環(huán)境庫茲涅茨曲線模型假設下的森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)關系

張姝婧，唐麗華，趙 凱

（浙江農林大學 信息工程學院，浙江 杭州 311300）

中國林業(yè)發(fā)展態(tài)勢良好。以浙江省為例，2015年林業(yè)產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為4 522.87億元，比2001年增長3 869.15億元，年均增幅達42.28%。與此同時，森林資源也在逐年增長，2015年森林蓄積2.97億m3，比2001年增長1.59億m3，年均漲幅8.22%。森林資源是林業(yè)產(chǎn)業(yè)的基礎，林業(yè)產(chǎn)業(yè)從森林培育開始，產(chǎn)業(yè)鏈一直延伸到森林資源的加工利用及森林旅游等各個產(chǎn)業(yè)，兩者關系千絲萬縷。只有理清森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)的關系，把握好它們的發(fā)展趨勢，才能更好地利用森林資源，發(fā)展林業(yè)產(chǎn)業(yè)。通過研究森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)的關系，對促進林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，更好地在 “十三五”時期實現(xiàn) “在保護中發(fā)展，在發(fā)展中保護”有著重要的意義。

1 森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)關系研究進展

國外對林業(yè)研究起步較早，從17世紀德國創(chuàng)立的森林永續(xù)利用理論，到森林多功能效益理論、林業(yè)分工論、新林業(yè)理論、近自然林業(yè)理論、生態(tài)林業(yè)理論，直至21世紀的森林可持續(xù)經(jīng)營理論都闡述了森林資源與經(jīng)濟社會狀況的關系。國內相關研究相對起步較晚，石春娜等［1］對森林資源變化與經(jīng)濟增長進行相關性分析，證明森林資源變化與經(jīng)濟增長相關。王馨迪［2］、沈月琴等［3］、李成茂［4］分別對浙江省森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、相關性和優(yōu)勢度進行了分析，得出森林資源量增長與林業(yè)產(chǎn)值具有一致性的結論。眾多學者都認為森林資源與經(jīng)濟發(fā)展存在一定關系，本研究嘗試利用環(huán)境庫茲涅茨曲線（environmental Kuznets curve，EKC）模型研究森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)的關系。1954年，KUZNETS提出庫茲涅茨曲線（又稱倒 “U”型曲線），認為在經(jīng)濟發(fā)展過程中，由于各種錯綜復雜的原因，人民收入差距會先擴大再縮小［5］。1991年，美國環(huán)境經(jīng)濟學家GROSSMAN等［6］首次實證了環(huán)境質量和人均收入的關系，認為一個國家或地區(qū)污染在低收入水平上隨人均國內生產(chǎn)總值（GDP）增加而上升，高收入水平上隨人均GDP增長而下降。而環(huán)境庫茲涅茨曲線則由PANAYOTOU［7］正式提出，認為環(huán)境質量和人均收入也呈倒“U”型曲線，環(huán)境污染在低收入水平會隨人均收入增加而上升，在高收入水平會隨人均收入增長而下降。但由于城市化水平、產(chǎn)業(yè)結構、環(huán)保投資等各種因素都可能會產(chǎn)生直接或間接的影響，導致不同曲線的出現(xiàn)。

環(huán)境污染、能源消耗、生態(tài)破壞都影響著環(huán)境質量，因此學者開始把資源變化與經(jīng)濟發(fā)展的關系是否存在EKC曲線，逐漸延伸到林業(yè)領域，但主要從宏觀經(jīng)濟驗證與森林資源的關系。CHEN等［8］，AHMED等［9］，MBATU［10］分別以中國、巴基斯坦、喀麥隆為研究對象，以EKC理論研究經(jīng)濟發(fā)展與森林資源的關系；許姝明［11］，李魯欣［12］，王凱等［13］分別將全國及江西省、山東省的人均GDP為經(jīng)濟指標，運用EKC模型研究經(jīng)濟增長與森林資源的變化關系。

近年來，學者將EKC模型應用由宏觀經(jīng)濟向各領域經(jīng)濟探索。史磊等［14］，張中華［15］分別以人均農業(yè)產(chǎn)值、人均農林牧漁產(chǎn)值作為農業(yè)經(jīng)濟的指標，研究農業(yè)經(jīng)濟增長與農業(yè)面源的關系。付秀梅等［16］以海洋生產(chǎn)總值作為反映海洋經(jīng)濟的指標，實證分析了海洋經(jīng)濟增長與環(huán)境污染水平關系。趙賀春等［17］以鋁工業(yè)總產(chǎn)值作為經(jīng)濟指標，從整體上研究中國鋁業(yè)發(fā)展與其造成環(huán)境負荷之間的關系。張錫等［18］選取2000－2013年浙江進出口總值測度外貿發(fā)展水平，構建環(huán)境庫茲涅茨曲線并分析浙江省對外貿易發(fā)展水平與環(huán)境污染之間的關系。

