耕地占用与经济增长脱钩关系的倒U型曲线检验：武汉市的实证

孔星河，梅 昀，柯新利

（华中农业大学公共管理学院，湖北 武汉430070）

耕地占用与经济增长脱钩关系的倒U型曲线检验：武汉市的实证

孔星河，梅 昀，柯新利

（华中农业大学公共管理学院，湖北 武汉430070）

研究目的：以武汉市为研究区域，检验耕地占用与经济增长的脱钩关系是否呈倒U型曲线，为缓解耕地占用与经济增长的矛盾提供理论依据。研究方法：脱钩分析，低通滤波。研究结果：（1）武汉市耕地占用与非农GDP之间的脱钩关系呈现出“弱脱钩—扩张连接—扩张负脱钩—弱脱钩—扩张连接”的变化，脱钩弹性值波动曲线符合库兹涅茨倒U型曲线假说。（2）根据脱钩弹性值波动变化曲线，可以将统计期划分为4个阶段：1992—2000年、2001—2004年、2005—2009年和2010—2013年，且耕地保护政策对耕地占用与经济增长之间的脱钩关系有显著影响。研究结论：武汉市耕地占用与经济增长的脱钩关系呈倒U型曲线，当前武汉市耕地占用与经济增长脱钩关系位于倒U型曲线的下降阶段，通过加强耕地保护政策的实施力度可以使武汉市耕地占用与经济增长的关系维持为强脱钩。

土地经济；耕地占用；经济增长；脱钩分析；倒U型曲线；武汉市

1　引言

中国正处在经济高速发展时期，由于农地利用比较效益低下，有限的耕地面临各种用途的竞争，尤其是城市和工业用地［1］。近20来，中国耕地数量不断减少，空间格局发生了巨大变化，对粮食生产能力造成了显著的影响［2］。2014年李克强总理在作政府工作报告时强调，要坚守耕地红线，提高耕地质量，增强农业综合生产能力，确保谷物基本自给、口粮绝对安全，把13亿中国人的饭碗牢牢端在自己手中。然而随着城市化、工业化进程的加快，以二三产业为主的非农产业得到迅速发展，中国对土地的需求进一步增加，耕地占用规模不断扩大，人地矛盾日益突出。因此，揭示耕地占用与经济增长之间的相关关系，对缓解经济发展和耕地保护的矛盾有着重要意义。

目前对耕地占用与经济增长之间关系的研究主要表现在以下两个方面：一是定性地分析在经济增长过程中存在的各种建设占用和耕地流失问题，并探讨其产生原因及缓解对策［3］；二是运用耕地占用量、非农GDP或其他经济指标的总量或增长率进行定量地回归分析［4］。近年来，采用脱钩理论解释耕地占用与经济增长之间的关系受到了学术界的关注。陈百明［5］将脱钩理论引用到该领域，并就中国耕地占用与经济增长之间的脱钩体系框架进行了探讨；张文斌等［6］基于脱钩分析方法，在对非农GDP进行重新界定的基础上对甘肃省康乐县1997—2009年耕地占用与经济发展的关系进行了研究；宋伟等［7］从经济和人口的角度探讨了北京市1986—2005年耕地占用与经济增长之间的脱钩关系。研究表明，脱钩理论能较好地应用于经济增长与耕地占用之间的关系研究，但当前研究也存在一些不足：（1）经济增长与耕地占用之间是否遵循倒U型曲线变化的客观规律，需要验证；（2）经济增长与耕地占用之间的脱钩关系受到众多因素的影响，从而使得脱钩弹性值的变化呈现受高频噪声干扰的曲线，难以客观合理划分脱钩阶段并分析其特征。

本文在传统脱钩理论的基础上，重新确定耕地占用滞后周期，并采用低通滤波对武汉市1992—2013年耕地占用与非农GDP之间的脱钩值进行滤波以去除高频噪声对整体趋势的影响，从而清晰客观地表达耕地占用与经济发展脱钩关系的总体趋势，检验耕地占用与经济发展是否遵循倒U型曲线的变化规律，以期为缓解经济发展与快速城镇化进程中的耕地保护两者的矛盾提供理论依据。

