東中西部地區(qū)化肥技術(shù)效率測算

[摘要]本文運用隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)測度模型，對1998—2017年全國31個省級行政區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率進行測算。研究發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率的均值為0.782，化肥技術(shù)效率為0.57，兩者分別呈現(xiàn)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(qū)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(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢等措施。

[關(guān)鍵詞]技術(shù)效率;前沿面生產(chǎn)函數(shù);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(guān)重要的位置。美國世界觀察研究所所長布朗曾預(yù)言誰也養(yǎng)不活中國。然而，直到現(xiàn)在中國的糧食危機并沒有出現(xiàn)。2017年我國糧食總產(chǎn)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(yǎng)活著世界20%的人口。

那么，是什么因素使得我國糧食產(chǎn)量一直保持持續(xù)穩(wěn)定增長？除政策支持、技術(shù)進步等要素外，化肥在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)產(chǎn)值的貢獻率，表明化肥是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長尤其產(chǎn)量增長的重要驅(qū)動因素。鞏前文等[2]從農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的角度分析其與化肥投入的關(guān)系，認為農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展與化肥投入呈現(xiàn)庫茲涅茨曲線關(guān)系，一定時間內(nèi)化肥投入能提高產(chǎn)出帶動農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展。此外，又有學(xué)者指出，化肥投入強度與人均國民收入呈現(xiàn)持續(xù)庫茲涅茨“倒U”型關(guān)系。關(guān)于我國化肥施用強度與人均GDP的關(guān)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(nóng)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)不應(yīng)該過度依賴化肥。那么化肥對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的貢獻度是多少？節(jié)肥潛力又是多少？如何保證在實現(xiàn)化肥減量的同時保證我國農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定增長？這些都是本文需要探討的問題。

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率反映了我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平高低，是國家穩(wěn)定發(fā)展和人民健康生活的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)出效益。關(guān)于技術(shù)效率，以往研究做了很多探討。Farrel[4]最早提出了生產(chǎn)效率的衡量方法，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率進行了測算分析，得到生產(chǎn)效率前沿面。多數(shù)學(xué)者認為，勞動力轉(zhuǎn)移、勞動力結(jié)構(gòu)、化肥使用強度、農(nóng)戶兼業(yè)化、機械化水平、耕地細碎化、天氣條件等都會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率產(chǎn)生影響，而加大技術(shù)投入、提高農(nóng)業(yè)技術(shù)化水平、實行土地流轉(zhuǎn)、定期進行培訓(xùn)教育都能對提升技術(shù)效率產(chǎn)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(diào)研測算技術(shù)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(chǔ)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(qū)域探討我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的技術(shù)效率;針對全國農(nóng)業(yè)而非從單一作物的角度探討我國農(nóng)業(yè)總體的技術(shù)效率;模型方面運用超越對數(shù)隨機前沿面生產(chǎn)函數(shù)分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率運用Tobit模型分析技術(shù)效率影響因素[11-15]。

1 模型設(shè)定與變量解釋

1.1 超越對數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型

技術(shù)是指將投入轉(zhuǎn)化為產(chǎn)出的一種系統(tǒng)或者方式，而技術(shù)效率反映潛在最大產(chǎn)出與實際觀察到的產(chǎn)出之比。傳統(tǒng)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(shù)下的隨機前沿（SFA），第二種是非參數(shù)下的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法（DEA）[16]。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法屬于非參數(shù)不能計量檢驗，本文選擇隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)模型，估計糧食生產(chǎn)技術(shù)效率。

根據(jù)Bttese等和Coelli等的模型，構(gòu)建超越對數(shù)隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)：

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(nóng)業(yè)產(chǎn)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(shù);ui為無效率項，假定服從Battese等的設(shè)定形式，即：

上述模型的非參數(shù)估計采用最大似然法估計，似然函數(shù)中構(gòu)造如下方差函數(shù)：

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

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

式（4）反映的是樣本生產(chǎn)單元實際產(chǎn)出與可能實現(xiàn)的最大產(chǎn)出的比值，所測度的是生產(chǎn)單元的使用所有投入的技術(shù)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(chǎn)，即令式（3）中ui=0，此時的投入產(chǎn)出將均處于生產(chǎn)前沿面上。

1.2 指標選擇及數(shù)據(jù)來源

本文選出1998—2017年我國31省級行政區(qū)相關(guān)投入產(chǎn)出面板數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來源為《中國統(tǒng)計年鑒》《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》《新中國60周年統(tǒng)計資料匯編》。本文所使用的產(chǎn)出變量和投入變量如下。

農(nóng)業(yè)產(chǎn)出變量：是以1998年不變價格折算的單位面積農(nóng)業(yè)產(chǎn)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(nóng)作物播種面積計算。機械投入：主要是農(nóng)、林、牧、漁的機械動力的總和，以機械總動力除以農(nóng)作物播種面積計算;勞動投入：以第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)計算，第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)除以農(nóng)作物播種面積。財政投入：用于衡量政府對農(nóng)業(yè)的支持程度，用《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》中農(nóng)林水支出除以農(nóng)作物播種面積計算[17-20]。

