使用農膜技術能提高經濟效益嗎?*
——基于全國農村固定觀察點2 927戶農戶面板數(shù)據(jù)

冷淦瀟，石李陪，仇煥廣

（中國人民大學農業(yè)與農村發(fā)展學院，北京 100872）

一、引 言

我國幅員遼闊，氣候多樣性顯著，部分地區(qū)為彌補先天條件不足，促進當?shù)剞r業(yè)發(fā)展，不斷引入并推廣新農業(yè)技術。農膜栽培技術是促進我國農業(yè)發(fā)展重要技術之一，最早發(fā)明于20世紀50年代的日本，主要應用于草莓生產，隨后被推廣應用至其他作物，如棉花、馬鈴薯等經濟作物和小麥、玉米、水稻等糧食作物。應用于經濟作物與糧食作物之后，農膜使用量增長迅速，由1998年121萬噸增至2015年的260萬噸，增長115.7%（國家統(tǒng)計局，2018）。目前，我國農膜使用量及覆蓋面積均居全球首位。玉米是我國三大糧食作物之一，農膜覆蓋技術在玉米生產中應用廣泛。于愛忠等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，在我國春玉米種植中，全膜平鋪技術、全膜覆蓋、半膜覆蓋廣泛應用于玉米生產。農膜覆蓋技術成為解決我國部分農區(qū)玉米種植中水熱條件不足的一項重要技術。

眾多學者從自然科學角度對農膜使用的影響開展研究，但社會科學角度的研究較少。一方面，學者認為使用農膜可增加土壤中微生物含量和酶活性（Zhu等，2018）。另一方面，有學者發(fā)現(xiàn)隨著地膜殘留量增加，土壤微生物、碳、氮、酶活性和多樣性明顯下降（Wang等，2016）。Wang等（2018）發(fā)現(xiàn)薄膜對玉米根系生物量和根冠比產生影響。Shahzad等（2018）用模擬降雨的方法發(fā)現(xiàn)農膜對半干旱地區(qū)冬小麥的抗氧化酶活性和籽粒產量均具有積極作用。

大量研究表明農膜對環(huán)境有負向影響，但農膜對農業(yè)經濟作用一直存在爭議。首先，由于農膜不可降解性，農膜殘留會造成土壤污染（Wang等，2016；李玉國等，2010），傳統(tǒng)的丟棄、焚燒、掩埋等殘膜處理方式會污染環(huán)境（游和遠，2010）。其次，在農業(yè)生產上，一方面使用農膜技術可減少土壤中水分蒸發(fā)，提高田間地溫，對提高農作物產量具有重要意義（He等，2018）；另一方面，農膜使用會破壞土壤結構，不利于機械化作業(yè)，導致農作物減產。如農膜在使用過程中會出現(xiàn)分層、龜裂等現(xiàn)象，并殘留在土壤中（徐剛等，2005）。

不同地區(qū)具有不同地域特征，氣候特征和比較優(yōu)勢，在農膜使用和成本收益上可能存在差異。在干旱地區(qū)，暴露在惡劣氣候條件下會加速聚烯烴塑料的降解和性能惡化（Al-Salem，2019）。因不同地區(qū)種植玉米種類不同，覆膜對玉米水分利用效率影響不同，對產量影響存在差異（Wang等，2018）。東北地區(qū)是溫帶季風氣候，冬季寒冷干燥，降雨大多集中在夏季，夏季水熱資源豐富，農膜的增溫保濕作用不明顯（Al-Salem，2019）。西北地區(qū)風沙較大，水土流失和土壤鹽堿化嚴重，覆膜有利于彌補先天氣候條件不足（蔣銳等，2018）。西南地區(qū)屬于亞熱帶季風氣候，水熱資源豐富，但是地表崎嶇，土層薄，地表水缺乏，農膜可保持地表水流失，平衡水熱條件。

