有機(jī)肥對(duì)化肥替代彈性效應(yīng)研究

王凌云 韓喜秋 陸建珍

摘要 利用2021年國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)固定觀察點(diǎn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型，以有機(jī)肥施用量、化肥施用量、勞動(dòng)力人數(shù)、其他資本投入和甘薯種植面積為投入要素，甘薯單產(chǎn)為產(chǎn)出要素。實(shí)證研究甘薯種植生長過程中，有機(jī)肥與化肥的施用對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響，并探索二者之間的替代關(guān)系及程度。結(jié)果顯示，有機(jī)肥與化肥均對(duì)甘薯單產(chǎn)有顯著正向影響，化肥的產(chǎn)出彈性為0.817，是甘薯生長過程中最重要的投入要素，有機(jī)肥的產(chǎn)出彈性為0.503，有機(jī)肥對(duì)甘薯單產(chǎn)的影響弱于化肥，并且二者對(duì)甘薯單產(chǎn)的影響均呈現(xiàn)倒“U”形，但有機(jī)肥對(duì)于化肥產(chǎn)出彈性的提高具有正向促進(jìn)作用。有機(jī)肥與化肥的替代彈性小于1，二者之間替代關(guān)系較弱，存在一定的互補(bǔ)性，因此為了保證甘薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，應(yīng)推廣有機(jī)肥和化肥配合施用。產(chǎn)出彈性在不同的薯區(qū)之間存在差異性，因地制宜施用肥料，了解土壤的基礎(chǔ)肥力、生化環(huán)境至關(guān)重要。因此，建議提高有機(jī)肥的施用來促進(jìn)化肥的產(chǎn)出效率，因地制宜選擇適量的有機(jī)肥化肥配施，提高肥料的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞 有機(jī)肥替代化肥；超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)；產(chǎn)出彈性；替代彈性

中圖分類號(hào) S-9 ??文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2023）23-0214-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.23.048

Research on the Substitution Elasticity Effect of Organic Fertilizers on Chemical Fertilizers—Taking Sweet Potato as an Example

WANG Ling-yun1， HAN Xi-qiu1， LU Jian-zhen2

（1.School of Economics and Management， Nanjing Agricultural University， Nanjing， Jiangsu 210095;2.Institute of Agricultural Economics and Development， Jiangsu Academy of Agricultural Sciences， Nanjing， Jiangsu 210014）

Abstract Using the fixed observation point data of the national sweet potato industry technology system in 2021， this paper constructs a transcend logarithmic production function model. Taking organic fertilizer application amount， chemical fertilizer application amount， labor force， other capital input and sweet potato planting area as input factors， sweet potato yield per unit is the output factor. This paper empirically studies the effects of organic and chemical fertilizers on the productivity of sweet potato in the process of sweet potato planting and growth， and explores the substitution relationship and degree between the two. The results showed that both organic fertilizer and chemical fertilizer had a significant positive effect on sweet potato yield. The output elasticity of chemical fertilizer was 0.817， which was the most important input factor in the growth process of sweet potato. The output elasticity of organic fertilizer was 0.503. The effect of fertilizer is weaker than that of chemical fertilizer， and both of them have an inverted U-shaped effect on sweet potato yield， but organic fertilizer has a positive effect on the improvement of fertilizer output elasticity. The substitution elasticity of organic fertilizer and chemical fertilizer is less than 1， the substitution relationship between the two is weak， and there is a certain complementarity. Therefore， in order to ensure the yield and quality of sweet potato， the combined application of organic fertilizer and chemical fertilizer should be promoted There are differences in yield elasticity between different potato regions. It is very important to understand the basic fertility and biochemical environment of the soil when applying fertilizers according to local conditions. Therefore， this paper proposes to increase the application of organic fertilizers to promote the output efficiency of chemical fertilizers， and to choose the appropriate amount of organic fertilizers and chemical fertilizers according to local conditions， so as to improve the utilization rate and economic benefits of fertilizers.

Key words Organic fertilizers replace chemical fertilizers;Transcend logarithmic production function;Output elasticity;Elasticity of substitution

基金項(xiàng)目 國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系資助項(xiàng)目（CARS-10-B23）；江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目（PAPD）；江蘇省研究生科研與實(shí)踐創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目（KYCX20_0613）。

