中国农业虚拟水国际贸易影响因素研究——基于引力模型的分析，本文主要内容关键词为：引力论文,中国农业论文,模型论文,国际贸易论文,因素论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、引言
国际虚拟水贸易为解决国际水资源短缺和分布失衡、贸易和环境等问题提供了新的视角。农业用水占到国民经济总用水的70%左右，农产品是水资源密集型产品。以农产品贸易为载体的农业虚拟水贸易联结了水——粮食——贸易，因此，农业虚拟水贸易研究可以为水安全、粮食安全及环境保护等问题提供思路（Wichelns，2001；程国栋，2003；Hoekstra，2005；Zhao，2005；Chapagain et al.,2006；Yang et al.,2007；Novo，2008；Liu et al.,2009a）。
中国农业虚拟水国际贸易对中国水资源平衡与安全有重要意义。改革开放以来，中国农产品贸易经历了持续增长（1979～1993年）、波动徘徊（1994～2001年）和稳定发展阶段（2001年加入WTO至今）。尽管世界农产品贸易额占全部商品贸易额的比例由1994年的11.8%下降到2008年的8.5%，但中国农产品贸易额占世界农产品贸易额的比例却由2.4%上升为4.7%（其中，出口增加1.1%，进口增加3.2%）①。中国投入产出学会课题组(2007)指出，2002年农业部门在用水总量和新鲜水用量上，都比国民经济其他部门总和还多（其中，用水总量占68%，新鲜用水占84%）。由此可见，农产品国际贸易引致的水资源跨国界流动对于维持中国水资源的动态平衡和水安全具有重要意义。
中国农业虚拟水国际贸易影响因素值得深入研究。研究中国农产品贸易的文献中对资本、劳动和土地等要素的分析较多，而专门针对商品或服务贸易中水要素的分析则相对较少。引致中国农业虚拟水国际贸易的因素有哪些？其发展和变化是否体现了水资源比较优势？本文以贸易理论为指导，结合中国国情，在引力模型框架下深入考察影响中国农业虚拟水国际贸易的因素，从而甄别可用于政策制定的控制变量，为更好地利用国际虚拟水贸易战略提供参考。
本文后续结构如下：第二部分是文献回顾；第三部分在引力模型框架下对影响中国农业虚拟水国际贸易的因素进行理论分析；第四部分构建中国农业虚拟水国际贸易影响因素时空引力模型，提出基本假设并给出变量说明；第五部分进行中国农业虚拟水国际贸易影响因素实证检验与分析；第六部分是结论和启示。
二、文献综述
（一）虚拟水贸易文献综述
虚拟水(Virtual Water)是指生产商品和服务所需要的水资源数量(Allan，1997)。虚拟水含量计算方法是虚拟水定量研究的基础，文献中存在两种计算方法。一种是按照产品树的方法，对分类后的产品单独计算其虚拟水含量后进行汇总(Zimmer，2003)。这种方法综合考虑了产品生产过程中投入使用的水资源数量，既包括能够统计的经济用水（也称蓝水），也包括没有进入统计的自然用水（也称绿水）。第二种方法是仅考虑进入统计的经济用水，利用投入—产出方法计算产品生产中水的投入量。这种方法将水作为一种基本生产要素，从经济角度对其进行考察(Dietzenbacher and Velazquez，2007；Lenzen，2009；Wang et al.,2009；Zhao et al.,2009)。本文是将水资源作为一种经济资源加以考察，因此采用第二种方法。
现有虚拟水贸易相关研究集中于区域间虚拟水流量研究（Chapagain and Hoekstra，2005；马静等，2008）、水足迹研究(Chapagain and Hoekstra，2007；Chapagain and Orr，2009；Ridoutt，2009)、虚拟水资源约束下的经济增长研究（刘红梅等，2009）以及虚拟水战略可行性研究（邹君等，2009）等方面。而对于虚拟水贸易影响因素的研究尚偏重于定性分析，如Yegnes-Botzer(2001)对以色列虚拟水贸易的影响因素进行了分析，认为影响虚拟水贸易的因素包括历史和社会原因、政治安全、粮食安全、经济机制、环境因素及其特有的农业部门在政府中的发言权等；刘红梅等(2008)认为影响虚拟水贸易的因素可分为政治、经济、社会和生态4大类。对影响中国虚拟水国际贸易的因素进行定量分析的文献还没看到，这正是本文要探讨的。
（二）国际贸易理论及实证研究文献综述