2　倒U型曲线理论文献述评

1955年，美国经济学家Simons Kuznets提出了经济发展和收入差距变化关系的倒U型曲线假说。该假说认为，在经济发展初级阶段，收入分配状况先趋于恶化；随着经济进一步发展，收入分配逐步改善，最终达到比较公平的分配状况。1991年，Grossman和Krueger［8］将倒U型曲线假说应用到环境污染与经济增长关系的研究中来，得出环境库兹涅茨曲线假说。该假说认为，在经济发展水平较低时，环境恶化程度随经济的增长而加剧；当经济发展到一定水平后，环境恶化程度随经济的增长而得到改善。包群等［9］在对中国经济增长与水污染、大气污染和固体污染排放在内的6类环境污染指标之间关系的检验过程中则发现，经济发展与环境污染之间是否存在倒U型曲线关系在很大程度上取决于污染指标和估计方法的选取。近年来，有学者围绕耕地资源与经济增长之间是否也遵循库兹涅茨规律进行了探讨。曲福田和吴丽梅［10］、许恒周［11］和李永乐［12］分别基于理论和空间面板模型证实了耕地库兹涅茨假说。胡建明和石忆邵［13］在对上海、浙江等7个省市20多年的数据分析过程中则发现，虽然部分省市符合耕地流失与经济增长的倒U型规律，但是耕地库兹涅茨曲线假说并不具有普遍性。

许多学者通过建立多元回归模型集［3， 12］来验证耕地库兹涅茨曲线假说。倘若耕地非农化指标与经济增长指标之间的回归模型开口向下，即证明两者之间的倒U型关系。该方法的不足是模型结果会随模型选择形式的不同而变化，此外还会存在模型通不过检验和拟合度不高的问题。引入脱钩理论则不必拘泥于两者之间的具体函数关系。因此，本文以武汉市为例，基于脱钩理论来验证耕地占用与经济增长之间是否符合倒U型曲线。

3　研究方法与数据来源

3.1脱钩研究方法

3.1.1脱钩理论 OECD的专家把阻断经济增长与环境污染之间的联系或者使两者变化速率的不同步称为脱钩［10］，可分为相对脱钩和绝对脱钩。本文将脱钩分析方法具体应用在土地利用中来表示耕地占用与非农GDP之间的关系，其中，相对脱钩指非农GDP增长速率快于耕地占用量，绝对脱钩指非农GDP增长而耕地占用量为零或负增长，具体测度用脱钩指数［14］。

3.1.2脱钩指标与模型 本文选取建设占用耕地量、非农GDP产值作为主要指标。根据Tapio［15］等的分析，构建如下脱钩模型：

式（1）中，n表示年份，βn+ 1表示n+ 1年的脱钩弹性；EPn+ 1表示n+ 1年的环境压力（耕地占用量），EPn表示n年的环境压力；DFn+ 1表示n+ 1年的驱动力（非农GDP），DFn表示n年的驱动力。根据李坚明和Tapio等的研究，可以将脱钩弹性值0.8和1.2作为脱钩状态的划分依据，并建立耕地占用量与非农GDP之间的脱钩程度坐标图（图1）。横轴为经济增长指标，这里表示非农GDP；纵轴为环境压力指标，这里表示建设占用耕地量。

建设占用耕地对经济发展具有很强的推动作用，但其发挥的经济效益具有时滞效应。土地作为要素投入生产后，对经济增长的作用需经过一段时间才能显现出来［10］。李晓龙［16］在通过有限分布滞后模型模拟这种时滞效应时发现，湖北省耕地被建设占用1年后对经济增长的贡献率达到最大。因此本文将湖北省武汉市非农GDP的滞后期定为1年，即使用1991—2013年耕地占用数据与1990—2012年非农GDP数据进行脱钩分析。

3.2脱钩弹性值低通滤波器处理

由于耕地占用带来的经济效益滞后周期，耕地保护政策力度大小，执行强度，社会发展不同阶段人们心理差异等不可观测因素的影响，基于传统脱钩理论计算出的弹性值表现为受高频噪声扰动的变化曲线，难以直观表达耕地占用与经济增长的关系。低通滤波是一种信息处理方法，可以通过设置滤波值过滤高频噪声以得到武汉市耕地占用与经济增长之间内在的长期规律。

