第一节
模型构建、样本选择与数据处理

一、模型构建

设立生猪养殖产业集聚演化的环境效应模型为

式中 P——生猪养殖污染集聚程度指标；

I——生猪养殖产业集聚程度指标；

A——耕地资源集聚程度指标；

U——城镇化率。

在基于环境库兹涅茨假说的实证研究中，以经济指标为自变量的环境指标函数通常为二次多项式，而且单个经济指标并不是引起相应环境指标变化的唯一决定因素，可在以某个经济指标作为主要变量的基础上添加其他一些重要的附加变量（刘荣茂等，2006；韩玉军等，2009；许广月等，2010）。因此，根据式（2-1）构建时序方程为

式中　　　　t——时间；

α ₁ 、α ₂ 、α ₃ ——变量系数；

α ₀ ——常数项；

ε _t ——随机误差项。

生猪养殖污染集聚程度与生猪养殖产业集聚程度在α ₁ ≠0且α ₂ =0时呈线性关系，在α ₁ ≠0且α ₂ ≠0时呈非线性关系。已有研究表明，耕地面积与城镇化水平存在一定的线性关系，即随着城镇化水平的不断提升，耕地面积将进一步减少（邓荣荣等，2012；吴涛等，2014）。因此，根据式（2-2）构建时序方程为

式中 　t——时间；

β ₁ ——变量系数；

β ₀ ——常数项；

η _t ——随机误差项。

耕地资源集聚程度与城镇化率在β ₁ ＜0时存在上述线性关系。

二、样本选择

本书选择嘉兴市辖区（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 ，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%（翟继鹏等，2012）。

三、数据处理

本书采用《嘉兴统计年鉴（2011）》与《浙江统计年鉴（2012—2013）》中1997—2012年嘉兴市辖区和嘉兴地区的相关时序数据，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（谢里等，2012；刘霄泉等，2012）。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，可以衡量产业集聚程度，但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，区位熵不小于0；若区位熵大于1且越大，集聚程度越高；若区位熵小于1且越小，集聚程度越低；区位熵等于1为判断集聚效应存在与否的临界值。因此，本书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。

（一）生猪养殖污染集聚程度

由于生猪废弃物是以农田作为主要负载场所进行消纳的，可设生猪养殖污染的区位熵公式为

式中 t——时间范围，为1997—2012年，相应的取值区间为[1，16]；

P _t ——嘉兴市辖区各年度生猪养殖污染的区位熵；

T _t *、T _t ——嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度生猪养殖污染物产生量，包括猪粪当量产生量与各类污染物产生量；

L _t *、L _t ——嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度耕地面积。

生猪养殖污染是包括嘉兴市辖区在内的嘉兴地区畜禽养殖污染的主要来源。由于生猪养殖周期一般为180d，采取年末出栏量和年末存栏量加总的方式来计算粪尿及其各类污染物的年产生量，相应的计算公式为

式中 T _p 、δ _p ——生猪养殖粪尿及其各类污染物的年产生量和年排泄系数；

、 ——生猪年末出栏量和年末存栏量。

国家环保总局推荐的生猪养殖粪尿及其各类污染物年排泄系数（杨朝飞，2002）见表2-1，据此测算嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度生猪养殖猪粪当量产生量与各类污染物产生量，其中猪尿的猪粪当量换算系数为0.57（以含氮量标准计算猪粪为1）（沈根祥等，1994）。

在此基础上更进一步，式（2-5）可变化为

式中 B _t *、B _t ——嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度生猪养殖污染环境负荷量，包括猪粪当量环境负荷量与各类污染物环境负荷量，即单位耕地面积猪粪当量产生量与单位耕地面积各类污染物产生量。

根据所测算的嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度生猪养殖猪粪当量产生量与各类污染物产生量，以及嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度年末实有耕地面积 ，计算嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度生猪养殖猪粪当量环境负荷量与各类污染物环境负荷量。

将式（2-6）代入式（2-5），可得

式中 、 ——嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度生猪年末出栏量和年末存栏量加总。

（二）生猪养殖产业集聚程度

可设生猪养殖产业的区位熵公式为

式中，由于生猪养殖产业是包括嘉兴市辖区在内的嘉兴地区畜牧业的主导，I _t 可视为嘉兴市辖区各年度生猪养殖产业的区位熵；H _t *与H _t 分别为嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度畜牧业产值； 与 分别为嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度农林牧渔业总产值。

（三）耕地资源集聚程度

可设耕地资源的区位熵公式为

式中A _t ——嘉兴市辖区各年度耕地资源的区位熵；

、L _t ——嘉兴市辖区和嘉兴地区各年度耕地面积；

、R——嘉兴市辖区地域面积（968km ² ）和嘉兴地区地域面积（3915km ² ），则R*/R为一常数，即0.25。

耕地资源集聚程度受城镇化水平的影响，可采用非农业人口数量与总人口数量的比值来表示城镇化率：

式中 U _t 、N _t 与M _t ——嘉兴市辖区各年度城镇化率、非农业人口数量和总人口数量。 pWpepCYwb6cycVgt5KlIJf6XsnHzhbmhRrVsowruk0OcdrmHMtwyMcIGMih92ST3