湖南糧食生產(chǎn)效率時空特征及影響因素研究

肖景峰，余 德，金龍新，陳俊宇，劉 英，祝琪雅

（1.湖南省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，湖南 長沙 410125；2.湖南農(nóng)業(yè)大學風景園林與藝術(shù)設計學院，湖南 長沙 410128；3.湖南省農(nóng)業(yè)信息與工程研究所，湖南 長沙 410125）

民為國基，谷為民命。糧食安全事關(guān)國家安全，事關(guān)國計民生，更是實現(xiàn)中華民族偉大復興的重要基礎(chǔ)[1]。2020 年12 月，習近平總書記在中央農(nóng)村工作會議上強調(diào)，“從世界百年未有之大變局看，穩(wěn)住農(nóng)業(yè)基本盤、守好‘三農(nóng)’基礎(chǔ)是應變局、開新局的‘壓艙石’”。改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化進程加快，耕地保護壓力日益增大，中央政府出臺了一系列耕地保護政策，如耕地占補平衡、永久基本農(nóng)田保護、高標準農(nóng)田建設政策等[2-4]。這些政策的實施有效保護了耕地數(shù)量、質(zhì)量和生態(tài)，對保障糧食安全發(fā)揮了重要作用。國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022 年全國糧食總產(chǎn)量為6.865 3 億t，我國糧食產(chǎn)量連續(xù)8 a 超過6.5 億t，糧食生產(chǎn)實現(xiàn)“十九連豐”，這對國民經(jīng)濟發(fā)展、社會民生穩(wěn)定、全球糧食安全具有重大意義。

但需要關(guān)注的是，我國糧食產(chǎn)量增速逐年放緩、增長乏力[5]。尤其是近些年，耕地撂荒、邊際化、“非糧化”、“非農(nóng)化”等現(xiàn)象比較嚴重[6]，加上新冠疫情影響，國內(nèi)外經(jīng)濟發(fā)展環(huán)境的復雜性、嚴峻性、不確定性持續(xù)上升，我國糧食安全在未來較長一段時間內(nèi)仍將面臨諸多風險與挑戰(zhàn)[7]。在此背景下，我國需要進一步落實藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略?！安丶Z于地”要求保護足夠面積高質(zhì)量、健康的耕地；“藏糧于技”要求通過種子改良、現(xiàn)代化種植技術(shù)等促進糧食生產(chǎn)提質(zhì)增效。而隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的持續(xù)推進，我國耕地數(shù)量可能會繼續(xù)下降，糧食生產(chǎn)規(guī)模難以擴大[8]。因此，在多重約束條件下，提高糧食生產(chǎn)效率成為保障我國糧食安全的重要舉措。

湖南是全國13 個糧食主產(chǎn)區(qū)之一，2021 年以占全國2.8%的耕地生產(chǎn)了占全國4.5%的糧食。湖南糧食作物以水稻為主，2021 年湖南水稻種植面積占糧食作物種植面積的83.46%，居全國第1 位[9]。可見，湖南糧食生產(chǎn)對保持全國糧食總量平衡和區(qū)域協(xié)調(diào)、保障全國糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義[10]。因此，該研究深入探究2010—2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率的時空特征和影響因素，以推進湖南糧食生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展，更好發(fā)揮湖南作為產(chǎn)糧大省的作用，從而進一步保障國家糧食安全。

1 區(qū)域概況、指標體系與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

湖南位于我國中部，總面積為21.18 萬km2，地理 坐 標 為108°47'E～114°15'E，24°38'N～30°8'N，東臨江西省，西接重慶市、貴州省，南毗廣東省、廣西壯族自治區(qū)，北連湖北省。湖南地處云貴高原向江南丘陵、南嶺山脈向江漢平原過渡的地帶，三面環(huán)山，形成從東南西三面向東北傾斜開口的不對稱馬蹄狀，土地結(jié)構(gòu)總體呈“七山二水一分田”。湖南屬亞熱帶季風濕潤氣候，水熱條件好，十分適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。湖南雖然耕地面積較少，但糧食單位面積產(chǎn)量較高，自古以來都是重要的糧食生產(chǎn)基地，素有“湖廣熟、天下足”的美譽。湖南糧食生產(chǎn)主要分布在湘北、湘南區(qū)域，其2021 年糧食產(chǎn)量分別約占全省糧食生產(chǎn)總量的30%、27%。

