燕山—太行山片區農村經濟發展與農業碳排放EKC曲線研究

任輝濱+李建民

摘要：以保定西部8縣為例，對該地區1997～2012年農業碳排量進行測算，并運用EKC曲線模型對保定西部地區農村經濟發展與農業碳排放的關系進行驗證。結果表明，保定西部地區農業碳排放量在逐年升高，但近幾年增長速度開始放緩；EKC模型顯示保定西部地區農業碳排放和農村經濟發展水平之間存在著明顯的倒“U”型曲線關系，且即將進入下降階段，然而多種因素會對該趨勢產生影響，該區域仍面臨經濟發展和生態保護的雙重壓力。最后提出科學降低化肥、農藥、塑膜的使用量，采用先進農業技術降低機械碳排量，發展新型農業經濟等策略。

關鍵詞：環境庫茲涅茨曲線；燕山-太行山片區；農業碳排放

中圖分類號：F327 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）19-4757-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.19.065

Relationship between Rural Economic Development and Agricultural Carbon Emission Based on in Yanshan-Taihang Mountain Areas Environmental Kuznets Curve Model

REN Hui-bin， LI Jian-min

（Business College， Agricultural University of Hebei， Baoding 071000， Hebei， China）

Abstract： Taking calculated 8 counties in Baoding city as an example. The agricultural carbon emission in this area from 1997 to 2012. The relationship between environment and rural economy development was analyzed by environmental kuznets curve model. The results showed that the agricultural carbon emission was increasing. The rate of agricultural carbon emission growth was slowed down. The relationship between carbon emission and agricultural economy development presented an “U”-shaped curve. The trend was influenced by many factors. Advices were proposed to reduce application rate of fertilizers， pesticides and plastic film， to use new advance technology of agriculture and to develope new agricultural economy.

Key words： environmental kuznets curve（EKC）； Yanshan-taihang mountain areas； agricultural carbon emission

燕山-太行山片區保定區域（下文簡稱保定西部地區）位于保定市西部，地處京津等發達城市周邊，面積為130萬hm2，2012年末總人口為323.2萬人，鄉村人口為283.5萬人；區域共包含8縣，分別為淶水、阜平、淶源、望都、易縣、唐縣、曲陽、順平。該區域屬于重要生態功能區，擔負著京津冀等地區重要城市的綠色生態安全屏障、水源涵養和供給、土壤保持等多項生態任務。該地區環境質量要求高、生態任務重。隨著國家對農業的支持力度不斷加大，該區域農村經濟迅猛發展，農民人均純收入從1997年的1 779.78元增長到2012年的4 068.62元，年均增長速度達到5.67%，成為推動保定地區經濟發展的重要動力。然而在該區域農村經濟飛速增長的同時，農業生產過程中化肥、農藥、塑膜等污染性農用物資的大量使用給環境帶來的壓力日益明顯，其中，1997～2012年，該區域化肥、塑膜使用量增幅分別達到27.05%和24.75%，影響到區域重要生態功能的持續發揮及農業的可持續發展。

面對農村經濟發展與農村生態保護的雙重壓力，處理好二者的關系是該地區的當務之急。由于碳排放可以衡量大多數農用物資對環境的壓力，因此本研究從農業碳排放的角度出發，對保定西部地區1997～2012年農業生產資料的碳排放進行測算，并對該區域農業碳排放與農村經濟發展的關系進行環境庫茲涅茨曲線（Environmental kuznets curve， EKC）模擬驗證，以求找出兩者的內在聯系，這對保定西部地區協調農村經濟發展和生態保護的關系、制定相關環保政策具有重要指導意義。

1 環境庫茲涅茨曲線（EKC）簡介

生態環境與經濟發展之間的關系一直以來都是各國學者研究的熱點。20世紀90年代初期，美國學者在對66個國家的14種環境污染物在12年間的變化規律進行深入研究后，發現環境質量狀況與經濟發展水平之間存在著倒“U”型曲線關系[1]，即一個國家或地區在經濟發展初期，由于該國或地區的生產技術水平比較落后，導致環境污染程度隨著經濟發展而不斷地升高，但是當該國或地區經濟發展到一定程度，伴隨著科學技術和人民生活水平的提高，該國或地區的環境污染程度會逐漸降低[2]，這和美國經濟學家庫茲涅茨1955年提出的庫茲涅茨曲線（Kuznets curve）非常相似，因此形象的稱之為環境庫茲涅茨曲線。

