東中西部地區化肥技術效率測算

[摘要]本文運用隨機前沿生產函數測度模型，對1998—2017年全國31個省級行政區的農業生產技術效率進行測算。研究發現，我國農業生產技術效率的均值為0.782，化肥技術效率為0.57，兩者分別呈現東部>中部>西部和中部>東部>西部的非平衡格局。針對不同地區化肥投入過度問題，本文提出加大財政支出、科技投入、加強勞動力資本積累、發揮地區優勢等措施。

[關鍵詞]技術效率;前沿面生產函數;糧食安全;化肥施用

中圖分類號：F224 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201912

糧食安全問題一直以來都是國家高度重視的問題。作為人口第一大國，我國一直以來都把糧食安全問題放在至關重要的位置。美國世界觀察研究所所長布朗曾預言誰也養不活中國。然而，直到現在中國的糧食危機并沒有出現。2017年我國糧食總產量為66 161萬t，播種面積為16 332千hm2，我國正用占全球耕地7%的土地養活著世界20%的人口。

那么，是什么因素使得我國糧食產量一直保持持續穩定增長？除政策支持、技術進步等要素外，化肥在我國農業生產中起了重要的作用?？紫橹荹1]通過測算改革開放以來化肥對農業產值的貢獻率，表明化肥是農業經濟增長尤其產量增長的重要驅動因素。鞏前文等[2]從農村經濟發展的角度分析其與化肥投入的關系，認為農村經濟發展與化肥投入呈現庫茲涅茨曲線關系，一定時間內化肥投入能提高產出帶動農村經濟發展。此外，又有學者指出，化肥投入強度與人均國民收入呈現持續庫茲涅茨“倒U”型關系。關于我國化肥施用強度與人均GDP的關系圖（見圖1）驗證了庫茲涅茨曲線的存在。

我國是世界上化肥使用量最多的國家。2017年我國的農用化肥折純量為5 859.4萬t，化肥投入高達352.27kg/hm2，是國際化肥施用上限（225kg/hm2）的1.57倍[3]。我國化肥投入過度已成為公認的事實，農業生產不應該過度依賴化肥。那么化肥對我國農業生產的貢獻度是多少？節肥潛力又是多少？如何保證在實現化肥減量的同時保證我國農業持續穩定增長？這些都是本文需要探討的問題。

農業生產技術效率反映了我國農業生產水平高低，是國家穩定發展和人民健康生活的基礎，直接關系到農業生產的產出效益。關于技術效率，以往研究做了很多探討。Farrel[4]最早提出了生產效率的衡量方法，對農業生產效率進行了測算分析，得到生產效率前沿面。多數學者認為，勞動力轉移、勞動力結構、化肥使用強度、農戶兼業化、機械化水平、耕地細碎化、天氣條件等都會對農業生產技術效率產生影響，而加大技術投入、提高農業技術化水平、實行土地流轉、定期進行培訓教育都能對提升技術效率產生重要影響[5-10]。

以往的研究多是針對某幾個省份進行微觀調研測算技術效率，少有從全國地理劃分的視角進行探討。本文在前人研究的基礎上做了一些思考，可能的邊際貢獻在于，從全國地理劃分的角度，分區域探討我國農業產值的技術效率;針對全國農業而非從單一作物的角度探討我國農業總體的技術效率;模型方面運用超越對數隨機前沿面生產函數分析農業生產技術效率運用Tobit模型分析技術效率影響因素[11-15]。

1 模型設定與變量解釋

1.1 超越對數生產函數模型

技術是指將投入轉化為產出的一種系統或者方式，而技術效率反映潛在最大產出與實際觀察到的產出之比。傳統方法往往把所有決策單位看成一個總體，測算效率的方法一般分為兩種：第一種是參數下的隨機前沿（SFA），第二種是非參數下的數據包絡分析法（DEA）[16]。數據包絡分析法屬于非參數不能計量檢驗，本文選擇隨機前沿生產函數模型，估計糧食生產技術效率。