1.2 指標體系與數(shù)據(jù)來源

該研究以2010—2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率為研究對象。為了消除研究時期內(nèi)生產(chǎn)資料和糧食價格變化帶來的不利影響，該研究在進行糧食生產(chǎn)效率評價時均選取實物量指標。參考已有研究[11-13]，該研究選擇糧食產(chǎn)量作為產(chǎn)出指標，選擇土地投入、勞動力投入、機械投入、化肥投入、灌溉投入作為投入指標，具體指標體系如表1 所示。2010—2020年湖南糧食生產(chǎn)效率測算所需的數(shù)據(jù)均來自相應年份的《湖南統(tǒng)計年鑒》、《湖南農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》及湖南各地區(qū)統(tǒng)計公報。

表1 湖南糧食生產(chǎn)效率投入、產(chǎn)出指標體系

1.3 研究方法

1.3.1 糧食生產(chǎn)效率評估方法 該研究采用DEA 軟件測算糧食生產(chǎn)效率，選取糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率為被解釋變量，綜合技術(shù)效率可被分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率。綜合技術(shù)效率（CRS）用來評價糧食生產(chǎn)的資源配置效率：綜合技術(shù)效率值為1，說明該縣市區(qū)在當下的糧食生產(chǎn)要素投入水平下實現(xiàn)了有效率的產(chǎn)出；綜合技術(shù)效率值不為1，說明該縣市區(qū)糧食生產(chǎn)的資源配置處于非DEA 有效狀態(tài)，投入、產(chǎn)出關(guān)系不均衡，這樣的不均衡狀態(tài)通常表現(xiàn)為糧食產(chǎn)出不足，綜合技術(shù)效率值越接近1，說明糧食生產(chǎn)的資源配置效率越高。純技術(shù)效率（VRS）代表的是各地區(qū)在投入要素一定的情況下糧食生產(chǎn)投資決策和管理方面的能力。規(guī)模效率（SE）表示的是各地區(qū)糧食生產(chǎn)投資規(guī)模的合理程度，規(guī)模效率值越高，表明規(guī)模越合理。同時，為了更好地分析各縣市區(qū)糧食生產(chǎn)效率的時空格局演變特征，該研究參考已有研究[12]將效率值分為5 個級別，即高效率（≥0.95）、中高效率（0.85～0.95）、中效率（0.75～0.85）、中低效率（0.65～0.75）和低效率（＜0.65），并在GIS 軟件中將分級符號化，從而直觀地分析2010—2020 年湖南CRS、VRS和SE的變化情況。

