基于LMDI方法的恩施州化肥施用驅(qū)動因素分析

毛中明，楊豪毅，劉陳思雨，馬 珠

基于LMDI方法的恩施州化肥施用驅(qū)動因素分析

毛中明，楊豪毅，劉陳思雨，馬 珠

（中南民族大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院，武漢 430074）

近年來由化肥過量施用造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出，加大農(nóng)業(yè)污染治理力度，探究化肥施用強度的變化特征及其驅(qū)動因素，可以為減肥增效、推進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)。研究以湖北省恩施州為實證對象，在研究其時空變化特征的基礎(chǔ)上，通過綜合考慮化肥施用效率、區(qū)域施肥結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展、復(fù)種指數(shù)、耕地面積等因素，構(gòu)建對數(shù)平均迪氏指數(shù)法（Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI）指數(shù)分解模型與面板回歸模型。結(jié)果表明：1）近10 a來，恩施州化肥施用量呈現(xiàn)先增長后平穩(wěn)再下降趨勢，氮、磷、鉀比例由2007年的1∶0.30∶0.15增長到2018年的1∶0.39∶0.26，逐漸向世界發(fā)達(dá)國家水平靠攏。截至2018年，恩施州化肥施用共有1個低強度區(qū)、2個中強度區(qū)、4個高強度區(qū)、1個超高強度區(qū)。2）2016年恩施州化肥施用量比上年減少7 008.32 t，2017年減少3 341.65 t，2018年減少15 059.81 t。其中化肥施用效率提高使化肥施用量在近3 a分別減少11 159.44、14 051.95和8 644.21 t，復(fù)種指數(shù)使化肥施用量在2017年減少5 229.76 t，2018年減少30 889.98 t，2016年效應(yīng)數(shù)值不大。農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展使化肥施用量增加了4 089.71、11 136.97和12 215.74 t，區(qū)域結(jié)構(gòu)的驅(qū)動效應(yīng)不大。3）經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、金融規(guī)模擴大對化肥施用量起正向作用，人口數(shù)量增加對化肥施用量起負(fù)向作用。建議轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展方向由增產(chǎn)至高效增產(chǎn)，合理調(diào)整有效耕地面積，進(jìn)一步提升化肥施用效率，培育生態(tài)安全綠色發(fā)展模式，促進(jìn)化肥減量增效。

農(nóng)業(yè)；化肥；時空特征；LMDI模型；驅(qū)動因素；恩施州

0 引 言

在增產(chǎn)導(dǎo)向型農(nóng)業(yè)政策推動下，中國農(nóng)業(yè)糧食產(chǎn)量從1980年32 055.53萬t增長到2019年66 384.21萬t，實現(xiàn)了快速增長[1]。與此同時，存在另外一個易被忽視又極為重要的事實：中國化肥施用量從1980年1 269.40萬t增長到2019年5 403.59萬t，化肥施用強度由1980年的82 kg/hm2增長到2019年的293 kg/hm2[2]，大量化肥施用帶來水體污染[3]、土壤污染等一系列農(nóng)業(yè)面源污染[4]問題。因此，客觀分析農(nóng)業(yè)化肥施用強度影響因素及其作用機制，找準(zhǔn)降低化肥施用強度有效途徑，為“十四五”期間涉及農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展有關(guān)決策提出針對性政策建議[5]，成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的研究重點之一。