EKC模型提出后，國內學者紛紛運用此方法對經濟發展與環境質量的關系進行驗證。張暉等[3]、牟新利等[4]、王義加[5]從農村面源污染角度進行分析，結果表明農村面源污染與經濟發展水平呈現倒“U”型曲線關系。林伯強等[6]采用EKC模擬和二氧化碳實際預測法兩種方式對中國二氧化碳排放量的拐點進行研究，并對拐點影響因素進行分析。李國志等[7]、許廣月等[8]對中國東、中、西部地區二氧化碳排放量的變化進行分析，發現東部、中部地區二氧化碳排放量與經濟增長呈倒“U”型曲線關系。

2 燕山-太行山片區（保定區域）農業碳排放現狀分析

2.1 碳排放計算方法

碳排量計算所用數據來源于《河北農村統計年鑒（1998-2012）》，包括保定區域8縣的化肥折純量、農藥使用量、塑料薄膜使用量、機耕面積、有效灌溉面積和農業機械總動力6項，其中2012年數據系根據《保定經濟統計年鑒（2013）》統計數據補充而來。根據相關學者的研究[1，9，10]，農業生產要素的碳排量可使用以下公式進行計算：

Et=Em+Ef+Ep+Ec+Ei （1）

式（1）中，Et表示農業生產總碳排放量，Em、Ef、Ep、Ec、Ei分別表示農用機械、化肥、農藥、塑料薄膜以及農業灌溉所產生的碳排放量。其中，農業機械的碳排放計算公式為：

Em=（Am×B）+（Wm×C） （2）

式（2）中，Am為機械耕地面積，Wm為農業機械總動力，B、C為轉化系數，分別為16.47 kg/hm2、0.18 kg/kW[1]。其余農業生產要素碳排放計算公式分別為：

Ef=Tv×δf；Ep=Tp×δp；Ec=Tc×δc；Ei=Ti×δi

上式中，Tf、Tp、Tc、Ti分別為化肥折純使用量、農藥使用量、塑料薄膜使用量、有效灌溉面積，δf、δp、δc、δi分別為各農業生產要素碳排放轉化系數，取值分別為0.896 kg/kg、4.934 kg/kg、5.180 kg/kg、266.480 kg/hm2[9，11]。

2.2 總體區域農業碳排放現狀分析

2.2.1 區域碳排放總量及人均排放量趨勢分析 依據上述方法和《河北農村統計年鑒》相關數據，對燕山太行片區保定區域1997～2012年農業生產中的碳排放量進行測算。從農業碳排放總量變化趨勢（圖1）可以看出，該地區農業生產要素碳排放整體呈現上升趨勢，從1997～2012年該區域農業碳排放總量從96 228.06 t增長到118 570.20 t，增加了22 342.14 t，增長幅度為23.22%，平均增長速度為1.42%。從變化趨勢上還可以看出，該地區農業碳排量自1997～2000年增長速度較慢且比較穩定。2001～2003年碳排放量出現大幅波動，原因為小麥、玉米等高化肥需求作物的最低收購價格漲幅較小，農民受其影響改種其他作物，小麥、玉米種植面積波動較大，導致化肥、農藥等使用量出現較大波動。2004～2007年保定西部地區農業碳排放量快速上升，主要是因為2003年底和2004年初小麥、玉米等收購價格大幅上漲，種植面積擴大，化肥、農藥等使用量增多所致，其中2007年化肥使用量（折純量）比2005年增加了7 862 t，增長幅度達到8.54%。2008～2012年該地區農業碳排放總體為增長態勢，但速度有所放緩，原因是隨著該地區農村生活水平提高，農民意識到環境保護的重要性，同時該區域農業生產技術也在提高，化肥、農藥的使用效率有所提升。但是，由于該區域農業生產對化肥等物資依賴程度較高，且利用率較低，該地區農業碳排放總量仍有可能出現快速增長的趨勢。從人均碳排放量的變化趨勢（圖1）可以看出，該區域人均碳排放量從1997年的36.342 6 kg上升到2012年的41.826 0 kg，增長幅度為15.09%，人均碳排放量的變化趨勢與碳排放總量的變化情況基本一致，自1997～2000年增長速度較慢且比較穩定，2001～2003年人均碳排放量出現一定波動，2004～2007年人均碳排放量快速增長，2008～2012年人均碳排放量總體仍呈上升趨勢，但增長速度開始放緩。

