甘肅省農民收入增長與農業面源污染呈現倒“U”型嗎？

李珉格，侯慶豐

（1.甘肅農業大學理學院，甘肅蘭州 730070；2.甘肅農業大學，甘肅蘭州 730070）

一、引言

甘肅省位于西北地區，全年降水量少，缺水嚴重，屬于干旱地區，農業基礎相對比較薄弱，自然條件也沒有其他地區好，生態條件比較脆弱，土壤被侵蝕的比較嚴重，這樣的農業生產環境對農作物的生長不是很有利，因此會較多的使用有利于農作物生長的化學物品，以提高其產量，而化學用品的過量投入和其較低的利用率，又會使土壤富營養化，這就使得環境遭到破壞，荒漠化更為嚴重。

改革開放以來，甘肅省農業和農村的生產條件有很大的提高，但是農業仍然是該省的薄弱環節，農民的收入增長的也相對比較緩慢，而增加農民收入正是解決“三農”問題的核心，要想解決好“三農”問題，環境污染問題就要得到重視。

環境污染包括點源污染和面源污染，點源污染相對面源污染來說相對比較穩定，而且來源也很明確，也具有預見性，治理相對比較容易，而面源污染具有很強的不確定性，治理難度比點源污染難度更大。農業面源污染是指在農業生產活動中，農田中的泥沙、營養鹽、農藥及其他污染物在降水或灌溉過程中通過農田地表徑流、壤中流、農田排水和地下滲漏進入水體而形成的污染。目前農業面源污染包括：化肥污染、農藥污染、農膜污染、畜禽糞便的污染、農業廢棄物的污染等。而現階段關注最多的就是化肥污染、農藥污染以及農膜污染。農業面源污染對農業生產環境的影響是非常大的，而且分散程度比較廣，還具有隨機性，不容易被監測到，要想提高農產品的產量，農業面源污染的問題就要得到解決，但是現在農民對農業面源污染的問題不是很重視，而且農民作為農業生產活動的主要人物，對環境的保護意識也不是很強；應對面源污染的技術太少，基本還是運用點源污染的技術來治理，但效果不是很理想；在政策上對化肥等化學投入品的扶持仍然很多，這影響了有機肥的施用，仍然存在犧牲環境來發展農業的現象，這就導致農業面源污染愈加嚴重。

在過去，農民的主要收入來源是從事農業活動，但僅僅靠自然氣候和環境獲得農產品的速度是比較緩慢的，農民們的生活水平得不到提高，因此農戶開始使用化肥來提高農產品的產量。化肥的使用在短期內確實提高了農作物的產出量，但長期施用化肥對環境造成了很大的破壞，會造成土壤板結，導致農產品的產量會相對下降，并且大量使用還會使蔬菜瓜果品質大打折扣，還會危害人體健康。現在，雖然部分農戶不僅僅依靠農業活動為生，開始向非農活動轉變，但化肥的過量施用問題仍然嚴峻。甘肅省近年來隨著測土配方施肥、水肥一體化等技術的推廣，化肥在推動糧食產量連續豐收、農民收入持續增加中發揮了不可替代的作用。但目前也存在化肥過量施用、盲目施用等現象，不僅增加了農業投入成本，還造成地下水和空氣等環境污染，導致耕地質量不斷下降。因此解決過量施用化肥對環境的污染問題對甘肅省來說非常重要。

根據上述分析，提出關于化肥投入強度的假設一：化肥投入強度與農村居民人均可支配收入之間的關系符合環境庫茲涅茨曲線。

在甘肅省旱作農業生產發展的過程中，農膜起到了至關重要的作用。全膜雙壟溝播技術的推廣，更是給全省帶來了新的突破口。農膜，又稱地膜，是鋪在農作物上的塑料薄膜，它可以給土壤保濕，并提高地面的溫度，還可以促進農作物快速生長，防止雜草叢生，它在農業生產中起著非常重要的作用。雖然農膜提高了農作物的產量，但是隨著農膜逐漸遞增的使用量，它對環境的危害也是極大的，對農業生產環境也造成了威脅，因為在農作物收獲后，農膜會留在地里，難以降解，污染了土地，可能對食物的安全也有一定的影響。甘肅省是典型的干旱地區，氣候環境對農作物的生長不是很有利，因此很早就開始使用農膜，但“白色污染”的問題也隨之出現，怎樣才能在提高農業經濟的同時，也不會對環境造成很大的破壞，這也成為了甘肅省的一大難題，因此農膜的過量使用對環境的危害成為了甘肅省農業發展面臨較為突出的問題之一。