為了控制化肥過度施用所帶來的面源污染，國內(nèi)外在化肥安全用量及其影響因素方面做了大量研究。Green等[6]通過Logit模型確定耕作制度、作物品種、信貸獲取、非農(nóng)勞動力收入是影響肥料采用的主要因素，因此影響這些變量的政策對肥料用量的影響最大。Endale[7]通過消費模型得出，戶主受教育程度是影響肥料施用最重要的變量。畜牧業(yè)所有權(quán)，擁有土地的多少，信貸數(shù)量以及接受過義務(wù)教育的家庭成員數(shù)量是對肥料施用產(chǎn)生積極影響的其他因素。同時確定了解決肥料使用及其消耗問題的優(yōu)先干預(yù)措施領(lǐng)域，供應(yīng)方干預(yù)的最優(yōu)先領(lǐng)域是化肥價格。幾乎50％的農(nóng)民認(rèn)為價格是他們施用化肥最大的限制。這就需要考慮其他替代手段，例如作物特定的肥料部分補貼和現(xiàn)金轉(zhuǎn)移。非洲的肥料施用率僅為亞洲、歐洲和美洲的肥料使用率的10%～20%，具有較強的借鑒意義，Burke等[8]通過對“非洲綠色革命”的研究與實地考察，得出發(fā)展農(nóng)作物多樣化，提高化肥施用效率，可以有效減少化肥施用。國內(nèi)學(xué)者主要從種植結(jié)構(gòu)[9]、播種面積[10-11]、施肥強度[12]等方面進(jìn)行分析。欒江等[13]利用指標(biāo)分解方法分析種植結(jié)構(gòu)調(diào)整、施肥強度增加、播種面積變化對化肥施用量變動的影響，但僅使用3個指標(biāo)衡量化肥施用量變動還不夠全面。趙明正等[14]從全國整體、分區(qū)域、分品種3個維度出發(fā)分析種植結(jié)構(gòu)、區(qū)域結(jié)構(gòu)、播種面積對于化肥施用的影響，指出種植結(jié)構(gòu)變化是導(dǎo)致中國化肥施用量下降的主要驅(qū)動因素。上述研究中所選取指標(biāo)較為寬泛，且多是基于田間試驗、農(nóng)戶調(diào)查等方法，而綜合考慮各因素與農(nóng)業(yè)化肥施用間聯(lián)系方向與作用程度大小的研究甚少。地處鄂西的恩施土家族苗族自治州是一個典型的農(nóng)耕區(qū)，農(nóng)業(yè)在全州國民經(jīng)濟中的地位極其重要，其化肥施用在湖北一直處于高位狀態(tài)。因此本文通過構(gòu)建化肥施用驅(qū)動因素深層次分解的方法，對恩施州2007—2018年化肥施用的時空變化特征及驅(qū)動因素、深層次影響因素進(jìn)行研究。一方面，完善化肥施用影響評價方法，另一方面為恩施州實行化肥施用總量控制和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展提供政策依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

恩施州位于湖北省西南部（109°29′10″E，30°15′12″N），地處湘、鄂、渝三?。ㄊ校┙粎R處，地形錯綜復(fù)雜，地勢高低懸殊，呈現(xiàn)出極其明顯的氣候垂直地域差異。2018年恩施州土地總面積2 406 026 hm2，其中農(nóng)業(yè)用地面積367 233 hm2。全州巖溶發(fā)育強烈，暗河伏流多，地表水資源總量為124.92億m3，地下水資源總量44.13億m3，為當(dāng)?shù)丶Z食安全與農(nóng)業(yè)灌溉提供良好的保障。恩施州大氣環(huán)境良好，生態(tài)價值突出，2018年恩施州空氣質(zhì)量優(yōu)良天數(shù)為352 d，縣市城區(qū)可吸入顆粒物（PM10）濃度均值為34g/m3，細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度均值為23g/m3。近年來，恩施州大量建設(shè)生態(tài)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園、無公害綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)基地，建立并完善生態(tài)安全格局，為該地及周邊地區(qū)提供良好的自然環(huán)境。

恩施州包含恩施市、利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、來鳳縣、鶴峰縣8個縣市。2005以來恩施州經(jīng)濟發(fā)展趨勢具有階段性的特征，2005—2011年恩施州經(jīng)濟高速發(fā)展，2012—2018年恩施州經(jīng)濟發(fā)展速度逐漸放緩。GDP增長速度與湖北省GDP增長速度趨勢大體相同，但2009年、2012—2015年恩施州GDP增長速度高于湖北省GDP增長速度。2005以來恩施州產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整明顯，第一產(chǎn)業(yè)整體呈現(xiàn)下降趨勢，第二、三產(chǎn)業(yè)大體呈現(xiàn)穩(wěn)步上升趨勢，在2011年第二產(chǎn)業(yè)占比超過第一產(chǎn)業(yè)占比。

近年來（2005—2018年），農(nóng)林牧漁業(yè)占恩施州各縣市生產(chǎn)總值比例的平均水平呈現(xiàn)下降趨勢，均值由2005年40.88%下降到2018年的17.65%（圖1）。利川市、宣恩縣、建始縣、咸豐縣農(nóng)林牧漁業(yè)占比超過平均水平，其余四縣市低于平均水平。

1.2 LMDI指數(shù)分解模型

采用對數(shù)平均迪氏指數(shù)法（Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI）[15]方法探討化肥施用的驅(qū)動因素，該方法具有完全分解、無殘差、無零值等優(yōu)點。根據(jù)LMDI方法構(gòu)建恩施州模型（式（1））和分縣域模型（式（2））：