1.3.2 糧食生產(chǎn)效率影響因素分析方法 該研究參考已有研究成果[11-13]分析可能影響糧食生產(chǎn)效率的因素。一方面，土地、勞動力、資本、技術(shù)等生產(chǎn)要素的投入水平在一定程度上決定了糧食生產(chǎn)效率的高低，這些要素的協(xié)同配置可以更好地發(fā)揮各要素的作用；另一方面，區(qū)域的社會經(jīng)濟環(huán)境和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對這些生產(chǎn)要素的投入會有一定的影響。如在工業(yè)經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，由于農(nóng)業(yè)比較效益低下，較少人愿意從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)受到很大的沖擊，人們對糧食生產(chǎn)的積極性更加不高，這導致耕地“非糧化”現(xiàn)象的出現(xiàn)；而在經(jīng)濟相對落后的地區(qū)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可能是家庭經(jīng)濟收入的主要來源，人們對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)很有積極性，但由于資本不足、技術(shù)滯后等原因，糧食生產(chǎn)效率難以進一步提高。因此，糧食生產(chǎn)效率影響因素分析需要充分考慮社會經(jīng)濟及資源稟賦等情況，全面選取相關(guān)指標。該研究通過夜間燈光遙感指數(shù)、人均可支配收入反映區(qū)域經(jīng)濟和居民收入水平，通過農(nóng)業(yè)從業(yè)人口數(shù)量、糧食播種面積、化肥施用折純量、農(nóng)用柴油使用量、有效灌溉面積反映糧食生產(chǎn)要素的投入水平，將這些共同作為解釋變量，從而構(gòu)建面板數(shù)據(jù)，進行糧食生產(chǎn)效率影響因素分析。2010、2015、2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率影響因素分析中各解釋變量的描述性統(tǒng)計結(jié)果如表2 所示。此外，在回歸分析方法的選擇上，該研究首先使用普通最小二乘模型（Ordinary Least Squares，OLS）進行回歸分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)存在顯著的空間自相關(guān)性；然后對比了空間滯后模型（Spatial Lag Model，SLM）和空間誤差模型（Spatial Error Model，SEM）在該研究中的適用性，最終選擇采用SLM 模型分析湖南糧食生產(chǎn)效率的影響因素及其顯著性。

表2 2010、2015、2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率影響因素分析中各解釋變量的描述性統(tǒng)計結(jié)果

2 結(jié)果與分析

2.1 湖南糧食生產(chǎn)效率時空特征分析

2010 年，湖南糧食生產(chǎn)CRS均值為0.12，VRS均值為0.60，SE均值為0.26；2015 年，湖南糧食生產(chǎn)CRS均值為0.85，VRS均值為0.88，SE均值為0.97；2020 年，湖南糧食生產(chǎn)CRS均值為0.90，VRS均值為0.91，SE均值為0.99。數(shù)據(jù)表明，2010—2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率明顯提升，2020 年SE處于較高水平，但是CRS、VRS還有可以提升的空間。

從湖南各市州情況來看，2020 年，湘潭市、長沙市、婁底市、株洲市糧食生產(chǎn)CRS值較高，其次是邵陽市、懷化市、永州市、常德市、益陽市，其CRS值均在0.90 以上，湘西州則相對較低（圖1）。2010 年，各市州糧食生產(chǎn)VRS值差異較大，但隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的推廣，各市州的純技術(shù)效率明顯提升，尤其是株洲市、湘潭市、婁底市、邵陽市、張家界市、懷化市等地區(qū)的純技術(shù)效率提升較大；2020年，純技術(shù)效率相對較低的市州為湘西州、張家界市、郴州市，其VRS值均不超過0.85（圖2）。此外，2010—2020 年湖南各市州糧食生產(chǎn)SE值提升較大，說明10 a 間各市州糧食生產(chǎn)的規(guī)模效率提升較大，糧食生產(chǎn)的規(guī)模趨于合理化（圖3）。