為此，提出關于農膜使用強度的假設二：農膜使用強度與農村居民人均可支配收入之間的關系符合環境庫茲涅茨曲線。

二、研究理論與文獻綜述

（一）研究理論

環境庫茲涅茨曲線，簡稱EKC 曲線，它說明了農業經濟增長與環境之間的關系呈倒“U”型，前期隨著農業經濟的增長，人們為了提高農業產出而大量施用化肥、農藥等對環境有污染的化學物質，使環境遭到破環，環境污染問題愈加嚴重，但達到某個拐點后，由于人們的生活條件提高，保護環境的意識越來越強烈，環境污染速度放緩，又由高變低，因此，環境又會隨著農業經濟的增長得到改善。

環境庫茲涅茨曲線是通過建立模型來模擬人均收入和環境污染指標之間的關系，來說明經濟的發展對環境污染的影響程度，也就是驗證是否符合隨著經濟發展，環境污染程度先逐漸惡化，隨后得到改善的關系。從三個方面來解釋這個曲線，第一是經濟規模效應與結構效應，二是環境服務的需求與收入的關系，第三是政府對環境污染的政策與規制。

經濟規模效應與結構效應的解釋是，隨著人均收入的增長，經濟規模也會變得越來越大，這就需要投入更多的資源，，而且隨著經濟的增長和資源消耗的增加，廢棄物排放量也相應的增加，從而使得環境污染程度變大；結構效應是隨著收入水平的提高，產出結構和投入結構發生了變化。在早期階段，經濟結構從農業向能源密集型重工業轉變，增加了污染排放，隨后經濟轉向低污染的服務業和知識密集型產業，投入結構變化，單位產出的排放水平下降，環境質量改善。

從環境服務的需求與收入方面來解釋，這方面是根據人們對環境的消費傾向來討論的，在過去，人們處于解決溫飽問題的時期，經濟發展比較緩慢，人們的收入也相對較低，而且關注點主要在怎么擺脫貧困，怎么使經濟得到增長，因此對環境的需求不是很高，對環境的保護意識不是很強，因此使得環境遭到破壞，之后，隨著人們收入的提高，對環境的需求也隨之提高，人們開始重視環境的保護，因此環境得到改善。

從政府對環境污染的政策與規制方面來看，過去政府的財政收入較低，對環境保護的投入較少，導致環境隨著經濟的增長而惡化，當經濟發展達到一定水平后，政府的財政收入增加，并出臺了一系列關于環境保護的政策和措施，這使得環境污染程度得到改善。

1991 年美國經濟學家Grossman 和Krueger 最先通過實證研究了環境質量與人均收入之間的關系，1992 年世界銀行的《世界發展報告》擴大了環境質量與收入關系研究的影響。1993 年Panayotou 第一次把環境質量與人均收入之間的關系稱為環境庫茲涅茨曲線（EKC）。