式中C表示年恩施州化肥施用總量，kg；表示所屬恩施州的8個縣域（恩施市、利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、來鳳縣、鶴峰縣）；C表示縣化肥施用量，kg；C表示年縣的化肥施用量，kg；Q表示年縣的農(nóng)作物產(chǎn)量，t；S表示年縣的農(nóng)作物種植面積，hm2；T表示年縣的耕地面積，hm2；Q表示年恩施州的農(nóng)作物產(chǎn)量，t；S表示年恩施州的農(nóng)作物種植面積，hm2；T表示年恩施州的耕地面積，hm2。故表示化肥施用量與農(nóng)作物產(chǎn)量的比值（kg/t），由LMDI指數(shù)分解模型性質(zhì)，可表征為化肥施用效率；表示各個縣農(nóng)作物產(chǎn)量與恩施州農(nóng)作物產(chǎn)量的比值，即區(qū)域結(jié)構(gòu)；表示農(nóng)作物產(chǎn)量與農(nóng)作物種植面積的比值（t/hm2），即農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展；表示農(nóng)作物種植面積與耕地面積的比值，即復(fù)種指數(shù)；是耕地面積，hm2。

由式（1）可知，恩施州化肥施用量受恩施州化肥施用效率、區(qū)域結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展、復(fù)種指數(shù)、耕地面積5個因素的影響。一段時期后恩施州化肥施用量的差異可以分解為

式中ΔC、ΔC、ΔC、ΔC、ΔC分別為化肥施用效率、區(qū)域結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展、復(fù)種指數(shù)、耕地面積對化肥施用量的影響。

對于某個縣，該縣的化肥施用量僅受該縣化肥施用效率、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展、復(fù)種指數(shù)、耕地面積4個因素影響。一段時期后縣化肥施用量的差異可以分解為

根據(jù)LMDI分解技術(shù)的基本原理，測度逐年各驅(qū)動因素效應(yīng)，有

其中：

1.3 影響因素面板回歸模型

由式（4）可知，恩施州各縣的化肥施用量受化肥施用效率、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展、復(fù)種指數(shù)、耕地面積4個因素所驅(qū)動。進(jìn)一步分析，這些驅(qū)動因素背后有更深層次的影響因素，如圖2所示。

1）人口數(shù)量，人口的增多會導(dǎo)致城鎮(zhèn)化速度加快，進(jìn)而會造成人多地少的矛盾，增大復(fù)種指數(shù)是解決這種矛盾的最有效的方法，所以人口數(shù)量在一定程度上影響了復(fù)種指數(shù)[16-17]。2）經(jīng)濟發(fā)展，一方面影響著農(nóng)業(yè)勞動者的機會成本，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)勞動者轉(zhuǎn)向其他行業(yè)，使部分耕地成為荒地，另一方面，經(jīng)濟發(fā)展的同時人們會更加注重生活質(zhì)量，環(huán)境忍受度也會隨之改變，從而減少化肥施用量[18]。3）農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，湖北省多項促進(jìn)農(nóng)民增收的政策，帶動了農(nóng)林牧漁業(yè)、發(fā)展，促進(jìn)了農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化會帶動耕地面積的變化，林牧漁業(yè)的發(fā)展使部分耕地轉(zhuǎn)為園林、養(yǎng)殖地等，實現(xiàn)多樣化經(jīng)營，從而耕地面積減少[19]。4）農(nóng)民收入水平，一方面，農(nóng)民收入水平的提高，使得農(nóng)民有更多的資金購買化肥，增加了化肥施用量，另一方面，由于農(nóng)民收入水平的提高，更多的農(nóng)民開始購買新品種化肥，提高化肥施用效率，又減少了化肥施用量[20]。5）金融規(guī)模，金融規(guī)模的擴大促進(jìn)內(nèi)源融資、外源融資等多種融資方式的產(chǎn)生，這些融資方式可以降低融資約束和融資成本，更好地滿足了企業(yè)對資金的需求，大量的資金注入對農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新以及產(chǎn)品創(chuàng)新提供基礎(chǔ)，進(jìn)而減少化肥施用量[21-22]。根據(jù)上述分析，設(shè)定面板回歸模型如下：

式中是化肥施用量，t；是人口數(shù)量（萬人），用來考察人口變化的影響；是人均GDP（萬元），用來考察經(jīng)濟發(fā)展的影響；是農(nóng)業(yè)產(chǎn)值（萬元）占農(nóng)林牧漁總產(chǎn)值（萬元）之比，用來考察農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響；是農(nóng)村居民人均可支配收入（元），用來考察農(nóng)民收入水平的影響；是金融機構(gòu)年末存貸款總額（萬元）與當(dāng)?shù)谿DP（萬元）的比值，用來考察金融規(guī)模的影響；1、1～5為系數(shù)，ε誤差。