已有研究存在以下不足：一是已有文獻大多利用田間實驗數(shù)據(jù)分析，大規(guī)模微觀調研數(shù)據(jù)分析覆膜經濟效益文獻較少。二是在農膜的經濟效益分析方面，多數(shù)文獻分析對農作物產量的影響，而少有文獻估算農膜技術采納成本收益。三是多數(shù)文獻未考慮不同地區(qū)、不同氣候條件下農膜經濟效益的影響差異。本文利用農業(yè)部、中共中央政策研究室全國農村固定觀察點調研的2011～2013年玉米主產區(qū)農戶面板數(shù)據(jù)，建立成本收益模型，利用農戶微觀數(shù)據(jù)分析不同地區(qū)農膜使用的成本收益，從水熱條件、地形因素等角度分析不同地區(qū)農膜成本收益產生差異原因，根據(jù)地區(qū)差異和成本收益分析結果，為我國未來合理使用農膜及調整農膜補貼提出相關政策建議。

二、理論邏輯與研究假說

（一）農膜對農業(yè)生產的作用

農膜可通過增溫保墑、增加土壤中有機質含量、抑制田間雜草生長等方式提高農作物產量。首先，農膜通過增加地面凈輻射量而提高土壤溫度和田間地溫（He等，2018）。海龍（2011）通過研究黃土高原地區(qū)玉米農膜覆蓋栽培技術，認為玉米播種時使用農膜可使田間地溫提高4～6℃。其次，農膜覆蓋可減少土壤中水分蒸發(fā)（Wang等，2016）。Zhou等（2009）研究認為，覆膜技術在甘肅地區(qū)使水分利用效率提高6～11倍。Zhang等（2017）利用土壤水分運動和熱傳輸模擬系統(tǒng)分析使用塑料薄膜覆蓋的有效性。第三，覆膜可增加土壤中微生物量及微生物酶活性，增加玉米對土壤中氮素的吸收，改變農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的氮素循環(huán)（海龍，2011）。第四，農膜在作物生長后期可降低土壤表層溫度，有效抑制田間雜草生長，使田間雜草數(shù)量減少30%，促進農作物生長。此外，覆膜可使玉米灌漿期延長，提高玉米灌漿期比重，提高玉米產量（Liu等,2010）。

基于以上分析，提出假說一：農膜技術采用可增加農戶的玉米產量和利潤。

（二）農膜對農業(yè)生產的影響存在地區(qū)差異

不同地區(qū)擁有不同氣候條件，農膜使用效果存在差異。農膜積極作用包括提高田間地溫和減少水分蒸發(fā)，提高水分利用率。在水熱條件較好地區(qū)，農膜提高地溫、減少水分蒸發(fā)的積極作用不能更好地體現(xiàn)，對農業(yè)生產促進作用不強。如東北地區(qū)，夏季降雨較多，水熱資源豐富，農膜作用效果不顯著；冬季寒冷干燥，農膜降解和性能作用惡化，農膜無法發(fā)揮更好作用（Al-Salem，2019）。而在水熱條件不足地區(qū)，農膜可發(fā)揮增溫保墑作用，增加農作物產量。研究表明，在水熱條件不足的西北旱地雨養(yǎng)農業(yè)地區(qū)，玉米、小麥和馬鈴薯全覆膜處理的增產效果顯著，平均增產率分別為26.2%、37.1%和29.8%（蔣銳等，2018）。

不同地區(qū)農膜使用成本不同。一方面，不同地區(qū)地形特征存在差異，覆膜難度和所需人工成本不同；加之不同地區(qū)單位面積農膜的使用量不同，購買農膜的資金成本存在差異。如相對于西北地區(qū)，西南地區(qū)單位面積農膜使用量較小，因此單位面積使用農膜的成本較低，回收成本較低；在西北地區(qū)，嚴昌榮等（2019）發(fā)現(xiàn)甘肅省中東部地區(qū)地膜回收工作仍存在難度大、機械化強度不夠、回收地膜成本高的問題。另一方面，農膜的使用可能給其他生產要素的投入帶來不便，以致不同地區(qū)農膜使用的“機會成本”存在差異。如相對于西北和西南地區(qū)，東北地區(qū)機械化程度更高。一方面，使用農膜不利于大型機械化作業(yè)（王永鵬，2014），覆膜產生“機會成本”更高；另一方面，大規(guī)模使用農膜需要機械化覆膜技術，覆膜成本更高。