（二）文獻綜述

在眾多文獻中，有很多對EKC 假說做了實證檢驗，其中尚杰等（2017）[1]研究證明了黑龍江省農業面源污染來源中，農藥施用強度與人均農業總產值呈倒“U”型，化肥施用強度和畜禽糞便排泄密度與人均農業總產值呈“N”型，地膜施用強度與人均農業總產值呈倒“N”型；孔令英和王云（2020）[2]研究證明了山東省的農民收入、農民收入結構與農業面源污染之間均存在倒“U”型的EKC 曲線關系；晏琪和陳堯（2019）[3]研究證明了農藥、化肥、地膜指標的農業環境庫茲涅茨曲線皆為倒U 型；揭昌亮等（2018）[4]研究證明了中國化肥面源污染與農業增長之間存在顯著的“倒U 型”的EKC 關系；洪業應（2013）[5]研究證明了重慶市農業經濟發展與化肥投入強度之間存在顯著的庫茲涅茨曲線關系；陳棟和劉鵬凌（2018）[6]研究證明了我國1995—2015 年農藥使用量與經濟增長之間呈現正N 型變化趨勢，周芳（2019）[7]研究證明了西藏總氮排放量與農業經濟增長之間的EKC 曲線以及總磷排放量與農業經濟增長之間的EKC 曲線均為N 形；于驥等（2016）[8]研究證明了四川省化肥、農用薄膜和農藥的面源污染與農業生產總值符合EKC 曲線的擬合結果；史磊和井曉文（2016）[9]研究證明了青島市三類農業面源污染物排放量與農業經濟增長之間存在“正N”型關系；張中華（2015）[10]研究表明人均農林牧漁產值與單位面積化肥流失量、單位面積農藥流失量、單位面積農膜殘留量之間存在顯著“倒U 型”曲線，且進入轉折期，而畜禽糞便排放量呈現“倒U 型+U 型”曲線，現在處于“U 型”曲線的上升階段。

在大部分用實證驗證環境庫茲涅茨曲線的文獻中，基本上都是想要驗證環境與農業經濟增長之間的關系是否符合倒“U”型，而絕大部分結果得到的都是符合，但也不排除有其他結果，因為每個地區的環境氣候條件都有很大不同，因此本文針對甘肅省的農業面源污染與農民收入增長之間的關系進行研究，提出假設：甘肅省的農業面源污染與農民收入增長之間存在環境庫茲涅茨曲線關系。并提出解決對策。

三、實證分析

（一）數據與變量

本文數據來源于《甘肅農村統計年鑒》（2000—2017 年），選取了甘肅省1999—2016 年農村居民人均可支配收入、耕地面積、農膜覆蓋面積、化肥施用折純量以及農膜使用量的時間序列數據，其中化肥施用折純量等于化肥實物量與某種化肥有效成分含量的百分比的乘積。

為研究甘肅省農業面源污染與農民收入增長之間的關系是否符合環境庫茲涅茨曲線，選取的變量要具有代表性。將農村居民人均可支配收入設為自變量X；農業面源污染主要包括化肥污染、農膜污染和農藥污染等，由于數據的限制，本文將化肥投入強度和農膜使用強度作為衡量農業面源污染的指標，記為因變量Y，因為隨著時間的變化，農民耕地面積也會有所改變，過去，農民主要以種地來獲得收入，而現在有很多農民從事非農活動，且退耕還林也會影響耕地面積，因此需要把耕地面積這一因素考慮進來。其中，化肥投入強度由化肥施用折純量除以耕地面積得到，農膜使用強度由農膜使用量除以農膜覆蓋面積得到。

用STATA 軟件做出1999—2016 年化肥投入強度和農膜使用強度的變化趨勢，如圖1、圖2 所示。從圖1 看出，1999—2015 年，化肥投入強度一直在逐年遞增，從2015 年開始減少，2016 年化肥投入強度比2015 年減少了11%，主要因為最近幾年，甘肅省為了促進發展循環農業，發展有機肥生產企業139家，同時，甘肅省還將開展農業綠色發展行動，在糧食、果品、蔬菜等特色優勢產區大力推廣測土配方施肥、水肥一體化、秸稈還田、增施有機肥、新型肥料替代等技術措施，減少了化肥施用量，提高化肥使用效率。由圖2 可知，從總體上看，2005—2016 年農膜使用強度一直逐年遞增，甘肅省在20 世紀80年代左右就開始推廣使用農膜，90 年代農膜的使用已經普及，近十年來，農膜的發展迅速，地膜的覆蓋面積排到了全國的第二名，僅次于新疆。近年來，甘肅省又推進了全膜雙壟溝技術，致使農膜使用強度大大提升。