1.4 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的數(shù)據(jù)中，農(nóng)作物產(chǎn)量來源于2015－2018年的《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》；種植面積、耕地面積來源于2015－2018年的《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》；化肥施用量、人口數(shù)量、GDP、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、金融機構(gòu)年末貸款額來源于2009－2018年的《恩施州統(tǒng)計年鑒》。由于已有資料并沒有給出復(fù)合肥中氮、磷、鉀的比例，根據(jù)市場調(diào)查情況，并參考有關(guān)文獻(xiàn)[23-24]和聯(lián)合國糧農(nóng)組織對中國復(fù)合肥中養(yǎng)分比例的計算方法，本文化肥施用量數(shù)據(jù)中的復(fù)合肥按氮磷鉀含量比例1∶1∶1處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 恩施州化肥施用時空分異

2.1.1 化肥施用時間變化特征

2007—2018年恩施州化肥施用總量呈現(xiàn)先增長再下降趨勢（圖3），由2007年的184 653 t增加到2012年的291 554 t達(dá)到最高點，其中氮肥和復(fù)合肥上升趨勢明顯，磷肥、鉀肥稍有上升；經(jīng)過3a平穩(wěn)調(diào)整，在2015年開始實現(xiàn)連續(xù)3 a負(fù)增長，2018年施肥總量為258 534 t。說明2015年農(nóng)業(yè)部印發(fā)的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》以及提出的相關(guān)政策措施取得顯著減肥成效。

另外，氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）化肥比例由2007年的1∶0.30∶0.15增長到2018年的1∶0.39∶0.26，高于中國平均氮磷鉀化肥比例1∶0.37∶0.24[25]并逐漸向世界發(fā)達(dá)國家水平1:0.50:0.50靠攏[26]。

2.1.2 化肥施用空間變化特征

根據(jù)恩施州各縣化肥施用量與播種面積的比值，分別計算各縣2007年以來的平均化肥施用強度。以國家生態(tài)鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)要求[27]化肥施用強度不超過250 kg/hm2的標(biāo)準(zhǔn)，以及張福鎖等[28]對化肥施用強度等級以100 kg間隔劃分法，按照化肥施用強度<250、250～350、351～450、>450 kg/hm2的變化范圍，把恩施州各縣化肥投入分為低施肥強度區(qū)、中施肥強度區(qū)、高施肥強度區(qū)、超高施肥強度區(qū)4個類型，2007－2018年化肥施用強度類型的空間分布如圖4所示。

1）由圖4可知，化肥施用強度區(qū)域差異越來越大，由2007年的1個低強度、6個中強度、1個高強度3種類型增長至2018年1個低強度、2個中強度、4個高強度、1個超高強度4種類型。2007年僅有恩施市為低施肥強度區(qū)，巴東縣為高施肥強度區(qū)，其余各縣均為中施肥強度區(qū)；2012年恩施市上升為中強度施肥區(qū)，利川市和咸豐縣從中強度上升至高強度區(qū)，而鶴峰縣的化肥施用強度超過了450 kg/hm2，成為恩施州首個超高強度施肥區(qū)；2015年恩施州的化肥施用達(dá)到頂峰，超高強度施肥區(qū)域有咸豐縣、建始縣、鶴峰縣3個，但是來鳳縣化肥施用有所下降成為了唯一的低強度施肥區(qū)，其余地區(qū)均為中強度；2018年由于零增長政策的實施顯現(xiàn)成效[29]，各地施肥強度較2015年均有不同程度的下降，但是鶴峰縣施肥強度依然高達(dá)555.20 kg/hm2，是施肥強度最低縣來鳳縣207.44 kg/hm2的2.676倍，為全州唯一超高強度施肥區(qū)。咸豐縣、建始縣降由超高強度至高強度，其余地區(qū)沒有變化。

2）高強度化肥施用區(qū)與低強度化肥施用區(qū)的差距逐漸趨于平穩(wěn)。2007年，巴東縣和恩施市分別是全州唯一高強度施肥區(qū)和低強度施肥區(qū)；從2012年開始，恩施州最高最低強度施肥區(qū)域分別是鶴峰縣和來鳳縣。2007、2012、2015、2018這4 a的化肥施用最高區(qū)域與最低區(qū)域的強度比值分別為1.593、2.563、2.565、2.676，呈先上升后平穩(wěn)的趨勢。說明所屬恩施州的各縣在農(nóng)業(yè)發(fā)展方面的步伐較為一致。