作者簡介 王凌云（2000—），男，安徽安慶人，碩士研究生，研究方向：現(xiàn)代企業(yè)管理。

*通信作者，副研究員，博士，從事農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究。

收稿日期 2022-12-04

甘薯不僅是重要的糧食農(nóng)作物而且是某些領(lǐng)域不可或缺的工業(yè)、能源和飼料的原材料，尤其對(duì)于欠發(fā)達(dá)地區(qū)，甘薯具有重要的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)意義；甘薯在全球范圍內(nèi)是繼小麥、水稻、玉米、馬鈴薯、大麥、木薯后第七大重要糧食農(nóng)作物，具有高產(chǎn)、味美、營養(yǎng)價(jià)值豐富等特色，在全世界范圍內(nèi)廣泛種植并且深受人們喜歡［1-3］。甘薯廣泛種植于世界上100多個(gè)國家，我國作為世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，近年來甘薯種植面積超過660萬hm2，約占世界總面積的70%，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的60%以上，甘薯種植面積和產(chǎn)量均居世界首位［4］。在大米、馬鈴薯、玉米、甘薯4種農(nóng)作物中，甘薯能源效益價(jià)值和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力最高［5］。

肥料是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)要素之一，直接影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。自從綠色革命伊始，化肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用是不可或缺的，并且隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，施用量在全球范圍內(nèi)逐漸增加［6-7］。但是隨著肥料粗獷式的施用，不僅肥料利用率低下，造成重金屬污染，并且流失的養(yǎng)分元素會(huì)引起潛在的環(huán)境問題并且制約著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色可持續(xù)發(fā)展［4，8-9］。在我國，目前肥料施用造成的環(huán)境問題日益嚴(yán)重，主要體現(xiàn)在有機(jī)肥施用不足以及化肥過度施用，因此，施肥方式的改進(jìn)是保證農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。黨的十九大報(bào)告提出綠色可持續(xù)是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，發(fā)展和推廣有機(jī)肥是我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的基本國策之一，進(jìn)而推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)［10-11］；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展關(guān)注點(diǎn)不僅在農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量上，更重要的是農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)以及對(duì)環(huán)境的保護(hù)。《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》明確提出要“增強(qiáng)全社會(huì)生態(tài)環(huán)保意識(shí)”“我們要建設(shè)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化”，尤其是“推進(jìn)減量施用化肥農(nóng)藥”。2022年關(guān)于印發(fā)《農(nóng)業(yè)農(nóng)村污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動(dòng)方案（2021—2025年）》的通知中大量有關(guān)實(shí)施化肥農(nóng)藥減量增效行動(dòng)，實(shí)施精準(zhǔn)施肥，推廣應(yīng)用機(jī)械施肥、種肥同播、水肥一體化等措施，加強(qiáng)綠色投入創(chuàng)新研發(fā)，持續(xù)推進(jìn)農(nóng)藥減量控害，為鄉(xiāng)村振興提供有力支持。

有機(jī)肥在某些方面較于化肥有著顯著優(yōu)勢，第一，有機(jī)肥可以給土壤提供有機(jī)質(zhì)和微量營養(yǎng)元素，改善土壤理化性質(zhì)，進(jìn)一步提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)［12］；第二，有機(jī)肥中的有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)能夠提高化肥的利用率，提高旱地土壤吃水能力，從而促進(jìn)根系進(jìn)一步吸收養(yǎng)分［13］；第三，有機(jī)肥是環(huán)境友好型肥料，適量施用并不會(huì)像化肥施用造成溫室氣體排放、全球變暖、重金屬污染等負(fù)面影響［14］。盡管有機(jī)肥的優(yōu)勢比較明顯，但是在國內(nèi)的施用仍然受限，受限的原因主要是：①有機(jī)肥的肥力相較于化肥比較低，獲得同等產(chǎn)量的情況下，有機(jī)肥的投入要遠(yuǎn)高于化肥，所對(duì)應(yīng)的購買成本和人工成本、運(yùn)輸成本等都顯著提高；②種植戶對(duì)于有機(jī)肥的認(rèn)知和學(xué)習(xí)較少，推廣有機(jī)肥的難度較大；③在國內(nèi)許多農(nóng)戶種植的是小麥、玉米等低價(jià)值作物，為了獲得可觀的利潤不得不施用更多化肥［15］。

鑒于不合理施用化肥造成的環(huán)境污染問題和制約農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，解決這2個(gè)重要問題的關(guān)鍵途徑即有機(jī)肥替代化肥［16］。因此，探究有機(jī)肥能否替代化肥，在多大程度上可以替代，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的重要路徑。因此該研究根據(jù)固定觀察點(diǎn)數(shù)據(jù)提出2個(gè)研究問題：有機(jī)肥和化肥的施用對(duì)于甘薯產(chǎn)量的提升有多大作用？化肥作為甘薯生產(chǎn)必不可少的營養(yǎng)來源，能否被有機(jī)肥所替代且能夠被替代的程度如何？

