中国农业化肥面源污染的成因及负外部性研究

发布时间：2020-08-14 21:22

【摘要】：化肥作为粮食的“粮食”,是重要的农业生产资料,在促进粮食生产和保障粮食安全方面起到不可替代的作用。当前我国化肥投入存在诸多问题,比如化肥亩均施用量偏高、区域间或作物间施肥不均衡、施肥结构不平衡、施肥方式不合理等,这些问题在导致化肥低效利用的同时引发了大量的化肥面源污染,并为农业生产环境带来了严重的负外部性影响,大量田间试验和相关研究表明化肥面源污染破坏了土壤微生物多样性以及土壤结构、造成水体污染等,这些被污染破坏过的水土资源一旦用于农业生产,则必然会对农业生产状况造成严重损害,所以说除了破坏农业生产环境外,农业面源污染还可能会进一步威胁到我国农业生产状况并进而对粮食生产造成负外部性影响。因此在我国化肥面源污染问题日益严重的背景下,分析化肥面源污染的影响因素、评价化肥面源污染对农业环境或农业生产可能造成的负外部性影响,将具有重要的理论和现实意义。根据社会-生态系统理论(Social-Ecological Systems,SESs)的观点,农业生产系统本质上是由多种因素相互作用、相互制约、多尺度相互影响的、复杂的、层级的社会-生态系统,其生态环境问题涉及自然、经济、社会等多种因素,因此只有从复杂系统视角出发来看待化肥面源污染问题,才可以深入挖掘出可能影响化肥面源污染的社会经济关键因素,并充分明确化肥面源污染在复杂系统内部可能造成的负外部性影响,从而为厘清化肥面源污染的来龙去脉提供有价值的指导。鉴于此,本文基于社会-生态系统理论提出化肥面源污染的系统分析框架,着重研究三方面问题:化肥面源污染的影响因素有哪些?化肥面源污染对水资源和粮食生产分别具有怎样的负外部性影响,具体而言,化肥面源污染对水资源存在怎样的污染影响?化肥面源污染对粮食生产是否存在环境惩罚效应?本文在全面、系统地综述国内外相关研究成果的基础上研究了化肥面源污染的成因及负外部性。首先,研究化肥面源污染的影响成因。将化肥价格扭曲、非农就业等社会经济因素充分纳入到化肥面源污染影响因素的分析框架中去,并借鉴已有研究成果构建化肥面源污染影响因素研究的动态面板系统GMM模型,进而对相关影响因素进行实证分析。其次,基于水资源利用状况和水环境压力状况两个角度研究化肥面源污染对水资源的负外部性。利用灰水足迹模型测算灰水足迹相关指标值,在此基础上评价化肥面源污染对水资源造成的污染影响和生态占用状况,并在多年平均径流量情境下构建水环境压力指数,以此评价化肥面源污染对水环境造成的环境压力状况。再次,基于“环境惩罚”假设研究化肥面源污染对粮食生产的负外部性。在分析环境惩罚效应形成机理的基础上,通过估计化肥投入对粮食生产的增产贡献及其变化来为检验环境惩罚效应提供现实基础,然后从粮食生产环境效率这一视角切入,利用动态面板GMM模型定量检验化肥面源污染对粮食生产可能存在的环境惩罚效应。最后,总结主要研究结论并提出相应政策启示。本文的主要研究结论有:第一,化肥面源污染的影响因素。化肥价格扭曲对化肥面源污染具有显著的正向激发作用,即价格扭曲程度越高,则化肥面源污染程度相应越重;非农就业对化肥面源污染也具有显著的正向影响,即非农就业增加会显著提高化肥面源污染程度,这一结论在一定程度上印证了文中提到的要素替代假说,即非农就业增加会促进化肥投入;此外提高粮食作物种植比重、实施面源污染防治政策对化肥面源污染均具有显著的抑制作用,而技术进步在一定程度上加重了化肥面源污染程度。第二,化肥面源污染对水资源的负外部性。我国粮食生产过程中的化肥面源污染对水资源产生了严重的负外部性:从水资源利用状况来看,化肥面源污染对水资源造成了严重的污染和生态占用,将化肥面源污染稀释至符合规定的淡水标准所需要的水量正呈现出不断增加的趋势,水资源数量和质量均受到了严峻挑战;从水资源环境状况来看,化肥面源污染对各省区的水资源均造成了不同程度的水环境压力,且呈现出不断增强趋势。第三,化肥面源污染对粮食生产的负外部性。我国粮食生产过程中的化肥面源污染对粮食生产产生了严重的负外部性,对其造成了显著的环境惩罚效应,计量结果表明化肥面源污染对小麦、玉米和水稻三种作物的环境效率均具有显著的负面影响,这在一定程度上解释了化肥面源污染与化肥对粮食生产增产贡献下降之间可能存在的关联性问题,从一个侧面揭示出了化肥面源污染对粮食生产的负向反馈作用。本文可能的创新之处主要表现在以下方面:第一,关于研究思路方面。以往研究对于化肥面源污染问题的分析较少基于系统思想来统筹考虑问题并进行研究设计,本文借鉴社会-生态系统理论的分析思路,基于系统的观点来研究化肥面源污染问题,既可以充分兼顾人类行为的驱动性、社会经济因素等对化肥面源污染的重要影响,又可以充分兼顾化肥面源污染所引发的外部性影响,从而可以完整把握农业生产复杂系统内部的相互作用,具有一定研究思路上的创新。第二,关于化肥面源污染影响因素的选择。以往研究对于化肥面源污染影响因素的分析较少兼顾到经济发展过程中的一些政策遗留影响及社会动态发展趋势等,本文基于系统分析框架,在深入挖掘可能对化肥面源污染存在影响的社会经济因素的基础上,将化肥价格扭曲、非农就业这两个重要因素纳入到化肥面源污染影响因素的分析框架中,这进一步深化了我国当前对农业面源污染产生根源的认识,具有一定研究视角上的创新。第三,关于水污染评价方法。以往研究普遍较少基于水足迹视角进行水资源污染的评价,本文采用灰水足迹方法评价化肥面源污染对水资源造成的生态占用和环境压力状况,可以通过水量-水质的关系直观反映出化肥面源污染对水资源造成的污染影响,这进一步深化和扩展了水资源评价的方法和思路,具有一定研究方法上的创新。第四,关于环境惩罚效应的研究。以往研究大多将化肥面源污染作为农业生产过程的结果变量,而较少定量研究其对粮食生产可能存在的负向反馈影响,本文从系统视角出发,将化肥面源污染作为农业生产过程的原因变量,定量检验化肥面源污染这一环境负产出对粮食生产可能存在的环境惩罚效应,可以在一定程度上揭示出化肥对粮食生产增产贡献下降的内在环境机理,为研究农业面源污染与农业生产之间的潜在联系提供了 一个新颖的研究视角,具有一定理论上的创新。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52;X71
【图文】：

