梁流濤馮淑怡曲福田

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中國(guó)土地問(wèn)題研究中心,江蘇南京 210095;2.河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,河南開(kāi)封 475004)

農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)制:理論與實(shí)證＊

梁流濤1,2馮淑怡1曲福田1

(1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)中國(guó)土地問(wèn)題研究中心,江蘇南京 210095;2.河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院,河南開(kāi)封 475004)

在對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染核算及其時(shí)空演變特征分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)制分析框架,并利用省際面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析。主要研究結(jié)論如下:①1990-2006年我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的壓力呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),主要分布在人口眾多、農(nóng)業(yè)集約化程度較高的地區(qū)。②農(nóng)業(yè)面源污染形成的一般機(jī)制是:經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品需求結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)等都會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的環(huán)境因子產(chǎn)生影響,進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生量的差異;對(duì)農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)數(shù)量的增多和對(duì)耕地的消耗增大,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)面臨更大的生產(chǎn)集約程度,在很大程度上加大了農(nóng)業(yè)面源污染;經(jīng)濟(jì)發(fā)展同時(shí)也導(dǎo)致公眾對(duì)高質(zhì)量環(huán)境的需求增多,環(huán)保意識(shí)也大大提高,為農(nóng)業(yè)面源污染管理政策提供了有效執(zhí)行土壤,另外,經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也為加大環(huán)境投資和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ),可能減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的壓力;③實(shí)證研究表明,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演化、技術(shù)進(jìn)步、環(huán)境管理制度等方面是影響農(nóng)業(yè)面源污染的重要因素,應(yīng)是農(nóng)業(yè)面源污染控制和管理政策創(chuàng)新的重點(diǎn)。

農(nóng)業(yè)面源污染;形成機(jī)制;面板數(shù)據(jù)

目前水環(huán)境污染問(wèn)題已成為影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。就世界范圍而言,農(nóng)業(yè)面源污染是水環(huán)境質(zhì)量惡化的主要原因[1],例如,在荷蘭,來(lái)自農(nóng)田的氮磷的負(fù)荷分別占60%和50%左右[2],美國(guó)60%以上的地表水環(huán)境問(wèn)題是由農(nóng)業(yè)活動(dòng)引起的[3]。在中國(guó),水污染狀況不容樂(lè)觀,2005年我國(guó)七大水系的411個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面中,Ⅳ-Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的斷面比例達(dá)到了59%,28個(gè)國(guó)控重點(diǎn)湖(庫(kù))中,Ⅴ類和劣Ⅴ類水質(zhì)的湖(庫(kù))占51%,其中太湖、滇池和巢湖等我國(guó)重要水體處于中度富營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)。隨著工業(yè)點(diǎn)源污染得到有效控制,農(nóng)業(yè)面源污染成為了水污染的主要原因。例如,太湖水體富營(yíng)養(yǎng)化的總氮和總磷貢獻(xiàn)率中農(nóng)業(yè)污染所占的比重分別為59%、30%[4],在進(jìn)入滇池的總氮和總磷負(fù)荷中,農(nóng)業(yè)面源污染物分別占53%和42%[5]。如何控制和管理農(nóng)業(yè)面源污染已成為水環(huán)境政策和生態(tài)環(huán)境管理研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。本文在對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染類型和特征分析的基礎(chǔ)上,構(gòu)建經(jīng)濟(jì)發(fā)展中農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)理分析框架,并利用省際面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析,以期為農(nóng)業(yè)面源污染的有效管理、實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染類型及現(xiàn)狀分析