图1　脱钩程度坐标图Fig.1 The coordinate graph of decoupling degrees

在频域中滤波首先计算输入图像f（x，y）的傅里叶变换F（u，v），然后用滤波器H（u，v）对F（u，v）做变换得到G（u，v），最后对得到的变换结果G（u，v）做傅里叶逆变换就可得到频域滤波后的图像GP（x，y）。其中常见的滤波器H（u，v）有三种形式：

（1）理想低通滤波器传递函数

（2）n阶巴特沃兹滤波器传递函数

（3）高斯低通滤传递函数

式（1）—式（3）中，截止频率D0为指定非负数，D（u，v）为点（u，v）到滤波器中心的距离，表达式为：

本文基于Matlab 2013版本，通过设计低通滤波程序，对原始脱钩弹性值进行滤波处理，以显示武汉市1992—2013年耕地占用与经济增长之间的脱钩关系。

3.3数据来源

本文使用的数据主要来自《武汉市统计年鉴（1990—2013年）》和武汉城建60年专题数据。

4　研究结果

1992—2013年武汉市耕地占用与非农GDP之间的脱钩关系（表1）呈现4种状态：强脱钩、弱脱钩、扩张负脱钩和扩张连接，4种脱钩状态期数为9、2、10和1，分别占统计期数的40.91%、9.09%、45.45%和4.55%，其中强脱钩和扩张负脱钩两种脱钩状态呈现期数最多，共占总期数的86.36%。从脱钩弹性值变化趋势（图2）来看，统计期内脱钩弹性值呈现“理想状态—非理想状态—理想状态”的周期变化，但就划分阶段而言，规律并不明显。因此本文将采用低通滤波的方法处理1992—2013年的脱钩弹性值，以期抽出其特征规律，更直观合理地划分脱钩阶段。

图2　1992年—2013年武汉市耕地占用与非农GDP脱钩弹性变化趋势图Fig.2 The trends graph of the elasticity values of decoupling between cultivated land occupation and non-agricultural GDP of Wuhan City from 1992 to 2013

表1　1992—2013年武汉市耕地占用与非农GDP脱钩指标与弹性值Tab.1 The decoupling elasticity and indices between arable land occupied by construction and non-agricultural GDP in Wuhan City from 1992 to 2013

本文在尝试不同滤波器滤波效果时发现，采用滤波频率D0= 0.05的巴特沃兹低通滤波器滤波效果最好，因此，本文设计频率D0= 0.05的巴特沃兹低通滤波器对表1中的脱钩弹性值进行处理，滤波值见表2，滤波后脱钩弹性值波动变化曲线见图3。根据滤波后的脱钩弹性值，可以发现武汉市耕地占用与经济增长之间的脱钩曲线符合库兹涅茨倒U型曲线假说，即该曲线先缓慢上升，接着上升速度加快，在2004年达到顶点后开始缓慢下降，且在2010年又有上升的趋势。根据脱钩弹性曲线变化规律，可以将统计期划分为4个阶段：1992—2000年、2001—2004年、2005—2009年和2010—2013年。

4.1第一阶段（1992—2000年）

除1996—1998这三年脱钩值略有下降外，第一阶段脱钩值整体上呈现出缓慢上升的趋势。该阶段经济发展迅速，非农GDP从1992年的224.98×108元增加到2000年的1125.48×108元，年均增长22.29%。耕地占用量在这9年期间波动较大，1995和1997这两年耕地占用量有一个明显的下降，但整体上依然呈现出上升趋势。耕地占用量从1992年的950 hm2增加到2000年的1200 hm2，年均增长2.96%。

表2　巴特沃兹低通滤波数据Tab.2 The data were smoothing by Bart woz low-pass filter

图3　滤波后脱钩弹性值波动变化曲线图Fig.3 The graph of the elasticity values changes after smoothing