圖1 化肥投入強度變化趨勢

圖2 農膜使用強度變化趨勢

（二）模型的建立

為研究農業面源污染與農村居民人均可支配收入之間的關系是否符合倒“U”型的環境庫茲涅茨曲線，我們將化肥投入強度與農膜使用強度設為因變量y，把農村居民人均可支配收入設為x，設出一次函數、二次曲線模型和三次曲線模型：

式中，y 表示化肥投入強度與農膜使用強度，x表示農村居民人均可支配收入，a0為常數，a1、a2和a3代表回歸方程的參數。

在一次函數中，當a1＞0 時，y 與x 呈正相關，當a1＜0 時，y 與x 呈負相關；在二次曲線中，當a1＞0，a2＜0 時，y 與x 的關系呈倒“U”型曲線，當a1＜0，a2＞0時，y 與x 的關系呈“U”型；在三次曲線中，當a1＞0，a2＜0，a3＞0 時，y 與x 的關系呈“N”型，當a1＜0，a2＞0，a3＜0 時，y 與x 的關系呈倒“N”型。

本文運用STATA 軟件對模型進行參數估計，通過P 值、F 值以及擬合優度R2選取最合適的模型，以確定拐點并進行分析。

（三）單位根檢驗

為保證數據的平穩性，要進行單位根的檢驗。

首先對各變量數據進行對數標準化處理，因為這樣既可以消除數據的異方差影響，使數據更加適合進一步分析，更具有實際意義，還可以研究變量之間的彈性關系。用cf 表示化肥投入強度，af 表示農膜使用強度，income 表示農村居民人均可支配收入。用STATA 軟件對變量進行描述性分析，根據分析結果可知，各變量和其對數變量的數據中沒有極端數據，數據間的量綱差距也在可接受的范圍內，因此可以進行下一步分析。

pp 檢驗的原假設是數據存在單位根，運用STATA軟件分別對取了對數的變量以及一階差分變量和二階差分變量進行pp 檢驗，分析結果如表1 所示，可以看出取對數的化肥投入強度經過二階差分后達到平穩，取對數的農膜使用強度不存在單位根，取對數的農膜使用強度經過一階差分后達到平穩。

表1 PP 單位根檢驗分析結果

（四）結果分析

用STATA 軟件分別對化肥投入強度和農膜使用強度與農村居民人均可支配收入進行了非線性回歸，得出的結果如表2、表3 所示。

表2 化肥投入強度模型估計結果

表3 農膜使用強度模型估計結果

1.化肥投入強度的結果與分析。由表2 可以看出二次函數模型的系數均通過了檢驗，且擬合優度R2為0.94，而三次函數模型中的二次項系數與三次項系數均不顯著，因此應建立二次函數模型來描述化肥投入強度與農村居民人均可支配收入之間的關系，并根據表2 中得出的估計參數得到回歸方程：

用SPSS 對其做出環境庫茲涅茨曲線如圖3 所示，由此可看出化肥投入強度與農村居民人均可支配收入的關系呈倒“U”型，符合環境庫茲涅茨曲線，從而驗證了假設一的成立。從圖3 中可看出，化肥投入強度的轉折點已經出現，且現在已經進入轉折點后期，“拐點”出現在2014 年，前期甘肅省化肥投入強度一直隨農村居民人均可支配收入的增加呈現逐年增加的趨勢，從2014 年開始隨著農村居民人均可支配收入的增加，化肥的投入強度開始逐年下降。在2015 年初，農業部制定并發布了《化肥使用量零增長行動方案》，此方案一出，各級農業部門集結各方力量，開展“到2020 年化肥使用量零增長行動”，大力推進化肥減量增效，因此化肥投入強度在后期有所降低。