基于此，很多研究者針對(duì)上述問題進(jìn)行了相關(guān)探索。沈其榮等［17］認(rèn)為隨著化肥的高速發(fā)展，施用化肥對(duì)作物高產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)，但我國施用有機(jī)肥料具有悠久的歷史，有機(jī)肥對(duì)獲得作物優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)是化肥所替代不了的。劉莉等［16］基于渤海灣蘋果主產(chǎn)區(qū)果農(nóng)施肥行為調(diào)查研究，通過構(gòu)建超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)分析化肥和有機(jī)肥的施用對(duì)蘋果單產(chǎn)的影響以及化肥和有機(jī)肥之間的替代彈性，實(shí)證研究結(jié)果表明施用化肥和有機(jī)肥均對(duì)甘薯單產(chǎn)有顯著正向影響，但是二者之間的替代彈性值為0.88，替代關(guān)系較弱。Fang等［18］基于隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)和超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)研究蘋果種植中有機(jī)肥與化肥之間的替代關(guān)系，并提出相關(guān)建議措施。楊鈺蓉等［19］運(yùn)用二元Logistic模型，研究湖北省茶葉種植戶減量替代政策對(duì)種植戶采納4類有機(jī)肥替代技術(shù)模式意愿的影響，結(jié)果認(rèn)為應(yīng)根據(jù)不同類型技術(shù)模式特征實(shí)行差別化的化肥減量替代政策。張哲晰等［20］基于樣條模型和超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型對(duì)農(nóng)戶有機(jī)肥替代化肥的現(xiàn)狀、驅(qū)動(dòng)因素及異質(zhì)性進(jìn)行研究，結(jié)論顯示合作組織能力不足、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)機(jī)制尚未形成、有機(jī)肥效不穩(wěn)定等問題限制農(nóng)戶替代的積極性。蘇淑儀等［21］基于山東省917個(gè)蔬菜種植戶調(diào)研數(shù)據(jù)，構(gòu)建內(nèi)生轉(zhuǎn)換模型探究有機(jī)肥替代的收入效應(yīng)和增收機(jī)制，結(jié)果表明有機(jī)肥替代的收入效應(yīng)明顯。已有較多研究討論了化肥的產(chǎn)出彈性，但是鮮有以甘薯為研究對(duì)象探討化肥和有機(jī)肥的產(chǎn)出彈性，因此，該研究基于固定觀察點(diǎn)的調(diào)研數(shù)據(jù)，構(gòu)建甘薯超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)，將化肥和有機(jī)肥同時(shí)納入研究框架，研究化肥和有機(jī)肥對(duì)甘薯單產(chǎn)的影響以及二者之間的替代關(guān)系。

1 理論分析與模型構(gòu)建

1.1 理論分析

當(dāng)前，盡管已經(jīng)通過育種的方式解決了種質(zhì)的限制，但非生物和土壤的限制，尤其是土壤肥力仍然限制了甘薯的產(chǎn)量［22］。緩解土壤肥力的限制影響，可能的措施是施用有機(jī)肥、化肥。已有很多研究表明施用化肥和有機(jī)肥可以直接或間接提高甘薯的產(chǎn)量［23-25］。但是在甘薯生產(chǎn)過程中，有機(jī)肥和化肥對(duì)影響甘薯產(chǎn)量的機(jī)制不同，化肥主要提供氮磷鉀營養(yǎng)元素，適宜的氮磷鉀不僅能促進(jìn)甘薯地上莖葉的生長，有利于光合作用，促進(jìn)氨基酸、蛋白質(zhì)和維生素的合成，又能促進(jìn)碳水化合物從葉片向塊根的運(yùn)輸，塊根迅速生長［26］，顯著提高了甘薯產(chǎn)量；而有機(jī)肥主要提供有機(jī)質(zhì)，增加微量營養(yǎng)元素、提高微生物多樣性和酶活性，豐富的營養(yǎng)元素有利于改善土壤理化性質(zhì)并提高甘薯品質(zhì)。在土壤有機(jī)質(zhì)含量比較高時(shí)，化肥中養(yǎng)分可以被甘薯有效吸收，相比有機(jī)肥肥效較弱，化肥的增產(chǎn)效果較為明顯，此時(shí)呈現(xiàn)出化肥替代有機(jī)肥的趨勢；若土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，土壤活性較差，有機(jī)肥提供的有機(jī)質(zhì)可以改善土壤環(huán)境，促進(jìn)甘薯吸收養(yǎng)分，此時(shí)呈現(xiàn)出有機(jī)肥替代化肥的趨勢［16］。從農(nóng)戶理性經(jīng)濟(jì)人假說角度分析，農(nóng)戶經(jīng)營的目標(biāo)是利潤最大化，一定的條件下是在既定的成本下獲得最大的產(chǎn)出，如果有機(jī)肥價(jià)格下降或者化肥價(jià)格上升，必定會(huì)促進(jìn)農(nóng)戶有機(jī)肥替代化肥，如果有機(jī)肥價(jià)格上升或者化肥價(jià)格下降，農(nóng)戶自然會(huì)選擇化肥替代有機(jī)肥。而且，由于有機(jī)肥的肥力不足，單位面積的施肥量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于化肥的施用量，施肥的人工成本也比化肥多，如果人工成本增加可能會(huì)促進(jìn)化肥替代有機(jī)肥，相反可能會(huì)促進(jìn)有機(jī)肥替代化肥?；诖?，經(jīng)過文獻(xiàn)整理，該研究探究在甘薯生產(chǎn)過程中，有機(jī)肥與化肥對(duì)甘薯產(chǎn)能的影響，并且二者之間相互替代的關(guān)系以及程度。

