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基于EKG的中国农业面源污染实证分析.pdf

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西南交通大学硕士学位论文主要工作贡献声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下收集了大量有关农业生产的数据,包括化肥使用量、农药使用量、地膜使用量和农村人均纯收入,并根据EKC理论用SPSSl3.0和EVIEWS5.0对这些数据进行分析,得出了全国和中国各省化肥、农药、地膜使用量与农村人均纯收入的关系,证明了中国全国和多数省农业面源污染符合EKC,并且正处于上升阶段,但是上升的速率已减缓,接近倒“U“型的顶点。本人郑重声明所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名.璜.刍日期“7叼12-、/.乒西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页摘要目前,农业面源污染已成为了全球共同关注的环境问题,农业面源污染是水体污染的主要原因之一。我国的农业面源污染也日益严重。笔者收集了1991年到2009年全国和各省直辖市、自治区化肥、农药、地膜的使用量,以及农民人均收入的数据做实证分析,以求证中国农业面源污染是否符合环境库兹捏茨理论,并进一步判断我国的农业面源污染的现状。实证分析结果显示,2009年我国的农民人均收入为5153元,化肥、农药、地膜的使用量随着农民人均收入的增长而增加,正处于EKC的上升阶段,但是上升的速度已减缓;全国总的化肥使用量、农药使用量、地膜使用量与农民人均收入之间都存在倒“U“型关系,根据模型估计预测的拐点分别为人均收入6384元、6223元和7366元。我国各省的化肥、农药、地膜的使用量与各省农民人均收入的关系存在一定的差异。这些差异表现在各省所处的EKC阶段不同,东部沿海经济发达地区的EKC基本已经接近甚至达到拐点位置,中部地区的EKC正处于上升阶段,但是上升的速度比较缓慢,西部地区经济相对比较落后,EKC正处于快速上升阶段。少数较发达省直辖市化肥、农药、地膜的使用量与农民人均收入的关系没有明显的EKC特征,但从整体上看北京市和上海市的化肥、农药、地膜的使用量与农民人均收入的关系有下降的趋势,天津市和浙江省的化肥、农药、地膜的使用量与农民人均收入的关系则保持在一个相对平稳的状态。关键词农业面源污染;环境库兹捏茨曲线;化肥;农药;地膜;~ ~~AbstractAgncuIturaJ non-po加t source pollution is one of the mainreasons for water pollution.1 nese daysgricultural non-pointsource pollution has cauSed public concem allover theworld.And it’s also become a serious problem for China inrecent yearS.Fhls锄1cle collected the data which from 1 99 1 to 2009 include ch锄ic鲥触ilizerconsumptlon‘ agricultural pesticides consumptions ,and agricult删 mul出ng 6lm∞ns啪ptlon m眦ry Chinese province,then,based on thesedata,this article representedt11e reallstlc condition of China’s agriculturalnon-point source pollution though some relatedtheories about the Environmental Kuznets CuIve.1 nough舭锄piileal research,it concluded that there is觚invertedU.shaped代1at郴hlpb咖啪theconsumption of chemical fertilizer,agricul删pesticjdes、agncultural mulcbjng film and per capita income of rural residents.The invenedU.shapedcu/we