根據Bttese等和Coelli等的模型，構建超越對數隨機前沿生產函數：

lnY=β0+β1lnFit+β2lnMit+β3lnPit+β4lnEit

+β5T+β6（lnFit）2+β7（lnMit）2+β8（lnPit）2

+β9（lnEit）2+β10lnFitlnMit+β11lnFitlnPit

+β12lnFitlnEit+β13lnMitlnPit+β14lnMitlnEit

+β15lnPitlnEit+β16T2+（vi-ui）

式中：Y是被解釋變量，為單位面積農業產值，萬元/公頃;Fit、Mit、Pit、Eit分別表示單位面積化肥投入，噸/公頃，單位面積機械投入，瓦/公頃，單位面積勞動投入，人/公頃，單位面積財政投入，元/公頃;β1—β15表示待估參數;ui為無效率項，假定服從Battese等的設定形式，即：

上述模型的非參數估計采用最大似然法估計，似然函數中構造如下方差函數：

若γ接近于0，那么技術非效率接近于0，最小二乘法估計優于最大似然估計;若γ接近于1，那么技術非效率接近于混合誤差，最大似然估計優于最小二乘法，模型采用隨機前沿估計是合理的?；始夹g效率公式為：

TE=exp（-ui）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （4）

式（4）反映的是樣本生產單元實際產出與可能實現的最大產出的比值，所測度的是生產單元的使用所有投入的技術效率。為了進一步得到上述所定義的化肥投入效率，假定不存在無效率的生產，即令式（3）中ui=0，此時的投入產出將均處于生產前沿面上。

1.2 指標選擇及數據來源

本文選出1998—2017年我國31省級行政區相關投入產出面板數據。數據來源為《中國統計年鑒》《中國農村統計年鑒》《全國農產品成本收益資料匯編》《新中國60周年統計資料匯編》。本文所使用的產出變量和投入變量如下。

農業產出變量：是以1998年不變價格折算的單位面積農業產值（萬元/公頃）。投入變量：包括化肥投入、機械投入、勞動投入、財政投入?；释度耄阂曰适┯谜奂兞砍赞r作物播種面積計算。機械投入：主要是農、林、牧、漁的機械動力的總和，以機械總動力除以農作物播種面積計算;勞動投入：以第一產業從業人數計算，第一產業從業人數除以農作物播種面積。財政投入：用于衡量政府對農業的支持程度，用《中國農村統計年鑒》中農林水支出除以農作物播種面積計算[17-20]。

根據以往研究，本文將全國各省劃分為東、中、西三各地區（見表2）。東部地區包括京、津、冀、遼、滬、蘇、浙、閩、魯、粵、瓊等省。中部地區包括晉、蒙、吉、黑、皖、贛、豫、鄂、湘、桂等省。西部地區包括川、黔、滇、藏、陜、甘、青、寧、疆等省。

2 實證分析

2.1 技術效率描述性統計結果

采用stata14.0計算我國農業生產技術效率，其結果見表2。γ值為0.719，說明模型總體效果較好，即混合誤差項有71.9%的因素可以用技術無效率項來解釋，模型適用于隨機前沿模型。單位面積化肥投入的一次項系數與二次項系數為負且均顯著，說明化肥投入過度，減少化肥投入反而能提升農業產值;單位面積勞動投入的一次項系數和二次項系數皆為正，且二次項系數顯著，證明單位面積勞動投入量與農業技術效率成正比;單位面積機械化投入一次項系數為正且不顯著，二次項系數為負，說明農業生產所需要的機械投入隨著時間的增長在減少;單位面積農林水支出的一次項系數與二次項系數都是負數且不顯著的。