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

2 實證分析

2.1 技術(shù)效率描述性統(tǒng)計結(jié)果

采用stata14.0計算我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率，其結(jié)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(shù)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(shù)與二次項系數(shù)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(nóng)業(yè)產(chǎn)值;單位面積勞動投入的一次項系數(shù)和二次項系數(shù)皆為正，且二次項系數(shù)顯著，證明單位面積勞動投入量與農(nóng)業(yè)技術(shù)效率成正比;單位面積機械化投入一次項系數(shù)為正且不顯著，二次項系數(shù)為負，說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需要的機械投入隨著時間的增長在減少;單位面積農(nóng)林水支出的一次項系數(shù)與二次項系數(shù)都是負數(shù)且不顯著的。

2.2 技術(shù)效率統(tǒng)計結(jié)果

表3反映了各省技術(shù)效率的均值（0.782），說明我國技術(shù)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(shù)效率最低為（0.539），云南、貴州、上海、江西、甘肅、西藏、內(nèi)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(shù)效率分為高中低三個檔次，高效率的地區(qū)數(shù)占總數(shù)的51.6%，中等效率的地區(qū)占總數(shù)的38.7%。低效率的地球占總數(shù)的9.7%?？傮w而言，農(nóng)業(yè)技術(shù)效率一般的地區(qū)是處在0.8以上的，效率偏低的地區(qū)（青海、寧夏、山西）占比較少。其原因是農(nóng)業(yè)技術(shù)水較高的地區(qū)多數(shù)位于東部地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)達，技術(shù)水平相對較高，氣候條件優(yōu)越，且有著悠久的農(nóng)業(yè)種植歷史，農(nóng)戶的綜合素質(zhì)相對較高。青海、寧夏、山西三省位于中西部地區(qū)，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(huán)境惡劣造就了青海技術(shù)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(yǎng)分少，不適宜農(nóng)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(qū)，冬季漫長，夏季短暫，日照時間短。此外，三省經(jīng)濟水平都比較落后，技術(shù)水平相對于東部地區(qū)要差很多[21-25]。

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

總的來說，農(nóng)業(yè)技術(shù)效率中，東部地區(qū)>中部地區(qū)>西部地區(qū)。長期以來東、中、西部三區(qū)域的地理位置、自然資源、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)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(jīng)濟轉(zhuǎn)型過程中市場體制并未得到充分完善，形成較強的地區(qū)技術(shù)壁壘[26-27]，使技術(shù)在省際之間的擴散并不順暢，因此不同地區(qū)所面對的技術(shù)集存在差異。各地區(qū)根據(jù)其自然資源、地理位置、技術(shù)、勞動、資本等當?shù)靥囟ǖ臈l件，選擇適當?shù)募夹g(shù)來組合勞動和資本，以提高競爭優(yōu)勢，從而有些地區(qū)可能采用資本節(jié)約型技術(shù)[28-30]，有些地區(qū)可能采用勞動節(jié)約型技術(shù)，勞動節(jié)約型前沿面對勞動充裕地區(qū)而言可能并不代表其前生產(chǎn)前沿，資本節(jié)約型的前沿技術(shù)對勞動力充裕的地區(qū)來說也并非技術(shù)最先進，故各地區(qū)的生產(chǎn)前沿會存在不同[31-32]。

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

3 結(jié)論及政策建議

本文利用全國31省1998—2017年的面板數(shù)據(jù)，采用隨機前沿面生產(chǎn)函數(shù)對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率進行測算，結(jié)果顯示：我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率均值為0.782，仍有提升空間;東中西部地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率差異較明顯，呈現(xiàn)東部地區(qū)>中部地區(qū)>西部地區(qū)的趨勢，這主要是因為東部地區(qū)地理位置優(yōu)越，經(jīng)濟較發(fā)達，生產(chǎn)技術(shù)更為先進。本文實證研究顯示，化肥投入與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值呈反向關(guān)系，說明我國農(nóng)業(yè)化肥投入與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)滿足庫茲涅茨倒U型關(guān)系，即當化肥施用強度達到一定程度時，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值并不會隨著化肥投入的增加而增加;化肥效率的結(jié)果表明技術(shù)效率最高的東部地區(qū)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(nóng)業(yè)技術(shù)效率。

上述結(jié)論對于提升我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)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(qū)普及農(nóng)業(yè)機械化，開拓新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營方式，推進糧食適度規(guī)?；?jīng)營。其次，加大財政投入，增加對農(nóng)業(yè)科研院所特別是中西部地區(qū)農(nóng)業(yè)科研院所的資金支持，鼓勵農(nóng)戶掌握正確的施肥方式，切忌過量施肥，鼓勵農(nóng)戶使用有機肥。再次，重視農(nóng)業(yè)勞動力資本積累，進一步落實“科教興國、人才強國、新型職業(yè)農(nóng)民固農(nóng)”的戰(zhàn)略要求，提升勞動者素質(zhì)。另外加強市場監(jiān)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(nóng)戶對化肥質(zhì)量的信心不夠，在生產(chǎn)過程中，傾向于增施化肥提升產(chǎn)量。最后，針對不同地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)側(cè)重點應(yīng)有所不同，做到發(fā)揮地區(qū)優(yōu)勢，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率。

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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(jīng)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，F(xiàn)rontier production function，food security，fertilizer