圖1 2010、2015、2020 年湖南各市州糧食生產(chǎn)CRS 變化情況

圖2 2010、2015、2020 年湖南各市州糧食生產(chǎn)VRS 變化情況

圖3 2010、2015、2020 年湖南各市州糧食生產(chǎn)SE 變化情況

從湖南各縣市區(qū)的情況來看，2010、2015、2020 年湖南各縣市區(qū)糧食生產(chǎn)效率差距逐步縮小，但提升的幅度差別較大，各縣市區(qū)糧食生產(chǎn)效率仍具提升空間（圖4）。2020 年，湖南各縣市區(qū)糧食生產(chǎn)的SE值差異較小，規(guī)模效率趨于一致，但純技術(shù)效率存在明顯的區(qū)別；尤其是湘西州、郴州市、張家界市的純技術(shù)效率值分別為0.76、0.85、0.85，大大制約了其糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率的提升。如圖4所示，2010 年，全省各縣市區(qū)糧食生產(chǎn)的綜合技術(shù)效率和規(guī)模效率均較低，但長沙市、岳陽市、永州市等地區(qū)的純技術(shù)效率相對較高。2015 年，湖南各縣市區(qū)糧食生產(chǎn)的規(guī)模效率和純技術(shù)效率均有很大程度的提升，尤其是全省絕大部分地區(qū)的規(guī)模效率為中高效率和高效率級別，純技術(shù)效率相對較低的區(qū)域主要集中在湘西州、張家界市、常德市、郴州市。此外，郴州市多個縣市區(qū)的純技術(shù)效率為中效率級別。2020 年，糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率為中高效率級別的區(qū)域主要分布在湘北地區(qū)，綜合技術(shù)效率為中效率和低效率級別的區(qū)域主要分布在湘南、湘西地區(qū)；純技術(shù)效率為低效率、中低效率級別的區(qū)域主要分布在湘南、湘西地區(qū)；全省各縣市區(qū)的規(guī)模效率整體水平較高。綜上所述，2010—2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率得到了較大提升，但純技術(shù)效率仍是制約部分地區(qū)糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率提升的主要因素，尤其是在湘西州、張家界市、郴州市等地區(qū)。

圖4 2010、2015、2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率時空格局演變情況

2.2 湖南糧食生產(chǎn)效率影響因素分析

SLM 模型估計結(jié)果如表3 所示。湖南糧食生產(chǎn)CRS回歸結(jié)果中人均可支配收入、土地投入、化肥投入、灌溉投入通過了顯著性檢驗（P≤0.05），從相關(guān)系數(shù)來看，人均可支配收入、土地投入、灌溉投入與糧食生產(chǎn)CRS呈正相關(guān)，而化肥投入與其呈負相關(guān)。通過對解釋變量與VRS進行回歸分析發(fā)現(xiàn)，人均可支配收入、夜間燈光遙感指數(shù)、土地投入、化肥投入、灌溉投入通過了顯著性檢驗（P≤0.05），從相關(guān)系數(shù)來看，人均可支配收入、夜間燈光遙感指數(shù)、土地投入、灌溉投入與VRS呈正相關(guān)，化肥投入與VRS呈負相關(guān)。在SE的回歸模型中，僅人均可支配收入、夜間燈光遙感指數(shù)、化肥投入通過了顯著性檢驗（P≤0.05），且與CRS、VRS回歸模型不一樣的是，人均可支配收入與SE呈正相關(guān)，而夜間燈光遙感指數(shù)、化肥投入與SE呈負相關(guān)。

表3 SLM 模型估計結(jié)果

可見，人均可支配收入、夜間燈光遙感指數(shù)、土地投入、化肥投入、灌溉投入與2010—2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率密切相關(guān)，而勞動力投入、機械投入對糧食生產(chǎn)效率影響的顯著性不強。結(jié)合已有研究結(jié)果[11-13]分析其原因可知，這可能是由于在糧食生產(chǎn)活動中機械投入和勞動力投入存在負相關(guān)關(guān)系，即在勞動力充足的時候，一定規(guī)模的糧食生產(chǎn)活動不需要投入太多機械，而在勞動力短缺時，一定規(guī)模的糧食生產(chǎn)活動需要投入較多機械，以提高糧食生產(chǎn)效率。而當前工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展在一定程度上解決了農(nóng)業(yè)從業(yè)人員過剩的問題，其產(chǎn)生的“虹吸效應”導致留在農(nóng)業(yè)內(nèi)部務農(nóng)的勞動力呈持續(xù)下降態(tài)勢，糧食生產(chǎn)活動中機械投入隨之日益增加，但受丘陵、山地地形及水利等生產(chǎn)條件的影響，湘西、湘中部分區(qū)域?qū)Z食生產(chǎn)規(guī)模擴大及技術(shù)投入的積極性不高，這也在一定程度上導致模型估計結(jié)果顯示勞動力投入、機械投入對糧食生產(chǎn)效率的影響不顯著。