1.1 我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染類型及核算方法

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的專業(yè)化、區(qū)域化、集約化打破了傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)部門(mén)之間物質(zhì)和能量循環(huán),農(nóng)業(yè)系統(tǒng)“高投入、高產(chǎn)出、高廢物”的“三高”生產(chǎn)模式,導(dǎo)致大量廢物產(chǎn)生,它們和過(guò)量投入一起成為水環(huán)境污染的主要來(lái)源。在我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染主要包括四類:①農(nóng)田化肥污染。我國(guó)正處在由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)過(guò)渡時(shí)期,農(nóng)業(yè)發(fā)展對(duì)化學(xué)品的依賴性還很大[6],農(nóng)業(yè)產(chǎn)量至少有四分之一是靠化肥等化學(xué)物品取得的[7]。2005年我國(guó)化肥施用量達(dá)到了4 766.2萬(wàn)t,占全世界消費(fèi)量的四分之一,化肥施用強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)發(fā)達(dá)國(guó)家設(shè)置的225 kg/hm2的安全上限?；适┯昧窟^(guò)高,再加上施用結(jié)構(gòu)不合理,加劇了日益嚴(yán)重的地表水富營(yíng)養(yǎng)化趨勢(shì),還導(dǎo)致了地下水硝酸鹽超標(biāo)。②畜禽養(yǎng)殖污染。近年來(lái)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛,但同時(shí)畜禽糞尿排泄量日益增多,2005年畜禽糞便產(chǎn)生量是工業(yè)固體廢棄物的4倍[5],預(yù)計(jì)2015年達(dá)到60億t。③農(nóng)田固體廢物污染。我國(guó)每年的農(nóng)作物秸稈生產(chǎn)量約為7億t,而秸稈的綜合利用率還不足15%。農(nóng)作物秸稈四處堆放現(xiàn)象非常普遍,更有甚者將堆放于沿河沿湖岸,在雨水的沖刷下大量的滲濾液排入水體,從而形成更直接、危害更大的面源污染。④農(nóng)村生活污染。我國(guó)農(nóng)村人口眾多,并且居住分散,農(nóng)村生活污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染也不容忽視,農(nóng)村生活污染主要包括農(nóng)村生活污水和人糞尿流失造成的污染。

利用清單分析方法的思路對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染核算。假設(shè)一定的農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)應(yīng)一定的農(nóng)業(yè)污染排放量,并綜合多種分析方法建立的農(nóng)業(yè)活動(dòng)和污染排放量響應(yīng)關(guān)系以單元為核心,以省市為核算單位。根據(jù)我國(guó)的具體情況,主要分析農(nóng)田化肥、畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田固體廢棄物以及農(nóng)村生活四種污染類型,污染物主要是COD、TN、TP三類,計(jì)算公式如下[8]:

式中:E為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染的排放量;EUi為單元i指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù);ρi為單元i污染物的產(chǎn)污強(qiáng)度系數(shù);ηi為表征相關(guān)資源利用效率的系數(shù);PEi為農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染的產(chǎn)生量,即不考慮資源綜合利用和管理因素時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活造成的最大潛在污染量;Ci為單元i污染物J的排放系數(shù),它由單元和空間特征(S)決定,表征區(qū)域環(huán)境、降雨、水文和各種管理措施對(duì)農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染的綜合影響。EI為農(nóng)業(yè)面源污染排放強(qiáng)度,表征農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染在土地上的富集程度,和農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染對(duì)環(huán)境的影響;AL為研究區(qū)域的農(nóng)地面積,主要是耕地、園地和牧草地?？紤]到各類系數(shù)受降雨、土地利用類型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)等地區(qū)性因素的強(qiáng)烈影響,各類系數(shù)在全國(guó)尺度上會(huì)有很大的差異。在文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上,建立不同區(qū)域各類型系數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù),本文綜合樣本地區(qū)相關(guān)研究結(jié)論進(jìn)行分區(qū)賦值[8-11]。另外,計(jì)算所需的全國(guó)以及各省市其他數(shù)據(jù)主要來(lái)自歷年的《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)農(nóng)業(yè)年鑒》、《新中國(guó)五十五年統(tǒng)計(jì)資料匯編》以及各省市統(tǒng)計(jì)年鑒和農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)資料。

1.2 農(nóng)業(yè)面源污染時(shí)空特征分析

利用公式(1)和(2),計(jì)算1990-2006年中國(guó)各省市農(nóng)業(yè)面源污染的排放總量和排放強(qiáng)度,并匯總得到全國(guó)層面的數(shù)據(jù)(表1)。其中2003年的核算結(jié)果與陳鵬敏、陳吉寧等研究結(jié)果差別較小,這表明選擇的核算方法和相應(yīng)的指標(biāo)具有一定的可信度。

1.2.1 農(nóng)業(yè)面源污染排放時(shí)序變化特征

1990-2006年間全國(guó)農(nóng)業(yè)面源COD、TN和TP的排放量平均值分別為573.71、643.74和79.11萬(wàn)t,整體上呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì),年均增長(zhǎng)率出分別為1.33%、2.31%、3.28%。但也呈現(xiàn)出一定的波動(dòng),2006年與2005年相比,農(nóng)業(yè)面源污染排放略有降低,主要原因是畜禽養(yǎng)殖規(guī)模減少。此期間全國(guó)農(nóng)業(yè)面源COD,TN和TP平均單位面積排放強(qiáng)度分別為8.62,9.69和1.1 kg/hm2,也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),年均增長(zhǎng)率分別為1.34%、2.69%、3.23%?？梢?jiàn),近年來(lái)農(nóng)業(yè)面源污染排放量和排放強(qiáng)度均呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。