1.2 模型構(gòu)建

該研究之所以選擇超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)，主要是因?yàn)槠湫问捷^為靈活可以對(duì)數(shù)據(jù)更好地?cái)M合并且可以反映解釋變量對(duì)被解釋變量的交互作用，能夠更好地刻畫出甘薯生產(chǎn)中要素投入和產(chǎn)出之間的關(guān)系。

1.2.1 模型設(shè)定。

該研究以甘薯單位面積產(chǎn)量（Q）為產(chǎn)出變量，以單位面積有機(jī)肥投入（O）、化肥投入（F）、勞動(dòng)力投入（L）、甘薯種植面積（T）、其他資本投入（K）（除肥料以外的生產(chǎn)投入）為投入變量，具體的超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型為：

lnQi=α0+α1lnOi+α2lnFi+α3lnLi+α4lnTi+α5lnKi+1/2α6lnOi×lnOi+1/2α7lnFi×lnFi+1/2α8lnLi×lnLi+1/2α9lnTi×lnTi+1/2α10lnKi×lnKi+α11lnOi×lnFi+α12lnOi×lnLi+α13lnOi×lnTi+α14lnOi×lnKi+α15lnFi×lnLi+α16lnFi×lnTi+α17lnFi×lnKi+α18lnLi×lnTi+α19lnLi×lnKi+α20lnTi×lnKi+μ

其中：α6、α7表示有機(jī)肥和化肥的規(guī)模效應(yīng)，若系數(shù)為正，則表示規(guī)模效應(yīng)遞增，如系數(shù)為負(fù)，則表示規(guī)模效應(yīng)遞減；α11～α20表示各投入之間的協(xié)調(diào)效應(yīng)，若系數(shù)為正，則表示兩種投入要素之間存在互補(bǔ)性，若系數(shù)為負(fù)，則表示兩種要素之間存在替代性。

1.2.2 要素產(chǎn)出彈性。不同變量的產(chǎn)出彈性計(jì)算公式如下：

ηO=dQ/QdO/O=lnQ/lnQi =α1+α6lnOi+α11lnFi+α12lnLi+α13lnTi+α14lnKi

ηF=dQ/QdF/F=lnQ/lnQF=α2+α7lnFi+α11lnOi+α15lnLi+α16lnTi+α17lnKi

ηL=dQ/QdL/L=lnQ/lnQL=α3+α8lnLi+α12lnOi+α15lnFi+α18lnTi+α19lnKi

ηT=dQ/QdT/T=lnQ/lnQT=α4+α9lnTi+α13lnOi+α16lnFi+α18lnLi+α20lnKi

ηK=dQ/QdK/K=lnQ/lnQK =α5+α10lnKi+α14lnOi+α17lnFi+α19lnLi+α20lnTi

1.2.3 要素替代彈性。

σFO =d（F/O）/（F/O）d（MRTS）/（MRTS）=（ηO2-ηOηF）（ηO2-ηOηF-α11ηO+α6ηF）

其中：σFO表示要素之間的替代彈性；O和F表示有機(jī)肥和化肥的投入量；α11和α6是回歸系數(shù)；ηO、ηF表示有機(jī)肥和化肥的產(chǎn)出彈性，該研究重點(diǎn)探討有機(jī)肥和化肥間的替代彈性。

2 數(shù)據(jù)來源與變量選擇

2.1 數(shù)據(jù)來源

該研究數(shù)據(jù)來源于2021年國家甘薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)固定觀察點(diǎn)，除去異常值及有誤問卷最終確定有效問卷735份，分布在全國16個(gè)省份，具體包括：北京、河北、河南、山東、山西、陜西、福建、廣東、廣西、云南、安徽、貴州、湖南、江蘇、江西、四川。

2.2 變量選取及描述性分析

據(jù)了解，肥料施用是甘薯生產(chǎn)過程中最重要的投入要素，除肥料之外，農(nóng)藥、灌溉、機(jī)械等也是甘薯的一大成本，甘薯種植面積反映的是種植規(guī)模，不同的種植規(guī)模會(huì)有不同的管理模式，進(jìn)而選擇不同的投入要素以及不同的產(chǎn)出，勞動(dòng)力也是甘薯重要的生產(chǎn)要素。因此該研究選擇有機(jī)肥單位面積施用量、化肥單位面積施用量、單位面積勞動(dòng)力投入數(shù)量、其他可變資本、甘薯種植面積為自變量，甘薯單產(chǎn)為因變量構(gòu)建超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型，研究甘薯要素投入對(duì)甘薯單產(chǎn)的影響并探究有機(jī)肥與化肥之間的替代關(guān)系。變量描述性統(tǒng)計(jì)分析如表1所示。