2.2 技術效率統計結果

表3反映了各省技術效率的均值（0.782），說明我國技術效率水平還有提升空間。其中排名最高的省份為海南（0.891），四川、湖北、福建、廣東、新疆、河南、江蘇、天津、廣西均位于全國前列。青海的技術效率最低為（0.539），云南、貴州、上海、江西、甘肅、西藏、內蒙古、寧夏、山西、青海屬于效率較低的幾個省。以0.6、0.8為臨界點，將技術效率分為高中低三個檔次，高效率的地區數占總數的51.6%，中等效率的地區占總數的38.7%。低效率的地球占總數的9.7%?？傮w而言，農業技術效率一般的地區是處在0.8以上的，效率偏低的地區（青海、寧夏、山西）占比較少。其原因是農業技術水較高的地區多數位于東部地區，經濟發達，技術水平相對較高，氣候條件優越，且有著悠久的農業種植歷史，農戶的綜合素質相對較高。青海、寧夏、山西三省位于中西部地區，自然條件較為惡劣：青海地處青藏高原平均海拔3 000m以上，地貌以山地丘陵為主，且年平均降水量只有300mm左右，自然環境惡劣造就了青海技術效率較低的事實;寧夏屬于溫帶大陸性半干旱氣候，常年干燥少雨，土壤類型主要為灰漠土、灰褐土，養分少，不適宜農作物播種;山西位于黃土高原東部，土壤條件差，且山西屬于北部地區，冬季漫長，夏季短暫，日照時間短。此外，三省經濟水平都比較落后，技術水平相對于東部地區要差很多[21-25]。

考察1998—2017年東、中、西部地區農業技術水平的趨勢圖，見圖3（a）。從圖片上看，農業技術效率整體呈現波動變化的狀態。1998年東、中、西部地區農業生產技術效率普遍偏低，東部地區和西部地區效率一度低于0.55，中部地區1998年也只在0.625的水平上徘徊，1998—2000年呈現一個快速增長的趨勢。2000—2006年呈現波動上升的狀態。2006年東部地區效率升至最高狀態為0.88，之后效率下降，到了2010年效率又呈現上升趨勢。2014年之后東部地區和西部地區的農業技術效率都緩慢下降，而西部地區先緩慢上升再呈現下降趨勢，這期間西部地區的技術效率一度超過了中部地區。

總的來說，農業技術效率中，東部地區>中部地區>西部地區。長期以來東、中、西部三區域的地理位置、自然資源、產業結構等多方面的差異使得各省份對外開放程度參差不齊，同時經濟轉型過程中市場體制并未得到充分完善，形成較強的地區技術壁壘[26-27]，使技術在省際之間的擴散并不順暢，因此不同地區所面對的技術集存在差異。各地區根據其自然資源、地理位置、技術、勞動、資本等當地特定的條件，選擇適當的技術來組合勞動和資本，以提高競爭優勢，從而有些地區可能采用資本節約型技術[28-30]，有些地區可能采用勞動節約型技術，勞動節約型前沿面對勞動充裕地區而言可能并不代表其前生產前沿，資本節約型的前沿技術對勞動力充裕的地區來說也并非技術最先進，故各地區的生產前沿會存在不同[31-32]。

總體來看，我國農業生產技術效率呈現先上升后下降再上升的趨勢。技術效率整體在0.65～0.8波動。東中西部地區技術效率波動趨勢和全國波動較為一致。從各地區技術效率與化肥技術效率的比較來看（見圖3（b）），東部地區技術效率最高為0.83，中部地區次之（0.77），西部地區最低，效率值為0.74。各地區化肥技術效率并不高，均值為0.57，說明現有的技術水平下，化肥效率提升仍有40%左右的提升空間?；始夹g效率呈現中部>東部>西部的趨勢。中部地區化肥技術效率最高為0.67，西部地區化肥技術效率最低為0.47。由此可知農業技術效率值和化肥技術效率值并不一致，且改善化肥技術效率有利于提升農業生產技術效率。

3 結論及政策建議

本文利用全國31省1998—2017年的面板數據，采用隨機前沿面生產函數對我國農業生產技術效率進行測算，結果顯示：我國農業生產技術效率均值為0.782，仍有提升空間;東中西部地區農業生產效率差異較明顯，呈現東部地區>中部地區>西部地區的趨勢，這主要是因為東部地區地理位置優越，經濟較發達，生產技術更為先進。本文實證研究顯示，化肥投入與農業產值呈反向關系，說明我國農業化肥投入與農業生產滿足庫茲涅茨倒U型關系，即當化肥施用強度達到一定程度時，農業產值并不會隨著化肥投入的增加而增加;化肥效率的結果表明技術效率最高的東部地區投入效率并非是最高的，說明化肥投入過度時，減少一定化肥投入并不會立刻提升農業技術效率。