2.2.2 各途徑碳排量特征分析 從各排放途徑碳排放量計算結果（表1）可知，1997～2012年化肥使用產生的碳排放量所占比例平均為80.98%，排名第一，化肥的過量使用是該區域碳排放不斷增加的主要原因；農藥使用產生的碳排放量所占比例平均為14.24%，是該區域農業所占比例碳排放的第二大途徑；農用塑料薄膜產生的碳排放量所占比例平均為2.39%，排名第三；農業機械的碳排放量所占比例平均為2.37%，排名第四；農田灌溉碳排放量所占比例最小，平均僅為0.02%。

從各個途徑的碳排放量變化趨勢（表1）上看，1997～2012年保定西部地區農業生產過程中，化肥、農業機械使用所產生的碳排放量均呈現穩定、快速的增長趨勢；塑料薄膜使用產生的碳排放量呈現一定程度的波動，但總體呈現增長趨勢，原因是塑膜使用量的外界影響因素較多；農藥使用和農田灌溉所產生的碳排放量未出現明顯增長，但因每年病蟲害程度和降雨量不同，使用量不穩定，碳排放量呈波動式變化。從1997～2012年，耕作機械碳排量的增長幅度為32.22%，平均增長速度最快，為1.88%；化肥的碳排量增長幅度為27.05%，平均增長速度排名第二，為1.61%；塑料薄膜碳排量增長幅度為24.75%，平均增長速度排名第三，為1.49%；農藥產生的碳排放量每年在15 000 t左右波動；農田灌溉碳排放量則在25 t左右波動。

2.3 區域內各縣農業碳排放現狀分析

從表2中可知，各縣2012年農業碳排放總量排序結果前4名為易縣、唐縣、順平、望都。這些地區都是以種植業為主的農業大縣，由于農業生產規模化程度較低，再加上種植戶自身條件的限制，“高投入、高消耗”的粗放型農業發展模式在這些地區普遍存在。其中，易縣由于現代農業起步晚，生態保護、耕地保護等多方面存在不足，化肥、農藥等物資利用效率相對較低，碳排放量較高。就各排放途徑碳排量比較而言，化肥使用產生的碳排放量排名前四的縣為唐縣、易縣、望都、順平；農用機械使用產生的碳排放量排名前四的縣為曲陽、易縣、唐縣、望都；塑料薄膜使用產生的碳排放量排名前四的縣為順平、淶水、易縣、望都；農田灌溉產生的碳排放量排名前四的縣為易縣、望都、曲陽、順平；農藥使用產生的碳排放量排名前四的為易縣、曲陽、順平、唐縣；人均碳排放量較高的四縣為望都、順平、易縣、唐縣。

3 研究區域農業碳排放與經濟發展的EKC驗證

3.1 變量選擇與數據來源

本研究采用環境庫茲涅茨曲線模型（EKC）對保定西部地區農村經濟發展與農業碳排放的內在聯系進行驗證。通常EKC模型所用數據有時序、截面、平行3類，在實證過程中采用時序數據進行驗證。選取該區域農村人均碳排放量作為被解釋變量，由于農民碳排放偏好主要由農民個體收入決定，且選取該區域農村人均純收入指標作為解釋變量比選取農村總收入更能反映農村經濟發展狀況，因此本研究選取農村人均純收入作為解釋變量。1997～2012年該區域農村人均碳排放量、農村人均純收入指標具體數據見表3，其中人均純收入來源于《保定經濟統計年鑒》1998～2013年數據，人均碳排放量系運用上文數據計算所得。

3.2 EKC模型的選取

本研究選取國際常用的簡約式二次環境庫茲涅茨曲線（EKC）模型對保定西部地區農村經濟發展水平和農業碳排放之間的關系進行驗證，模型具體形式如下：

Y=β0+β1X+β2X2+ε （3）

選取該區域農村人均碳排放量Y作為農業碳排放水平指標，并將其作為被解釋變量；選取該區域人均純收入X作為農村經濟發展水平指標，將其作為解釋變量；β0，β1，β2分別為EKC模型的待定系數，ε為模型的隨機干擾項。模型待定系數β0，β1，β2取值不同，農業碳排放量指標與農村經濟發展水平指標間的關系也不同：