国际贸易理论及实证研究为进行中国农业虚拟水国际贸易影响因素分析提供了借鉴。国际贸易理论从对完全竞争市场环境下贸易产生原因的静态分析扩展到对不完全竞争市场环境下贸易模式演进的动态分析，将决定国际贸易的因素从外生比较优势发展为内生比较优势。基于劳动价值论的古典贸易理论家认为比较优势来源于劳动生产率差异(Ricardo，1823)；新古典贸易理论家认为要素禀赋差异是产生比较优势的首要因素(Ohlin，1968)；新贸易理论家认为规模经济可以构成贸易的直接驱动力(Helpman and Krugman，1946)；从动态角度进行国际贸易研究的新增长理论认为内生的技术进步是比较优势的直接来源(Dixit and Norman，1980；Krugman，1987；Grossman and Helpman，1991a)。从某种意义上讲，众多国际贸易理论的主要目标是探寻驱动国际贸易的比较优势的来源(Oniki and Uzawa，1965；Vanek，1968；Findlay，1970；Leamer，1984；Grossman and Helpman，1991b)。
实证中，国际贸易理论的标准模型并不能很好地拟合现实的贸易数据(Bowen et al.,1987)。这是由于国际贸易理论在一般均衡框架下展开分析，其所设定的前提假设与现实世界存在较大的偏离。因此，很多学者往往对标准模型加以修正（Trefler，1993、1995；Davis and Weinstein，1998；Hakura，1999；Schott，2003；Debaere，2003等），放松其严格的假设条件，实证检验的结果与数据拟合的程度得到较大改善。
国际贸易理论对贸易成因的研究可以为本文进行中国农业虚拟水贸易影响因素的分析提供指导。然而，基于分析上的便利，理论研究往往在假定满足同位偏好(homothetic preference)及忽略贸易摩擦的前提下，从供给方面考察国际贸易的影响因素（或称驱动力），这使得单一理论无法完美地对现实加以诠释。而在实证研究中广泛使用的引力模型则往往可以将影响国际贸易的各种因素一并考察，为本文的研究提供了基本框架。
20世纪60年代发展起来的引力模型(Gravity Equation or Gravity Model)是一种局部均衡分析的方法，用于解释影响国家或地区间贸易流量的诸多因素，成为计量经济学中最具活力的发现之一（Leamer and Levinsohn，1995；史朝兴、顾海英，2005）。自Tinbergen(1962)、Poyhonen(1963)和Linneman(1966)将引力模型用于国际贸易影响因素的分析以来，采用引力模型进行贸易实证研究的文献数量逐步上升(Brainard，1997；Rose，2000；Baier and Bergstrand，2001；Anderson，2002；Siliverstovs，2007；Vollrath，2009)。引力模型也在农产品国际贸易和以农产品为基础的食品国际贸易的实证研究中得到了应用(Otsuki et al.,2001；Paiva，2005；Olper，2008)。Vollrath等(2006)在一般形式的引力模型框架下，对影响食品业中的两类商品即原料和制成品贸易的影响因素进行了分析，认为要素禀赋、需求方的需求结构以及其他社会地理政治因素都会对食品贸易产生影响；Olper等(2007)对影响国际食品贸易成本的因素进行了分析；Chen等(2008)测量了中国农产品出口对粮食安全水平的影响；刘璐和李慧慧(2007)的研究结果表明经济总量、人均GDP、空间距离和区域贸易安排都对中国与东盟间的农产品贸易造成显著的影响；胡求光和霍学喜(2008)研究发现经济规模、地理距离与制度安排（是否为亚太经合组织成员）是影响中国水产品出口贸易的主要因素；高颖和田维明(2008)研究表明大豆进口价格、贸易伙伴国的产业政策、中国大豆市场开放程度对中国的大豆贸易格局变化有显著影响；朱海霞和顾海英(2008)对中美农产品贸易边境效应进行了检验；赵雨霖和林光华(2008)采用引力模型分析了中国与东盟10国农产品贸易的状况，得出影响中国与东盟10国双边农产品贸易流量的因素主要有GDP总量、人口数量、空间距离和制度安排等。这些研究应用引力模型，以不同农产品贸易为对象，探讨了影响国家间贸易的因素。到目前为止，应用引力模型对中国虚拟水国际贸易影响因素的实证研究还没有看到，这正是本文要探讨的。
三、中国农业虚拟水国际贸易影响因素分析