3 實(shí)證分析

3.1 超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型估計(jì)結(jié)果

超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型的回歸結(jié)果如表2所示，模型擬合效果較好。從一次項(xiàng)參數(shù)回歸系數(shù)來看，有機(jī)肥、化肥、勞動(dòng)力、資本對(duì)甘薯單產(chǎn)均有顯著正向影響，有機(jī)肥的系數(shù)值為0.570 0，化肥的系數(shù)值為1.034 0，其他可變資本的系數(shù)為0.973 0，均在0.01水平顯著，說明在一定范圍內(nèi)有機(jī)肥和化肥的施用、資本的投入可以提高甘薯單產(chǎn)；勞動(dòng)力數(shù)量的系數(shù)值為0.612 0，在0.10水平顯著，隨著勞動(dòng)力投入越多，田間管理效果可能會(huì)更好，分工更細(xì)，效率更高，導(dǎo)致甘薯單產(chǎn)增加。

從平方項(xiàng)參數(shù)估計(jì)結(jié)果可知，有機(jī)肥和化肥的平方項(xiàng)均在0.01水平顯著，系數(shù)均為負(fù)數(shù)，說明隨著化肥和有機(jī)肥的不斷投入，甘薯單產(chǎn)有下降的趨勢，再結(jié)合有機(jī)肥和化肥一次項(xiàng)系數(shù)，在一定程度上說明有機(jī)肥和化肥對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響呈倒“U”形；土地種植面積二次項(xiàng)系數(shù)為正，并在0.05水平顯著，說明隨著種植適度規(guī)?；梢越档头N植成本，提高甘薯單產(chǎn)。

最后，有機(jī)肥和化肥交互項(xiàng)在0.01水平顯著，并且系數(shù)為正，說明有機(jī)肥的施用對(duì)化肥的產(chǎn)出彈性具有促進(jìn)作用。

3.2 生產(chǎn)要素的產(chǎn)出彈性

3.2.1

總體分析。根據(jù)產(chǎn)出彈性計(jì)算公式及表2參數(shù)估計(jì)值，可計(jì)算出有機(jī)肥、化肥、勞動(dòng)力、種植面積、其他可變資本產(chǎn)出彈性。由表3可知，化肥產(chǎn)出彈性最大，增加1單位化

肥的投入甘薯單產(chǎn)可以增加0.817單位，表明化肥是影響甘薯單產(chǎn)最重要的投入要素；其他可變資本產(chǎn)出彈性第二，

為0.667，除了肥料投入之外，生產(chǎn)過程中農(nóng)藥、澆灌、種苗為最主要的開支，這對(duì)保證甘薯產(chǎn)量方面確實(shí)具有一定的影響；有機(jī)肥的產(chǎn)出彈性為0.503，表明增加1單位有機(jī)肥的投入，甘薯產(chǎn)量會(huì)增加0.503個(gè)單位，有機(jī)肥的產(chǎn)出彈性低于化肥，化肥對(duì)于甘薯產(chǎn)量的提高效果更為顯著，主要是因?yàn)橛袡C(jī)肥的肥力不足，養(yǎng)分含量較低，但是有機(jī)肥可以通過提供有機(jī)質(zhì)，增加微生物活性，不僅改善土壤環(huán)境，促進(jìn)根系對(duì)N、P、K養(yǎng)分的吸收，還能間接促進(jìn)甘薯產(chǎn)量的提高，因此有機(jī)肥的產(chǎn)出彈性應(yīng)比實(shí)際估計(jì)值要高。勞動(dòng)力產(chǎn)出彈性值為0.379，整體分析增加勞動(dòng)力的數(shù)量可以增加甘薯產(chǎn)量，但是從彈性區(qū)間來看，勞動(dòng)力彈性在農(nóng)戶之間存在異質(zhì)性，部分農(nóng)戶勞動(dòng)力產(chǎn)出彈性為負(fù)，可能的原因?yàn)楣凸じ苫畈蝗缱约焊苫罹?xì)，導(dǎo)致勞動(dòng)力投入數(shù)量越多，甘薯單產(chǎn)反而下降；土地產(chǎn)出彈性亦是如此，整體分析，增加甘薯種植規(guī)模降低甘薯單產(chǎn)，因?yàn)閺墓凸ず凸芾矸矫嫔洗_實(shí)不如小規(guī)模種植，但是同樣在農(nóng)戶之間存在異質(zhì)性。

