我国玉米产业生产技术效率与其影响因素研究*——基于2001～2011年的省级面板数据

王 琛，吴敬学

(1．北京农学院经济管理学院，北京 102206;2．中国农业科学院农业经济与发展研究所，北京 100081)

1 引言

目前，我国粮食安全问题重要程度日益突显，成为了三农问题解决、三大产业结构调整乃至社会经济发展的关键点和桎梏。朱晓禧［1］认为我国粮食安全问题不仅关系着国家发展，也影响着世界粮食市场。我国的粮食生产主要可以通过以下3种途径提高产能:(1)扩大播种面积，(2)提高土地生产率即主要依靠增加生物化学型的物质品投入，(3)提高劳动生产率即主要通过提高机械化率水平。由于我国人多地少、耕地质量整体不高且供给已达到饱和等现状，土地供给的弹性较小。但是，在不同品种间耕地要素的供给可以进行一定程度的配置调整，从而对某一品种而言形成土地供给的增加，但这种增加从长效发展来看制约因素很多、增长空间有限。所以，通过提高土地和劳动的生产率的手段来提高粮食产业生产能力才是可持续的增长方式，是当前以及未来我国粮食产业的主要发展方向。

玉米作为三大主要粮食作物之一，一直是我国粮食作物中兼具食用和饲用功能的重要品种。然而随着世界经济与科技的发展，玉米深加工产业快速发展和生物质能源领域的不断突破，都赋予了玉米新的内涵，玉米还成为了重要的工业原料和战略物资。根据《全国农产品成本资料汇编》数据显示，2001年以来，我国玉米产业生产水平总体为上升趋势，从播种面积 (即种植户意愿因素)和单产 (即玉米生产技术水平)两个方面来看都基本呈现了不断增长的态势。2011年与2001年相比，全国主要产区平均单产从376kg/667m2提高到464kg/667m2，提高了23．3%;全国主要产区玉米播种面积由2 347．2万hm2增加至3 258．04万hm2，增加38．8%。但是，可以从图1观察发现，单产虽然整体不断增加但波动较为明显，2002年、2004年以及2008年单产水平显著上升，而2003年、2006年以及2009年单产水平又明显下降。波动的产生主要是由于玉米生产的技术效率发生了变化。对生产的技术效率产生影响的因素众多，主要包括内生的生产投入要素供给组合及水平和外生的社会、环境、政策等外部影响两个方面。衡量玉米生产的技术效率以及分析影响技术效率的各因素，就可以从一定程度上得出我国玉米产业的生产技术水平现状，并且通过分析提高土地和劳动的生产率的不同技术进步方式对生产技术水平的影响程度，就可以从总体上分析得出我国玉米产业未来发展的主要途径和手段，这就是该文致力于分析解决的关键问题。

Farrell［9］最早进行农业生产效率的分析，并通过对英国农业生产力的分析，开创性地提出了生产效率的前沿生产函数 (Frontier Production Function)的概念。Kalirajan［10］最早采用了随机前沿生产函数分析的方法开展技术效率研究。刘树坤［2］估计了中国玉米生产的随机前沿生产函数和效率损失函数，计算得出技术效率损失水平平均为19．6%，并进一步得出玉米生产中技术进步影响不显著，要素生产弹性小且技术效率变动趋势非收敛等结论。亢霞［3］采用1992～2002年省级玉米的成本和产量数据，估计了随机前沿生产函数，测算了玉米的技术效率及其变动趋势。吴敬学［4，7］利用省级面板数据，通过计算索洛余值，定量分析了技术进步对中国玉米生产中的贡献程度。他认为改革开放以来，中国玉米增产来源的50．14%是由技术进步引致的。张冬平［5］采用数据包络 (DEA)方法对中国小麦生产成本收益数据进行分析，总结了20世纪90年代以来小麦全要素生产率及其构成的变化趋势。周宏等［6］衡量全国22个省市水稻生产的综合效率、技术效率和规模效率。殷方升等［8］对辽宁省的粮食生产技术效率进行了核算。研究成果多是从测算生产的技术效率及效率损失或从判定技术进步对农业生产的贡献两个方面进行分别的、单独的研究，而很少有研究能够将生产的技术效率测算及其增长来源两个方面结合，并从定量的角度去分析玉米生产的技术要素投入与其生产能力增长之间的关系。该文的研究目的是通过对我国玉米产业生产的前沿生产函数及效率损失函数的估计，得到各省生产的技术效率水平与影响因素，并进一步分析不同的技术要素投入对玉米生产的技术效率的影响，从而判断得出我国玉米产业未来发展主要依靠的可持续的发展途径和手段，并提出有一定指导意义的政策建议。

图1 我国玉米产业生产基本情况

2 玉米生产的技术效率分析

2.1 模型构建及变量选择

2．1．1 随机前沿生产函数及变量说明。

随机前沿生产函数是由 Meeusen［12］、Aigner［13］和Battese［14］分别独立提出的，反映了在具体的技术条件和给定的生产要素组合条件下，各要素的投入组合与最大产出量之间的函数关系。通过比较各生产单位实际产出与理想最优产出之间的差距，可以测算出生产单位的技术效率。技术效率值介于0到1之间，越接近1则说明技术效率越高。

