用水總量與經濟發展關系探討

鄭慧祥子,田貴良

(河海大學商學院,江蘇南京 211100)

用水總量與經濟發展關系探討

鄭慧祥子,田貴良

(河海大學商學院,江蘇南京 211100)

選取我國2004—2013年的用水量、經濟增長數據,通過分析用水量與人均GDP間的關系,探討我國各地區用水總量與經濟發展的關系。結果表明:我國用水量與經濟增長之間并不符合典型的倒U形庫茲涅茨曲線特征;通過修正曲線模型,分析得到我國用水總量與人均GDP之間呈U+倒U形的曲線。為剖析我國用水總量與經濟增長的演變規律,在模型中引入第一產業增加值在GDP中所占的比例、人均可支配收入以及城鎮化率等反應經濟發展的指標,衡量產業結構調整、城鎮化水平對用水量的影響,為在未來的經濟發展過程中合理開發利用水資源提供事實依據。

用水量;人均GDP;庫茲涅茨曲線;經濟發展

我國是一個干旱、缺水嚴重的國家,淡水資源總量為28124億m3,占全球水資源量的6%,2012年人均水資源量只有2 100m3,僅為世界平均水平的28%,在世界上列第121位。目前全國約有2/3的城市缺水,約1/4嚴重缺水,是全球13個人均水資源量最貧乏的國家之一。同時,2013年中國環境公報顯示,全國地表水污染依然嚴重。除此之外,我國還面臨著水資源時空分布不均衡、水資源利用方式較粗放、水資源浪費等問題。人口增長和經濟增長是用水需求增加的兩個主要動力。隨著工業化、城鎮化進程的不斷加快,面對我國水資源短缺和正處于產業結構升級、經濟社會轉型發展關鍵時期的現狀,探討用水總量和經濟增長之間的關系,通過各種措施優化水資源配置結構、提高水資源的利用效率,對于促進經濟轉型、實現可持續發展具有重要意義。

一些學者探討了用水量與經濟增長之間的關系。賈紹鳳等[1]認為,工業用水與經濟增長的演變模式可以用庫茲涅茨曲線來表示。發達國家的數據顯示,當人均GDP達到3 700～17 000美元時,工業用水量會從上升轉為下降趨勢。劉渝等[2]研究發現,我國農業用水量最初隨著人均GDP和人均農林牧漁業增加值的增長而增加,當人均GDP和人均農林牧漁業增加值分別達到665元和243元時,農業用水量開始逐漸下降,基本符合庫茲涅茨曲線的特征。王璇[3]基于我國1997—2010年的經濟數據,分析人均工業用水量與人均GDP之間的關系,探索我國東中、西各地區的工業用水量和經濟發展之間的庫茲涅茨曲線形態與閾值點,結果發現我國各地區的人均工業用水量隨著人均GDP變化的曲線形態為倒U+U形,但中、西部地區倒U形部分不是很明顯。東、中、西部地區人均工業用水量進入下降區間對應的人均GDP分別為22 222元/人、9 343元/人和10980元/人。由于不同的學者選擇的樣本、實證的時間各不相同,得到的結果尤其是倒U形曲線進入下降區間的轉折點位置也不同,但大多證實用水量會隨著經濟的發展而逐漸進入下降區間。

由于以上文獻多基于較早的數據進行研究,隨著社會的發展,世界經濟和中國經濟形勢都發生了較大的變化,尤其是近幾年來中國GDP增長速度放緩,經濟發展進入新常態,更注重經濟結構的優化和發展模式的轉變。筆者基于傳統用水量與經濟增長之間關系模型大多只考慮用水總量和人均GDP兩個因素的情況,試圖引入其他變量,根據2004—2013年的省際面板數據,分析經濟發展中其他諸多因素對用水總量的影響,驗證近10年來我國各地區用水總量與經濟增長之間的關系。

1 庫茲涅茨理論假說

20世紀60年代,庫茲涅茨提出一種假說:在一個國家經濟發展過程中,收入差距一開始隨著經濟增長逐漸加大;但當經濟發展到一定程度時,收入差距逐漸縮小[4]。在平面上若以人均收入為橫坐標,收入差異為縱坐標,這一假說便呈現為一條倒U型的曲線,通常稱為庫茲涅茨曲線。

美國經濟學家Grossman等[5]最先將庫茲涅茨曲線應用到研究經濟增長與環境污染的關系中,他們基于全球60多個國家和地區的時間序列數據,研究污染物排放量和經濟增長的關系,發現大多數樣本的環境污染指標和人均收入間也呈倒U形的曲線關系,即在經濟發展的過程中,環境狀況先隨經濟發展而惡化,當經濟發展到一定程度后得到逐步改善,據此提出環境庫茲涅茨曲線(EKC)。