表1 1990-2006年中國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染排放總量和排放強(qiáng)度Tab.1 T otal emission and emission intensity of non-point source pollution(1990-2006)

1.2.2 農(nóng)業(yè)面源污染空間分布特征

但是過(guò)地磅得當(dāng)心，因?yàn)榈匕鹾苋菀妆贿b控器控制。在糧車(chē)停在地磅上時(shí)，地磅會(huì)顯示當(dāng)前的重量。但是有不法分子發(fā)明了一種遙控器設(shè)備，可以控制地磅上的顯示數(shù)字，把數(shù)字加大或者減小，損害農(nóng)民的利益。

農(nóng)業(yè)面源污染排放量和排放強(qiáng)度的空間差異較大,排放總量較大的地區(qū)主要分布在人口眾多、農(nóng)業(yè)集約化程度較高的山東、河南、河北、四川、江蘇、湖北、安徽等省市;排放強(qiáng)度較大的省份主要集中在人口密度較大的地區(qū),如,山東、江蘇、河南、天津等。而陜西、云南、寧夏、甘肅、新疆、青海、內(nèi)蒙古、西藏等西部地區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染排放總量和排放強(qiáng)度都較少。

1.2.3 農(nóng)業(yè)面源污染源分析

農(nóng)業(yè)面源污染COD主要來(lái)源于畜禽養(yǎng)殖和農(nóng)村生活污染,1990-2006年間畜禽養(yǎng)殖對(duì)農(nóng)業(yè)面源COD的貢獻(xiàn)率分別為49.08%、44.34%;農(nóng)業(yè)面源污染TN主要來(lái)源于農(nóng)田化肥和畜禽養(yǎng)殖,1990-2006年間對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染貢獻(xiàn)率分別為42.24%和38.86%;農(nóng)業(yè)面源污染TP主要來(lái)源于農(nóng)田化肥和畜禽養(yǎng)殖,2006年其貢獻(xiàn)率分別為27.29%和46.99%?？梢?jiàn),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥流失和畜禽養(yǎng)殖的發(fā)展是農(nóng)業(yè)面源污染的主要原因,并且對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染貢獻(xiàn)較大的農(nóng)田化肥和畜禽養(yǎng)殖污染呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),應(yīng)當(dāng)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)化肥污染和畜禽養(yǎng)殖污染作為農(nóng)業(yè)面源污染重點(diǎn)控制的污染類型。

2 農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)制分析框架

Steve R C等構(gòu)建了生態(tài)環(huán)境演變的分析框架,將引起其變化的驅(qū)動(dòng)力分為直接驅(qū)動(dòng)力和間接驅(qū)動(dòng)力[12]。其中直接驅(qū)動(dòng)力是直接影響生態(tài)系統(tǒng)的過(guò)程,主要包括那些對(duì)物理、化學(xué)以及生物方面產(chǎn)生影響的因素,如氣候變化、土地覆被變化等;間接驅(qū)動(dòng)力主要包括人口狀況、經(jīng)濟(jì)狀況、社會(huì)政治狀況、科學(xué)技術(shù)狀況以及文化等,主要是通過(guò)改變或影響直接驅(qū)動(dòng)力的作用效果而產(chǎn)生比較廣泛的影響。該框架十分強(qiáng)調(diào)間接驅(qū)動(dòng)力對(duì)生態(tài)環(huán)境演變的作用,因?yàn)檫@些因子是可控的,研究這些因子對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響對(duì)于生態(tài)環(huán)境管理政策的制定具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文借鑒此思路,從影響農(nóng)業(yè)面源污染的間接因素出發(fā),構(gòu)建農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)理的理論分析框架。

相關(guān)研究認(rèn)為環(huán)境污染受不同發(fā)展階段的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、環(huán)境政策以及宏觀經(jīng)濟(jì)等因素的影響[13,14]。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的演變、技術(shù)進(jìn)步水平的提高、相應(yīng)的制度安排的變革以及農(nóng)產(chǎn)品需求總量和結(jié)構(gòu)的變動(dòng)等方面,這些都會(huì)造成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、土地利用方式、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的方面的變動(dòng),并在環(huán)境因子的作用下對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生不同影響。另外,經(jīng)濟(jì)發(fā)展也會(huì)使人們對(duì)高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品以及農(nóng)業(yè)環(huán)境服務(wù)的需求迅速增加,同時(shí)對(duì)環(huán)境投資能力也增大,能夠產(chǎn)生環(huán)境治理效應(yīng)(見(jiàn)圖1)。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變與農(nóng)業(yè)面源污染。經(jīng)濟(jì)發(fā)展中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)的重要內(nèi)容是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)演變,主要包括種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)的比例變動(dòng)以及種植業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變動(dòng),其變化將導(dǎo)致農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素投入以及農(nóng)業(yè)景觀結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化,從而對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生不同的影響。在改變農(nóng)業(yè)景觀方面,如調(diào)節(jié)某土地斑塊的種植作物,最終影響面源污染產(chǎn)生量。土地利用方式是面源污染的直接導(dǎo)致因素之一,不同土地利用類型的面源污染物輸移方式和程度不一樣,影響水體水質(zhì)的程度也不一樣。在改變農(nóng)業(yè)投入要素方面,如調(diào)節(jié)化肥的施用量、調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)的發(fā)展規(guī)模和發(fā)展結(jié)構(gòu),而影響面源污染。

