表明美國旨在降低世界商品價格的政策將可以導(dǎo)致出口量的增加和美國農(nóng)民獲得的凈收入增加。出口需求無彈性（價格彈性的絕對值小于1），表明出口成本高昂，出口增長緩慢。

研究稱，在過去20年中，美國棉花出口占世界總出口的份額逐漸減弱（圖1），2000年至2009年期間平均為37%（美國農(nóng)業(yè)部PSD，2018年）。在2010年底達(dá)到峰值1440萬包（41%）后，在2011年至2017年期間，平均下降31%，至1230萬包。與此同時，國際棉花市場也發(fā)生了巨大變化。全球棉花貿(mào)易隨著全球消費量的增加而增加，其中大部分增加來自中國、土耳其和越南，而其中最大的減少發(fā)生在日本、韓國和中國臺灣（圖2）。除了這些變化，國際貿(mào)易政策的制定和實施也進(jìn)一步影響了世界棉花貿(mào)易。其中最重要的包括：

圖1 美國棉花出口量和占世界棉花出口份額

圖2 美國棉花出口占主要棉花進(jìn)口國的份額

（1）1995年的北美自由貿(mào)易協(xié)定（NAFTA）。1994年之前，墨西哥對美國棉花征收10%的關(guān)稅。根據(jù)《北美自由貿(mào)易協(xié)定》，墨西哥在2003年1月1日結(jié)束的9年期間逐步取消了這一關(guān)稅。

（2）中國于2001年加入世界貿(mào)易組織。根據(jù)美中WTO協(xié)議，中國在2006年將關(guān)稅配額（TRQ）增加到89萬噸。對年度配額下的進(jìn)口產(chǎn)品征收1%的關(guān)稅，而超過配額水平的征收40%的關(guān)稅。

（3）1995年至2005年期間逐步取消的多纖維協(xié)議Multi-Fiber Agreement (MFA)。1974年制定的MFA確定了進(jìn)口配額制度，限制了大多數(shù)發(fā)展中國家向包括美國、歐盟和加拿大在內(nèi)的發(fā)達(dá)國家出口紡織品和服裝產(chǎn)品。

研究認(rèn)為，基于世界棉花市場的變化，棉花市場將產(chǎn)生供需的根本性變化，準(zhǔn)確衡量與價格相關(guān)的可能影響對棉花生產(chǎn)者、市場參與者和政策制定者來說是非常重要的。

3 研究方法

美國研究人員提出，阿明頓框架被廣泛應(yīng)用于彈性評估，是因能夠有效評估市場需求對相對價格的響應(yīng)強(qiáng)度。此外，通過使用狀態(tài)空間形式的結(jié)構(gòu)時間序列模型評估時變價格彈性（使用卡爾曼濾波算法），檢查潛在變化對彈性的影響，通過對時間序列數(shù)據(jù)中未觀察到的成分（趨勢和季節(jié)成分）進(jìn)行建模，可以評估棉花出口的長期和短期動態(tài)，實現(xiàn)考察出口需求彈性隨時間演變的目的。

（1）阿明頓（Armington）框架

阿明頓彈性是指由于進(jìn)口商品和國內(nèi)商品的相對價格變化而導(dǎo)致的替代程度。在國際貿(mào)易實證研究中，被廣泛應(yīng)用于評估政策轉(zhuǎn)變。阿明頓方法的一個關(guān)鍵特征是，假設(shè)國際貿(mào)易商品按種類和原產(chǎn)地進(jìn)行區(qū)分。例如，美國棉花和印度棉花是不同的產(chǎn)品，在市場上作為不完美的替代品。阿明頓方法是建模和估計特定地區(qū)進(jìn)口需求彈性的有力方法。市場份額表中的阿明頓方程如式（1）所示：