1）當β2<0且β1>0時，農業碳排放量指標Y和農村經濟發展水平指標X形成的二次曲線開口向下，表現為倒“U”型，即二者為環境庫茲涅茨（EKC）曲線關系。

2）當β2>0且β1<0時，農業碳排放量指標Y和農村經濟發展水平指標X形成的二次曲線開口向上，表現為正“U”型。

3）當β2=0，β1≠0時，農業碳排放量指標Y和農村經濟發展水平指標X表現為線性關系。

4）當β2≠0時，根據二次曲線的性質，可知曲線拐點為■。

3.3 計量模型運算結果

運用Eviews5.0軟件，使用表3中的數據對環境庫茲涅茨曲線（EKC）模型的待定系數進行估計，運算結果如表4所示。

通過表4中的估計結果，可知決定系數R2=0.894 516，自變量X對因變量Y具有較高的解釋意義，F值=64.600 87（Prob=0.000）方程整體回歸顯著，DW統計量為1.373 593，通過檢驗，擬合方程為：

Y=22.841 8+0.009 669X+（-1.23×10-6）X2 （4）

回歸方程的二次項的系數為-1.23×10-6，一次項系數0.009 669大于0，這表明農村人均碳排放量和農村人均純收入之間存在著倒“U”型的EKC曲線關系。根據二次函數的性質，可知該曲線方程的拐點為3 930.49，其含義為：當保定西部農村人均純收入達到3 930.49元時，農村人均碳排放量將會隨著人均純收入的增加而逐漸降低。

從圖2可看出，保定西部地區2012年農村人均純收入為4 068.62元，已超過3 930.49元。該地區整體農業碳排放即將進入下降階段，其原因一方面是因為隨著農業生產技術水平的提高，農民對化肥、農藥、塑料薄膜等農業生產資料的利用效率越來越高，另一方面是由于農民生活水平的提高，對生活環境質量的要求也逐漸提高。但是，EKC曲線僅僅是對農業碳排放和農村經濟發展水平兩者以前經驗數據的描述，很多不確定性因素的變動都可能會對該趨勢產生影響，如農業政策、自然因素等，較長時期內該地區仍面臨著農村經濟快速發展和生態治理的雙重壓力。此外，從區域內部各縣2012年實際農村人均收入情況來看，阜平（3 262元）、唐縣（3 698元）、淶源（3 079元）、曲陽（3 308元）、順平（3 283元）這5個縣的農村人均純收入還低于拐點值3 930.49元，這些縣的人均碳排放量還將會升高。

4 燕山-太行山片區（保定區域）農業減排策略

研究結果表明，1997～2012年保定西部地區農業碳排放量為上漲趨勢，但近些年增長速度開始降低，且EKC模型驗證結果顯示農村人均純收入與人均碳排放量兩者呈倒“U”型曲線關系，2012年該區域農村人均純收入為4 068.62元，已超過EKC模型拐點數值3 930.49元，農業碳排放量即將進入下降階段。然而，多種不確定性因素都會對該趨勢產生較強影響，很長時期內該地區仍面臨著農村經濟快速發展和生態環境保護的雙重壓力，對此提出以下對策。

4.1 科學降低化肥、農藥、塑膜使用量

從各碳排放途徑的排放量看，2012年該地區化肥、農藥、塑料薄膜的碳排量之和為115 568.83 t，所占比例高達97.46%，遠遠超過其他途徑產生的碳排放。其中化肥碳排放量最高，所占比例為82.35%；農藥碳排放量位居第二，所占比例為12.89%，必須采取措施降低這些物資的使用強度。但是，降低這些農用物資的使用量，并不是不使用這些物資，而是科學地減少不必要的浪費，合理、高效地利用這些物資。保定西部地區應大力推廣測土配方施肥技術、化肥深施技術，提高化肥使用效率，提倡農民使用有機肥、生物肥、農家肥等代替傳統化肥，如秸稈還田、使用沼渣沼液代替傳統化肥等方式；通過農業技術講座、科普宣傳的方式讓農民科學掌握農藥使用劑量，提高農藥的使用效率，引導農民使用生物農藥或其他低毒農藥，并向農民推廣生態防治法，如：利用害蟲天敵、殺蟲性植物、微生物等方式進行農作物除蟲，減少農藥用量；推廣新型揭膜技術，降低塑膜的殘留率，采取措施鼓勵農民使用生物降解、光降解等新型農膜代替傳統農膜，不僅節約農民揭膜成本，還能降低環境污染，減少碳排放。同時，對于化肥、農藥、農膜用量較高的縣域，如易縣、順平、唐縣等地，應加強管理，并結合具體情況采取恰當方式，減少碳排放。