上述結論對于提升我國農業生產技術效率具有非常重要的意義，本文提出如下政策建議：首先，加大科技投入在有條件的地區普及農業機械化，開拓新型農業經營方式，推進糧食適度規?；洜I。其次，加大財政投入，增加對農業科研院所特別是中西部地區農業科研院所的資金支持，鼓勵農戶掌握正確的施肥方式，切忌過量施肥，鼓勵農戶使用有機肥。再次，重視農業勞動力資本積累，進一步落實“科教興國、人才強國、新型職業農民固農”的戰略要求，提升勞動者素質。另外加強市場監管尤為重要，目前我國化肥市場管理比較混亂，化肥參差不齊，農戶對化肥質量的信心不夠，在生產過程中，傾向于增施化肥提升產量。最后，針對不同地區農業生產側重點應有所不同，做到發揮地區優勢，提升農業生產技術效率。

參考文獻

[1] 孔祥智.改革開放以來中國農民合作社的創新發展[N]. 中華合作時報，2018-10-30（A06）.

[2] 鞏前文，田志宏.農村經濟發展與化肥使用量的庫茲涅茨曲線假說及驗證[J].中國農業大學學報（社會科學版）， 2010，27（4）： 157-164.

[3] 史常亮，朱俊峰，欒江.農戶化肥施用技術效率及其影響因素分析——基于4省水稻種植戶的調查數據[J].農林經濟管理學報，2015，14（3）：234-242.

[4] Fare Rolf，Shawna Grosskopf，Mary Norri，et al. Productivity Growth， Technical Progress， and Efficiency Change in Industrialized Countries[J].American Economic Review，1994（l84）：66-83.

[5] 葛繼紅，周曙東.要素市場扭曲是否激發了農業面源污染——以化肥為例[J].農業經濟問題，2012（3）：92-98.

[6] 胡逸文，霍學喜.不同規模農戶糧食生產效率研究[J].統計與決策，2017（17）：105-109.

[7] 黃晨鳴，朱臻.雇工勞動對農戶糧食生產技術效率的影響研究——基于三省水稻種植戶的調查[J].農業現代化研究，2018， 39（2）：229-238.

[8] 紀月清，張惠，陸五一，等.差異化、信息不完全與農戶化肥過量施用[J].農業技術經濟，2016（2）：14-22.

[9] 李勝文，李大勝，邱俊杰，等.中西部效率低于東部嗎？——基于技術集差異和共同前沿生產函數的分析[J].經濟學（季刊）， 2013，12（3）：777-798.

[10] 李靜，孟令杰.中國農業生產率的變動與分解分析：1978 ～2004年[J].數量經濟技術經濟研究，2006（5）：115-127.

[11] 陸文聰，黃祖輝.中國糧食供求變化趨勢預測：基于區域化市場均衡模型[J].經濟研究，2004（8）：134-156.

[12] 喬丹，陸遷.不同生態類型區玉米生產技術效率及有偏演進模式[J].華南農業大學學報（社會科學版），2016，15（5）：28-36.

[13] 彭代彥，文樂.農村勞動力老齡化、女性化降低了糧食生產效率嗎——基于隨機前沿的南北方比較分析[J].農業技術經濟， 2016（2）：32-44.

[14] 唐建，Jose Vila.糧食生產技術效率及影響因素研究——來自1990—2013年中國31個省份面板數據[J].農業技術經濟， 2016（9）：72-83.

[15] 尹朝靜，李谷成，范麗霞，等.氣候變化、科技存量與農業生產率增長[J].中國農村經濟，2016（5）：16-28.

[16] 楊義武，林萬龍，張莉琴.農業技術進步、技術效率與糧食生產——來自中國省級面板數據的經驗分析[J].農業技術經濟， 2017（5）：46-56.

