生猪养殖产业集聚演化的环境效应研究——以嘉兴市辖区为例

来源：SCI期刊网 分类：农业论文 时间：2022-03-03 09:37 热度：

摘 要：摘要：通过引入区位熵的方法，构建生猪养殖产业集聚演化的环境效应模型，旨在从理论层面揭示出生猪养殖污染本身的特殊性和内在的规律性。以嘉兴市辖区为样本的研究表明，生猪养殖污

　　摘要：通过引入区位熵的方法，构建生猪养殖产业集聚演化的环境效应模型，旨在从理论层面揭示出生猪养殖污染本身的特殊性和内在的规律性。以嘉兴市辖区为样本的研究表明，生猪养殖污染集聚程度与生猪养殖产业集聚程度存在的倒U型曲线关系，本质上是生产的环境负外部性效应，以及对其实施纠正措施的演化轨迹。生猪养殖生产的环境负外部性效应曲线在污染治理政策的作用下，随着产业集聚程度的提高由向右上方倾斜而逐渐向下弯曲;在受到耕地资源约束时，会向上平移;在因下弯而减轻的污染集聚程度被因上移而增加的污染集聚程度所抵消并盖过时，污染治理政策则有可能是失效的。因此，生猪养殖污染治理政策的实施，必须将城镇化推进所引起的耕地资源的变化考虑在内。

　　关 键 词：生猪养殖;产业集聚;环境效应;嘉兴市辖区

　　改革开放以来，生猪养殖产业已成为中国农业经济不可或缺的支柱产业和农村经济最有活力的增长点，但随之而来的环境问题也日益显现。生猪养殖产业在逐渐摒弃传统分散养殖模式的同时，快速实现了较高程度的规模化和集约化养殖模式。但由于养殖密度过高，且与现有的耕地资源不配套，导致农牧脱节，大量的粪便和有机废水难以得到有效处理和充分利用，从而引起环境急剧恶化[1] 。生猪养殖污染主要受到生猪养殖产业发展和耕地资源约束的影响，而耕地资源数量的变化又受制于区域城镇化水平。从空间演化的角度来看，生猪养殖产业集聚程度反映了该产业的发展水平，相应的污染集聚程度反映了该产业的污染状况，由于生猪废弃物的主要消纳载体为农田[2，3] ，耕地资源集聚程度则反映了接受该产业污染的环境容量。随着城镇化的快速推进，耕地面积日益缩减，生猪养殖产业集聚必然会导致污染集聚。

　　已有的研究表明，产业集聚会产生相应的环境效应，但效应方向却观点不一。一些学者认为环境污染与产业集聚之间存在着很强的正相关性，并认为产业集聚具有环境负外部性效应[4~9] 。这主要是由产业集聚初期生态化组织路径难以形成，可持续发展能力明显不足所引起的[10] 。而另一些学者却提出由产业集聚产生的技术溢出效应和收入效应在一定程度上有利于减轻环境污染，从而存在环境正外部性效应[11~14] 。

　　然而，与产业集聚环境效应相关的研究大多是涉及工业点源污染领域的，且基本类似于对环境库兹涅茨假说的考证。这些研究侧重于对产业集聚与环境污染之间因果关系的确认，缺乏理论层面的解析与归纳，难以形成一定的规律和应有的体系。尽管在农业面源污染领域，有关畜禽养殖污染的研究也在陆续铺开，但现有的文献仅局限于畜禽养殖产业对环境造成污染的现状、原因以及相应的解决措施等方面的一些定性描述[15~18] ，以及关于畜禽养殖污染的时空差异性分析[19] 。针对畜禽养殖生产的环境外部性效应，却未能基于深刻的理解而作出有力的说明。

　　本研究以嘉兴市辖区为样本，采用1997~2012年嘉兴市辖区和嘉兴地区的相关时序数据，引入区位熵的方法对生猪养殖污染集聚程度、生猪养殖产业集聚程度和耕地资源集聚程度进行衡量，通过构建生猪养殖产业集聚演化的环境效应模型，分析生猪养殖生产的环境外部性效应，旨在从理论层面揭示出生猪养殖污染本身的特殊性和内在的规律性。