between chemical fertilizer consumption a11dper c印ita income of mral residents reach1ts t眦彻培poim whenlncome reaches 63 84Yuan.The turning po诚be撕een硎cultmlpeStlcldes consumptions and per capita income of rural residents is 6223 Yuall.netulllingpomt b咖een agricultural mulching film consumptions andper capita income of腻Ilresldents is 7366 Yuan·China’s rural per capita income reached5 1 53 YuaIl in 2009.Thecons姗ptlonS of cnemical fertilizer,agricultural pesticides and agricultu脚mu】chingfilma∞mc陀2use啪t11 the growth of rural per capita income.It shows atpresent China EKC is onrising phase although the rising speed shows a li砌e slow.1 nere are dlversities among china’s provinces about therelationship be眦en theconsumptlons of cnemical fertilizer,agricultural pesticides and agricul删mulcllingfilm粕dm蹦resldents’per income·These diversities showed that the phase of the EKCvarynDm proVmce to province.The EKC of eastern coastal economicdeveloped area almoSthave reaChed the turning point,the middle areas’EKCis 0n rising phaSe at a slow rising驴ed,on the other halld,that of western region is rising ata rapid Speed due t0 its relativebackw玳I economy.A few developed provinces and muIlicipalitieshaS no obvious invenedu’sn印ed relationship be撕een the consumption of chemicalfertilizers, agriculturalpesticides,mulclling film and the眦al per capita income,but on the wh01e,tllisrelationshipot BelJlng and Sh锄ghai municipalities showeda downward trend如d Tianjin municipalitvand Zhejiang province kept at a relatively stable state. ‘Ke”vordsAgricultural non-point source pollution;Envir0】呦ental Ku趵etsCurve;chemicalfertilizer;agricultural pesticide;mulching fiIm西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 I I页目 录第1章绪论11.1研究背景及意义11.1.1选题背景11.1.2课题的研究意义21.2文献综述31.2.1环境库兹捏茨曲线EKC理论一31.2.2 EKC的研究方法.31.2.3 EKC的研究结果.41.2.4环境库兹捏茨曲线EKC理论的启发一41,2.5农业面源污染的外部效应理论.51.2.6改善农业面源污染的措施.61.3课题的研究方法和技术路线.91.3.1研究方法91.3,2技术路线9第2章农业面源污染源”2.1化肥污染.1 12.2农药污染..122.3地膜污染一..1 32.4畜禽养殖造成的污染.142.5焚烧秸秆造成的污染一1 5第3章数据及模型.1 63.1指标选取及数据来源.1 63.1.1农业面源污染指标..163.1.2农业经济增长指标。