究其原因，主要有以下几个方面：（1）1992年在邓小平南巡讲话的带动下，全国上下进入经济体制改革的大潮中。随着对外开放步伐的加快、国民经济的发展，武汉市开始加大对城市基础设施和重点工程项目的建设。此外，乡镇小企业、开发区和房地产的繁荣发展，也极大地促进了武汉市经济的飞速发展。总体而言，在第一阶段，武汉市全社会固定资产投资总额年均增长26.976%，2000年总额达到461.927×108元，是1992年的6.758倍。第一产业比重由1992年的11.92%下降到2000年的6.74%，第二产业比重由1992年的47.98%下降到2000年的44.19%，而第三产业比重则稳步上升，由1992年的40.10%增加到2000年的49.07%，且在1998年比重首次超过第二产业，成为经济发展中最主要的动力（图4）。（2）一些城市基础设施建设在促进经济发展的同时也占用了大量的耕地。1992—1994年建设占用耕地量持续增加，耕地占用增长率分别为2.15%、34.74%和71.88%。1995年耕地占用量有一个明显的下降，且在1996年保持基本稳定的基础上，1997年又有一次大幅度下降。这是因为1994年8月国务院颁布的《基本农田保护条例》有效遏制了1995年的耕地占用量；接着在1996年11月湖北省印发了《关于违反土地管理法律法规行政纪律处分的暂行规定》的通知，促使1996年耕地占用量基本稳定；在1997年5月20号，国家土地管理局和国家计划委员会联合制定了冻结非农业建设项目占用耕地一年的决定，这也在控制耕地占用、鼓励内部挖潜方面起到了重大作用。耕地占用量在1998—2000年总体上呈现出上升趋势，可能是因为前几年耕地保护政策的效果逐渐减弱所导致。

总体而言，第一阶段经济增长迅速，但同时耕地占用量也持续增高，两者之间脱钩弹性值缓慢上升，脱钩状态从弱脱钩逐渐变为扩张连接。

图4　武汉市1992—2013年三大产业结构比重变化趋势图Fig.4 The graph of the proportion variations trends of three main industries of Wuhan City during 1992 to 2013

4.2第二阶段（2001—2004年）

第二阶段2001—2004年这4年脱钩弹性值呈现出持续上升趋势，且上升速率明显快于第一阶段。在这一阶段经济发展速度变缓，非农GDP从2001年的1250.40×108元增加到2004年的1780.01×108元，年均增长12.49%，与第一阶段增长速度相比下降近一半。耕地占用量从2001年的1090 hm2增加到2004年的2070 hm2，年均增长35.30%，增长速率较上一阶段大大提高。

究其原因，主要由以下几个方面：（1）第一阶段经济增幅太高，但这种高速的GDP增长不仅不可持续，而且往往是牺牲环境和未来的经济增长为代价的，这导致第二阶段经济增长速度有所放缓。在第二阶段，武汉市2004年全社会固定资产投资额达822.201×104元，与2000年比翻了近一倍。在此期间，武汉市大力扩建等级公路：2001—2004年分别改扩建等级公路175.80 km、203.65 km、281.30 km和136.00 km。与此同时，武汉市也开始关注城市生态环境：2001年建成3座污水处理厂；2002年改扩建11个城市公园，新增公共绿化面积136×104m2；2003年着重加强水体保护和治理，实施了汉阳水专项整治、东湖截污和鹦鹉洲排水泵站改造等工程；2004年对市内重点路段环境进行综合整治。（2）2001—2003年耕地占用量持续增加，2002年耕地占用量比2001年增加22.94%，2003年比2002年增加155.97%。耕地占用量的增加一方面是由于在这3年内并未制定相关的耕地保护政策，另一方面是由于城市等级公路改扩建的占用。2004年耕地占用量比2003年下降21.28%，这主要是因为2004年8月国务院颁布了新的《土地管理法》，全国上下加强对土地的利用和管理。