[17] 趙麗平，侯德林，王雅鵬，等.城鎮化與糧食生產技術效率的互動關系研究[J].中國人口·資源與環境，2017，27（8）：106-114.

[18] 張海鑫，楊鋼橋.耕地細碎化及其對糧食生產技術效率的影響——基于超越對數隨機前沿生產函數與農戶微觀數據[J].資源科學，2012，34（5）：903-910.

[19] 張永強，蒲晨曦，王珧，等.化肥投入效率測度及歸因[J].資源科學，2018，40（7）：1333-1343.

[20] Fare Rolf，Shawna Grosskopf，Mary Norri，et al. Productivity Growth， Technical Progress， and Efficiency Change in Industrialized Countries[J].American Economic Review，1994（l84）：66-83.

[21] Jia X.， Huang J， Xiang C，et al. Reducing excessive nitrogen use in Chinese wheat production through knowledge training： what are the implications for the public extension system？[J].Agroecology and Sustainable Food Systems，2015，39（2）：189-208.

[22] Jiang L，Li Z.Urbanization and the change of fertilizer use intensity for agricultural production in Henan Province[J].Sustainability，2016，8（2）：186.

[23] Jiao X.， He G.， Cui Z.， et al. Agri-environment policy for grain production in China： toward sustainable intensification[J].China Agricultural Economic Review，2018，10（1）：78-92.

[24] Ju X.， Gu B.， Wu Y.，et al.Reducing China’s fertilizer use by increasing farm size[J]. Global Environmental Change，2016（41）：26-32.

[25] Kumbhakar S. and Heshmati A. Efficiency measurement in Swedish dairy farms： an application of rotating panel data，1976–88[J].American Journal of Agricultural Economics，1995，77（3）：660-674.

[26] Kumbhakar S.， Lien G，Hardaker B. Technical efficiency in competing panel data models： a study of Norwegian grain farming[J].Journal of Productivity Analysis， 2014，41（2）：321-337.

[27] Li S.， Zhang Y.， Nadolnyak D.， David J，et al. Fertilizer industry subsidies in China： who are the beneficiaries？[J].China Agricultural Economic Review，2014，6（3）：433-451.

[28] Mundlak Y. On the pooling of time series and cross section data[J].Econometrica：Journal of the Econometric Society，1978（3）：69-85.

[29] Sun Y.， Hu R， Zhang C. Does the adoption of complex fertilizers contribute to fertilizer overuse？ Evidence from rice production in China[J]. Journal of Cleaner Production，2019（219）：677-685.

[30] Wang P.，Zhang W.， Li M，et al. Does Fertilizer Education Program Increase the Technical Efficiency of Chemical Fertilizer Use？ Evidence from Wheat Production in China[J].Sustainability，2019，11（2）：543-556.

[31] Zhang L，Adorn P. Energy Efficiency Transitions in China： How Persistent are the Movements to/from the Frontier？[J].The Energy Journal，2018，39（6）：147-170.

[32]Zhang L. Correcting the uneven burden sharing of emission reduction across provinces in China[J].Energy Economics，2017（64）：335-345.

收稿日期：2019-09-15

作者簡介：陶素敏，女，碩士，研究方向為糧食經濟。

Are there Significant Differences in the Technical Efficiency of Chemical Fertilizers in Different Regions？

——Based on Frontier Production Function Analysis

Tao Sumin

（Institute of Food Economics of Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing， Jiangsu 210046）

Abstract：This paper use the stochastic frontier production function model was used to calculate the technical efficiency of agricultural production in 31 provinces from 1998 to 2017.It is found that the average technical efficiency of agricultural production in China is 0.782， which is significantly higher in the eastern region than in the central and western regions.In view of the problem of excessive fertilizer investment in different regions， this paper puts forward measures such as increasing financial expenditure， science and technology investment， strengthening labor capital accumulation and giving play to regional advantages.

Key Words：technical efficiency，Frontier production function，food security，fertilizer