綜上所述，國內學者對森林資源與經(jīng)濟水平的關系研究起步較晚，且僅限于簡單的分析研究和相關性研究，基于量化模型的關系研究很少，也未將EKC模型應用于森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)的研究。本研究將EKC模型應用于林業(yè)經(jīng)濟領域，基于EKC模型假設，研究森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)的關系，并以浙江省相關數(shù)據(jù)來實證研究。

2 模型估計

考慮到數(shù)據(jù)的科學性、連續(xù)性、可獲得性，選取2001－2015浙江省相關數(shù)據(jù)，以林地面積Y1（萬hm2），森林蓄積量Y2（萬m3）來測度森林資源水平，林業(yè)總產(chǎn)值X（億元）來測度林業(yè)產(chǎn)業(yè)水平，使用EKC數(shù)學模型對其進行曲線擬合，實證分析森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)間的關系。

2.1 數(shù)據(jù)來源

對森林資源數(shù)據(jù)和林產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)進行對數(shù)化處理。一方面由于各種數(shù)據(jù)數(shù)量級不一致，數(shù)值差距較大，取對數(shù)后可消除異方差性；另一方面，數(shù)據(jù)對數(shù)化可以消除序列的時間趨勢，使數(shù)據(jù)更平穩(wěn)，易于分析處理。x為取對數(shù)后的林業(yè)總產(chǎn)值（lnX），y1為取對數(shù)后的林地面積（lnY1），y2為取對數(shù)后的森林蓄積量（lnY2）。數(shù)據(jù)來源于浙江省林業(yè)廳及浙江省森林資源監(jiān)測中心（表1）。

表1 浙江省林業(yè)總產(chǎn)值、林地面積、森林蓄積及對數(shù)后的林業(yè)產(chǎn)值、林地面積、森林蓄積Table 1 The data of Zhejiang forestry total production,forest land area,forest stock and the logarithmic data of Zhejiang forestry total production,forest land area,forest stock

2.2 模型構建

通用的 EKC 基礎模型:lnYi=βi1lnX+βi2（lnX）2+βi3（lnX）3+βi4+εi。 其中Y1為林地面積，Y2為森林蓄積，X為林業(yè)總產(chǎn)值，εi為殘差項，幾種可能的曲線關系：如果β1＞0，β2＜0，β3＝0，則為二次曲線關系即呈庫茲涅茨倒 “U” 型曲線關系； 如果 β1＜0， β2＞0， β3＝0， 則為 “U” 型曲線關系； 如果 β1＞0， β2＜0，β3＞0，則為三次曲線關系，或者說呈 “N”型曲線關系；如果β1＜0，β2＞0，β3＜0，則為倒 “N”型曲線關系。

2.3 協(xié)整檢驗

直接對數(shù)據(jù)使用可能會導致 “偽回歸”，故在使用前需檢驗數(shù)據(jù)是否平穩(wěn)或存在協(xié)整關系。本研究所用的協(xié)整檢驗方法是對回歸方程的殘差進行單位根檢驗。從協(xié)整理論的思想來看，自變量和因變量之間存在協(xié)整關系。也就是說，因變量能被自變量的線性組合所解釋，兩者之間存在穩(wěn)定的均衡關系，因變量不能被自變量所解釋的部分構成一個殘差序列，這個殘差序列應該是平穩(wěn)的［19］。因此，檢驗一組變量之間是否存在協(xié)整關系等價于檢驗回歸方程的殘差序列是否是一個平穩(wěn)序列。本研究采取檢驗時間序列數(shù)據(jù)最常用方法——ADF檢驗（augmented Dickey-Fuller test），利用Eviews計量工具對數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢驗與協(xié)整檢驗。

首先對數(shù)據(jù)進行平穩(wěn)性檢驗，得到相關統(tǒng)計量結果如表2。變量y1,y2,x的ADF檢驗值均大于臨界值，序列有單位根，即非平緩。由以上結果可知，無法確定是否可直接對原始數(shù)據(jù)回歸建模，還需對數(shù)據(jù)進一步處理與檢驗。

對數(shù)據(jù)進行協(xié)整檢驗。由表3可知:y1,y2,x,x2,x3的ADF檢驗值均大于臨界值，存在單位根，是非平穩(wěn)時間序列。將非平穩(wěn)序列進行差分變換再檢驗其協(xié)整關系，因此對各序列做一階差分，然后對差分序列進行ADF檢驗。 由表 4 可知:D（y1），D（y2），D（x），D（x2），D（x3）均未通過顯著性檢驗，D（y1），D（y2），D（x），D（x2），D（x3）是非平穩(wěn)序列。進一步對序列進行二階差分，然后對差分序列進行ADF檢驗。由表5可知:D（y1,2），D（y2,2），D（x,2），D（x2,2），D（x3,2）的ADF檢驗值均小于在5%顯著性水平下的臨界值，拒絕存在單位根的原假設，不存在單位根，故認為y1，y2，x,x2,x3為二階單整序列。