2.農膜使用量的結果與分析。由表3 可以看出一次函數和三次函數的各個系數均通過了顯著性檢驗，一次函數的擬合系數R2為0.58，三次函數的擬合系數R2為0.72，而二次函數的二次項系數未通過顯著性檢驗，因此用三次函數模型來描述農膜使用強度與農村居民人均可支配收入之間的關系是否符合環境庫茲涅茨曲線，并由表3 的估計結果可以得出回歸方程為：

y=0.07x-1.48伊10-5x2+1.06伊10-9x3+20.69912

圖3 農村居民人均可支配收入與化肥投入強度的EKC 曲線

根據回歸方程可以看出農膜使用強度與農村居民人均可支配收入之間的關系呈“N”型，用SPSS做出它們之間的關系的回歸曲線如圖4 所示，并從圖4 的曲線可以看出，出現了兩個拐點，第一個拐點是在2011 年，拐點處的農村居民人均可支配收入為3 909.4 元，2011 年之前農膜使用強度隨農村居民人均可支配收入逐年增加，第二個拐點出現在2014 年，拐點處的農村居民人均可支配收入為5 736元。2011—2014 年期間，隨著農村居民人均可支配收入的增加，農膜使用強度有所下降，甘肅省在此期間大大加強了對地膜的回收，初步形成“地膜增產增收、舊膜回收利用、資源變廢為寶、農業循環發展”，且在2014 年，甘肅省實施了《甘肅省廢舊農膜回收利用條例》，還頒布了《聚乙烯吹塑農用地面覆蓋薄膜》強制性地方標準，推進廢舊農膜回收利用，對農業面源污染的防治有很大的促進作用，可以更好的治理農村“白色污染”，條例的實施和標準的提出，使農作物的生長環境也得到極大改善，促進了農業可持續發展。在此同時，省財政還安排了專項資金，對廢舊農膜回收加工企業給予資金補助，廢舊農膜回收利用網絡體系已基本建成，廢舊農膜回收利用的市場化機制已初步形成。據統計，2016 年全省廢舊農膜回收利用率已達到78%。為了加強從農膜污染的根源防治，甘肅省還出臺了一系列地方法規，并提高了農膜的生產標準。而從2014 年往后，農膜使用強度又隨著農村居民人均可支配收入逐年增加，如果不嚴加管理控制，農膜使用強度還會繼續增加，但總的來看農膜使用強度與農村居民人均可支配收入存在EKC 關系，因此農膜使用量的管控應成為甘肅省未來工作的重中之重，由此可得假設二成立。

圖4 農民人均可支配收入與農膜使用強度的EKC 曲線

四、對策

甘肅省由于地理位置和自然條件的問題，治理農業面源污染變的尤為重要，只有提供良好的農業生產環境，農作物才能更好的生長，農業經濟才會大幅度增加，雖然甘肅省現在面源污染處于轉折后期，隨著農民收入的增長有所下降，但如果不繼續做好防控措施，那么“反彈”的可能也會存在，為此，從以下幾個方面提出對策：

（一）繼續推進實施一系列政策，提高農民補貼

現在的農村，以犧牲環境來提高收入的現象仍有存在，政府應出臺更多政策來規范農民施用化學物品的用量及其比例，使化學用品的投入更加合理；也應更加完善農民的補貼制度，加大惠農補貼，提高糧食的收購價格，增加農民直補和農業機械購置的補貼，還可以讓農民用廢舊農膜來換取新的農膜，這樣可以大大提高農膜的回收率；除此之外，為了讓農民們盡量施用少量的化學投入品，也應適當的增加化學用品的價格。

（二）大力推廣先進技術

要進一步推進科學先進的農業生產技術，大力宣傳推廣環保、節約和可循環的新技術，如推進灌溉與施肥為一體的農業新技術，它可以減少水與化肥的使用量，提高農作物生長速度并使其增產；盡可能使用可降解的農膜，減少農膜對土壤的污染等；研發一些與化肥農膜等效果相似，但對環境的污染程度相對較低的化學用品。

（三）大力宣傳環保知識，提高農民的環保意識

環境保護對農業生產和農民的生活都是相關聯的，農民們保護環境意識的提高也是改善農業面源污染的一個關鍵，沒有他們對其的參與，農業生產環境也是不能得到很好的改善，因此各級部門應對農戶進行環保知識講解，使環保不再是他們的知識盲區，只有讓他們自己明白環保對農業生產的重要性，而且也是他們每個人應盡的義務，一味的為了提高收入而“消耗”環境，只會適得其反，要想使收入穩定提高，就要使得環境和收入達到一定的平衡，這樣既能更好的改善農業面源污染的問題，對農民收入的提高也有很大的幫助。