1 63.1.3其他数据。l 63.2模型.1 73.3数据检验。l 9第4章统计结果214.1化肥使用量.2 14.2农药使用量264.3地膜使用量..3 1第5章讨论375.1回归模璎..375.2统计数据的分类385.2.1各省化肥EKC分布。405.2.2各省农药EKC分布。4l5.2.3各省地膜EKC分布425.3 EKC的其他影响因素46结论.49展望与不足..51致谢.52参考文献一..53西南交通大学硕士研究生学位论文 第1页1.1研究背景及意义1.1.1选题背景第1章绪.论环境是人类生存的重要条件,当环境污染超出环境承载能力时,人类的生存条件将受到损害,甚至失去赖以生存的生态环境。随着人类进入工业化时代,生产力不断提高,环境污染也愈演愈烈。如今环境问题已成为全球性问题,防治污染、改善环境也已成为全人类共同的奋斗目标。我国经济正在向工业化国家迅速靠拢,经济高速发展也给环境带来了严重破坏和巨大的压力。近年来,我国为改善环境做出了不少努力,城市环境质量恶化的趋势得到缓解,但与此同时,我国农村环境质量在不断下降。其中,农业面源污染已成为我国环境污染中的一个重大问题。2010年2月国务院举行的新闻发布会,环境保护部副部长张力军在会上介绍了第一次全国污染源普查的基本情况,其中介绍了农业源污染物排放状况。他指出农业源污染物对水环境影响较大,其化学需氧量排放量为1324.09万t,占化学需氧量排放总量的43.7%。农业源也是总氮、总磷排放的主要来源,其排放量分别为270.46万t和28.47万t,分别占排放总量的57.2%和67.4%。要从根本上解决我国的水污染问题,必须把农业源污染防治纳入环境保护的重要议程。【11重点流域水污染防治“十二五”规划提出把农业面源污染、畜禽养殖污染的治理作为明确任务,把清洁生产、农业面源控制纳入重点治理工程行列。强调要在认真分析现状的基础上,深入研究水污染防治涉及的环境经济政策、标准和制度规范,加强畜禽养殖污染防治、农村环境整治、生态修复的政策研究,明确措施。【2】面源污染又称为非点源污染Non.point Source Pollution,是相对于点源污染而言的。点源污染指在工业生产过程中以及城市生活过程中产生的具有排放点集中,排放特征明确的污染物。与之相反,狭义的面源污染指水环境的污染,广义的面源污染包括了所有排放位置不集中,没有固定排放口的环境污染。西南交通大学硕士研究生学位论文 第2页农业面源污染Agriculture Non.point Source Pollution是最严重且分部最广泛的非点源污染。狭义的农业面源污染农业生产活动中残留的N、P等营养元素以及其他有机或无机污染物,它们在降水和径流冲刷作用下,通过农田地表径流、农田排水和地下渗漏,使大量污染物进入受纳水体河流、湖泊、水库、海湾所引起水环境的污染。广义的农业面源污染包括农业生产和生活过程中产生的所有没经过合理处理,直接排放到环境中的污染物,这些污染物对土壤、水体、大气以及对农产品产生污染。相对于狭义的只包括水环境污染的农业面源污染概念,广义的农业面源污染涉及的范围更广,包括了土壤圈,水圈,大气圈等整个生态环境系统。【34】本文研究的农业面源污染主要指农业生产过程中使用的化肥、农药、地膜的残留物通过地表径流和农田地下渗漏对环境造成的污染,具体为化肥、农药和地膜污染。1.1.2课题的研究意义据统计,N2010年底中国54%左右的人口在农村【51,没有农村生态环境的改善,农民的小康也就失去了意义,而且农业面源污染最终会通过河流汇集于人口集中的城市。我国农业生产规模虽然不会大幅度增大,但在没有新的根本性的技术进步的情况下,化肥、农药和地膜用量不会明显下降,它们造成的农业面源污染也不会有根本性的改善。特别是,目前关于我国农业面源污染的现状和发展趋势还缺乏系统研究。所以,加强对于农业面源污染的研究,是改善我国环境质量的重要措施。本课题研究具有以下意义1对我国农业面源污染现状的分析有助于加深对我国农业面源污染现状的了解。2通过分析各省包括自治区,不含港澳台,重庆的数据归入四川省中,下同的化肥、农药、地膜的使用量与各省农民人均收入的关系,根据EKC假设,分析我国农业面源污染状况,并对全国和各省的污染状况分类。研究结果将有助于清楚地看到我国各省农业污染之间的差异,有助于理解国内农业面源污染的异同,有助于研究改善农业面源污染的对策。