4.2 采用先進農業技術，降低機械碳排放

保定西部地區農業機械的碳排放量從1997年的2 250.13 t增長到2012年的2 975.48 t，增長幅度為32.22%，年平均增長速度達到1.88%，是所有碳排放途徑中增長速度最快的。為減少該地區農用機械的碳排放，應在耕作、播種、灌溉等生產環節采用先進的技術，如：保護性耕作技術、精量化播種技術、節水灌溉技術等，降低能耗，減少碳排放。其中，應用保護性耕作方式比普通的農業耕作方式節省15%～20%的機械動力，還可減少20%～35%的石化燃料使用量[12]。其次，淘汰落后的高污染、高能耗農業機械設備，鼓勵農機生產企業與科研院所合作，根據當地自然條件，研發適合當地農業生產的設備。

4.3 發展新型農業經濟，降低農業碳排放

通過實證分析，表明保定西部農業碳排放和農村經濟發展水平之間存在著明顯的倒“U”型EKC曲線關系。說明經濟發展會對農業生產中的碳排放產生顯著影響，管理部門應當依托當地優勢資源，提高農民的收入，增強其減排熱情。充分利用該地區緊鄰京津冀地區發達城市的區位優勢，依托京津冀市場對高端有機農產品的巨大需求，大力發展有機農業。同時，還應注意制定相關的農業減排法規，防止農戶在生產中為了追求短期利益而對環境造成不可逆轉的破壞。

參考文獻

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4.2 采用先進農業技術，降低機械碳排放

保定西部地區農業機械的碳排放量從1997年的2 250.13 t增長到2012年的2 975.48 t，增長幅度為32.22%，年平均增長速度達到1.88%，是所有碳排放途徑中增長速度最快的。為減少該地區農用機械的碳排放，應在耕作、播種、灌溉等生產環節采用先進的技術，如：保護性耕作技術、精量化播種技術、節水灌溉技術等，降低能耗，減少碳排放。其中，應用保護性耕作方式比普通的農業耕作方式節省15%～20%的機械動力，還可減少20%～35%的石化燃料使用量[12]。其次，淘汰落后的高污染、高能耗農業機械設備，鼓勵農機生產企業與科研院所合作，根據當地自然條件，研發適合當地農業生產的設備。

4.3 發展新型農業經濟，降低農業碳排放

通過實證分析，表明保定西部農業碳排放和農村經濟發展水平之間存在著明顯的倒“U”型EKC曲線關系。說明經濟發展會對農業生產中的碳排放產生顯著影響，管理部門應當依托當地優勢資源，提高農民的收入，增強其減排熱情。充分利用該地區緊鄰京津冀地區發達城市的區位優勢，依托京津冀市場對高端有機農產品的巨大需求，大力發展有機農業。同時，還應注意制定相關的農業減排法規，防止農戶在生產中為了追求短期利益而對環境造成不可逆轉的破壞。

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[12] 王心穎，王 松，張宗毅.農業機械化節能減排技術體系的構建[J].中國農機化，2010（4）：6-10.

4.2 采用先進農業技術，降低機械碳排放

保定西部地區農業機械的碳排放量從1997年的2 250.13 t增長到2012年的2 975.48 t，增長幅度為32.22%，年平均增長速度達到1.88%，是所有碳排放途徑中增長速度最快的。為減少該地區農用機械的碳排放，應在耕作、播種、灌溉等生產環節采用先進的技術，如：保護性耕作技術、精量化播種技術、節水灌溉技術等，降低能耗，減少碳排放。其中，應用保護性耕作方式比普通的農業耕作方式節省15%～20%的機械動力，還可減少20%～35%的石化燃料使用量[12]。其次，淘汰落后的高污染、高能耗農業機械設備，鼓勵農機生產企業與科研院所合作，根據當地自然條件，研發適合當地農業生產的設備。

4.3 發展新型農業經濟，降低農業碳排放

通過實證分析，表明保定西部農業碳排放和農村經濟發展水平之間存在著明顯的倒“U”型EKC曲線關系。說明經濟發展會對農業生產中的碳排放產生顯著影響，管理部門應當依托當地優勢資源，提高農民的收入，增強其減排熱情。充分利用該地區緊鄰京津冀地區發達城市的區位優勢，依托京津冀市場對高端有機農產品的巨大需求，大力發展有機農業。同時，還應注意制定相關的農業減排法規，防止農戶在生產中為了追求短期利益而對環境造成不可逆轉的破壞。

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