　　1.2 样本选择

　　本研究选择嘉兴市辖区(下辖南湖区和秀洲区)作为分析样本。嘉兴是浙江生猪养殖的主产区，直至2012年年末，嘉兴地区(下辖五县两区)生猪养殖场(户)近13万个，生猪养殖数量为734.2万头[25] ，占浙江全省总量的19%。其中，嘉兴市辖区生猪养殖数量又占嘉兴地区总量的近 37%，高密度养殖不仅导致生猪死亡率上升，更使粪尿等废弃物的处理呈现出超负荷运转的状态，给生态环境造成了巨大的压力。据调查，2010年嘉兴市辖区生猪养殖产业排放的COD和氨氮量分别占其农业面源污染物排放总量的92.7%和80.8%，且分别占嘉兴地区农业面源污染物排放总量的40.9%和 30.6%，而生猪粪尿排放量却达到了畜禽粪尿排放总量的70%[26] 。

　　1.3 数据处理

　　本研究采用 1997~2012 年嘉兴市辖区和嘉兴地区的相关时序数据[27~29] ，数据处理主要涉及对生猪养殖污染集聚程度、生猪养殖产业集聚程度和耕地资源集聚程度的衡量。衡量集聚程度的方法主要有空间基尼系数、空间集聚指数和区位熵[30, 31] 。空间基尼系数忽略了单个实体的规模影响，因而衡量结果存在着一定的偏差。空间集聚指数虽然弥补了空间基尼系数的这一缺陷，但对数据要求较高，除了衡量产业集聚程度外，不适用于衡量污染集聚程度和资源集聚程度。区位熵在产业结构分析中用来评估地区某一产业的相对比重，以衡量该产业空间分布的相对集中程度;在区位分析中用来评估地区某一要素的相对密度，以衡量该要素空间分布的相对集中程度。其优点是数据的可获得性较强，计算简单，结果直观，除了衡量产业集聚程度外，对污染集聚程度和资源集聚程度的衡量也具有同样的适用性。一般而言，区位熵≥0;若区位熵>1且越大，集聚程度越高;若区位熵<1且越小，集聚程度越低;区位熵=1为判断集聚效应存在与否的临界值。因此，本研究引入区位熵的方法衡量嘉兴市辖区相对于嘉兴地区的生猪养殖污染集聚程度、生猪养殖产业集聚程度和耕地资源集聚程度。

　　2 实证结果分析

　　2.1 生猪养殖污染环境负荷分析

　　1997~2012 年嘉兴市辖区和嘉兴地区生猪养殖猪粪当量环境负荷量与各类污染物环境负荷量计算结果如表2所示。一般认为，每公顷耕地面积能够负荷的畜禽粪便在30~45 t左右[32] 。根据上海市农业科学研究院提出的畜禽粪便负荷警报值分级标准，当猪粪当量环境负荷量同当地耕地以猪粪当量计算的有机肥理论最大适宜施肥量的比值在0.4以下时，该地区畜禽粪便可完全被农田消纳和承受，对环境不构成污染威胁[34] 。由此，采取生猪养殖猪粪当量环境负荷量适宜值与警戒值分别为每公顷耕地面积 12 t 猪粪当量和 18 t 猪粪当量。生猪养殖各类污染物环境负荷量适宜值与警戒值则分别按照每公顷耕地面积15生猪当量和25 生猪当量进行核算。从而确定生猪养殖猪粪当量环境负荷量与各类污染物环境负荷量的适宜值和警戒值，如表3所示。

　　嘉兴地区生猪养殖猪粪当量环境负荷量与各类污染物环境负荷量分别自 2001 年和 2000 年起超过适宜值，但直至2012年均未超过警戒值。嘉兴市辖区生猪养殖猪粪当量环境负荷量与各类污染物环境负荷量自1999年起超过适宜值;猪粪当量环境负荷量自2002年起超过警戒值，各类污染物环境负荷量自 2003 年起超过警戒值。由此可见，嘉兴地区生猪养殖污染状况已相当严重，而其中嘉兴市辖区更是面临着异常严峻的态势。