2.2 恩施州化肥施用驅(qū)動因素分析

2.2.1 LMDI全州模型分解

由表1可知，2016年恩施州化肥施用量比上年減少7 008.32 t，2017年恩施州化肥施用量比上年減少3 341.65 t，2018年恩施州化肥施用量比上年減少15 059.81 t。其中化肥施用效率使化肥施用量在近3a分別減少11 159.44、14 051.95和8 644.21 t，說明恩施州化肥施用效率在逐年提高。復(fù)種指數(shù)使化肥施用量在2017年減少3 745.02 t，2018年減少32 321.67 t，說明農(nóng)用耕地得到了更合理的利用，2016年效應(yīng)數(shù)值不大。農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展使化肥施用量增加了3 396.37、9 587.52和13 767.38 t，說明恩施州近些年大力發(fā)展農(nóng)業(yè)技術(shù)導(dǎo)致化肥施用量水漲船高。區(qū)域結(jié)構(gòu)的驅(qū)動效應(yīng)不大。

表1 全州化肥施用量驅(qū)動因素分解結(jié)果

2.2.2 LMDI分縣模型分解

由表2可知，2015—2016年除鶴峰縣外其他縣的化肥施用量均為下降，其中下降超1 000 t的有恩施市、利川市、建始縣和咸豐縣。2016—2017年，巴東縣和咸豐縣的化肥施用量為上升，且增幅都超過1 000 t，其余縣化肥施用量均為下降，下降超過1 000 t的有恩施市和鶴峰縣。2017—2018年宣恩縣化肥施用量為上升，僅40 t，其余各縣均為下降，下降超過1 000 t的有恩施市、建始縣、巴東縣和鶴峰縣，下降最多的是建始縣為8 283 t。

表2 分縣（市）化肥施用量驅(qū)動因素分解結(jié)果

由表2和圖5可知，化肥施用效率變化使2015－2016年全州化肥施用量下降了11 159.44 t，2016－2017年全州化肥施用量下降了14 051.95 t，2017－2018年全州化肥施用量下降了8 644.21 t。如圖5所示，該效應(yīng)在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市和咸豐縣；2016－2017年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市、利川市和鶴峰縣；2017－2018年使化肥施用量下降超過2 000 t的是建始縣。恩施市作為全州經(jīng)濟發(fā)展最好的地區(qū)，其經(jīng)濟水平最高，獲得務(wù)農(nóng)相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)最多，這些都是提高化肥施用效率的重要因素[30]。其余地區(qū)則是政府實施增加農(nóng)民收入、鼓勵土地流轉(zhuǎn)政策等環(huán)境使然，提高了化肥施用效率[31]。該效應(yīng)在2016－2017年沒有使哪個地區(qū)化肥施用量大量增長，2017－2018年使利川市化肥施用量增加超過2 000 t，這是由于利川市在2017年減少了復(fù)合肥的施用，氮磷鉀比例低于之前年份導(dǎo)致化肥結(jié)構(gòu)不合理從而降低了化肥施用效率。

表2表明，農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展在2015－2016年使全州化肥施用量增加了4 089.71 t，2016－2017年使全州化肥施用量增加了11 136.97 t，2017－2018年使全州化肥施用量增加了12 215.74 t。如圖6所示，該效應(yīng)在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是建始縣；2016－2018年沒有使化肥施用量下降超過2 000 t的地區(qū)。由于建始縣起步晚進(jìn)展慢，經(jīng)過努力在近年才形成有一定市場、規(guī)模的生產(chǎn)基地、專業(yè)合作社，同時政府按照“一產(chǎn)一業(yè)”、“一村一品”、“一人一?！钡囊?，做好了對農(nóng)技推廣人員的培訓(xùn)工作，結(jié)合基層農(nóng)技推廣體系改革與建設(shè)項目實施方案，強化技術(shù)指導(dǎo)、輻射帶動農(nóng)戶增收，實現(xiàn)減肥增效[32-33]。該效應(yīng)在2015－2016年使化肥施用量增加超過2 000 t的是恩施市和鶴峰縣，2016－2017年使化肥施用量增加超過2 000 t的是利川市、咸豐縣和鶴峰縣，2017－2018年使化肥施用量增加超過2 000 t的是恩施市、利川市、宣恩縣和建始縣。由于上述各縣的技術(shù)提升推動糧食需求，導(dǎo)致化肥施用量也不斷增加[14]。