在实证研究中，贸易引力模型从3个方面来分析影响国际贸易流量的因素：表征出口国供给潜力的因素、表征进口国需求潜力的因素以及表征两国之间贸易成本的因素(Linneman，1966)。下面分别从供给、需求和贸易成本3个方面分析影响中国农业虚拟水国际贸易的因素。
（一）影响中国农业虚拟水国际贸易的供给因素
新古典贸易理论认为要素禀赋差异是农产品贸易的重要驱动因素(Ohlin，1968)，众多学者也对其进行了实证检验(Leontief，1953；Baldwin，1971；Balassa，1979、1986)。农业虚拟水贸易的载体是农产品贸易，因此，应对影响农产品贸易的要素禀赋差异进行分析。农产品是劳动密集型和资源密集型产品，除资本外，农业生产中主要的投入要素包括劳动力、土地、水等。借鉴相关文献，本文将对单位资本所结合的农业劳动力数量、农业用地面积及水资源量这3个变量对农业虚拟水贸易的影响加以检验。中国是农业劳动力资源丰富的国家，而（人均）土地和水资源却相对匮乏，按照比较优势理论，中国农业虚拟水贸易（此处指净出口额，在下面的分析中，除非特别说明，均如此）应与农业劳动力、土地和水资源禀赋正相关。
古典贸易理论和新增长理论中格外关注技术进步对贸易的促进作用(Ricardo，1823；Dixit and Norman，1980)。Schultz(1964)指出新的生产要素投入是农业生产发展的重要原因，而新生产要素是技术进步的产物；Dixit和Norman(1980)指出技术进步是贸易的重要驱动力。本文选择谷物单位面积产量作为衡量农业生产技术水平的指标，其与农业虚拟水贸易应成正相关关系。
强调规模收益递增的新贸易理论则将规模经济视为驱动国际贸易的关键因素(Krugman，1987)。在非完全竞争的市场环境下，由于本国存在较大的需求使得某产业因具有规模经济效应而发展起来，从而在国际贸易中具有优势(Helpman，1981；Clark and Stanley，1999；Fontagne and Freudenberg，2002；Kandogan，2003)。相关研究表明，近年来中国农产品产业内贸易有所发展，尤其是入世以后（韩婉玲，2008；连春霞，2008；何立春，2009）。本文选择衡量经济总体规模的GDP和衡量农业产业规模的农业增加值占GDP的比重两个变量来对规模经济进行度量。农业产业规模应体现规模收益递增原则，与中国农业虚拟水国际贸易正相关；而整个经济体规模与农业虚拟水贸易的关系则不确定，这是由于非农产业对经济的拉动作用更大，因此经济总体规模的增长速度与农业产业部门的发展并不同步，尚待检验。
价格是农产品“供给响应”(Supply Response)研究中着重考虑的因素(Nerlove，1958；Hossein，1977；Eckstein，1985；Lopez，1985；Rahji，2008)。文献中存在两种截然相反的观点：一种观点认为农民对价格反应并非完全理性，如Lipton(1968)、Schluter等(1976)认为传统农业中的农民对农产品价格反应不敏感，农民为规避风险并没有追求高收入；另一种观点认为传统农业中农民的生产行为是理性的，农民会根据价格波动来调整其种植面积和总产量(Schultz，1964；Hopper，1965)。国内相关研究主要集中于20世纪90年代后，多数研究表明价格机制对粮食生产具有调节作用，但研究结果存在分歧。在研究双轨制下生产对价格反应的文献中，柯炳生(1995)、Lu(2002)认为粮食生产对市场价格反应敏感，计划订购价格没有影响；金和辉(1990)、郑毓盛(1993)、杜为长等(1997)、王德文等(2001)、温厉等(1997)认为国家订购价格对农户的生产行为具有影响；蒋乃华(1998)、陆文聪(2004)关于粮食生产对市场价格反应的研究结果均支持农户行为理性的假说。鉴于数据可得性，本文选取消费者价格指数作为价格度量指标，反映了市场上农产品的价格水平，逻辑上讲，其与中国农业虚拟水国际贸易应为负相关。
（二）影响中国农业虚拟水国际贸易的需求因素