基于以上分析，提出假說二：不同地區(qū)擁有不同的氣候條件，農膜對農業(yè)生產的影響不同，在水熱條件不足地區(qū)農膜能發(fā)揮更大作用，加之不同地區(qū)農膜使用成本不同，使用農膜成本收益存在地區(qū)差異。

三、研究方法與數(shù)據(jù)來源

（一）模型設定

玉米生產中覆膜影響最終作用于玉米產量，因此使用玉米主產省3年的面板數(shù)據(jù)，定量分析農膜對玉米產量的影響，依據(jù)Georgia Shearer（1981）提出的成本收益模型測算使用農膜成本收益。具體步驟為：首先，構建對數(shù)形式的柯布-道格拉斯（CD）生產函數(shù)（式1）；其次，將對數(shù)形式的柯布-道格拉斯（CD）生產函數(shù)轉換為水平形式的柯布-道格拉斯（CD）生產函數(shù)（式2），并計算農膜邊際產量（式3）；最后，通過農膜邊際產量積分，計算農膜投入成本收益（式4）。

式（1）為對數(shù)形式的柯布-道格拉斯（CD）生產函數(shù)，假設cov(xitj,ai)≠0,i=1,2,…,N;t=1,2,…,T;J=1,2,…,k，其中，α為截距項；Tt為代表時間的虛擬變量，本文選用3年面板數(shù)據(jù)，以2011年為基準，有2個代表時間的虛擬變量；ln xitj為自變量，其中l(wèi)n xit1為農膜投入， ln xit2-ln xitk為除農膜之外的其他投入；ai為不隨時間變化的個體非觀測因素；uit為誤差項。

根據(jù)式（1）的回歸結果，對水平形式的柯布-道格拉斯（CD）生產函數(shù)（式2）求偏導，得出農膜的邊際產量（式3），因時間虛擬變量T的存在，不同年份農膜邊際產量不同。

根據(jù)農膜的邊際產量，計算使用農膜成本收益（式4），其中，臨界值分別代表農膜用量為0以及農膜最佳用量，農膜最佳用量以當年使用農膜的玉米種植戶的平均農膜用量衡量。Pcorn和Pfilm分別代表玉米和農膜每年價格的平均值，最終得到的利潤為三年利潤平均值。

（二）數(shù)據(jù)來源與變量選取

1.數(shù)據(jù)來源

本文的數(shù)據(jù)來源于農業(yè)部、中共中央政策研究室對全國農村固定觀察點樣本村及樣本戶全部生產經營活動的統(tǒng)計調查，數(shù)據(jù)涉及全國31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）。選取代表性地區(qū)玉米主產省份2011～2013年數(shù)據(jù)，包括西北地區(qū)（新疆維吾爾自治區(qū)、甘肅省、陜西省、山西?。?，東北地區(qū)（黑龍江省、吉林省、內蒙古自治區(qū)），西南地區(qū)（湖北省、湖南省、四川省、廣西壯族自治區(qū)）的11個省份，指標為農戶調查表中家庭基本情況，家庭成員構成及就業(yè)情況，玉米生產銷售情況及購買生產資料情況。最終選取面板數(shù)據(jù)為11個省3年數(shù)據(jù)共8 781戶，每年2 927戶。

2.變量選取及描述性統(tǒng)計

首先，生產函數(shù)的變量選取及定義如表1所示。因變量采用玉米單產，核心解釋變量為農膜投入數(shù)量。由于數(shù)據(jù)為3年面板數(shù)據(jù)，排除通貨膨脹影響，本文以2011年價格為基準，采用省級CPI指數(shù)平減2012、2013年投入價格指數(shù)。此外，種子投入、化肥及農家肥投入、農藥投入、灌溉投入、畜力投入、機械作業(yè)投入及勞動力投入均是農業(yè)生產中基本投入要素，在投入未過量情況下，預計其對玉米產量有正向影響。年份虛擬變量是指以2011年為基期，形成兩個虛擬變量，即“是否是2012年”和“是否是2013年”，“是否是2012年”表示2012年樣本取值為1，其余為0；“是否是2013年”表示2013年樣本取值為1，其余為0。年份虛擬變量體現(xiàn)玉米單產的年度變化。