研究EKC時,大多采用環境質量數據為因變量,人均收入為自變量建立擬合方程。經濟發展與環境污染之間簡化的計量經濟模型為

y=β0+β1x+β2x2+ε (1)式中:y為污染物排放量;x為人均GDP;β0、β1、β2為模型參數;ε為隨機誤差。在平面上,若以人均GDP為橫坐標、人均污染物排放量為縱坐標建立坐標系,可得到一條倒U形的曲線,即EKC。

EKC的提出,引發了人們對環境質量和經濟增長關系探討的熱潮,大多圍繞在實證分析方面。學者們發現,對于不同國家或地區以及不同的污染物而言,環境污染與經濟增長之間并不完全符合倒U形的曲線關系,還可能出現單調上升或三次方形等多種曲線形態[6-8]。這主要因為不同的國家或地區所處的經濟發展階段不同,因此經濟規模、產業結構、市場作用機制等都不同,導致環境質量和經濟增長間的關系也不同。

水資源是影響環境質量諸多因素中的重要因素之一,水資源利用對農業、工業、社會發展等都起到了不可或缺的作用。因此,借鑒EKC的研究思路,分析用水總量和經濟增長之間的關系,對合理開發利用水資源、探尋未來經濟發展的模式具有重要意義。

2 用水總量與經濟增長間關系分析模型

2.1 指標選取與計量模型的建立

根據我國2004—2013年的水資源面板數據,建立簡化的EKC計量模型,即模型(1)時,主要系數多不能通過顯著性檢驗,無法準確描述我國各地區用水量與經濟增長之間的關系。分析其原因主要是我國用水量與人均GDP間不存在典型的倒U形庫茲涅茨曲線關系,因此在模型中再加入人均GDP的三次方,同時引入其他經濟變量進行回歸。

根據該思路,設定每個省份(地區)的用水總量為因變量,人均GDP為自變量建立擬合模型。模型中人均GDP采用一次方、二次方、三次方表示。此外,由于在用水總量中,農業用水量占相對較高的比例,因此在回歸模型的自變量中除了人均GDP之外,加入了第一產業增加值在GDP中所占的比例,以衡量產業結構的變化對用水量的影響,記為A;用C衡量人均可支配收入對用水總量的影響;S衡量城鎮化率對用水總量的影響。采用的回歸模型為

式中:Wit為第i個省份(地區)第t年的用水總量;Git為第i個省份(地區)第t年的人均地區生產總值; Ait、Cit、Sit分別為第i個省份(地區)第t年第一產業增加值在GDP中所占的比重、居民可支配收入以及城鎮化率,為了消除異方差,均對變量進行了對數化處理;c為常數;εit為隨機誤差項;i、t分別為地區和時間。此外,模型中的經濟變量均通過計算整理為以不變價格計算的可比價,消除了價格因素的影響。

2.2 數據來源

實證數據采用2004—2013年31個省份(自治區、直轄市)的面板數據,共310個樣本點。就樣本數據量而言,面板數據擁有更大的自由度,且兼有時間序列和截面數據的特點,不僅能表現出我國處于不同經濟發展水平各地區的差異,還可以體現出時序特性,相比較單純的時間序列或橫截面數據而言,樣本的解釋能力更強,數據更具說服力。所有原始數據均來源于《中國統計年鑒》和《中國水利年鑒》。

3 模型驗證

在對簡化的EKC計量模型進行回歸之前,首先需要確保模型不會存在虛假回歸現象。因此,首先需對模型中涉及的變量進行非平穩性檢驗,再對變量間是否存在協整關系進行檢驗。

3.1 變量的非平穩性檢驗

首先對面板數據進行單位根檢驗。同時運用第一類同根情形下的LLC檢驗和第二類不同根情形下的IPS檢驗,結果見表1(表1中***、**、*分別表示在1%、5%、10%的顯著性水平下通過檢驗)。

表1 單位根檢驗結果

從表1可以看出,模型中的變量均通過了單位根檢驗,都是平穩的經濟變量。模型的被解釋變量和解釋變量間可以建立協整方程。

3.2 面板數據的協整關系檢驗

選擇Pedroni檢驗,檢驗結果如表2所示。

表2 Pedroni檢驗結果

協整關系檢驗的結果顯示,在1%的顯著性水平下,回歸模型中的協整關系存在,即各地區用水總量與人均GDP,人均GDP的二次方、三次方,第一產業增加值在GDP中所占的比例,人均可支配收入,城鎮化率之間存在長期穩定的均衡關系。