式中，

q

是指

i

國消耗的來自

j

國的棉花數(shù)量；

Q

是

i

國進(jìn)口的全部棉花；

b

是截距項；

p

是

i

國消費的

j

國棉花的進(jìn)口價格；

P

是

i

國棉花的價格指數(shù)；σ是給定市場中任意兩種產(chǎn)品之間的替代彈性。然后，取式（1）兩側(cè)的自然對數(shù)得出式（2）：

式中，

MS

是從

j

國進(jìn)口到

i

國的棉花的期望市場份額，σ是替代的長期彈性。棉花的長期均衡份額反映了預(yù)期的消費水平。由于實際調(diào)整不是即時的，因此使用部分調(diào)整框架來估算進(jìn)口需求。上期市場份額作為解釋變量，其系數(shù)應(yīng)介于0和1之間。包含滯后因變量也旨在產(chǎn)生短期和長期彈性。根據(jù)該模型，棉花消費的變化與當(dāng)前預(yù)期和過去實際市場份額水平之間的差距成正比。因此，表示實際市場份額和期望市場份額之間關(guān)系的部分調(diào)整模型可以指定為式（3）：

式中，

MS

是從

j

國進(jìn)口到

i

國的棉花的實際市場份額；γ是表示調(diào)整速度的調(diào)整系數(shù)；

t

表示時間段。其中γσ=σ是替代的短期彈性。由于世界經(jīng)濟(jì)形勢不斷變化，這種彈性是最受關(guān)心的問題之一。需求的長期彈性可以通過將短期彈性除以（1-γ）得出。研究采用趨勢變量來解釋與價格無關(guān)的可能隨時間發(fā)生的變化。在這些研究之后，假設(shè)截距項

b

是時間的函數(shù)，因此

b

=

AT

。將

b

代入式（3），得到待評估函數(shù)式（4）：

阿明頓公式表明美國棉花的短期需求彈性具有式（5）的形式：

其中，

N

是

i

國的美國棉花需求彈性；

MS

是美國棉花在

i

國的市場份額；σ是第

i

個國家棉花的替代彈性，η是美國棉花需求的總彈性。

（2）時變彈性

美國相關(guān)研究表明，由于經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化，需求彈性的大小不會隨著時間的推移保持不變。因此，棉花出口需求彈性模型應(yīng)允許價格敏感性隨時間變化，以捕捉經(jīng)濟(jì)條件的變化以及棉花行業(yè)的發(fā)展。因此，研究人員提出了棉花出口需求的時變價格彈性。研究利用了基于卡爾曼濾波方法的時變參數(shù)（TVP）模型，該模型為評估系數(shù)隨時間變化的變量回歸提供了理想的框架?；跔顟B(tài)空間模型評估的卡爾曼濾波技術(shù)最初用于工程和化學(xué)領(lǐng)域。哈維介紹了卡爾曼濾波器在經(jīng)濟(jì)學(xué)中的應(yīng)用，通過預(yù)測誤差分解獲得參數(shù)的極大似然估計。從哈維的工作中可以清楚地看到，各種各樣的經(jīng)濟(jì)計量模型，包括具有時變系數(shù)的回歸模型、自回歸滑動平均（ARMA）模型，以及時間序列模型的未觀測分量，都可以以狀態(tài)空間的形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。TVP方法在計量經(jīng)濟(jì)學(xué)中得到了發(fā)展，并在消費者需求分析中發(fā)揮了優(yōu)勢。該研究的主要貢獻(xiàn)是考慮經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)或技術(shù)發(fā)展對棉花出口需求彈性大小的影響，并考察需求的出口彈性如何隨時間而改變。