3.2.2 按薯區(qū)劃分分析。為了考察不同區(qū)域要素投入影響甘薯單產(chǎn)的地區(qū)差異性，該研究根據(jù)甘薯種植的氣候、土壤質(zhì)量、生產(chǎn)方式、銷售環(huán)境等將所有甘薯樣本種植區(qū)分為北方薯區(qū)、南方薯區(qū)、西南薯區(qū)和長江中下游薯區(qū)［27］。具體分類見表4。

分地區(qū)構(gòu)造超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)，模型回歸結(jié)果如表5所示（西南薯區(qū)和長江中下游薯區(qū)因樣本數(shù)據(jù)存在共線性，刪除了甘薯種植面積自變量），模型擬合效果較好。從一次項(xiàng)系數(shù)分析，可以發(fā)現(xiàn)所有地區(qū)施用化肥對(duì)甘薯單產(chǎn)均有顯著正向影響，僅有北方薯區(qū)施用有機(jī)肥對(duì)甘薯單產(chǎn)具有正向影響，其他薯區(qū)為負(fù)向影響，可能是有機(jī)肥施用過量或者濃度不正規(guī)導(dǎo)致蟲蛀燒苗等現(xiàn)象影響甘薯單產(chǎn)。勞動(dòng)力投入在不同薯區(qū)也存在地區(qū)差異，在北方薯區(qū)和南方薯區(qū)對(duì)甘

薯單產(chǎn)具有顯著正向影響，在西南薯區(qū)和長江中下游薯區(qū)對(duì)甘薯單產(chǎn)具有負(fù)向影響，勞動(dòng)力投入從兩方面分析，一方面，投入越多，工作更精細(xì)更全面；另一方面，管理更加復(fù)雜，并

且人員波動(dòng)性大，工作并不一定認(rèn)真協(xié)調(diào)。資本投入同樣具有差異性，資本投入越多，信息溝通更容易，能夠盡快形成生產(chǎn)力，但也可能會(huì)滋生利己主義，風(fēng)險(xiǎn)較高。從二次項(xiàng)系數(shù)分析，有機(jī)肥的平方項(xiàng)和化肥平方項(xiàng)均有地區(qū)差異，但均以負(fù)向影響為主，過度施用肥料也會(huì)存在燒苗等現(xiàn)象影響甘薯單產(chǎn)。有機(jī)肥與化肥的交互項(xiàng)均在0.01水平顯著，以有機(jī)肥施用對(duì)化肥產(chǎn)出彈性正向促進(jìn)為主，與全樣本回歸結(jié)果一致。

由表6可知，對(duì)比化肥產(chǎn)出彈性，南方薯區(qū)化肥產(chǎn)出彈性最大，其次是長江中下游薯區(qū)、西南薯區(qū)和北方薯區(qū)，說明施用化肥是提高甘薯單產(chǎn)比較重要的投入要素。有機(jī)肥產(chǎn)出彈性存在地區(qū)差異，僅有北方薯區(qū)是正向促進(jìn)，其他薯區(qū)均是負(fù)向影響，說明施用有機(jī)肥前，了解種植區(qū)域土壤肥力、養(yǎng)分環(huán)境等至關(guān)重要。

3.3 有機(jī)肥與化肥的替代彈性

筆者主要研究有機(jī)肥與化肥之間的替代彈性，根據(jù)計(jì)算可得，有機(jī)肥與化肥之間替代彈性的平均值為0.660，替代彈性小于1，說明有機(jī)肥與化肥之間的替代關(guān)系較弱，存在一定的互補(bǔ)關(guān)系。這一結(jié)論與實(shí)際情況大概一致，有機(jī)肥和化肥在甘薯生長過程中作用不同，化肥主要是提供N、P、K等營養(yǎng)元素，增加甘薯產(chǎn)量，而有機(jī)肥是提供有機(jī)質(zhì)和微生物，改善土壤環(huán)境、培肥地力、改善甘薯品質(zhì)，有機(jī)肥可以通過促進(jìn)根系生長進(jìn)一步吸收化肥養(yǎng)分，因此為保證甘薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，有機(jī)肥應(yīng)與化肥配合施用。

4 結(jié)論與啟示

4.1 結(jié)論

該研究基于甘薯全國固定觀察點(diǎn)數(shù)據(jù)，構(gòu)建超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)，探究有機(jī)肥與化肥的施用對(duì)甘薯產(chǎn)出的影響以及二者之間替代的難易程度，得到結(jié)論主要如下：