总体而言，第二阶段经济增长速度放缓，但是耕地占用量却持续增加，两者之间脱钩弹性值急剧上升，脱钩状态从扩张连接逐渐变为扩张负脱钩。

4.3第三阶段（2005—2009年）

第三阶段脱钩弹性值开始逐渐下降。在这一阶段，经济发展速度有所加快，非农GDP由2005年的2151.60×108元增加到2009年的4471.80×108元，年均增长20.07%，增长速度基本与第一阶段持平。耕地占用量在2005—2008年持续增加，2005年耕地占用量为1390 hm2，2008年为2970 hm2，在2009年又下降到1290 hm2。

究其原因，主要表现在以下几个方面：（1）第二阶段的基础设施建设及生态环境治理为第三阶段经济的发展奠定了良好的基础，同时，武汉市大批商务区和购物区的兴起促进了居民生活质量和消费水平的提高。在这一阶段，武汉市全社会固定资产投资总额在2009年达到3001.110×104元，年均增长29.864%，在4个阶段中增长速度最快。二三产业人口比重与前两阶段相比也有一个大的提高，2009年与2005年相比二三人口比重净增长5.485%，特别是2008—2009年增幅最大，达3.826%。此外，第一产业产值比重由4.85%下降到3.06%，第二产业产值比重基本保持在45.40%不变，第三产业比重由49.77%上升到51.44%，依然是拉动经济发展的主要动力。在第三阶段，资本、劳动投入和产业结构的转变是经济迅速增长的主要原因。（2）这一阶段耕地占用量虽然依旧在上升，但占用量速率明显慢于第二阶段。2005—2008年耕地占用量持续增加，这主要是由于为支持全面推进城市轨道交通建设，武汉市加快了支铁项目征地拆迁工作。此外武汉三大火车站工程及周边改造也促使部分耕地被征收。耕地占用量在2009年有一个突然下降，这是由于2008年国务院发布《关于促进节约集约用地的通知》，2009年初国土资源部制定《土地利用年度计划管理办法》，且湖北省在2009年1月也颁布了《土地管理实施办法（第二次修正）》。这两年频繁的耕地保护政策的制定，使得2008年耕地占用量增长势头变缓，2009年耕地占用量有所下降，且与2008年相比下降了56.57%。

总体而言，第三阶段经济增长速度加快，耕地占用量也持续增加，但增加的势头有所放缓，两者之间脱钩弹性值开始下降，脱钩状态从扩张负脱钩变为弱脱钩。

4.4第四阶段（2010—2013年）

第四阶段脱钩弹性值又有所增加。与第三阶段相比，该阶段经济增长速度有所放缓，但依然保持在较高的水平。2010年非农GDP为5395.89×108元，2013年非农GDP为8715.87×108元，年均增长17.33%。耕地占用量除2012年略有下降外，整体上是增加的，2010年耕地占用量为1770 hm2，2013年为3137 hm2，年均增长20.93%。

究其原因，主要表现在以下几个方面：（1）该阶段产业结构发生了变化，使得经济增长速率变缓，但在总体上还是呈现增长的趋势。第一产业产值比重由2010年的3.06%上升到2013年的3.71%，第二产业产值比重由45.51%上升到48.57%，而第三产业比重则由51.44%下降到47.72%。一二产业产值比重的提高可能是由于武汉市从2010年开始抓社会主义新农村建设，加大对农村农业的投入，推进农业现代化进程。（2）这一阶段耕地占用量增长速度与第三阶段基本一致，2010年武汉市耕地占用面积达1770 hm2，比上一年增长37.21%，2011年耕地占用面积达2530 hm2，比上一年增长42.94%。这主要是由于武汉市城市建设导致耕地被大量占用。2012年耕地占用量为1400 hm2，比上一年减少44.66%，这可能是因为2011年初国务院颁布《中华人民共和国土地管理法实施条例（2011年修正）》和《基本农田保护条例（2011年修正）》，政策的滞后效应一定程度上促使2012年耕地占用量有所下降。2013年耕地占用量达3130 hm2，比上一年增长123.57%，这可能是武汉市为创建国家中心城市而开展的“六大提升，二十三大工程”建设项目导致耕地占用量急剧增加。