TVP模型的開發(fā)是為了解放傳統(tǒng)模型的參數(shù)恒定性限制，并在評估需求模型時考慮了參數(shù)變化的可能性。與協(xié)整法等替代估算程序相比，TVP法提供了一種估算出口需求函數(shù)的便捷方法。鑒于基于常數(shù)參數(shù)分析的缺點，基于TVP的分析將在棉花出口需求的價格和收入彈性方面產(chǎn)生更可靠的結(jié)果。此外，TVP方法在模型評估之前不需要平穩(wěn)序列，因為狀態(tài)評估總是以最后實現(xiàn)為條件，因此，TVP模型非常適合處理非平穩(wěn)數(shù)據(jù)。由于這個原因，模型說明和評估過程大大簡化，避免了單位根檢驗、協(xié)整檢驗和樣本相關(guān)圖分析所代表的識別過程。研究指出，卡爾曼濾波器是遞歸求解狀態(tài)空間模型的有用工具，并認(rèn)為狀態(tài)空間模型允許更大的靈活性來應(yīng)對結(jié)構(gòu)變化，這種變化在過去20年的棉花市場中非常普遍。研究評估了美國棉花的出口需求與進(jìn)口棉花的實際收入和實際價格的函數(shù)關(guān)系。為了將各系數(shù)解釋為彈性，通過取自然測井曲線進(jìn)行變換。將美國棉花出口需求用對數(shù)形式表示為式（6）：

式中，

Q

是時間

t

時

i

國對美國棉花的需求量；

Y

是

i

國在

t

時的實際收入；

P

是

t

時

i

國進(jìn)口棉花的實際價格；ε是一個誤差項，假設(shè)為獨立且相同分布（i.i.d.），具有零均值和恒定方差。對該方程的估計得出一個常數(shù)系數(shù)β，代表收入彈性；一個常數(shù)系數(shù)β，代表進(jìn)口美國棉花的價格彈性。研究中，狀態(tài)空間模型與隨機(jī)時變參數(shù)一起應(yīng)用于線性回歸，其中代表價格彈性和收入彈性的系數(shù)隨時間變化。為此，式（7）中的棉花出口需求模型可以改寫為狀態(tài)空間形式，如式（7）和式（8）：

式中，φ是常數(shù)參數(shù)矩陣。式（7）被稱為觀測或測量方程，描述了觀測變量如何依賴于未觀測狀態(tài)變量。式（8）被稱為狀態(tài)或過渡方程，并說明新的狀態(tài)向量被建模為前一狀態(tài)向量和誤差過程的線性組合。卡爾曼濾波器初始化后，可以通過遞歸計算狀態(tài)向量獲得美國棉花需求的價格和收入彈性。

4 結(jié)果與討論

美國棉花總需求彈性的評值來自得克薩斯理工大學(xué)國際農(nóng)業(yè)競爭力中心開發(fā)的全球纖維模型。結(jié)果表明，除巴基斯坦外，所有國家的

N

均處于非彈性范圍內(nèi)。美國棉花的短期需求彈性在-0.03到-1.03之間（η=-0.09）。在其他條件不變的情況下，相對價格比增加1%將導(dǎo)致巴基斯坦的美國棉花出口需求下降1.03%，但越南的美國棉花出口需求僅下降0.03%。印度尼西亞、日本、墨西哥、韓國和越南出口需求彈性（以絕對值計算）較低，這可以用這些國家相對較大的美國棉花市場份額來解釋。作為最大的棉花進(jìn)口國和出口國的重要目的地市場，中國對美國棉花的需求彈性估計為-0.45（η=-0.09）。這一結(jié)果與另一項研究結(jié)果非常接近。報告稱，2005年至2010年間，中國棉花進(jìn)口的條件需求彈性為-0.63。此外，研究結(jié)果表明，在除中國和巴基斯坦以外的所有外國市場中，在關(guān)于η的替代假設(shè)下，美國棉花出口（Nus）的需求彈性有時會發(fā)生重大變化。例如，當(dāng)η從0變?yōu)?1時，韓國的需求彈性從-0.13增加到-0.66。這一結(jié)果表明，韓國對美國棉花的進(jìn)口需求對該地區(qū)所有棉花的總體需求彈性非常敏感。另一方面，中國和巴基斯坦似乎對η的變化不敏感，這表明美國棉花可以替代澳大利亞、印度和烏茲別克斯坦等其他地區(qū)的棉花，主要是因為地理位置接近。