（1）有機(jī)肥和化肥均對(duì)甘薯產(chǎn)出具有顯著正向影響。化肥的產(chǎn)出彈性為0.817，表明化肥是影響甘薯產(chǎn)量最重要的投入要素，但是根據(jù)超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)模型，化肥的平方項(xiàng)系數(shù)為負(fù)數(shù)，化肥的施用對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響呈現(xiàn)倒“U”形，化肥的施用量具有門檻，過度施用化肥會(huì)造成甘薯邊際產(chǎn)出下降；有機(jī)肥的產(chǎn)出彈性為0.503，因?yàn)榉柿Φ挠绊懀袡C(jī)肥對(duì)甘薯產(chǎn)出的影響低于化肥，但二者交互項(xiàng)系數(shù)為正，說明有機(jī)肥的施用可以促進(jìn)化肥的產(chǎn)出彈性。

（2）有機(jī)肥與化肥的替代彈性小于1。說明有機(jī)肥與化肥之間的替代關(guān)系較弱，存在一定的互補(bǔ)關(guān)系，在提高甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，有機(jī)肥和化肥配合施用是甘薯種植戶合理施肥的選擇。

（3）不同薯區(qū)之間存在顯著的差異性?；十a(chǎn)出彈性在不同薯區(qū)對(duì)甘薯單產(chǎn)均顯著正向影響，有機(jī)肥在不同薯區(qū)存在差異性，北方薯區(qū)有機(jī)肥產(chǎn)出彈性為正，其他薯區(qū)有機(jī)肥產(chǎn)出彈性為負(fù)，因此在種植前了解土壤環(huán)境、基礎(chǔ)肥力至關(guān)重要。

4.2 啟示

根據(jù)調(diào)研觀察與實(shí)證檢驗(yàn)，為提高甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)，降低肥料不合理利用率，促進(jìn)甘薯產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展，可在以下幾方面完善：一是在當(dāng)前，化肥是影響甘薯產(chǎn)量最重要的投入要素，因此實(shí)現(xiàn)既定成本降低化肥施用促進(jìn)產(chǎn)量最大化難度較大，但有機(jī)肥的使用對(duì)于化肥產(chǎn)出彈性具有正向促進(jìn)作用，因此，可以著手宣傳推廣有機(jī)肥的增施；二是有機(jī)肥與化肥之間的替代關(guān)系較弱，因此為了提高甘薯的產(chǎn)量和品質(zhì)，可以合理安排有機(jī)肥與化肥的配合施用；三是不同土壤環(huán)境所具備的營養(yǎng)元素、微生物環(huán)境和起始肥力等因素均不一樣，后續(xù)養(yǎng)分的補(bǔ)充自然就不盡相同。就該研究而言，不同種植區(qū)域有機(jī)肥的產(chǎn)出彈性就存在顯著的異質(zhì)性。因此，對(duì)于作物生長的全過程，了解前期土壤肥力、養(yǎng)分環(huán)境、微生物環(huán)境等至關(guān)重要。

因此，今后需要加強(qiáng)對(duì)以下幾方面的深入研究：①加強(qiáng)有機(jī)肥新產(chǎn)品的開發(fā)，解決現(xiàn)有有機(jī)肥成本高、推廣難度大的問題，促進(jìn)養(yǎng)殖場和種植戶之間種養(yǎng)結(jié)合，提高畜禽糞肥資源利用率；②以氣候條件、土壤環(huán)境、基礎(chǔ)肥力為條件，加強(qiáng)肥料對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)、微生物多樣性、微量元素等影響機(jī)制的研究，針對(duì)不同的條件和作物，研發(fā)配套的肥料和相關(guān)施用量；③加強(qiáng)推廣有機(jī)化肥的配合施用，提高肥料的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

［1］ 劉意，楊新筍，雷劍，等.7種菜用甘薯品種（系）多酚類物質(zhì)含量動(dòng)態(tài)變化分析［J］.熱帶作物學(xué)報(bào)，2020，41（7）：1393-1401.

［2］ 劉亞軍，儲(chǔ)鳳麗，王文靜，等.不同配套栽培措施對(duì)商薯9號(hào)產(chǎn)量及雜草防控的影響［J］.作物雜志，2019（2）：179-184.

［3］ 馮俊彥，趙珊，李明，等.甘薯重要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因克隆的研究進(jìn)展［J］.分子植物育種，2018，16（8）：2488-2500.

［4］ 趙鵬，劉明，靳容，等.長期施用有機(jī)肥對(duì)潮土區(qū)甘薯碳氮積累與分配的影響［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，54（10）：2142-2153.

［5］ TANG C C，LU Y S，JIANG B Z，et al.Energy，economic，and environmental assessment of sweet potato production on plantations of various sizes in South China［J］.Agronomy，2022，12（6）：1-15.

［6］ FAO.The future of food and agriculture-trends and challenges［R］.Rome，Italy：FAO，2017.

［7］ MYLONA K，MARAGKOUDAKIS P，MIKO L，et al.Viewpoint：Future of food safety and nutrition-seeking win-wins，coping with trade-offs［J］.Food policy，2018，74：143-146.