表2描述了各個變量在西北、東北、西南及總地區(qū)的樣本數(shù)與均值，可見三個地區(qū)的自然條件及經濟條件差異較大，玉米的生產要素投入及產出差異也較大。具體而言，東北地區(qū)玉米單產最高，約為630千克/畝，西南地區(qū)玉米單產最低，約390千克/畝。西北地區(qū)畝均農膜投入最多，約0.85千克/畝；東北地區(qū)及西南地區(qū)畝均農膜投入較少，約0.3千克/畝。西南地區(qū)機械化水平最低，而勞動力投入數(shù)量則相對較高。東北地區(qū)及西南地區(qū)灌溉費用相對較低。東北地區(qū)化肥投入最高，農家肥投入最少。西南地區(qū)種子投入明顯高于西北地區(qū)及東北地區(qū)，東北地區(qū)和西南地區(qū)農藥投入則明顯高于西北地區(qū)。

表1 生產函數(shù)變量名稱及含義

表2 生產函數(shù)變量描述性統(tǒng)計

四、計量經濟分析結果

（一）生產函數(shù)回歸結果

使用固定效應模型估計面板數(shù)據(jù)回歸結果，同時考慮村內部成員間可能存在相同不可觀測要素，采用村級聚類回歸方法，西北地區(qū)、東北地區(qū)及西南地區(qū)的生產函數(shù)回歸結果如下（見表3）。

表3 玉米生產函數(shù)回歸結果

續(xù)表

在控制其他生產要素不變情況下，西北地區(qū)和西南地區(qū)農膜投入在1%顯著性水平上增加玉米單產。具體而言，在西北地區(qū)，農膜投入增加1%，玉米單產將增加0.028%；在西南地區(qū)，農膜投入增加1%，玉米將增產0.045%。此外，在西北地區(qū)和西南地區(qū)，種子、農家肥、化肥及勞動力投入均對玉米單產正向影響顯著，其他要素作用不顯著。相比較而言，要素中化肥的增產作用較明顯。西南地區(qū)的化肥要素增產效果大于西北地區(qū)。就年份差異而言，2012年西北地區(qū)玉米單產顯著高于2011年。東北地區(qū)的農膜投入對玉米單產無顯著影響。而種子、化肥、農藥及勞動力投入均對玉米單產正向影響顯著。相對于西北地區(qū)和西南地區(qū)而言，東北地區(qū)化肥的增產作用更明顯，勞動力增產效果相對較小。

總體而言，西北地區(qū)及西南地區(qū)的農膜投入對玉米單產正向影響顯著，而東北地區(qū)農膜投入不能顯著增加玉米單產。在水熱條件較好的東北地區(qū)，溫度和降水能滿足玉米生長需要，因此農膜增溫保墑作用不明顯，且東北地區(qū)擁有廣闊平原，使用農膜不利于機械化作業(yè)，農膜投入不僅無法增加玉米單產，反而會造成資源浪費。

（二）農膜的成本收益測算

因東北地區(qū)農膜投入對玉米產量影響不顯著，根據(jù)生產函數(shù)回歸結果中系數(shù)及各地區(qū)不同生產要素投入、農膜價格和玉米價格，本文只計算西北地區(qū)及西南地區(qū)使用農膜成本收益（見表4）。

表4 農膜成本收益結果

由表4可知，西北地區(qū)農膜投入使玉米單產增加44.24千克/畝，玉米利潤增加32.40元/畝；西南地區(qū)農膜投入使玉米單產增加47.13千克/畝，玉米利潤增加83.16元/畝。西北地區(qū)因使用農膜帶來玉米產量及利潤增加主要因西北地區(qū)水熱條件較差，積溫不足，降雨稀少且蒸發(fā)量較大，覆膜可顯著改善玉米生長水熱條件，較大幅度提高玉米單產和利潤。西南地區(qū)雖然緯度低，降水較豐富，但受地形等因素影響，水熱條件不穩(wěn)定，農膜可顯著改善這一狀況，因此帶來玉米單產的增加。同時，因西南地區(qū)單位面積的農膜投入量少，農膜投入成本小，在與西北地區(qū)增產幅度相似情況下，利潤增量顯著高于西北地區(qū)。