收入是影响需求的直接因素。按照消费者理论，收入增加是居民消费行为改变的直接驱动力，对农产品需求的研究集中于各种食品的收入弹性和支出弹性。如Lewis等(1989)分别对中国城镇居民和农村居民的支出和价格弹性进行研究，结果表明当农村和城镇居民收入增加时，食品消费支出增加份额均相对较低，并且价格将发挥更大的作用从而决定商品的需求；Halbrendt等(1994)采用AIDS(Almost Ideal Demand System)模型在对广东省1990年农村家庭消费情况进行的研究中，发现大多数食品缺乏价格弹性，当收入增加时农民会增加肉类的消费以替代谷物；Zhuang(2007)估计了中国大米、小麦、玉米、猪肉和家禽的价格弹性和支出弹性，除猪肉外，其结果均与相关学者的研究保持一致；陆文聪等(2008)通过实证发现浙江省城乡居民的畜产品消费结构会随着收入增加而改变。本文选取贸易伙伴国的人均国民收入作为衡量国外需求方收入的指标，其与中国农业虚拟水国际贸易应为正相关。
（三）贸易成本
引力模型在对贸易成本的分析中得到了广泛的应用(Anderson and Wincoop，2004)。Aitken(1973)、Caporale等(2009)分别将区域贸易协定纳入模型并分析了其对欧共体和欧洲自由贸易联盟双边贸易的影响；Atici(2008)的研究验证了东盟(ASEAN，Association of Southeast Asian Nations)贸易协定对印尼、马来西亚、菲律宾及台湾地区之间农产品贸易流量的显著影响；其他一些经济变量如开放度(Lawrence，1987)、边境(Mccallum，1995)、货币联盟(Tesar and Werner，1995)、贸易管制(Wall，1999)及汇率和金融管制(Tamirisa，1999)等制度因素也纷纷被纳入回归方程。本文拟考察汇率（度量金融因素）、经济距离（度量运输成本）及世界贸易组织(WTO)和区域性经济组织（东盟）对中国农业虚拟水国际贸易的影响。汇率水平表征了一国货币的相对价格，汇率水平高，表示该种货币相对其他货币贬值，有利于出口，其与农业虚拟水贸易应为正相关；经济距离一定程度上代表了运输成本，因而成为阻碍贸易的因素之一，其与农业虚拟水贸易应为负相关；加入WTO有利于促进各成员国间贸易，但由于对各产业的影响不同，其对中国农业虚拟水贸易的影响有待检验；中国与东盟之间农产品贸易问题得到了较多的关注（吕玲丽，2004；孙林，2005；荣静、杨川，2006等），东盟成员国间的贸易协定有利于打破贸易壁垒、降低关税成本、利于贸易往来、形成规模效应、扩大对外出口，其与中国农业虚拟水国际贸易应为负相关②。
四、模型、假定与数据
（一）模型设定
引力模型来源于物理学中的万有引力定律。引力定律是指两物体之间的相互吸引力与两者的质量成正比，而与两者之间的距离（的平方）成反比。Tinbergen(1962)和Poyhonen(1963)最早将引力模型运用于国际贸易流量的研究，认为一国向另一国的贸易流动主要取决于两个国家的经济规模和两国间的地理距离。引力模型的基本形式为：
模型(3)中将因变量的一阶滞后项引入模型，用以解释因变量在时间上的自相关性；将因变量的一阶空间滞后项引入模型，用以解释因变量自身的空间相关性。由于模型由静态面板数据模型变为动态面板数据模型，因而要求采用新的估计方法对模型中的参数进行估计（Lee and Yu，2007；Yu et al.,2008；张征宇，2008）。本文采用Lee和Yu(2007)的方法，估计参数
。
本文以国家为单位，选取中国与40个贸易伙伴国的面板数据为样本，采用模型(4)进行中国农业虚拟水国际贸易影响因素的分析。
（三）数据说明
本文选取1994～2008年间中国与40个贸易伙伴国的农产品贸易量及各个解释变量的面板数据为样本进行中国农业虚拟水国际贸易影响因素的实证分析⑨。为了计算包含于农产品贸易中的水要素含量，本文借鉴了中国投入产出学会课题组(2007)对中国水投入产出系数的计算方法及Liu等(2009b)对中国生产性用水影子价格的计算方法。数据来自世界银行世界发展指标数据库和联合国粮食及农业组织数据库及历年《中国农业年鉴》；个别年份缺失的数据根据该指标历年数据进行了估计；价格相关变量均按可比价进行了换算。
五、中国农业虚拟水国际贸易影响因素实证检验
1.面板单位根检验
借鉴相关文献（黄静等，2009；Pedroni,1999；Choi，2001；Levin，2002；Im，2003；Pedroni，2004），同时采用LLC、IPS、ADF-Fisher和PP-Pisher方法分别对模型(4)各变量进行面板单位根检验。检验结果如表2所示。
结果汇总如表3所示。
从表4可以看出，大部分检验方法的结果在1%显著水平下拒绝原假设，因此可以认为各变量间存在协整关系（即长期和稳定的均衡关系）。
3.模型(4)的参数估计