2015－2016年，復(fù)種指數(shù)的降低使得全州化肥施用量減少了384.78 t，2016－2017年使全州化肥施用量減少了5 229.76 t，2017－2018年使全州化肥施用量減少了30 889.98 t。如圖7所示，該效應(yīng)在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是鶴峰縣；2016－2017年使化肥施用量下降超過2 000 t的是建始縣；2017－2018年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市、利川市、建始縣和宣恩縣。其中建始縣和鶴峰縣多處山地，機耕率和耕地的有效灌溉率很難提升，導(dǎo)致播種面積減少從而降低復(fù)種指數(shù)，恩施市、利川市和宣恩縣人口相對密集，糧食需求較大，需提升耕地集約度從而改變復(fù)種指數(shù)[35]。該效應(yīng)在2015－2016年使化肥施用量增加超過2 000 t的是咸豐縣，2016－2017年使化肥施用量增加超過2 000 t的是咸豐縣，2017－2018年沒有使化肥施用量增加超過2 000 t的地區(qū)。咸豐縣把玉米高產(chǎn)高效模式作為高產(chǎn)創(chuàng)建的主要技術(shù)進(jìn)行廣泛推廣，擴大種植面積，使復(fù)種指數(shù)增加[36]。

耕地面積在2015－2016年使全州化肥施用量增加了445.51 t，2016－2017年使全州化肥施用量增加了4 799.75 t，2017－2018年使全州化肥施用量增加了12 225.46 t。如圖8所示，該效應(yīng)在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市、利川市、巴東縣、宣恩縣、來鳳縣和鶴峰縣；2016－2018年沒有使任何地區(qū)的化肥施用量下降超過2 000 t。該效應(yīng)在2016－2017年使化肥施用量增加超過2 000 t的是建始縣，2017－2018年使化肥施用量增加超過2 000 t的是恩施市、建始縣。說明上述地區(qū)的耕地面積較之前有較大增長。

2.3 恩施州化肥施用量影響因素面板數(shù)據(jù)分析

2.3.1 變量測度

本文使用2009－2018年間恩施州所屬各縣市的面板數(shù)據(jù)作為研究樣本，對恩施州化肥施用影響因素進(jìn)行分析。表3為各變量的統(tǒng)計性描述。

2.3.2模型估計結(jié)果

采用固定效應(yīng)模型對面板數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸。恩施州自2008年以來實行“東部雜糧西部米”的發(fā)展目標(biāo)和思路，由于不同農(nóng)作物所需要化肥施用量不同，故本文把東部（巴東、建始、恩施、鶴峰）和西部（利川、咸豐、宣恩、來鳳）分別進(jìn)行回歸?；貧w結(jié)果如表4。

對恩施州整體回歸，經(jīng)濟發(fā)展在5%的水平上顯著為正，說明隨著經(jīng)濟的發(fā)展，恩施州化肥施用量在不斷上升。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)在10%的水平顯著且系數(shù)為正，說明農(nóng)業(yè)產(chǎn)值提高會促進(jìn)化肥的施用量。人口數(shù)量在1%水平上顯著且系數(shù)為負(fù)，說明隨著人口的增長和城市化的推進(jìn)，耕地面積和復(fù)種指數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化從而導(dǎo)致化肥施用的減少。金融規(guī)模在10%水平上顯著為正，說明金融資金注入較完善的地區(qū)化肥施用量相對較高。整體模型中，農(nóng)民可支配收入沒有通過顯著性檢驗。

表3 各影響因素的描述性評價

表4 整體模型和分組模型估計結(jié)果

注：*、**、***分別表示結(jié)果在10%、5%、1%的水平上顯著

Note: *, ** and *** indicate that the results are significant at the level of 10%, 5% and 1%, respectively.

對東部地區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，其中農(nóng)民可支配收入在5%的水平上顯著且系數(shù)為負(fù)，說明高收入的農(nóng)民有能力和意愿購買更高效的化肥。金融規(guī)模在1%水平顯著且系數(shù)為正，說明農(nóng)業(yè)金融大大促進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)提升。對西部地區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸，結(jié)果顯示，經(jīng)濟發(fā)展不顯著，且系數(shù)為負(fù)，與東部地區(qū)以及整體相反，可見西部地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展重心不在農(nóng)業(yè)，化肥施用與此關(guān)聯(lián)不大。農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)在10%的水平顯著為正，說明西部地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值占比越來越大。人口數(shù)量在5%的水平顯著且系數(shù)為負(fù)，說明西部地區(qū)人口外流導(dǎo)致化肥對勞動的替代從而增加化肥施用。金融規(guī)模在10%的水平顯著為正，說明西部地區(qū)的農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展朝向仍為增產(chǎn)階段，較少考慮減肥問題。綜上，東西部地區(qū)的回歸檢驗結(jié)果較為一致，相當(dāng)于通過穩(wěn)健性檢驗。