技術(shù)進(jìn)步與農(nóng)業(yè)面源污染。這里的技術(shù)進(jìn)步是廣義的,除了包括科技創(chuàng)新外,還包括管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新等“軟”技術(shù)進(jìn)步[15]。技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響是一種全過(guò)程的,從事前預(yù)防到事中指導(dǎo)再到事后治理都會(huì)產(chǎn)生影響,在農(nóng)業(yè)面源污染的控制和管理中更多的發(fā)揮的是正面效應(yīng)。Hayami和Ruttan所描述的誘致性技術(shù)變遷就表明技術(shù)進(jìn)步能夠降低對(duì)環(huán)境的破壞[16]。Grossman和Krueger也認(rèn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)環(huán)境壓力技術(shù)效應(yīng)可以減少環(huán)境壓力[13]。但農(nóng)業(yè)技術(shù)水平不高,技術(shù)進(jìn)步在農(nóng)業(yè)面源污染控制中的作用可能不能充分發(fā)揮。

環(huán)境保護(hù)制度、政策與農(nóng)業(yè)面源污染。在技術(shù)水平既定的條件下,不同的農(nóng)業(yè)面源污染環(huán)境管理制度安排會(huì)導(dǎo)致不同的環(huán)境效果。完善的農(nóng)業(yè)面源管理制度,能夠?yàn)槿藗兊纳a(chǎn)行為和環(huán)境治理行為提供規(guī)范,產(chǎn)生環(huán)境治理效應(yīng),在農(nóng)業(yè)面源污染控制和治理中具有重要的意義。但如果農(nóng)業(yè)面源污染管理政策不完善、不夠系統(tǒng),可能會(huì)影響農(nóng)業(yè)面源污染管理效率。

經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)資源的需求和農(nóng)業(yè)面源污染。農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要農(nóng)業(yè)作為支撐。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)資源需求逐步增大,農(nóng)業(yè)資源的稀缺性就更明顯,對(duì)農(nóng)業(yè)資源的集約利用水平也日益提高,導(dǎo)致以農(nóng)業(yè)面源污染為主的一系列環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生。主要表現(xiàn)在:①經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)產(chǎn)品需求的增長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)變動(dòng)造成的環(huán)境壓力。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中工業(yè)化和城市化進(jìn)程,一方面急劇增加的城市人口增大了對(duì)農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)需求,另一方面以農(nóng)產(chǎn)品為加工對(duì)象的工業(yè)部門(mén)迅速發(fā)展,也會(huì)導(dǎo)致對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求大幅增長(zhǎng)。在短期內(nèi)又無(wú)法對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)部門(mén)進(jìn)行根本性改造,主要依靠化肥、農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)化學(xué)品來(lái)滿足社會(huì)需求就成為必然選擇,并可能造成農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)生態(tài)環(huán)境的潛在威脅加劇。②經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)非農(nóng)土地需求的增長(zhǎng)帶來(lái)的環(huán)境壓力。經(jīng)濟(jì)發(fā)展中大量的耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地是一個(gè)必然趨勢(shì),并且耕地非農(nóng)化一般發(fā)生在城鄉(xiāng)結(jié)合部以及肥沃耕地類型中,而新補(bǔ)充的耕地質(zhì)量低下。這就造成耕地面積減少、耕地質(zhì)量整體下降,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)將面臨更大的生產(chǎn)集約程度,農(nóng)業(yè)面源污染也可能呈現(xiàn)日益加重趨勢(shì)。③經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力需求的增加帶來(lái)的環(huán)境壓力。經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中伴隨著大量農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力向非農(nóng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,農(nóng)民的生產(chǎn)和生活方式也會(huì)發(fā)生重大變化,不再執(zhí)行傳統(tǒng)的精耕細(xì)作等耕作制度,取而代之的是過(guò)量農(nóng)業(yè)化學(xué)品投入,糞便、綠肥等有機(jī)肥的使用量也大量減少,這些都可能影響農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量。