西南交通大学硕士研究生学位论文 第3页1.2文献综述1.2.1环境库兹捏茨曲线EKC理论1991年,经济学家Grossman和Kruegerl6】在北美自由贸易协定中发现了环境污染与人均收入之间的线性关系,即环境污染程度随人均收入增加而更加严重,但当人均收入达到~定的水平后,环境污染又随着人均收入的增加而下降。1993年Panayotoul7J借用库兹涅茨在1955年提出的人均收入与收入不均等之间的倒U型线性关系,即库兹涅茨曲线这一概念,首次将环境质量与人均收入之间的倒‘‘U”型曲线称为环境库兹涅茨曲线Environmental Kuznets Curve,EKC。环境库兹涅茨曲线表明了环境污染随着人均收入的不断增加而先上升到一定程度后再下降。1.2.2 EKC的研究方法EKC假说提出后,学术界对此作了许多实证研究,学者们几乎都是采用建立模型的方法来验证EKC。国外学者对EKC的研究起步较早,Chimeli和Braden[8】把简单的内生增长模型应用到环境质量上;Brock和Taylor[9】用扩展索罗模型解释了EKC斜率的变化;Anderson和Cavendish[101用动态仿真模型对EKC的拐点进行研究;Egli和Steger[11】也用动态模型研究了EKC拐点与政策的关系Managi和Tsunm[1i[12】在传统的相加模型中使用半母数的方法把环境质量的决定性因素分解为规模效应、技术效应和构成效应三方面来研究它们对EKC的影响;Smulders等【13】借助熊彼特的内生增长模型Schumpeterianendogenous growth model模拟了在一般情况下的污染模式转变的过渡,并研究这种过渡是如何由经济增长来驱使环境改善的Rupasingha和Coetz[14}用Tobit模型研究了人口密度、人种多样性、收入均等化和教育程度等对EKC的影响。国内对EKC的研究起步较晚,近几年关于EKC的研究开始逐渐增多,大部分学者都是利用时间序列数据或者面板数据通过建立简约的估计模型来验证分析各种污染物排放量与经济增长之间是否存在倒U型关系。许梦博、赵一新【15】运用简约估计模型分析了1991年到2007年吉林省的工业废水、废气排放量与经济增长之间的关系;张锋、胡浩、张晖【16】用基于VAR模型的脉冲响应函数和方差分解的方法研究了江苏省农西南交通大学硕士研究生学位论文 第4页业面源污染与经济增长的关系;李国璋,孔令宽㈣用基于VAR模型的分析方法分析了我国1991年到2006年废气排放、二氧化碳、二氧化硫和烟尘排放量。1.2.3 EKC的研究结果由于研究结果不尽相同,学者们对EKC假说存在着很大的争议,有的支持倒U型,也有结果显示两者呈U型、N型、单调上升型、单调下降型等。Chimeli和Braden[81的结果表明环境质量呈V字形。张锋、胡浩、张晖【16]得出了江苏省农业面源污染与经济增长呈倒U型曲线。许梦博、赵一新【l 5J对1991年到2007年吉林省的工业废水、废气指标与经济增长做出分析,结果显示吉林省环境质量与经济增长并不呈倒U型曲线而是呈正U型曲线。陈石清、蔡珞珈的研究【1 8】表明,我国工业废气,固体废物的排放量与人均收入呈正U型曲线。李国璋、孔令宽【l 7】对我国1991年到2006年废气排放、二氧化碳、二氧化硫和烟尘排放量的分析结果表明并非都符合EKC。Anil和Stephan J【141的研究显示人均收入与环境质量成倒U型关系。贺文华【191以中国和美国作为发展中国家和发达国家的典型分析两国经济与环境质量之间的关系。结果显示,中国有一项指标工业粉尘排放量过了EKC的拐点,美国有两项指标一氧化碳和被油污染的水排放量过了EKC的拐点;中国的工业废气和工业固体废物与人均收入呈倒N型曲线,二氧化硫与人均收入呈双倒U曲线;美国的二氧化硫、二氧化氮指标与人均收入呈倒N型,易恢复的有机物污染与人均收入呈N型,工业固体废弃物与人均收入则呈线性递增关系。结论认为EKC具有国度性。由上述研究结果显示,可以把EKC作为经济增长与环境质量的一种模型,但是否是唯一的模型需要研究。不同国家不同地域以及不同污染指标的选取所形成的曲线具有不确定性。1.2.4环境库兹捏茨曲线EKC理论的启发一些学者研究了政府政策与拐点的关系。Brock和Taylor[91的研究解释了EKC的上升阶段斜率先比较大,然后斜率减小趋于稳定到达拐点,在拐点处虽然还是存在污染,但却没有了市场失灵。Anderson和Cavendish[101对EKC的研究结论表明,其拐点是公共政策措施的结果。