美國開展相關(guān)研究的另一目標(biāo)是在TVP的動態(tài)框架內(nèi)實證檢驗美國棉花出口的國外需求。為此，在使用1978年至2017年的月度數(shù)據(jù)進(jìn)行評估時，使用了狀態(tài)空間模型中的卡爾曼濾波方法。這種方法非常適合模擬需求模型的結(jié)構(gòu)變化。

根據(jù)表1所列評估結(jié)果，美國棉花的主要進(jìn)口國的彈性ln

Y

在1%顯著性水平上與零顯著不同。日本和韓國的收入彈性為負(fù)且顯著。結(jié)果表明，進(jìn)口棉花被認(rèn)為是一種中間產(chǎn)品，主要用作紡織品生產(chǎn)的原料，紡織品是這些國家的主要出口商品之一。此外，在過去幾十年中，日本的棉纖維消費量下降尤其顯著，其次是韓國。除日本外，所有國家都符合預(yù)期，對美國棉花ln

P

的需求彈性是顯著的。日本價格彈性缺乏統(tǒng)計學(xué)意義的一個可能解釋是，由于消費水平的快速下降，對價格變化沒有反應(yīng)。價格彈性從-0.13（印度尼西亞）到-0.87（越南）不等。所有國家對美國棉花都有價格彈性需求。例如，中國對美國棉花需求的價格彈性為-0.17，這意味著棉花進(jìn)口價格上漲1%與美國棉花進(jìn)口需求下降0.17%。

表1 美國棉花出口需求模型的卡爾曼濾波評估

隨著時間的推移，亞洲國家（包括印度尼西亞、日本、馬來西亞、韓國）對美國棉花進(jìn)口的需求彈性穩(wěn)定且略有增加。最明顯的是這一時期的總體非彈性趨勢。在過去20年中，這些國家保持或適度增加了棉花總消費量?？紤]到商業(yè)聯(lián)系和長期的市場存在，美國棉花在這些市場中被更多地視為必需品。另一方面，美國棉花在這些市場中的強(qiáng)勢市場地位可以部分解釋為對美國棉花高質(zhì)量和信息服務(wù)的認(rèn)可。因此，進(jìn)口彈性一直持續(xù)。越南和孟加拉國的消費量增長幅度較大，而巴基斯坦和土耳其的消費量增長幅度較小。越南和孟加拉國已成為較為重要的棉花進(jìn)口國，為新興的國內(nèi)紡織行業(yè)提供棉花。需求彈性降低的總體趨勢表明，與這些國家的貿(mào)易關(guān)系強(qiáng)勁。盡管與澳大利亞和印度等其他國家的棉花出口相比，美國棉花在運輸成本方面處于劣勢，但進(jìn)口國青睞美國棉花的質(zhì)量，這表明這些國家隨著時間的推移對美國棉花進(jìn)口的價格反應(yīng)會變?nèi)?。在墨西哥?978年至1983年間，美國棉花的進(jìn)口需求彈性急劇下降。之后，進(jìn)口需求彈性略有增加，并隨著時間的推移保持非彈性。報告稱是由于墨西哥地理位置接近美國，這使得美國成為墨西哥棉花始終如一的供應(yīng)商。更重要的是，1995年北美自由貿(mào)易協(xié)定實施，導(dǎo)致大量棉花隨著貿(mào)易關(guān)系的建立而運往墨西哥。因此，近年來價格彈性變得更加缺乏彈性。從更廣泛的角度來看，研究結(jié)果表明，需求的彈性降低意味著進(jìn)口商對美國棉花價格的變化變得不敏感，主要反映了為降低棉花市場貿(mào)易壁壘而建立的貿(mào)易關(guān)系所產(chǎn)生的影響。