文献来源：
Nian Y. Incentives, penalties, and rural air pollution: Evidence from satellite data[J]. Journal of Development Economics, 2023: 103049.
原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304387823000044
01
引言
丰收后焚烧农作物秸秆是全世界，特别是发展中国家的一种长期做法。秸秆焚烧被认为是为后续耕作整地的一种便捷方法，同时，露天燃烧秸秆也会释放大量污染物，这些污染物可以长途跋涉，对人类健康产生广泛的危害。
在政策实践方面，有两种广泛使用的手段来治理污染：一种是基于经济激励的政策，另一种是基于命令与控制的政策。对于前者，一个典型的例子是向污染者提供补贴，用于污染缓解；对于后者，一个典型的例子是通过制定条例和法律来惩罚污染者。然而，在治理秸秆焚烧污染的背景下，哪一项政策能够有效，出于两个原因尚不清楚。第一个原因是理论上的，就经济激励政策来说，对农民的补贴可能低于他们不燃烧秸秆的机会成本，这既是因为征税能力薄弱，也可能是因为腐败。即使补贴足够大，其影响仍然是不确定的，因为农民可以利用不焚烧秸秆的补贴来扩大农业生产，这可能导致更多的秸秆焚烧，带来更严重的污染。命令控制型政策的有效性还取决于许多因素，如在农民中传播法律，查处和惩罚秸秆焚烧的能力，以及制定法律法规的规范性等。总之，理清何种政策手段在治理秸秆焚烧带来的污染方面更有效需要实证研究。
本文通过两个独特的准试验设计来识别经济激励与命令控制手段在治理秸秆焚烧污染方面的有效性。第一个是生物质能发电厂在中国逐步铺开的现象，为周边的农民回收秸秆提供了经济激励，生物质能发电厂的设定是为了提高发电能力，减少对化石燃料的依赖，而不是为了减少秸秆焚烧，这允许作者采用空间双重差分法，来识别经济激励减少秸秆焚烧的有效性。第二个是机场周边的“禁烧区”的设置，出于飞行安全考虑，机场周围15公里被设置为“禁烧区”，禁止秸秆焚烧，该区域边界完全是人工设定的，不与行政边界或其他政策的覆盖边界重叠。这允许作者采取空间断点回归设计，来识别命令控制型政策减少秸秆焚烧的有效性。
研究背景
02
秸秆焚烧：在各种耕作制度中，秸秆焚烧是丰收后处理作物秸秆最流行的方法之一。农民认为秸秆焚烧不仅是一种方便的清理土地进行后续耕作的方法，也是一种滋养土壤和杀死疾病的方法。研究证明，秸秆焚烧会带来土壤污染与空气污染，并对人群健康造成负面影响。从总量上看，中国是目前最大的农作物秸秆焚烧国。秸秆焚烧如此普遍有三个现实原因，一是在收获和播种期间间隔较短，在缺乏劳动力的情况下，焚烧似乎是比较高效的处理方式；二是在农村地区普及天然气后，农作物秸秆作为家庭烹饪燃料的功效降低，秸秆失去原有的重要作用；三是农业生产的广泛分散，使得监察人员很难监测焚烧情况。
生物质能发电厂：与露天焚烧农业秸秆相比，生物质能发电厂要清洁得多，因为它们可以使用除尘，脱硫和反硝化设备来吸收大部分污染物。除了燃烧之外，这些植物还可以将农业残留物转化为气体，气体在燃烧后产生较少的污染物。本文重点关注使用农业残留物作为投入的发电厂。这些发电厂通常使用周围农场的农业残留物。附近的农民将作物秸秆回收并运送给临近的生物质能发电厂，以换取金钱，回收农业残留物带给农民的收入虽微不足道，但仍可能对一些农民有吸引力。
禁烧区：机场通常位于郊区，周围大多是农场。农业火灾产生的烟雾比自然形成的雾更严重，更危险，可能严重影响飞机的起飞和降落。为了保护空气质量和飞机的飞行安全，环境保护部于1999年提出禁止在机场15公里范围内焚烧农作物残留物，为了使禁令有效，当地官员需要复印“禁烧区”的相关政策并散发给周边农民，此外，地方官员应定期巡逻这些地区，处罚违规人员。
03
数据
本文将中国划分为1km×1km的单元格，然后将各种数据匹配进网格中，以单元网格作为样本单位进行研究。本文具体使用到的数据包括：
（1）农业秸秆焚烧数据：由美国宇航局Terra和Aqua卫星上的中分辨率成像光谱仪（MODIS）获取，本文主要使用2001-2016年的农业秸秆焚烧数据，MODIS传感器视观测条件而定，可探测火灾面积范围为50至1000平方米。由于中国的平均耕地面积要大得多（通常在几千平方米左右），传感器能够探测到大部分农业秸秆焚烧。通过将来自于MODIS的用火情况与哥白尼土地监测服务(CLMS)的土地覆盖数据进行匹配，将发生在农业用地上的用火现象定义为农业秸秆焚烧现象。
（2）生物质能发电厂：从一家中国咨询公司获得该数据。该公司收集了2016年所有活跃发电厂的信息。该数据包括发电厂的名称，详细地址，开业年份和主要业务。我使用百度地图中的API对发现场进行地理编码，以获得经度和纬度。发电厂主要有两种类型：一种使用农作物残留物作为原料，另一种使用城市地区的有机废物作为原料。本文只保留那些用农作物残留物作为投入的发电厂，共有253个，在与农业用火数据进行匹配后，共有发电厂249个，然后以生物质能发电厂为圆心，以15公里为半径画圆，并删除掉重叠的发电厂，最后保留190个发电厂。