　　2.2 区位熵分析

　　1997~2012 年嘉兴市辖区生猪养殖污染区位熵、生猪养殖产业区位熵、耕地资源区位熵的计算结果如表4所示。生猪养殖污染区位熵和生猪养殖产业区位熵均大于1，即存在着集聚效应，且大致呈现逐年上升的态势。耕地资源区位熵在2006 年之前均大于1，存在着集聚效应，但在2006年之后均小于1，丧失了集聚效应，且大致呈现逐年下降的态势。从原始数据来看，16 a间，嘉兴地区的年末实有耕地面积在绝大多数时期呈现出逐年上升的趋势，而嘉兴市辖区的年末实有耕地面积则基本呈现出逐年下降的趋势。嘉兴市辖区耕地资源集聚效应逐渐丧失可能与城镇化水平(表4)不断提高存在着一定的关系。

　　2.3 模型回归分析

　　根据 1997~2012 年嘉兴市辖区生猪养殖污染区位熵、生猪养殖产业区位熵、耕地资源区位熵和城镇化率的计算结果，使用STATA 11软件对式(3)和式(4)进行估计。式(3)回归的R2 为0.911 6，Adj R2 为 0.889 5，分别通过了 Breusch-Godfrey 自相关检验(P值为0.169 2，大于5%的显著性水平，接受原 假 设)和 Breusch-Pagan 异 方 差 检 验(P 值 为 0.624 3，大于 5%的显著性水平，接受原假设);式(4)回归的 R2 为 0.967 6，Adj R2 为 0.965 2，分别通过了Breusch-Godfrey自相关检验(P值为0.731 0，大 于 5% 的 显 著 性 水 平 ，接 受 原 假 设)和 Breusch-Pagan 异方差检验(P 值为 0.228 5，大于 5%的显著性水平，接受原假设)。回归结果如式(12)和式(13)所示。

　　生猪养殖污染区位熵为0是理想状态，此时在耕地资源集聚程度At既定的条件下，要使Pt的一元二次方程无解，则应满足α1 2 -4α2α3At<0。解得既定的耕地资源区位熵At必须大于1.20，才可能使生猪养殖产业集聚演化不会产生任何环境负外部性效应。

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　　影响耕地资源集聚程度的主要因素是城镇化水平。由式(13)可见，耕地资源集聚程度与城镇化水平存在着负相关的线性关系，即城镇化率每上升1个单位就会使耕地资源区位熵下降0.003个单位。由于城镇化率为非负值，耕地资源区位熵的理论最大值应为1.12。显然，要使耕地资源区位熵大于 1.20 是无法实现的。因此，在生猪养殖污染区位熵为0的理想状态，式(12)的一元二次方程必定有两个解，从而无论耕地资源集聚程度如何，生猪养殖污染集聚程度与生猪养殖产业集聚程度必然存在倒U型曲线关系①。

　　3 理论解析

　　生猪养殖污染集聚程度与生猪养殖产业集聚程度存在的倒 U 型曲线关系，本质上是生产的环境负外部性效应，以及对其实施纠正措施的演化轨迹。由于生猪废弃物资源化利用不当，生猪养殖生产原有的环境正外部性效应便逐渐演变成了环境负外部性效应，这与一般的农业面源污染本身就是生产的环境负外部性效应有所不同。由于土壤是消纳生猪废弃物的重要载体，生猪养殖生产的环境效应就不仅仅来自于产业自身的发展规模，在一定程度上还要受到耕地资源的约束。

　　在生猪养殖生产的环境正外部性效应逐渐消失并开始显现环境负外部性效应后，如图1所示，污染集聚程度随着产业集聚程度的不断提高而持续加深，环境负外部性效应曲线 E1向右上方倾斜。当生猪养殖产业区位熵达到较高的I0时，所引起的环境污染已严重到足以被认知并引起广泛重视;由于实施了一系列的生猪养殖污染治理政策，污染集聚程度才随着产业集聚程度的不断提高而有所弱化，曲线 E1 开始向下弯曲并呈现出倒 U 型。然而，由于耕地资源的相对数量并非是既定的，耕地资源区位熵这一外生变量发生递减的同时，曲线 E1必然会在一定时期内向上平移至曲线 E2。此时生猪养殖污染治理政策则有可能是失效的，理由在于环境负外部性效应曲线因其下弯而减轻的污染集聚程度往往会被因其上移而增加的污染集聚程度所抵消并盖过。即当生猪养殖产业区位熵由I0增至I1时，因曲线E1向下弯曲而使生猪养殖污染区位熵由原来的 P0下降至 P1，但耕地资源区位熵递减却使得在曲线E1向上平移后的曲线 E2上，生猪养殖污染区位熵反而上升至P2。