圖1 農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)理分析框架Fig.1 Analytical framework of economic development to agricultural non-point source pollution

經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的改善效應(yīng)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高,人們對(duì)高質(zhì)量農(nóng)產(chǎn)品以及農(nóng)業(yè)環(huán)境服務(wù)的需求迅速增長(zhǎng),激發(fā)了社會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境品質(zhì)的需求。能夠誘使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者、政府關(guān)注到農(nóng)業(yè)環(huán)境中來(lái),通過(guò)增大環(huán)境投資,減少和控制農(nóng)業(yè)面源污染。另一方面,經(jīng)濟(jì)發(fā)展也為環(huán)境友好型生產(chǎn)技術(shù)的使用和推廣提供經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ),農(nóng)民教育水準(zhǔn)及環(huán)保意識(shí)也有較大提高,能夠在很大程度上能夠減少農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生。

3 實(shí)證研究

3.1 模型構(gòu)建和指標(biāo)選擇

3.1.1 模型構(gòu)建

在上文構(gòu)建的經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染作用機(jī)理的分析框架下,從結(jié)構(gòu)變動(dòng)、技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)業(yè)資源的需求狀況等方面分析農(nóng)業(yè)面源污染演變的驅(qū)動(dòng)因素?；灸Ｐ驮O(shè)定為:

其中,E為農(nóng)業(yè)面源污染指標(biāo),X為影響因素,γ為回歸系數(shù),α為常數(shù)項(xiàng),下標(biāo)i省份,t表示時(shí)間。

3.1.2 指標(biāo)的選擇

根據(jù)構(gòu)建的農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)制的理論分析框架選擇相應(yīng)的指標(biāo)。①產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響主要是通過(guò)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)和種植業(yè)內(nèi)部結(jié)構(gòu)變動(dòng)體現(xiàn)出來(lái)的,本文分別用糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物的比例(plastr)和畜禽養(yǎng)殖業(yè)比重(ani)來(lái)表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)。經(jīng)濟(jì)作物所占的比重增加,導(dǎo)致農(nóng)作物對(duì)化肥的需求增多,可能造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響,因此預(yù)期的種植結(jié)構(gòu)回歸系數(shù)可能為負(fù)。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)更多變現(xiàn)為畜禽業(yè)所占的比重提高,畜禽養(yǎng)殖在很大程度上增加了農(nóng)業(yè)面源污染,因此,回歸系數(shù)預(yù)期為正。②目前普遍用全要素生產(chǎn)率來(lái)代表技術(shù)進(jìn)步。近年來(lái)關(guān)于全要素生產(chǎn)率分解的研究較多,生產(chǎn)率的增長(zhǎng)由3部分組成:一是科技進(jìn)步(新技術(shù)的采用或新產(chǎn)品的發(fā)明),二是純技術(shù)效率(管理效率的提高和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累),三是規(guī)模效率(組建和管理大企業(yè)的能力以及知識(shí))[15]。在定量測(cè)度方法上,Fare等構(gòu)建的基于非參數(shù)的DEA-Malmquist指數(shù)應(yīng)用非常廣泛[17]。本文采用非參數(shù)的DEA-Malmquist指數(shù)方法,利用DEAP2.1軟件包將中國(guó)農(nóng)業(yè)部門(mén)的全要素生產(chǎn)率分解為科技進(jìn)步(tech)、純技術(shù)效率(pech)和規(guī)模效率(sech)。這三類指標(biāo)都能夠減少農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生,預(yù)期回歸系數(shù)的符號(hào)為負(fù)。③用人均經(jīng)營(yíng)耕地?cái)?shù)量(Acul)來(lái)代替經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)農(nóng)業(yè)資源需求的供給狀況,該指標(biāo)能夠反映農(nóng)業(yè)資源的稀缺程度。人均經(jīng)營(yíng)耕地面積越大,表明該地區(qū)農(nóng)業(yè)資源較豐富,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境壓力也相對(duì)減少,因此該指標(biāo)回歸系數(shù)預(yù)期為負(fù)。④環(huán)境管制制度和政策通常很難直接衡量,有的研究采用環(huán)境治理投資額來(lái)代替[18-19],但對(duì)于這一指標(biāo)選取缺乏令人信服的解釋。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,為了量化農(nóng)業(yè)面源污染管理制度變量,以與農(nóng)業(yè)面源污染相關(guān)的制度和政策的頒布和執(zhí)行情況為基準(zhǔn),利用通過(guò)專家打分的特爾菲方法,針對(duì)不同時(shí)段和不同區(qū)域進(jìn)行打分,并分別賦值。將1990年農(nóng)業(yè)面源污染制度定義為1,這時(shí)處于弱管理狀態(tài),隨后隨著相關(guān)政策的執(zhí)行,對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的管理逐步加強(qiáng)。該指標(biāo)預(yù)期回歸系數(shù)為負(fù),也就是說(shuō)農(nóng)業(yè)面源污染管理政策逐步完善,有利于降低農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生。