3 討 論

本文采用驅(qū)動因素測度模型來測量化肥施用效率、區(qū)域施肥結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展、復(fù)種指數(shù)、耕地面積對化肥施用的作用方向與大小。解釋變量選取不夠全面，影響農(nóng)戶施肥行為的原因較復(fù)雜，自變量種類多，比如農(nóng)戶的施肥習(xí)慣或慣性、土地規(guī)模經(jīng)營的比例等因素也會對化肥施用造成一定的影響，農(nóng)村勞動力素質(zhì)水平相對較低，其固有的傳統(tǒng)施肥習(xí)慣難以改變，不利于科學(xué)施肥技術(shù)的推進(jìn)。而一定的條件下擴大經(jīng)營規(guī)模，推進(jìn)適度規(guī)模經(jīng)營，有助于提高化肥施用效率。LMDI方法能夠防止模型外變量的干擾，只分解所用的解釋變量，這在一定程度上彌補了上述不足。如果過細(xì)考慮驅(qū)動化肥施用的所有因素，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)獲得性變低以及操作難度增大，模型結(jié)果缺乏針對性。本文得出化肥施用效率、農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展和復(fù)種指數(shù)為驅(qū)動化肥施用量變化的主要因素在一定程度上較真實地反映出恩施州化肥施用環(huán)境。這不僅能夠給當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶行為、政府政策制定提供借鑒意義，同時對各地市的化肥減量控制都有一定參考價值。

化肥施用量還存在大量深層次影響因素。比如區(qū)域空間差異，恩施州作為第一產(chǎn)業(yè)占比較高地區(qū)，其化肥施用量在湖北一直排名首位，但是州下各縣市又由于主要種植農(nóng)作物與地形等因素導(dǎo)致不同地區(qū)化肥施用同樣存在差異。比如本文時空差異部分提到，2018年鶴峰縣施肥強度有555.20 kg/hm2，來鳳縣僅為207.44 kg/hm2。同樣地，經(jīng)濟發(fā)展、金融規(guī)模等并不只與近年來發(fā)展勢頭迅猛的第二、三產(chǎn)業(yè)有關(guān)聯(lián)，它們在某種意義上與化肥施用量的多少也息息相關(guān)，有資料顯示，經(jīng)濟較發(fā)達(dá)的海南、北京與經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)的青海、西藏、貴州等相比，其化肥施用量差異巨大[36]，本文正是采用實證分析法證明這些因素對化肥施用影響顯著?；适┯眠^量帶來大量污染，倡導(dǎo)減肥、綠色發(fā)展農(nóng)業(yè)刻不容緩。應(yīng)該從宏微觀方面綜合考慮，微觀層面上，根據(jù)不同地區(qū)的情況，因地制宜，宏觀層面上從深層次方面挖掘原因，有針對性地實施減肥增效，促使糧食生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)雙贏發(fā)展。

4 結(jié) 論

1）恩施州化肥施用在2007－2018年呈先上升后下降趨勢。隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展，化肥施用強度區(qū)域差異越來越大，2007年僅有巴東縣1個高強度區(qū)，2018年有巴東縣、建始縣、宣恩縣、咸豐縣4個高強度區(qū)和1個鶴峰縣超高強度區(qū)。2007、2012、2015、2018年這4 a的化肥施用最高區(qū)域與最低區(qū)域的強度比值呈先上升后平穩(wěn)的趨勢。

2）就恩施州整體而言，2016年恩施州化肥施用量比上年減少7 008.32 t，主要驅(qū)動因素為化肥施用效率和區(qū)域結(jié)構(gòu)；2017年恩施州化肥施用量比上年減少3 341.65 t，主要驅(qū)動因素為化肥施用效率和復(fù)種指數(shù)；2018年恩施州化肥施用量比上年減少15 059.81 t，主要驅(qū)動因素為化肥施用效率和復(fù)種指數(shù)。就不同縣域而言，2015－2016年下降超1 000 t的有恩施市、利川市、建始縣和咸豐縣；2016－2017年下降超1 000 t的有恩施市、鶴峰縣；2017－2017年下降超1 000 t的有恩施市、建始縣、巴東縣和鶴峰縣。