3.3 面板數據回歸模型估計

在對面板數據進行回歸前,首先需要根據Hausman檢驗確定建立固定效應模型或隨機效應模型。根據檢驗結果,建立固定效應模型。考慮到各地區間農業水資源利用存在差異,未對樣本數據進行F檢驗,而直接采用變截距模型。模型的回歸結果如表3所示(表中括號內為P值)。

從表3可以看出,面板數據回歸模型整體擬合效果很好,人均GDP各次方系數均通過了顯著性檢驗,且判定系數R2都達到99%以上,DW值約為2,模型不存在自相關。在建立的固定效應模型中,雖然各省截距項不相同,但由于庫茲涅茨曲線主要分析模型被解釋變量與人均GDP的一次項、二次項、三次項以及其他擬合系數的特征,各截距項的回歸系數對結果的分析作用不大,因此不逐一列出分析。

據此得到我國31個省份2004—2013年用水總量與人均GDP等各經濟變量間的擬合方程為

觀察模型(3)的回歸結果:人均GDP的一次項系數均為負值,二次項系數均為正值,三次項系數均為負值,且各次項系數全部通過顯著性檢驗,在平面上以人均GDP為橫坐標、用水總量為縱坐標構建坐標系,得到一條U+倒U形的曲線,如圖1所示。由圖1不難看出,各地區用水總量與人均GDP間呈現先下降后增長再下降的發展態勢。

圖1 我國各地區用水量庫茲涅茨曲線

分析圖1,當人均GDP低于4 850元(以2004年為基期計算的不變價)時,經濟結構以第一產業為主,隨著農業用水效率的提升,用水總量逐漸減少;接著工業化進程大大加快,尤其是耗水量大的產業迅速發展,用水量轉而上升,在上升過程中,雖然也面臨著經濟結構調整和產業優化帶來的用水量下降的動力,但在經濟發展達到一定水平之前,這股力量并不能戰勝傳統需水量大的工業與農業對水資源的消耗,因此用水總量隨著經濟的發展而逐漸增加;隨著產業結構的深入調整與升級,新型產業不斷淘汰落后產業,最終進入經濟發展的健康狀態,用水量轉而進入下降區間。

3.4 模型結果討論

表3 用水量與經濟增長的回歸結果

a.我國31個地區2004—2013年的用水總量與人均GDP之間雖不滿足典型的倒U形庫茲涅茨曲線特征,但表現為U+倒U形的曲線;人均GDP在一定范圍內時,用水總量隨著人均GDP的增加而增加,當人均GDP達到特定值時,用水總量隨著人均GDP的增加而減少。由圖1可見,庫茲涅茨曲線的轉折點對應的人均GDP分別為4 850元和48 104元,該數值與其他學者的研究結果有些差異,說明用水量庫茲涅茨曲線計量模型結果具有較強的地域性、時間性。由于不同時期經濟發展狀況不同,用水量趨于減少的轉折點不盡相同。根據本文的實證結果,當地區人均GDP在4 850～48 104元之間時,用水總量隨著人均GDP的增加而增加,當人均GDP達到48104元時,用水總量隨著人均GDP的增加而逐漸減少,呈現良性發展的態勢。以2013年的數據為例,只有北京、天津、內蒙古、遼寧、上海、江蘇、浙江、福建、山東、廣東等10個省(直轄市、自治區)的人均GDP在48 104元以上,其他21個地區的人均GDP在4 850～48 104元之間,水資源形勢不容樂觀。

人均GDP 4850元和48104元是通過實證研究得到的兩個重要參數,為了在全國范圍內推廣使用,最好能將其取成整數,以方便管理。考慮建立模型中的人均GDP等經濟變量均已通過計算整理為以不變價格計算的可比價,因此消除了價格因素的影響;加之第一產業是用水量最多的部門,隨著經濟的發展,新常態下中國省域經濟結構不斷調整,2015年《中國省域競爭力藍皮書》發布,2014年多數省份第一產業比重逐步降低(比例最高的為海南省, 24%),第二產業、第三產業比重不斷上升,尤其是東部沿海省份的第三產業更是超過了50%,未來還會逐漸升高,發達國家第三產業在國民經濟中所占比重達到了80%。因此,未來越來越多的省份將進入倒U部分,呈現良性發展的態勢。為了普及實證結果,將人均 GDP實證結果分別取為5 000和50000元,即當地區人均GDP在5000～50000元之間時,用水總量隨著人均GDP的增加而增加,當人均GDP達到50000元時,用水總量隨著人均GDP的增加而逐漸減少,進入良性發展的區間。