3.2 模型回歸及計(jì)量結(jié)果分析

利用1990-2006年間我國(guó)省際面板數(shù)據(jù),分析我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染影響因素。利用(3)式分別對(duì)COD、TN和TP三類污染指標(biāo)進(jìn)行回歸,同時(shí)根據(jù)F-test和Hausman檢驗(yàn)選擇合適的模型,具體結(jié)果見(jiàn)表2。

產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響。從回歸結(jié)果來(lái)看,種植結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染三類污染的影響相同,并且都在5%的置信水平上通過(guò)檢驗(yàn)。隨著經(jīng)濟(jì)作物在種植業(yè)中的比重的提高,也在一定程度上加重了農(nóng)業(yè)面源污染,也就是說(shuō)目前我國(guó)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整更多的表現(xiàn)為負(fù)面效應(yīng)。此結(jié)論與我國(guó)的實(shí)際情況相符合,我國(guó)種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變動(dòng),1961-2005年間糧食作物播種面積連續(xù)下降了1 717萬(wàn)hm2,而經(jīng)濟(jì)作物播種面積呈迅速上升趨勢(shì),特別是蔬菜、果樹(shù)和花卉等增長(zhǎng)更是顯著,僅最近10年中,中國(guó)菜果花種植面積增長(zhǎng)了近3倍,常年播種面積已超過(guò)3×107hm2[20]?？梢?jiàn)在種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的過(guò)程中,經(jīng)濟(jì)作物所占的比重逐步增大,由于各類作物對(duì)化肥的需求量很大,也導(dǎo)致了施肥總量和施肥結(jié)構(gòu)的變動(dòng)。傳統(tǒng)的糧食作物施肥量穩(wěn)步增長(zhǎng)的同時(shí),很多新興的經(jīng)濟(jì)作物(如菜果花等新型產(chǎn)業(yè))化肥施用水平也達(dá)到很高的水平,已經(jīng)成為化肥消費(fèi)的主體和化肥消費(fèi)增長(zhǎng)的主要推動(dòng)力。相關(guān)研究表明,化肥施用水平和化肥流失率具有正相關(guān)性,可見(jiàn),種植結(jié)構(gòu)演變?cè)谝欢ǔ潭壬峡赡茉黾恿宿r(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的潛在危險(xiǎn)。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)另一個(gè)明顯的趨勢(shì)畜牧業(yè)所占的比重迅速增加,回歸結(jié)果顯示,此過(guò)程對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響較為顯著,在1%或者10%的置信水平上通過(guò)檢驗(yàn),并且對(duì)三類污染物的影響趨勢(shì)一致,符號(hào)都為正,與我們的預(yù)期一致。近年來(lái)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅猛,畜禽養(yǎng)殖在農(nóng)業(yè)中的比重不斷增加。同時(shí)也帶來(lái)了畜禽養(yǎng)殖污染問(wèn)題,由于設(shè)備落后不能及時(shí)、合理的對(duì)畜禽養(yǎng)殖固體廢棄物和廢水進(jìn)行處理,造成大量養(yǎng)分流失,帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境壓力,并且具有影響范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)。這表明隨著農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)中畜牧業(yè)在比重的提高,農(nóng)業(yè)面源污染也呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。綜上,我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)更多地表現(xiàn)為負(fù)面影響。

表2 農(nóng)業(yè)面源污染影響因素分析Tab.2 Influence factors of agricultural non-point source pollution

技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響?；貧w結(jié)果顯示,科技進(jìn)步(tech)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染三類污染物的影響相同,符號(hào)為負(fù),并且都在1%或者5%的顯著水平上通過(guò)檢驗(yàn),這表明我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中新技術(shù)的采用能夠降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響,與我們的預(yù)期一致。純技術(shù)效率(pech)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染三類污染物的影響也都一致,并且都在1%或者10%的顯著水平上通過(guò)檢驗(yàn),這表明管理效率的提高和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)發(fā)揮了作用,能夠提高資源利用效率,減少農(nóng)業(yè)面源污染,這也與我們的預(yù)期一致。而規(guī)模效率(sech)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響總體上不顯著,與我們的預(yù)期不一致,這可能與我國(guó)目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總體規(guī)模小,規(guī)模效率沒(méi)有充分發(fā)揮有很大的關(guān)系。綜上,技術(shù)進(jìn)步的三個(gè)層面對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響不盡相同,科技進(jìn)步率和純技術(shù)效率能夠降低農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生,而規(guī)模效率對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響不顯著。但必須看到目前我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步水平不高的現(xiàn)實(shí),1990-2006年間農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步率僅為1.040,科技進(jìn)步率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率分別為1.047、0.955和0.999,目前技術(shù)進(jìn)步在農(nóng)業(yè)面源污染控制和管理中發(fā)揮的作用還是很有限的。必須加大技術(shù)進(jìn)步在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。