总体而言，第四阶段经济增长速度又有所放缓，耕地占用量总体上也在持续增加，两者之间的脱钩弹性值又有所上升，脱钩状态从弱脱钩变为扩张连接。

在接下来的几年，耕地占用与经济增长之间的脱钩值有上升的趋势，因此应进一步加大耕地保护政策力度、推动城乡土地节约集约利用。

5　结论

（1）武汉市耕地占用与经济增长之间符合库兹涅茨倒“U”型曲线假说。根据脱钩弹性值波动变化曲线，可以将统计期划分为4个阶段：1992—2000年、2001—2004年、2005—2009年和2010—2013年。1992—2000年经济迅速增长的同时也占用了大量的耕地，两者之间脱钩值缓慢上升，脱钩状态由弱脱钩向扩张连接变化，这说明武汉市经济发展过程中一些问题已逐渐暴露出来，第一阶段的经济发展是不可持续的。2001—2004年经济增长速度有所放缓，但耕地占用量依然持续增加，两者之间脱钩值急剧上升，脱钩状态由扩张连接向扩张负脱钩变化，这说明第二阶段武汉市经济发展是以牺牲耕地为代价的。2005—2009年经济增长速度基本恢复到第一阶段水平，耕地占用量增长势头逐渐放缓，两者之间脱钩值开始下降，脱钩状态由扩张负脱钩向弱脱钩变化，这说明第三阶段武汉市经济发展逐渐摆脱对耕地占用的依赖。2010—2013年经济增长速度与第三阶段比又有所放缓，耕地占用量总体上也在持续增加，脱钩状态从弱脱钩变为扩张连接，这说明第四阶段武汉市耕地占用与经济增长之间的脱钩值有上升趋势，仍需加大耕地保护政策执行力度。

（2）当前武汉市耕地占用与经济增长处于倒U型曲线的下降阶段。受众多因素影响，在这一阶段，武汉市耕地占用与经济增长在强脱钩与扩张负脱钩这两种状态之间震荡。通过加强耕地保护政策的实施力度，有望使武汉市耕地占用与经济增长维持在强脱钩状态。

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（本文责编：仲济香）

Testing Validation of Kuznets Curve for Decoupling Relationship between Cultivated Land Occupation and Economic Growth: Taking Wuhan City for Example

KONG Xing-he， MEI Yun， KE Xin-li
（College of Public Management， Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， China）

The purpose of the paper is testing whether the decoupling relationship between cultivated land occupation and economic growth presents the inverted U-shape curve through a case study on Wuhan City so as to provide theoretical basis for coordinating the contradiction between cultivated land occupation and economic growth. The methods employed are decoupling theory and low-pass filter. The results show that 1）the decoupling relationship between cultivated land occupation and non-agricultural GDP in Wuhan City presents changes of “weak decoupling-expansion connectionexpansion negative decoupling-weak decoupling-expansion connection”， and the elasticity wave curve value accords with kuznets inverted U-shape curve hypothesis. 2）According to the decoupling elasticity wave curve， statistical period can be divided into four stages: 1992-2000， 2001-2004， 2005-2009 and 2010-2013， and cultivated land protectionpolicy has a significant impact on the decoupling relationship between cultivated land occupation and economic growth. The conclusion is that the decoupling relationship between cultivated land occupation and non-agricultural GDP in Wuhan City is inverted U-shape curve and it is located in the declining stage. Strengthening the enforcement of cultivated land protection policy can maintain this kind of relationships in strong decoupling status.

land economy； cultivated land occupation； economic growth； decoupling analysis； inverted u-shaped curve；Wuhan City

F301.21

A

1001-8158（2016）03-0046-09

10.11994/zgtdkx.20160202.152405

2015-10-08；

2015-12-16；网络出版日期：2016-02-02

国家社会科学基金（13CGL092）；国家自然科学基金（41371113，41101098）；华中农业大学人文社会学科优秀青年人才计划。

孔星河（1994-），女，湖北鄂州人，硕士研究生。主要研究方向为土地经济。E-mail: 673100283@qq.com

柯新利（1977-），男，湖北天门人，博士，副教授，博士生导师。主要研究方向为土地利用与管理。E-mail: kexl@mail.hzau.edu.cn