該研究繼續(xù)深入分析與糧食生產(chǎn)效率顯著相關(guān)因素對糧食生產(chǎn)效率影響的正負性。一是社會經(jīng)濟發(fā)展因素。人均可支配收入與CRS、VRS和SE的相關(guān)系數(shù)均為正值，表明湖南居民的經(jīng)濟收入水平提升在很大程度上提升了糧食生產(chǎn)效率。居民收入水平提升時，人們就有更多的資本投入到農(nóng)業(yè)，從而進一步解放農(nóng)村剩余勞動力，形成農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與經(jīng)濟發(fā)展互相促進的良性循環(huán)。而夜間燈光遙感指數(shù)與VRS、SE的相關(guān)系數(shù)分別為0.09、-0.05，表明經(jīng)濟發(fā)展較好地區(qū)在糧食生產(chǎn)技術(shù)投入方面有較大的優(yōu)勢，可以提升糧食生產(chǎn)效率，但由于經(jīng)濟發(fā)展較好地區(qū)主要為城鎮(zhèn)化、工業(yè)化發(fā)展較好地區(qū)，故也出現(xiàn)了糧食生產(chǎn)規(guī)模效率受到抑制的情況，這與人們的普遍認知較為一致。二是土地資源投入因素。糧食播種面積與CRS、VRS的相關(guān)系數(shù)分別為0.17、0.25，且都通過了顯著性檢驗，表明土地投入對糧食生產(chǎn)效率有較強的正向影響。這說明耕地資源豐富、糧食生產(chǎn)主導的地區(qū)容易形成規(guī)?；募Z食產(chǎn)業(yè)，糧食生產(chǎn)的投入產(chǎn)出效率高。三是物質(zhì)資源投入因素。該研究中的回歸模型顯示化肥投入與CRS、VRS、SE的相關(guān)系數(shù)分別為-0.13、-0.14、-0.09，表明湖南糧食生產(chǎn)中化肥投入已經(jīng)出現(xiàn)了報酬遞減的現(xiàn)象，化肥投入的持續(xù)增加已經(jīng)難以進一步提升糧食生產(chǎn)效率，甚至會對耕地土壤質(zhì)量造成嚴重的破壞。四是農(nóng)田基礎(chǔ)設施因素。由于湖南糧食作物以水稻、玉米為主，而水稻、玉米在生產(chǎn)過程中需要大量的水，故灌溉投入與CRS、VRS的相關(guān)系數(shù)均為0.06，灌溉投入與CRS、VRS呈顯著正相關(guān)。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié) 論

該研究基于統(tǒng)計數(shù)據(jù)對2010—2020 年湖南縣域尺度糧食生產(chǎn)效率進行了評價，分析了糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率的時空格局演變特征，探究了糧食生產(chǎn)效率的影響因素，得出結(jié)論如下。就糧食生產(chǎn)效率時空特征而言，2010—2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率明顯提升，各縣市區(qū)糧食生產(chǎn)效率差距逐步縮小。到2020 年，湘潭市、長沙市、婁底市、株洲市糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率較高，其次是邵陽市、懷化市、永州市、常德市、益陽市；湖南糧食生產(chǎn)規(guī)模效率整體處于較高水平，但純技術(shù)效率還有較大提升空間，尤其是在湘西州、張家界市、郴州市，純技術(shù)效率仍是制約其糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率提升的主要因素。就糧食生產(chǎn)效率影響因素而言，人均可支配收入、夜間燈光遙感指數(shù)、土地投入、化肥投入、灌溉投入與2010—2020 年湖南糧食生產(chǎn)效率緊密相關(guān)，而勞動力投入、機械投入對糧食生產(chǎn)效率影響的顯著性不強。其中，人均可支配收入、土地投入、灌溉投入與CRS、VRS、SE的相關(guān)系數(shù)為正值，表明社會經(jīng)濟發(fā)展、居民收入增長、土地規(guī)模擴大、灌溉條件改善在很大程度上提升了糧食生產(chǎn)效率。