人均經(jīng)營(yíng)耕地面積對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響。回歸系數(shù)顯示,耕地資源稟賦對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響顯著,在5%的顯著水平下通過(guò)了檢驗(yàn),也就是說(shuō)農(nóng)業(yè)資源豐富的地區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的壓力較小,主要原因是農(nóng)地資源豐富的地區(qū)對(duì)土地的集約化經(jīng)營(yíng)程度不高,能夠減少對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的負(fù)面影響。但從目前我國(guó)的現(xiàn)實(shí)來(lái)看,我國(guó)土地經(jīng)營(yíng)規(guī)模普遍偏小,并且人為劃分為若干小塊,為了滿足社會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的需求,就會(huì)加大對(duì)土地的集約化程度,大量使用化肥等致污性投入,在很大程度上加重了農(nóng)業(yè)面源污染。

環(huán)境管理制度對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響。從回歸系數(shù)來(lái)看,制度因素對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響較為顯著,但符號(hào)為正,這與我們預(yù)期不一致。可能的解釋是我國(guó)的環(huán)境制度與農(nóng)業(yè)面源污染特征的不適應(yīng)性、農(nóng)業(yè)面源管理制度不健全等在很大程度上限制了其正面效應(yīng)的發(fā)揮。農(nóng)業(yè)面源污染具有不同于城市和工業(yè)污染的特點(diǎn):排放主體的分散性和隱蔽性、污染發(fā)生的隨機(jī)性、機(jī)理過(guò)程的復(fù)雜性、污染負(fù)荷的時(shí)空差異性等。而我國(guó)的環(huán)境管理體系主要是針對(duì)城市和工業(yè)污染的防治而建立的,主要是“重末端治理、輕源頭防治”的污染控制模式[5],這就造成水污染管理政策與農(nóng)業(yè)面源污染特征的不適應(yīng)性,不利于農(nóng)業(yè)面源污染的控制和治理。我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染長(zhǎng)期處于“沒(méi)法(律)管”、“沒(méi)人管”、“沒(méi)人能管”、“沒(méi)錢(qián)管”的局面,主要表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)面源污染相關(guān)管理制度的不健全,農(nóng)業(yè)面源污染管理缺乏明確、權(quán)威的機(jī)構(gòu),地方政府以及各職能部門(mén)、農(nóng)戶之間的權(quán)利與義務(wù)模糊不清,政府用于農(nóng)業(yè)面源污染的治理的投資也有限等方面,并且零星的農(nóng)業(yè)面源管理制度也以管制制度為主,缺少激勵(lì)性的政策措施,這些都可能導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染控制和管理效率不佳。因此,農(nóng)業(yè)面源污染管理制度改革的重點(diǎn)是逐步完善農(nóng)業(yè)面源污染管理體制,綜合運(yùn)用多種政策工具,重視激勵(lì)政策工具的作用。

4 研究結(jié)論和政策啟示

本文在對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染核算的基礎(chǔ)上分析我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染的時(shí)空演變特征,并構(gòu)建農(nóng)業(yè)面源污染形成機(jī)理分析框架,利用面板數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析。主要結(jié)論如下:

(1)1990-2006年我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染三種污染物(COD、TN、TP)排放總量和排放強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。在空間分布上,農(nóng)業(yè)面源污染排放總量較大的省市主要分布在山東、河南、河北、四川、江蘇、湖北、安徽等人口眾多、農(nóng)業(yè)集約化程度較高的地區(qū);單位面積排放強(qiáng)度較大的省份主要集中在山東、江蘇、河南、天津等省市。這些地區(qū)應(yīng)該是農(nóng)業(yè)面源污染控制的重點(diǎn)區(qū)域。從污染來(lái)源來(lái)看,化肥污染和畜禽養(yǎng)殖污染是農(nóng)業(yè)面源污染的主要原因,因此,這兩方面應(yīng)當(dāng)是重點(diǎn)控制的污染類型。農(nóng)業(yè)面源污染來(lái)源存在著明顯的區(qū)域差異,在實(shí)際操作中,要因地制宜地制定農(nóng)業(yè)面源控制和管理戰(zhàn)略。