蒋萍和余厚强【20】在研究EKC拐点时,根据污染对环境的影响程度划分出安全警戒线经济增长对环境污染影响较小和环境承载阈值环境能承受的j o西南交通大学硕士研究生学位论文 第5页最大污染限度,把EKC拐点分为三类,1理想型的EKC拐点,在安全警戒线以内对环境污染较轻,此时的经济规划、结构和政策措施非常合适;2警戒型的EKC拐点,介于安全警戒型与环境承载阈值之间,对环境造成的污染较为严重,但是在实施有效的政策措施、发展清洁生产技术等手段后,能减少污染,环境能有所改善;3不可逆型的EKC拐点,拐点在环境承载阈值以上,污染超过了环境承载的最大限度,虽然在采取措施后污染会有所下降,但是此时环境已遭到毁灭性的破坏,不可能发生逆转,环境将持续恶化。环境管制政策有利于引导生产者采用污染排放较少的技术,有利于EKC拐点的形成。Egli和Steger[11】的研究结果显示降低拐点的最优解决方案受到减排效应递增水平和对清洁环境偏好的强烈影响。另外,在分散的经济中,对环境的污染和对改善环境作出的努力所带来的外部效应同样也对拐点产生很大的影响。这个结论说明了政策措施对控制污染的重要性。张学刚、钟茂初【2l】指出目前多数研究者一般都忽视了污染物公布的排放量即政府环境政策要求治理之后的排放量与实际排放量之间的差别,他们把污染物公布的排放量和实际的排放量都做了线性分析,得出污染物的公布排放量与人均收入呈倒U型曲线,而污染物实际排放量与人均收入并非都呈倒U型曲线,说明政府环境政策的制定在某种意义上促成了EKC的形成。1.2.5农业面源污染的外部效应理论在商品生产过程中,存在着经济外部性现象,即生产或消费者在自己的活动中产生了一种有影响的利益或收益、损失或成本都不是消费者或生产者本人所获得或承担得,而是由其他人或社会承受的,但这种效果并没有从货币或者市场交易中反映出来。根据外部性的影响可以分为正的外部性和负的外部性。瞄】某种产品的生产或消费会使生产者或消费者以外的社会成员遭受损失,而他们却无法为此得到补偿,这就是负的外部效应。【23】比如,工厂向空气和河流中排放废气废水污染环境,或者吸烟者在商场吸烟,使在同一商场的不吸烟者的身体健康受到危害,而工厂或者吸烟者不必为此做出补偿。这些行为的成本并非由生产者和消费者承担,而是转嫁给了他人或者社会。农业生产者为了得到更多的利益,过量旌用化肥、农药,或者把畜禽养殖场的粪便不加处理就直接排入河流,对土壤和水体造成严重污染,如果他们不需对此进行补偿,农业污染就是负的外部效应。污染的负外部效应可以通过对环境的直接管制及征税的办法解决。但是在利益的驱使下,农业生产者往往会隐瞒其在生产过程中对环境西南交通大学硕士研究生学位论文 第6页带来污染的实际情况。Isik[24】在论文中提出让农民自己承担外部成本是有效减少面源污染的理想政策,但是不确定性与信息不对称却是发展这种有效的经济机制来控制面源污染的关键困难所在。Bell和Russell[251在论文中也谈到如果面源污染无法进行定量的计量,就不能对它进行收费或者交易,就没有简单明确的方法谈论排污费和交易排污许可证的标准。Egli和Steger[11】的研究还表明了外部性的存在也会对EKC拐点产生影响。1.2.6改善农业面源污染的措施一生态机制氮元素是水体污染的主要来源之一。人类和畜禽的粪便中含有大量的氮元素,把粪便集中收集并把氮素通过生物循环的方法制成有机肥,这不仅能减少面源污染,还能减少农民投入化肥的成本。政府应给予技术的补贴,把生态补偿机制运用到农业生产过程中,能取得“双赢”,既能减少农业面源污染,还能实现农民的增产增收。[428。1】张伟文【26】在论文中建议控制农业面源污染的政策应与鼓励生物资源回收利用相结合,面源污染的控制与生物资源的回收利用相结合的资金支持应被视为区域可持续发展的一项公共投资。二法律措施发达国家对农业面源污染的立法十分严厉,如对于一般性的化肥违法生产、经营罚款在1000---5000美元之ffi]t30]。我国对于类似的一般性违法的惩处相比较而言则很轻,如违法焚烧秸秆,当地环保部门责令立即停止焚烧,罚款金额则在20元人民币以下;美、日对农业面源污染的法律法规是配套的,具有系统性。中国在农业面源污染防治方面则权责不明,没有专门的执法部门。【30】刘士国、李德恩【31】针对鄱阳湖区农村经济增长与环境保护的矛盾,得出湖区环境日益严峻的原因是没有完善的法律,导致权责不明,环境得不到有效及时的治理。因此,有针对性地立法是解决农村环境污染的有效途径。杨容【32】的研究中也指出在法律法规上我国对面源污染总量控制规划上还不够重视。首先,要制订完善的农业环境保护的法律法规,做到“有法可依“;然后,在根据法律法规严惩破坏生态环境的犯罪行为,做到“有法必依,违法必究”。三经济手段在农业环境管理中,税收与经济补贴是一个极其重要的、有效的管理方法。把税
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