3.2 建 議

基于這些結(jié)論，該研究提出以下建議。一是適當擴大糧食種植面積。在當前耕地面積有限的情況下，湖南可以通過合理擴大耕地面積、恢復利用質(zhì)量高的撂荒耕地、增加土地復種指數(shù)、提高土地利用強度等途徑來適當擴大糧食種植面積，進而提高糧食生產(chǎn)效率，這就要求進一步整治耕地撂荒、“非糧化”、“非農(nóng)化”等現(xiàn)象。具體措施包括加大糧食補貼力度、合理布局糧食生產(chǎn)和嚴格耕地用途管制等，以在穩(wěn)定現(xiàn)有糧食播種面積的基礎(chǔ)上進一步合理擴大糧食生產(chǎn)面積。

二是科學施用化肥，提升機械化水平。由研究結(jié)論可知，湖南在未來的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，若要進一步提升糧食生產(chǎn)效率，就要著重提升糧食生產(chǎn)的純技術(shù)效率。因此，湖南可大力推廣測土配方施肥技術(shù)，合理控制化肥投入量，保障耕地生態(tài)系統(tǒng)健康，在全面落實耕地數(shù)量、質(zhì)量、生態(tài)“三位一體”保護的基礎(chǔ)上綜合提升區(qū)域耕地糧食生產(chǎn)能力。政府、高校、科研院所等需積極推進農(nóng)業(yè)高新技術(shù)應用，加快農(nóng)機科技創(chuàng)新，不斷提升糧食生產(chǎn)綜合保障能力，如在加大優(yōu)良品種培育和推廣力度的同時，加強免耕播種、恒溫育苗等農(nóng)業(yè)技術(shù)的應用，積極推廣高效率、高性能和復式作業(yè)機具，提升糧食生產(chǎn)中耕整地、種植、高效植保、收獲、產(chǎn)地烘干、秸稈處理等環(huán)節(jié)的機械化水平，以進一步提高耕地單產(chǎn)水平和糧食生產(chǎn)效率。此外，湖南還可進一步強化新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體培育，以全面提升糧食生產(chǎn)技術(shù)投入水平。

三是完善水利基礎(chǔ)設施建設?？茖W施肥用藥、推進農(nóng)業(yè)節(jié)水、全面保障農(nóng)田灌溉也是進一步提升湖南糧食生產(chǎn)效率的重要措施。湖南尤其是丘陵和山區(qū)應統(tǒng)籌推進實施土地平整、田間道路、灌溉與排水工程，構(gòu)建便捷高效的田間道路體系，進一步完善農(nóng)田水利基礎(chǔ)配套設施建設，在發(fā)展農(nóng)田水利工程上加大投資力度、擴大覆蓋范圍，全面提升農(nóng)業(yè)灌溉水平，并在易發(fā)生干旱的地區(qū)加強高效節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣。

總的來說，加大農(nóng)田建設力度，改善水利條件，促進機械化、現(xiàn)代化生產(chǎn)可以有效提升湘西州、張家界市、郴州市等地區(qū)的糧食生產(chǎn)能力，而湘潭市、長沙市、婁底市、株洲市等地區(qū)的糧食生產(chǎn)效率已經(jīng)較高，可提升空間較小，在作物品種產(chǎn)量上限下，僅僅通過增加其他生產(chǎn)要素的投入已經(jīng)難以較大幅度地提升糧食生產(chǎn)能力。但隨著糧食作物品種的改良和大力推廣，作物品種的產(chǎn)量上限提升，這些地區(qū)的糧食生產(chǎn)潛力還有較大挖掘空間。