（3）禁烧区：本文首先从Great Circle Mapper中获得民用机场的列表。2016年底共有205个活跃的民用机场，每个机场都有经纬度和开放年份。然后在每个机场周围画一个半径30公里的圈，由于这些半径为30公里的圆圈彼此不重叠，所有的机场都被保留了下来。圆圈内的所有区域构成了断点回归设计的样本，处理阈值为半径15公里的圆。
（4）其他数据：1998-2007年的中国工业企业数据。每个单元网格的用地类型、高度、坡度、河流数量、质心到河流距离以及交通网络数据。美国国家海洋和大气管理局(NOAA)获得风向数据。2001-2016年城市领导人数据，从省市统计年鉴、百度百科和维基百科收集的关于一个城市党委书记和市长的数据，用于构建政治激励措施。
实证策略
04
本文分别采用了空间双重差分法和空间断点回归设计来检验经济激励措施和命令控制型措施的有效性，具体的实证策略如下：
经济激励措施：
样本单位为1km×1km的单元网格，所使用的样本为每个生物质能发电厂周边15公里的所有单元格，在发电厂周围5公里的界定为强处理组，5-10公里范围定义为弱处理组，10-15公里范围定义为对照组，如图A所示。（1）式为基础的模型设定，（2）式在（1）式基础上添加了更加严格的条件。具体来说，被解释变量为单元网格上秸秆焚烧是否发生以及发生次数。
以及
分别表示单元网格是否位于特定范围内的虚拟变量，用来表示单元网格的处理状态。Postjt表示圆心的生物质能发电厂是否开始运营的虚拟变量。（1）式控制了时间固定效应与单元格固定效应，（2）式中Yeart表示自圆心发电厂开始运营后过了多少年，Xi表示一组控制变量，包括该单元网格上的经度，纬度，坡度，崎岖度，海拔，到河流的距离和河流的数量。
命令控制型措施：
样本单位为1km×1km的单元网格，以机场为中心的周边15公里为禁烧区，设定为处理组，远离15公里的区域为对照组，如图B所示。在（7）式中，被解释变量仍为单元网格上是否发生以及发生几次秸秆焚烧，Insideij衡量一个单元格是否处于机场周边区域的虚拟变量，Distanceij为驱动变量，表示一个单元格到机场周边禁烧区边界（NBZ boundary）的距离，边界外单元网格的距离为负，边界内为正。
05
结果
经济激励措施：
表1为空间双重差分法的结果，在解释变量分别为单元网格上发生秸秆焚烧的次数（列（1）-列（4））以及是否发生秸秆焚烧（列（5）-列（8））的情况下，列（4）与列（8）分别尽可能全面的控制了各种可能的固定效应与变化趋势。列（4）结果表明，设置生物质能发电厂为周边农民提供回收秸秆的经济激励后，在强处理组地区（发电厂周围5公里）和弱处理组地区（发电厂周围5-10公里），火灾数量分别下降57.7%和30.9%。列（8）结果表明，生物质能发电厂运营导致在强处理组地区和弱处理组地区发生火灾的概率分别下降37.4%和15.5%。基准回归结果通过了一系列的稳健性检验，包括平行趋势检验，来自临近其他发电厂的溢出效应检验、其他政策的影响、秸秆焚烧行为的持续性检验、空间相关性检验、安慰剂检验等。
命令控制型措施：
表8为空间断点回归的结果，在替换固定效应及将2km、4km、6km设置为带宽的条件下，结果的系数均很小，且并不显著，总之，禁烧区的设置不能有效降低周边的秸秆焚烧现象。结果通过了一系列稳健性检验，包括更广泛的调整带宽、对协变量在边界的跳跃情况进行检验、对禁烧区及周边土地用途情况的检验、调整固定效应及样本、二维断点回归设计、调整不同位置样本的权重、添加协变量、对空间相关性的检验等等。
机制与异质性分析
06
本文对经济激励措施发挥作用的机制，以及命令控制型措施的异质性展开了讨论。
机制分析：（1）经济激励：由于生物质能发电厂的开通，周边农民回收秸秆给发电厂可以获得经济激励，而周边地形越不方便回收及运输秸秆，将增加居民的回收成本，降低居民面临的经济激励。作者用每个单元网格的坡度和崎岖度，以及每个单元网格的河流数量及河流距离来衡量农民面临的经济激励程度，因为地形越复杂越不易回收，回收带来的收益也会越小，进而与空间双重差分法中的核心解释变量生成交互项进行分析，发现经济激励是减少秸秆焚烧的机制之一。（2）结构转变：秸秆焚烧减少可能是有生物质能发电厂开启吸收了农民劳动力，减少农业生产活动或者支持了工业企业发展，导致周边的经济结构转型。作者对发电厂周边的土地使用情况进行了检验，发现周边的用地结构未发生显著变化，然后结合工业企业数据库对企业的运营情况进行了检验，发现发电厂开通后周边的工业生产情况也未有明显变化。（3）迁移行为：考虑到生物质能发电厂可能带来污染，导致附近农民迁移，作者检验了发电厂顺风区的对减少秸秆焚烧的影响是否更大，因为这些顺风区被证明会受到更多的污染。结果表明顺风地区的秸秆焚烧没有更明显的变化，因此不太可能是人口迁移导致的。（4）更强的监管：作者检验了城市周边的地区是否因发电厂开启更明显的降低了秸秆焚烧，因为城市周边比远郊的监管成本更低，发现结果并没有影响，作者又结合城市官员数据检验政治激励的影响，结果也并不显著，因此秸秆焚烧降低也不能用官员监管加强来解释。