總之，從西北地區(qū)及西南地區(qū)兩個主要使用農膜的玉米種植地區(qū)看，農膜可增加玉米單產及畝均利潤，且其增產及增收作用較明顯。

五、進一步討論

（一）使用農膜技術產生的經濟效益存在地區(qū)差異

西北地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，年均氣溫為0～10℃，年均降雨量小于300毫米。冬季土壤濕度低于8%，屬于干土，不宜耕作和播種；夏季土壤濕度部分地區(qū)達18%，但仍明顯低于其他地區(qū)。可見西北地區(qū)干旱少雨，水熱條件差，農膜技術的使用可增加土壤濕度，保持土壤溫度，提供農作物生長的適宜環(huán)境，進而帶來玉米單產的增加及農民增收。

西南地區(qū)屬于亞熱帶濕潤性氣候，年均氣溫為0～20℃，年均降雨量達300～1 800毫米，夏季土壤濕度達24%～40%，冬季土壤濕度為12%～32%，明顯高于其他地區(qū)，說明西南地區(qū)氣候適宜。但因自然因素和人為因素，西南地區(qū)仍出現(xiàn)干旱情況（柳媛普，2018）。一方面，西南地區(qū)是四大亞區(qū)域中海拔最高的地區(qū)，海拔500～2000米，且氣候變暖使水分蒸發(fā)變大（鞏前文等，2011；賀山峰等，2013）；另一方面，因農業(yè)水利設施缺乏和老化、生態(tài)破壞等人為因素造成西南地區(qū)干旱（鞏前文等，2011）。因此，在西南地區(qū)農膜技術的使用可緩解干旱對農作物的影響，增加玉米單產和利潤。

東北地區(qū)屬于溫帶季風性氣候，擁有廣闊的平原，年均氣溫為-5～5℃，年均降水量為300～600毫米，夏季土壤濕度為8%～32%，冬季土壤濕度為8%～16%。一方面，東北地區(qū)降雨相對豐富；另一方面，東北地區(qū)氣溫低，蒸發(fā)量小，土壤濕度較高于西北地區(qū)，農作物生長環(huán)境優(yōu)于西北地區(qū)，使得農膜的增溫保墑作用在東北地區(qū)不顯著。同時，東北地區(qū)機械化程度高，農膜技術的使用不利于大型機械化作業(yè)（王永鵬，2014），農膜使用的機會成本較大，對農戶增收效果可能不顯著。西北、西南 東北三個地區(qū)的氣候類型及地形特征如表5所示。

表5 不同地區(qū)氣候類型及地形特征

（二）農膜技術使用對環(huán)境的負面效應

農膜技術在西北地區(qū)和西南地區(qū)可增加玉米單產，帶來經濟效益，但仍需重視農膜的回收和降解，以防造成環(huán)境污染。在短期內，農膜的增溫保墑作用顯著，但若處理不當，薄膜殘留會使土壤板結（徐剛等，2005），破壞土壤結構，影響土壤中微生物活性（Wang等，2016），影響耕地質量，長期看可能會對農作物生長及生產環(huán)境造成負面影響。因此，要合理使用農膜，購買高質量農膜，且及時回收農膜，避免對環(huán)境造成不良影響。

六、結論和對策建議

本文通過實證分析農膜對玉米單產及成本收益的影響，認為農膜可顯著增加玉米單產及畝均利潤；同時，不同地區(qū)使用農膜產生的經濟效益不同。

（一）結論

1.農膜對玉米單產和收益具有促進作用

農膜具有增溫保墑作用，在水熱不足或水熱條件不穩(wěn)定的地區(qū)可顯著提高玉米單產和畝均利潤。從三期數(shù)據(jù)看，使用農膜比例較高的西北地區(qū)，可顯著改善不良氣候環(huán)境對玉米種植的影響，保持玉米水土平衡、增加降水利用率，增加玉米產量，使農戶獲得高收益，在計算農戶使用農膜邊際收益后，發(fā)現(xiàn)使用農膜可顯著增加農戶種植玉米的畝均利潤。因此，從經濟角度看使用農膜技術是有利的。玉米作為三大主糧，使用農膜技術在保障玉米單產、提高農戶收益等方面發(fā)揮重要作用，可減少玉米產量波動風險。