生产函数构建了双对数模型进行相关实证研究。逡逑２、技术路线图逡逑基于上述研究目标及内容，本文的思路及技术路线如图１．２所示：逡逑问题的提出逡逑Ｖ逡逑，１＂＂逦１逡逑｜研究的理论基础｜逦逦１研究的文献基础逡逑逦ｊ逦逡逑化肥面源污染的成由及负外部性研究：￣｜逡逑基于社会－生态系统分析框架逡逑Ｉ逡逑｜化肥投入与污染状况逡逑Ｉ逦逦｜逡逑Ｖ逦一逡逑Ｉ基于社会－生态系统分Ｉ逡逑１析框架的实证研究丨逡逑－邋＇邋￣邋：邋．邋—邋一逡逑ｖ逦ｖ逦Ｖ逡逑面源污染的源的影响生产的影响逡逑子研究一：污染＿逦＿子研究二：污染对：＿子研究三：污染对粮＿逡逑［—影响因素分析—］Ｉ］水资源的负外部性ｒ邋ｉ丨＾食生产的负外部性厂Ｉ逡逑Ｉ邋ｐ0ＥＷ｜邋ＶＷＷＷ］邋Ｉ邋｜邋｜水资源利用状况｜邋｜邋Ｉ邋｜化肥施用对粮食｜逡逑丨丨＿锋＿扭曲ｉ邋！＿±＿！｜逦视角逦丨｜邋增产的贡献变化逡逑Ｉ逦．疋肥￥．源。逦Ｉ逦｜逦；逦丨逦｜邋＾邋—逦｜逡逑Ｉ逦污染：逦Ｉ逦：基于灰水足逦环境惩罚效逡逑Ｉ逦，…－寻－」■丨逦Ｌ—攀—逦应逡逑Ｉ逦人均ｇｄＩｐ、农作逦｜逦ｊ逦—ｉ—…逡逑１物５植２？二技丨１逦Ｋ环化力Ｉ邋Ｉ逦｜实证检验｜逡逑Ｉ逦Ｉ木、政策等逦１１逦｜状况视角｜邋ｊ邋［邋Ｉ＿＿＿＿逡逑Ｓ．逦＝＝逦

资料来源：作者根据《中国农村统计年鉴》整理。逡逑２、区域差异状况逡逑从省区层面来看（图３．２），除上海、江苏、山东等少数省份始终保持较高投逡逑入水平外，其余省区的化肥投入强度在１９９０－２０１４年间均呈现出较大的增长幅度；逡逑此外粮食主产区省份的化肥投入强度普遍高于其他省区。需要特别注意的是，逡逑２０１４年我国化肥投入强度低于２５０邋ｋｇ／ｈｍ２的省份仅有青海、贵州、黑龙江、西逡逑藏、甘肃五省，而高于４００邋ｋｇ／ｈｍ２的省份相对较多，主要有吉林、江苏、山东、逡逑湖北、新疆、广西、天津、河南、广东、福建、陕西、海南、北京等；与之形成逡逑明显对比的是，１９９０年除了江苏、福建、广东和上海外，其余省份的化肥投入逡逑强度均低于２５０邋ｋｇ／ｈｍ２，均可达到生态县建设标准，这表明我国化肥投入量枿着逡逑１详细参照《中华人民共和国环境保护部生态县、生态市、生态省建设指标（修订稿）》逡逑４０逡逑

我国氮磷钾肥的投入结构存在严重的不均衡现象，具体来说氮肥投入占化肥逡逑投入总量的绝大比重、磷肥次之、钾肥用量最少，复合肥投入量根据土地和作物逡逑需求情况视不同情况确定（图３．３）。逡逑４１逡逑

本文编号：2793561