对模型(4)进行回归的结果如表5所示。
六、结论及政策启示
（一）结论
本文基于中国与40个贸易伙伴国的面板数据，在中国农业虚拟水国际贸易时空引力基本模型框架下，实证地考察了影响中国农业虚拟水国际贸易的因素。
实证结果表明：(1)中国农业虚拟水国际贸易符合中国农业劳动力资源比较优势，但却没有按照农业用地和水资源比较优势进行，本文分析了可能的原因。(2)技术进步是促进农业生产及其贸易的关键因素，而且中国农业生产具备了一定的规模经济效应；而中国经济总体规模的扩大没有促进中国农业虚拟水的国际贸易。(3)价格因素、需求因素及贸易成本等因素中，对中国农业虚拟水国际贸易起到促进作用的因素包括价格水平、贸易伙伴国收入水平、汇率水平及加入WTO；而对其起到阻碍作用的因素包括运输成本及加入地区性贸易联盟（东盟）。(4)中国农业虚拟水国际贸易具有显著的时空相关性，即中国与各贸易伙伴国间的贸易行为具有“惯性”，相邻贸易伙伴国之间具有相互“示范”效应，从而有利于形成中国农业虚拟水贸易（即农产品贸易）的规模效应。
（二）政策启示
上述结果所带来的政策启示从供给、需求、贸易成本和时空效应几方面归纳如下。供给方面：(1)为了巩固、提升劳动力比较优势竞争力，中国应加大劳动密集型产品出口，与此同时，应加强对农业劳动力的教育投入，使其由数量型向质量型人力资本转变。(2)为了保护土地资源，中国应加大退耕还林实施力度、切实实施耕地占补平衡并努力提高统计质量。(3)为了保护水资源，中国应加强水市场建设、理顺价格机制、加强节水宣传，大力提升用水效率。(4)调整农产品贸易战略，不鼓励水资源密集型产品出口，而代之以鼓励技术密集型高附加值产品的出口。(5)应加大农业科技投入，不断提高农业生产的技术水平，将农产品比较优势由资源密集型向技术密集型转化。(6)为了利用规模经济，需要政府对农业产业内具有规模经济优势（或潜力）的地区或产品给予必要的支持。需求方面：(1)积极根据国际需求结构变化加大出口。(2)国内农产品价格上涨使农产品国内消费比例上升，这符合一般发展规律，说明我国农产品生产消费正在走扩大内需之路，应重视国内需求，加强市场建设，利用好价格机制，为贸易发展创造良好环境。贸易成本方面：(1)货币贬值有利于出口，在制定贸易政策时应兼顾货币政策的灵活运用，以使其有利于贸易发展。(2)东盟CEPT计划的实施，扩大了其成员国出口竞争力，因此，中国应根据自身比较优势，积极推动C-APTA（中国—东盟自由贸易区），以分享贸易成本较低所带来的好处。(3)中国加入WTO后对农业的影响需要特别关注。一方面，政府需要在WTO规则下，给予农业必要的支持；另一方面，中国农业需要改变增长方式，从资源密集型向技术密集型转变。时空效应方面：农业虚拟水具有时空相关性的特点对于制定贸易战略具有指导意义。一方面应巩固与现有贸易伙伴国的关系，扩大贸易量；另一方面，利用贸易伙伴国之间的示范效应，将市场扩大到与贸易伙伴国相邻的国家。这都有利于形成我国相关产业的规模效应。
注释：
①数据来源：WTO贸易统计数据库(http://www.wto.org/english/res_e/statis_e/statit_e.htm)。
②本文考察其“共同有效普惠关税”(CEPT)计划对中国农业虚拟水国际贸易的影响。CEPT计划被认为是东盟实现自由贸易区的最重要措施，经过不断加速，2000年开始，大部分农产品已被该计划所覆盖。
③本文分析采用6－近邻空间权重矩阵（即6-Nearest Neighbors），分析距离国家j最近的6个国家对国家j的影响。
⑤在忽略通货膨胀的情况下，该变量一定程度反映了国内市场与国际市场需求水平的差异。
⑥dist为国家j到中国的物理距离，为两国几何中心间的直线距离。
⑦东盟成员国2000年后为1，其他为0。
⑧2001年以后为1，否则为0。
⑨鉴于数据可得性，按照“分国家／地区中国农产品出口额”排序，选取所占份额较大的国家，包括日本、美国、韩国、德国、俄罗斯、马来西亚、荷兰、印度尼西亚、菲律宾、英国、意大利、加拿大、泰国、越南、印度、西班牙、澳大利亚和法国等40个国家；研究期间内平均来看，中国与所选取的国家间农产品出口额占中国全部农产品出口额的95%以上。
⑩随机选取的2006年、2007年中国农业虚拟水净出口额，其空间分布跟中国与贸易伙伴国间的距离没有遵循一定的模式。
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