　　事实上，嘉兴市辖区生猪养殖产业在经历了 30多年的迅猛发展之后，现已位至行业之巅。面临随之而来的日益严重的环境问题，政府主要致力于通过划定禁限养区、严控区外过路猪等政策调减生猪饲养总量，以控制养殖规模，并按照农牧结合的原则，要求配套于相应的耕地。结合倒 U 型环境负外部性效应曲线的实证结果来看，这些政策的实施在一定程度上对减轻环境污染已产生了积极的效果。然而，城镇化水平的提高使得耕地资源集聚程度不断下降，根源在于耕地资源绝对数量的持续减少①。嘉兴市辖区的耕地资源一直都十分紧缺，它也是全国少数几个受到国家重点监控的城市之一。20世纪90年代后期以来，嘉兴市辖区的城镇化水平尽管仍然滞后于经济发展水平，但却得到了加速提升，中心城区面积持续扩大，城市地域面积不断拓展，特别是2012年市辖区城区建成区面积已达到了103.82 km2 ，人口的集聚也由中心区域向两冀扩散。由此也导致了嘉兴市辖区年末实有耕地面积长期以来呈现出逐年递减的趋势，基本上每年都要通过向周边城市“借地” 来保证不触碰耕地红线，结果生猪养殖“亩均载畜量”实际上已远超每亩2~3头的国际标准水平。从现实情况来看，治理生猪养殖污染，在调控总体养殖规模的同时，必然要考虑因城镇化推进而引起的耕地资源的变化。

　　4 研究结论与政策启示

　　本研究以嘉兴市辖区为样本，采用1997~2012 年嘉兴市辖区和嘉兴地区的相关时序数据，引入区位熵的方法对生猪养殖污染集聚程度、生猪养殖产业集聚程度和耕地资源集聚程度进行衡量，通过构建生猪养殖产业集聚演化的环境效应模型，分析生猪养殖生产的环境外部性效应。研究结论如下：① 生猪养殖污染集聚程度与生猪养殖产业集聚程度存在的倒 U 型曲线关系，本质上是生产的环境负外部性效应，以及对其实施纠正措施的演化轨迹;② 生猪养殖污染集聚程度与耕地资源集聚程度存在着负相关的线性关系，而耕地资源集聚程度主要受城镇化水平的影响，与之存在着负相关的线性关系。③ 生猪养殖生产的环境负外部性效应曲线在污染治理政策的作用下，随着产业集聚程度的提高由向右上方倾斜而逐渐向下弯曲;在受到耕地资源约束时，会向上平移;在因下弯而减轻的污染集聚程度被因上移而增加的污染集聚程度所抵消并盖过时，污染治理政策则有可能是失效的。

　　从生猪养殖生产的倒U型环境负外部性效应曲线来看，规模控制虽然能够在促进产业健康发展的同时使环境污染有所减轻，但随着耕地资源的不断缩减，长期以往必将陷入权衡产业发展和环境改善的困境。由于养殖户是生猪废弃物最为直接的处置者，强制性的规模控制必将使养殖户为环境保护付出高昂的机会成本，却又难以使其通过市场机制获得应有的回报和补偿。因此，在生猪养殖污染治理中采取经济手段来诱导养殖户的环境保护行为是很有必要的。其中，探索建立激励生猪养殖主体废弃物处理自愿行为的利益补偿长效机制，已然迫在眉睫。此外，必须将城镇化推进所引起的耕地资源的变化考虑在内，确保不触碰耕地红线并适时改变生猪废弃物还田处理的传统途径，积极探索实施粪肥脱水加工、出售和出口的市场化模式，并致力于大中型沼气工程建设的投入与开发。——论文作者：姚 文 捷

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文章名称：生猪养殖产业集聚演化的环境效应研究——以嘉兴市辖区为例

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