［8］ 林子龍，郭其茂，陳根輝，等.有機(jī)無機(jī)肥配合施用對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響［J］.熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，41（1）：31-34.

［9］ 王靜，王磊，劉耀斌，等.長期施用不同有機(jī)肥對(duì)甘薯產(chǎn)量和土壤生物性狀的影響［J］.水土保持學(xué)報(bào)，2021，35（2）：184-192.

［10］ 江艷軍，黃英.民間投資、農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)：基于“一帶一路”沿線省域的實(shí)證研究［J］.科技管理研究，2019，39（17）：123-130.

［11］ 江艷軍，黃英.農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)的影響研究［J］.資源開發(fā)與市場，2018，34（10）：1400-1405.

［12］ LI X P，LIU C L，ZHAO H，et al.Consistent improvements in soil biochemical properties and crop yields by organic fertilization for above-ground（rapeseed）and below-ground（sweet potato）crops［J］.The journal of agricultural science，2018，156（10）：1186-1195.

［13］ AYUKE F O，BRUSSAARD L，VANLAUWE B，et al.Soil fertility management：Impacts on soil macrofauna，soil aggregation and soil organic matter allocation［J］.Applied soil ecology，2011，48（1）：53-62.

［14］ NICOLETTO C，GALVAO A，MAUCIERI C，et al.Distillery anaerobic digestion residues：A new opportunity for sweet potato fertilization［J］.Scientia horticulturae，2017，225：38-47.

［15］ HASHIMI R，MATSUURA E，KOMATSUZAKI M.Effects of cultivating rice and wheat with and without organic fertilizer application on greenhouse gas emissions and soil quality in Khost，Afghanistan［J］.Sustainability，2020，12（16）：1-21.

［16］ 劉莉，劉靜.基于超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)的有機(jī)肥與化肥替代彈性分析：來自渤海灣蘋果主產(chǎn)區(qū)果農(nóng)施肥行為調(diào)查［J］.農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2022（8）：69-82.

［17］ 沈其榮，沈振國，史瑞和.有機(jī)肥氮素的礦化特征及與其化學(xué)組成的關(guān)系［J］.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1992，15（1）：59-64.

［18］ FANG P P，ABLER D，LIN G H，et al.Substituting organic fertilizer for chemical fertilizer：Evidence from apple growers in China［J］.Land，2021，10（8）：1-24.

［19］ 楊鈺蓉，羅小鋒.減量替代政策對(duì)農(nóng)戶有機(jī)肥替代技術(shù)模式采納的影響：基于湖北省茶葉種植戶調(diào)查數(shù)據(jù)的實(shí)證分析［J］.農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2018（10）：77-85.

［20］ 張哲晰，康婷，穆月英，等.要素替代視角下的化肥減量機(jī)制及驅(qū)動(dòng)因素：來自設(shè)施蔬菜優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)的微觀實(shí)證［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2022，27（5）：267-279.

［21］ 蘇淑儀，周霞，周玉璽.有機(jī)肥替代能提高農(nóng)戶收入嗎？——基于山東蔬菜種植戶數(shù)據(jù)的實(shí)證分析［J］.干旱區(qū)資源與環(huán)境，2022，36（4）：24-31.

［22］ MUKHONGO R W，TUMUHAIRWE J B，EBANYAT P，et al.Combined application of biofertilizers and inorganic nutrients improves sweet potato yields［J］.Frontiers in plant science，2017，8：1-17.

［23］ SALEHIN A，HAFIZ M，HAYASHI S，et al.Effects of the biofertilizer OYK（Bacillus sp.）inoculation on endophytic microbial community in sweet potato［J］.Horticulturae，2020，6（4）：1-12.

［24］ WANG L，ZHANG H，WANG J，et al.Long-term fertilization with high nitrogen rates decreased diversity and stability of diazotroph communities in soils of sweet potato［J］.Applied soil ecology，2022，170：1-10.

［25］ DARKO C，YEBOAH S，AMOAH A，et al.Productivity of sweet potato（Ipomoea batatas（L）Lam）as influenced by fertilizer application in different agro-ecologies in Ghana［J］.Scientific African，2020，10：1-7.

［26］ ANKUMAH R O，KHAN V，MWAMBA K，et al.The influence of source and timing of nitrogen fertilizers on yield and nitrogen use efficiency of four sweet potato cultivars［J］.Agriculture，ecosystems & environment，2003，100（2/3）：201-207.

［27］ 江艷軍，陸建珍，王凱.不同農(nóng)業(yè)技術(shù)服務(wù)組織對(duì)甘薯種植經(jīng)濟(jì)效益的影響：基于全國甘薯農(nóng)戶微觀調(diào)研數(shù)據(jù)的實(shí)證研究［J］.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2021，23（1）：23-30，185.