b.模型中除了人均GDP這個變量之外,還加入了第一產業增加值在地區GDP總量中所占的比例、人均可支配收入、城鎮化率3個變量,分別衡量各地區農業發展規模、居民消費水平、地區城鎮化發展水平對用水總量的影響。從模型的回歸結果來看,第一產業的發展規模和居民人均可支配收入都對用水總量產生了正向影響,即各地區第一產業在經濟發展中所占比重越高、人均可支配收入越高,用水總量都會增加,這是較符合我國經濟社會發展現狀的。一方面,在用水總量中,第一產業用水占絕大部分比重,因此隨著第一產業增加值在GDP中所占比重的提升,在農業用水效率未顯著提升的情況下,用水總量必然會上升;另一方面,鑒于我國目前大部分地區的人均GDP仍處在用水量庫茲涅茨曲線上升的發展階段,因此人均可支配收入在這一范圍內的上升也會使用水總量增加。實證結果證實用水總量與城鎮化率之間呈現負相關的關系,城鎮化率的提高有利于改善水資源緊張的局面,說明隨著各地區城鎮化進程的發展,產業結構升級使得需水量小的新興產業在經濟中所占比例不斷提升。經濟的轉型是減少用水需求、改善未來用水狀況的有效途徑。

c.大部分省份還沒有進入用水量庫茲涅茨曲線下降階段的轉折點,即人均GDP達48 104元,說明現階段這些省份的用水總量仍隨著經濟的增長而增加。賈紹鳳等[1]指出,發達國家用水量的下降一般都伴隨著農業和重工業的縮減。結合中國現狀, 2013年,我國大部分地區第一產業占GDP的比重已低于15%,全國層面上來看,第三產業比重首次超過第二產業,標志著中國經濟正式邁入“服務化”時代。從本文的實證結果來看,北京、上海、江蘇、浙江等發達地區進入了用水量庫茲涅茨曲線的下降階段。隨著產業結構的調整與升級,一方面,第一產業在地區經濟發展中所占比重會越來越低,另一方面,第三產業在國民經濟中的發展比重會越來越高于耗水量大的第二產業。此外,隨著節水科技的發展,環境保護要求的提升,未來大部分地區用水總量也會逐漸進入用水量庫茲涅茨曲線的倒U形階段。

4 結 語

通過建立面板數據回歸模型,發現我國各地區用水總量與人均GDP的模擬結果不符合典型的倒U型庫茲涅茨曲線,而是呈U+倒U形。當地區人均GDP在4850～48104元之間時,用水總量隨著人均GDP的增加而增加,當人均GDP達到48 104元時,用水總量隨著人均GDP的增加而逐漸減少,至2013年,只有北京、上海、天津、江蘇、浙江等10個省份(自治區、直轄市)用水總量隨著人均GDP的增加而降低。此外,模型結果還表明,用水總量隨著第一產業增加值占地區GDP的比重以及居民人均可支配收入在一定范圍內的增加而增加,隨著城鎮化水平的上升而減少。

分析我國用水量庫茲涅茨曲線的特征與拐點,并不是被動地等待這些拐點的到來,而是要認識到用水量的下降并不會隨著經濟的增長、收入水平的上升而自動變化。經濟發展是影響用水量變化的關鍵因素,在社會發展的特定階段內,技術水平、經濟體制、水資源政策、環境投資、社會公眾的環境保護意識等多種因素都會影響水資源使用量和用水效率。政策制定者必須通過完善政策以在經濟增長和水資源保護之間進行權衡,當經濟發展到一定的水平之后,用水量開始隨著經濟的增長而逐漸降低,這是因為經濟進一步的發展本身就是緩解水資源緊張的壓力、提高水資源利用效率的有效途徑之一。

為了更加合理開發、利用和保護我國的水資源,走可持續發展的經濟模式,提出如下對策建議:①優化經濟結構,促進產業結構轉型,積極推進產業結構向節能型、健康型、高級化方向發展,大力發展以第三產業為代表的節水型產業。②充分發揮市場機制作用,建立和健全水價制度,進一步發展水權交易,通過經濟激勵和價格約束充分調動水資源利用主體的節水意識,提高水資源的利用效率,降低單位GDP產值的用水量。③制定節水戰略,加大節水宣傳教育,營造節水氛圍,創建全民節水型社會。④增加廢水的利用率,通過技術投入和污水治理,使工業廢水和生活污水得到有效控制和再次利用,推廣循環技術,實現污水資源化。

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F322

A

1003 -9511(2015)04 -0010 -05

2015-04 -17 編輯:胡新宇)

10.3880/j.issn.1003 -9511.2015.04.004

國家自然科學基金(41471456)

鄭慧祥子(1992—),女,安徽六安人,碩士研究生,主要從事水資源管理研究。E-mail:xzll_xzbj@163.com

田貴良(1982—),男,江蘇睢寧人,副教授,博士,主要從事水資源管理研究。E-mail:tianguiliang@hhu.edu.cn