3）整體上恩施州化肥施用量隨著經(jīng)濟的發(fā)展而增加，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整使農(nóng)業(yè)占比提高繼而增加化肥施用，金融規(guī)模擴大對化肥施用同樣起正向作用，但隨著人口的增多，化肥施用量顯著減少。對東部地區(qū)而言，農(nóng)民可支配收入增多促使農(nóng)民購買高效化肥從而減少化肥的施用，農(nóng)村金融規(guī)模的擴大依然使化肥施用量增加，其余因素影響效應(yīng)不夠明顯。對西部地區(qū)而言，不同于恩施州整體與東部地區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展雖然不顯著，但其對化肥施用產(chǎn)生負(fù)向影響，這是由于相對農(nóng)業(yè)來說西部地區(qū)更注重其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)與金融規(guī)模的變化對化肥施用產(chǎn)生正向影響，人口的增加會導(dǎo)致化肥施用量減少。

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Analysis of driving factors of chemical fertilizer application by LMDI method at Enshi of Hubei Province in China

Mao Zhongming, Yang Haoyi, Liu Chensiyu, Ma Zhu

(,,430074,)

Excessive application of chemical fertilizer has caused the ever-increasing agricultural non-point source pollution in recent years. Great efforts were made to control agricultural pollution, and thereby explore the changing characteristics and driving factors for the application intensity of chemical fertilizer. The amount of chemical fertilizer was widely expected to be reduced, further to enhance the efficiency of chemical fertilizer application and green development of agriculture. Taking the Enshi Prefecture of Hubei Province in central China as an empirical case, this study aims to determine the spatio-temporal variation characteristics and the driving force of chemical fertilizer application. Logarithmic Mean Divisia Index (EMDI) exponential decomposition and panel regression models were established to comprehensively consider the efficiency of fertilizer application, regional fertilization structure, agricultural technology development, multiple planting index, and agricultural acreage. The results showed as follows: 1) The fertilizer application in the study area increased firstly, then steadily, and finally decreased over the last ten years. The ratio of nitrogen, phosphorus and potassium increased from 1:0.30:0.15 in 2007 to 1:0.39:0.26 in 2018, gradually approaching the level of developed countries in the world. There were one low-intensity zone, two medium-intensity zones, four high-intensity zones, and one ultra-high intensity zone by 2018 for chemical fertilizer application in the study area. 2) Chemical fertilizer application in the study area decreased by 7 008.32 t in 2016, 3 341.65 t in 2017, and 15 059.81 t in 2018, compared with the previous year. The efficiency increase of fertilizer application reduced the amount of fertilizer application by 11 159.44, 14 051.95 and 8 644.21 t in the last three years. The multiple cropping index reduced the amount of fertilizer application by 5 229.76 t in 2017, and 30 889.98 t in 2018. There was no significant effect value in 2016. The development of agricultural technology increased the amount of fertilizer application by 4 089.71, 11 136.97 and 12 215.74 t in 2016, 2017 and 2018. But there was no significant driving effect of regional structure. 3) There were positive effects of three factors to reduce the application amount of chemical fertilizer, including the economic development, adjustment of agricultural structure, and expansion of financial scale. But the population increase presented negative effects in this case. It is suggested to change the direction of agricultural technology development, from merely increasing production to multi production with high efficiency. The effective arable land area should also be reasonably adjusted, in order to further improve the efficiency of chemical fertilizer application. A model of ecological security and green development should be fostered to promote the reduction of chemical fertilizers and the increase of efficiency in modern agriculture.

agriculture; fertilizers; spatio-temporal characteristics; LMDI model; driving factors; Enshi prefecture

毛中明，楊豪毅，劉陳思雨，等. 基于LMDI方法的恩施州化肥施用驅(qū)動因素分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(13)：111-120.

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.013 http://www.tcsae.org

Mao Zhongming, Yang Haoyi, Liu Chensiyu, et al. Analysis of driving factors of chemical fertilizer application by LMDI method at Enshi of Hubei Province in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(13): 111-120. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.013 http://www.tcsae.org

2021-02-24

2021-05-10

湖北省社會科學(xué)基金項目（HBSK2019ZXYB036）；中國科學(xué)院--國家民委農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究與開發(fā)聯(lián)合實驗室2019年度招標(biāo)課題（PJW060011906）

毛中明，博士，教授，研究方向為產(chǎn)業(yè)組織理論。Email：782673444@qq.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.013

F327

A

1002-6819(2021)-13-0111-10