(2)農(nóng)業(yè)面源污染形成的一般機(jī)理是:經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)農(nóng)產(chǎn)品需求結(jié)構(gòu)以及農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)都會(huì)對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生的環(huán)境因子產(chǎn)生影響,進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)業(yè)面源污染產(chǎn)生量的差異;對(duì)農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)數(shù)量的增多和對(duì)耕地的消費(fèi)增大,農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)面臨更大的生產(chǎn)集約程度,在很大程度上加大了農(nóng)業(yè)面源污染;經(jīng)濟(jì)發(fā)展導(dǎo)致公眾對(duì)高質(zhì)量環(huán)境的需求增多,人們自覺(jué)參與環(huán)境保護(hù)的意識(shí)也大大提高,為農(nóng)業(yè)面源污染管理政策提供了有效執(zhí)行土壤,同時(shí)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也為加大環(huán)境投資和先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用提供基礎(chǔ),可能減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的壓力。

(3)農(nóng)業(yè)面源污染演變的驅(qū)動(dòng)因素是多方面的,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)中重要的兩方面種植結(jié)構(gòu)的變動(dòng)和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)很大程度上加大的農(nóng)業(yè)面源污染,技術(shù)進(jìn)步中的科技進(jìn)步和純技術(shù)效率的提高能夠減少農(nóng)業(yè)面源污染,規(guī)模效率對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的影響不顯著,但整體上我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步率偏低,影響了技術(shù)進(jìn)步在降低農(nóng)業(yè)面源污染中的正面作用;由于農(nóng)業(yè)面源污染管理不完善,其應(yīng)有的作用還沒(méi)有發(fā)揮。因此,農(nóng)業(yè)面源污染控制和管理政策創(chuàng)新的重點(diǎn)是:優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),使其向有利于減少農(nóng)業(yè)面源污染發(fā)展;轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,提高技術(shù)進(jìn)步在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用,同時(shí)大力推廣環(huán)境友好型的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和農(nóng)業(yè)清潔生產(chǎn);逐步完善農(nóng)業(yè)面源污染管理政策體系,綜合應(yīng)用多種政策工具,重視激勵(lì)機(jī)制在農(nóng)業(yè)面源污染管理中作用。

(編輯:王愛(ài)萍)

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AbstractThis article first analyzed evolution characteristics of agricultural non-point source pollution,then constructed an analytical framework of economic development to agricultural non-point source pollution,and at last used the panel data to make an empirical analysis.The main conclusions are asfollows:①The pressure of agricultural non-point source pollution on economic development rised in 1990-2006.Farmlandfertilizer pollution and livestock and poultry pollution were the main causes.Agricultural non-point source pollution was mainly distributed in areas of larger population and higher agriculture intensification.②The forming mechanism of agricultural non-point source pollution was that economic development caused the change of demand structure for agricultural products as well as the agricultural structure change,which had an influence on environmental factors caused by agricultural non-point source pollution and led to differences of agricultural non-point source pollution.Increase of agricultural products consumption and arable land consumption in agro-ecological systems increase the agricultural surface source pollution to a great extent.The economic development causes the public to increase demands for high quality environment.In addition,economic growth also provides the basis for increased environmental investment and the application of advanced technology,and possibly reduces the pressure on the environment of agricultural production.③The evolution of industrial structure,the improvement of technological level,the corresponding changes in institutional arrangements are primary reasonsfor agricultural non-point source pollution,and they should be the key points in the control of agricultural non-point source pollution.

Key wordsagricultural non-point source pollution;forming mechanism;panel data

Forming Mechanism of Agricultural Non-Point Source Pollution:A Theoretical and Empirical Study

LIANGLiu-tao1,2FENG Shu-Yi1QU Fu-tian1
(1.China Center for Land Policy Research,Nanjing Agricultural University,NanjingJiangsu 210095,China;
2.College of Environment and Planning,Henan University,Kaifeng Henan 475004,China)

F323.22

A

1002-2104(2010)04-0074-07

10.3969/j.issn.1002-2104.2010.04.013

2009-09-17

梁流濤,博士,講師,主要研究方向?yàn)橘Y源經(jīng)濟(jì)與環(huán)境經(jīng)濟(jì)。

曲福田,博士,教授,博導(dǎo),主要研究方向?yàn)橘Y源環(huán)境經(jīng)濟(jì)與管理。

＊國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“農(nóng)村發(fā)展中生態(tài)環(huán)境管理研究”(70833001)資助。