2.西北和西南地區(qū)使用農膜的增產效果更加顯著

西北地區(qū)是水熱條件不足地區(qū)，相對于其他地區(qū)而言，農膜可明顯改善作物生長環(huán)境；西南地區(qū)受地形因素和人為因素影響，水熱條件不穩(wěn)定，使用農膜可緩解氣候影響，增加玉米產量。本文對不同地區(qū)農膜技術的使用效率分組回歸發(fā)現(xiàn)，在西北、西南地區(qū)使用農膜的增產效果更加顯著，在進一步討論中發(fā)現(xiàn)，西北和西南地區(qū)的氣候條件驗證了本文結論。西北地區(qū)降雨量和土壤濕度遠遠小于東北和西南地區(qū)，氣溫低于西南地區(qū)。對西南地區(qū)而言，地形多為山地、丘陵，在山地高處水分蒸發(fā)量大，溫差變化大，農膜可改善地形地勢等地理因素的影響。說明我國西北地區(qū)和西南地區(qū)仍受氣候、地形因素影響，存在玉米產量不穩(wěn)定、增收效果不強等問題，農膜技術的使用在解決此問題上發(fā)揮重要作用，有利于農業(yè)生產的穩(wěn)定和發(fā)展。

3.東北地區(qū)使用農膜未見有顯著增產效果

東北平原雨熱同期，水資源豐富，覆膜對玉米單產無顯著影響，使用農膜的效果不顯著。從氣候條件看，東北地區(qū)降雨量較少，但年平均氣溫較低，水分蒸發(fā)速度慢，使用農膜的增產效果并不顯著；從經濟收益看，在廣闊的東北平原使用農膜需投入較高的機械成本，機械回收農膜成本較高，使用農膜的經濟效益不高，并未給農戶帶來顯著收益。部分地區(qū)使用農膜可能是因農膜補貼效應或特殊時期作用于其他作物的增收，在農業(yè)生產結構調整背景下，鐮刀彎地區(qū)的玉米種植結構調整，產量占比下降，農膜技術在東北地區(qū)的經濟作用不顯著。

（二）政策建議

1.在西北和西南地區(qū)適當鼓勵使用農膜，實施農膜補貼政策

應根據(jù)地區(qū)特征合理引導農戶使用農膜。在西北地區(qū)和西南地區(qū)應鼓勵農戶在玉米種植中適當使用農膜，以提高這些地區(qū)的玉米產量和農民收入，保障我國糧食安全和農民收益。除此之外，在西北和西南地區(qū)，政府可實施農膜補貼政策及農膜回收補貼政策以鼓勵農戶合理適當使用農膜，建議主要對可降解型農膜補貼，補貼價格應為市場價格與農戶可支付價格之間的差額，且積極宣傳農膜的增收效果，促進農膜的有效利用與環(huán)境友好型資源的使用。同時，政府補貼支出原則上不應高于農膜產生的經濟效益，以免補貼造成整體的社會福利下降。在降解農膜價格較高、使用受限地區(qū)，可考慮實施農膜回收補貼政策，鼓勵農戶積極回收農膜，以免農膜對土壤造成不良影響。

2.在東北地區(qū)調整農膜補貼政策，減少農膜使用

在東北地區(qū)，應調整農膜相關補貼政策，包括農膜回收補貼政策，以減少農膜使用。在東北地區(qū)，農膜帶來的對于環(huán)境的負向效應大于正向的經濟效益，一方面，建議探索可替代農膜使用的技術，增加農戶種植玉米的實際效益；另一方面，提高保護環(huán)境的意識，盡量減少農膜使用，尤其是不可降解的農膜。

3.推廣可降解型農膜的使用及農膜降解技術

在西北地區(qū)、西南地區(qū)，農膜的使用在短期內可帶來經濟效益，也應注重農膜的回收和降解，以免長期使用后土壤生產力下降。要求農戶使用農膜時規(guī)范操作，后期合理回收處理。在農戶中推廣降解型農膜的使用及農膜降解技術，以減少土壤污染、大氣污染和生態(tài)環(huán)境污染。對當?shù)卣?，一方面，宣傳農膜使用的正確方式和方法，對按時回收農膜的農戶給予補貼；另一方面，加強可降解型農膜的研制與農膜降解技術的研發(fā)投入。