异质性分析：（1）作者检验了不同机场周边禁烧区分年度的对于秸秆焚烧的影响，发现大多数机场的禁烧区在大部分年份对秸秆焚烧影响并不显著，表明了以禁烧区设置为代表的命令控制型措施在遏制农业秸秆焚烧方面整体效果不佳。（2）作者检验了不同类型的机场及所在地区的经济情况的影响。具体来说，检验了以逆风为主的机场周边禁烧区政策的效果，因为逆风的机场对飞行安全有更高的要求因此可能有更加严格的禁燃政策，结果并不显著。然后作者检验了是否是省级城市（直辖市、省会等）对禁烧区政策有效性的影响，结果也并不显著，最后作者结合城市领导人的晋升激励数据，检验晋升激励的异质性影响，结果发现对禁烧区政策的有效性影响也并不明显。（3）作者还检验了白天和黑夜禁烧区政策有效性的差异，因为白天会有更多的航班，因此禁烧区可能在白天更加有效，结果也并不明显。
07
主要结论
本文使用基于卫星的高分辨率秸秆焚烧数据以及生物质能发电厂开通和机场周边设立禁烧区这两个准实验，检验了了经济激励措施和命令控制型措施对减少农作物秸秆焚烧的效果。结果表明，生物质能发电厂的开通至少可以减少30%的秸秆焚烧，这种减少主要通过发电厂开通为农民回收农作物残留物提供的经济激励实现的，也有证据表明在在收集农作物残留物成本较高的地区（如崎岖、陡峭、河流数量较多）经济激励较小，减少秸秆焚烧效果有限。就机场周边设置禁烧区这一命令控制型措施而言，政策效果并不明显，异质性分析表明禁烧区政策对大多数机场的大部分年份都没有效果，即便对于面临更强监管与官员面临更强晋升激励的地区也是如此。
本文的主要贡献是，通过严格的使用微观数据检验了经济激励与命令控制型这两种常用的治理污染的政策工具的有效性，具体地说，在许多受秸秆焚烧困扰的发展中国家，诉诸规章制度或法律似乎是减少焚烧的直接和经济方式。然而，基于中国的研究表明，即使在一个国家能力强，安全要求高的地区（如机场周围地区），命令控制型政策在减少秸秆焚烧方面仍然可能无效。相比之下，结果表明基于经济激励的政策工具的成功。未来的研究应该加深对比各种类型的经济激励型政策工具在遏制秸秆焚烧方面的有效性，并探讨政策效益与执行成本的关系。
Abstract
I test the role of economic incentives and command and control in reducing agricultural fires, a major source of air pollution in most rural regions across the world caused by burning crop residues after harvest. To tackle data shortage, I use high-resolution satellite data to construct a fine measure of agricultural fires as well as other geographic characteristics at 1 km × 1 km resolution for China. Using the staggered arrival of biomass power plants, which purchase crop residues as production inputs from nearby areas, as a shock to economic incentives, I find a more than 30% drop in agricultural fires in the vicinity of a plant after its opening relative to areas farther away. Such drop cannot be explained by structural transformation, migration, or enhanced regulation near the plant, and is consistent with an incentive-based explanation. I then examine the effectiveness of a command and control policy that bans agricultural fires within 15 km of airports. Using a spatial regression discontinuity design, I find no evidence that such policy works.
推文作者：梁宇超，中国人民大学环境学院2022级人口、资源与环境专业博士生。
转自：“香樟经济学术圈”微信公众号
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