表2 數(shù)據(jù)平穩(wěn)性檢驗Table 2 Test series stationarity

表3 變量單位根檢驗Table 3 Unit root test

表4 一階差分后變量單位根檢驗Table 4 Unit root test of first order difference

表5 二階差分后變量單位根檢驗Table 5 Unit root test of second order difference

在y1,y2,x,x2,x3為同階單整序列的條件下，對殘差序列進行單位根檢驗。用OLS估計協(xié)整回歸方程：Yi=βi1X+βi2X2+βi3X3+βi4+μt， 其中： μt為隨機誤差。 用 Eviews計量工具得到結果如表 6所示。 進而得到殘差序列數(shù)據(jù)，并檢驗是否存在單位根，即檢驗殘差數(shù)據(jù)是否平穩(wěn)。由表7所示：ADF檢驗值小于1%的顯著水平下的臨界值，拒絕協(xié)整回歸方程式的殘差存在單位根的原假設，即殘差序列不存在單位根，所以y1，y2與x,x2,x3之間均存在協(xié)整關系。

表6 OLS參數(shù)估計值Table 6 OLS estimate of parameter

表7 殘差單位根檢驗Table 7 Residual unit root test

2.4 回歸分析

在林地面積、森林蓄積分別與林業(yè)產(chǎn)值存在協(xié)整關系的條件下，可建立回歸方程并進行計量分析。本研究用MATLAB分析軟件求出回歸方程，并分別作林地面積與林業(yè)產(chǎn)值、森林蓄積與林業(yè)產(chǎn)值的曲線擬合圖和殘差圖?；貧w方程為：

從表8可看出：判定系數(shù)R-squared分別為0.714 1和0.988 9，擬合效果良好，P值在99%的置信水平下顯著。從圖1和圖2可看出：數(shù)據(jù)點均在離擬合曲線上方或下方的不遠處，擬合良好。從殘差置信區(qū)間（圖3和圖4）可以看出：只有極個別殘差的置信區(qū)間不含零值，可剔除。

通過對EKC基本計量模型進行擬合，擬合曲線良好。從圖1和圖2可看出：林地面積與林業(yè)總產(chǎn)值、森林蓄積與林業(yè)總產(chǎn)值的曲線均呈 “N”型，趨勢上略有不同，林地面積與林業(yè)總產(chǎn)值呈 “增—減—增”的發(fā)展態(tài)勢，林地面積已經(jīng)過了面積減少的階段，即將開始新的上升階段；而森林蓄積與林業(yè)總產(chǎn)值呈 “增—緩—增”的態(tài)勢，森林蓄積正處于 “N”型曲線的新上升階段。

通過時間序列對應利用EKC模型擬合的曲線可以看出： “十五”期間（2001－2005年）隨著林業(yè)經(jīng)濟增長，林地面積增長，森林蓄積增長； “十一五”期間（2006－2010年），隨著林業(yè)經(jīng)濟增長，林地面積減少，森林蓄積增長相對放緩； “十二五”期間（2010－2015年），隨著林業(yè)經(jīng)濟增長，林地面積由減轉增，蓄積增長相對加速。期間森林資源增長放緩與2008年重大雪災有關，不得不增加清理災害林木采伐限額，減少經(jīng)濟損失。總體來看，目前森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)基本趨于良性互動，即將進入 “共贏”階段。

表8 回歸分析Table 8 Regression analysis

圖1 林地面積與林業(yè)總產(chǎn)值曲線擬合圖Figure 1 Forest land areaand forestry total production curve fitting

圖2 森林蓄積與林業(yè)總產(chǎn)值曲線擬合圖Figure 2 Forest stock and forestry total production curve fitting

圖3 林地面積與林業(yè)總產(chǎn)值擬合曲線的殘差置信區(qū)間圖Figure 3 Residualconfidence intervalsofforestland areaand forestry total production fitting curve

圖4 森林蓄積與林業(yè)總產(chǎn)值擬合曲線的殘差置信區(qū)間圖Figure 4 Residual confidence intervals of forest stock and forestry total production fitting curve

3 結語

從目前來看，森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)協(xié)調向好，這與當前有效的林業(yè)政策和產(chǎn)業(yè)調整密不可分。浙江省以 “建成森林浙江”為戰(zhàn)略目標，堅持走 “綠水青山就是金山銀山”的現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展道路，通過減少林木采伐，以高效生態(tài)復合經(jīng)營模式提升經(jīng)營水平，通過精深加工提高林產(chǎn)品附加值，加快發(fā)展森林休閑養(yǎng)生產(chǎn)業(yè)等高效生態(tài)富民產(chǎn)業(yè)，推動產(chǎn)業(yè)轉型升級，在不破壞森林資源的同時獲得經(jīng)濟效益，提高產(chǎn)值的同時促進了森林資源增長。因此可延續(xù)之前的產(chǎn)業(yè)政策，加快一、二、三產(chǎn)業(yè)的融合發(fā)展，更好實現(xiàn)林業(yè)產(chǎn)業(yè)和森林資源的可持續(xù)發(fā)展。受限于數(shù)據(jù)資料的相對匱乏，本研究只考慮了林地面積、森林蓄積2個森林資源指標，在今后的研究中應加入森林采伐、林產(chǎn)品流通、林產(chǎn)品貿易等其他相關指標，考慮區(qū)域森林資源的流動性，以及森林資源與林業(yè)產(chǎn)業(yè)關系可能存在的滯后性。

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