超越对数生产函数模型是一种易估计和包容性很强的变弹性生产函数模型，它在结构上属于平方反应面 (Quadratic Response Surface)模型，可以较好的研究生产函数中投入的相互影响，各种投入的技术进步的差异及技术进步随时间的变化等。该文考虑到时间对生产的影响，采取超越对数形式来建立中国玉米生产的随机前沿生产函数模型，其模型函数的具体形式为:

其中，(1)式中，Yit表示玉米的单位面积主产品产量 (kg/667m2)，Ait为玉米的播种面积 (万hm2)，Lit为单位面积土地上的用工作价 (元/667m2)，Cit为投入的物质费用 (元/667m2)。βk(k=0，1，…9)为待估参数。Vit为白噪声项，服从均值为0、方差为的正态分布，Uit是反映生产单元i的技术效率损失的非负随机变量，独立于Vit。通常假定Uit服从均值为mit、方差为的半正态分布。其中，mit为效率模型，mit反映了生产单元i在第t年的技术效率水平，mit越大，技术效率越低。mit的测度模型为:

(2)式中，Xjit表示影响生产单元i的技术效率的第j个变量，δ0为常数项。δj是待估参数，取值反映了变量j对技术效率的影响程度，负的取值表示变量j的增加会促进效率的提高，正的取值表示变量j的增加会引起低效率出现。

2．1．2 技术效率损失函数及变量说明。

技术效率损失函数表示为:

(3)式中，DNit是成灾面积占受灾面积的比重，反映玉米生产受随机不可控制的自然因素 (主要包括旱涝灾害)影响的情况，PSit是政府补贴强度，反映政府引导玉米生产的政策倾向和政府对农业生产的扶持力度，主要依照自2004年开始对玉米主要产区省份的粮食补贴政策。Dim、Din是地区虚变量，Dim=1代表东南部玉米主要生产省份，Din=1代表中西部玉米主要生产省份。

(1)和 (3)式中的未知参数可由最大似然法联立地估计出来，Battese和Coelli［14］给出了似然函数及其一阶导数的表达式:

(4)式中参数γ反映了技术无效的程度，其取值在0到1之间。当趋近于0时，γ便趋近1，表明前沿生产函数的误差主要来源于随机变量Uit，说明生产单元的实际产出与可能的最大潜在产出之间的差距主要来自于技术的非有效性。当趋近于0时，值趋近于0，表明生产单元的实际产出与可能的最大潜在产出之间的差距主要来自于统计误差。Battese和Coelli还给出了技术效率的表达式，生产单位i在第t年的技术效率为:

(5)式中TEit为技术效率，E(·)表示对括号中的数学式求期望值。如果Uit=0，即没有效率损失时，TEit=1，生产单位i处于完全技术效率状态;如果Uit＞0，则，此时生产单位i为技术非效率。

2.2 数据来源与模型估计结果

2．2．1 数据来源说明。

选取2001～2011年全国玉米生产数据，包括安徽、甘肃、广西、贵州、河北、河南、黑龙江、湖北、吉林、江苏、内蒙古、辽宁、宁夏、山东、山西、陕西、四川、新疆、云南和重庆在内的20个玉米主产省或直辖市。数据包括玉米每667m2主产品产量、播种面积、每667m2用工作价、物质费用合计 (以上数据均来自2002～2012年《全国农产品成本收益资料汇编》)和成灾面积占受灾面积的比例 (数据来自2002～2012年《中国统计年鉴》)。其中每667m2用工作价和物质费用合计采用农产品生产资料指数 (数据来自2002～2012年《中国统计年鉴》，且2001年=100)进行了平减。

2．2．2 模型估计结果。

(1)生产函数估计结果

为分析全国玉米生产省级面板数据的生产技术效率问题，选用Frontier 4．1软件对数据进行估计，通过计算模型参数的结果如表1。

在全国玉米生产随机前沿函数估计结果中，播种面积与产量的正相关关系通过了1%水平的显著性检验，且系数达到1．329，说明玉米产量的增加与近10多年来玉米播种面积的扩大有直接的关系。用工作价与玉米产量有正向关系但未通过显著性检验，相关性不明显，这就说明我国玉米生产劳动力的投入成本与产量之间没有形成合理的配比，即劳动力成本投入存在冗余。物质费用投入与玉米产量间也有显著的正相关关系，说明增加包括生物化学型的和机械型的物质品投入可以显著的增加玉米产量。技术无效率程度的系数为正，且通过了1%显著性水平检验，表明玉米生产过程中存在着显著的效率损失。这说明了技术效率在解释玉米各主产地区的产出差异时是十分重要的，即非技术效率损失对玉米生产差异的影响非常显著。

表1 超越对数生产函数估计

(2)技术效率分析

通过估计全国玉米生产的非技术效率影响因素，结果表明:①自然灾害的非技术效率系数为正，即发生自然灾害会产生非技术效率，参数通过了10%水平上的显著性检验;②政府补贴对非技术效率有负向影响且通过了1%的显著性水平检验，也就是说政府对玉米生产的补贴水平越高，技术效率也会相应增加，这就表明如若要提高玉米生产的生产效率，从国家层面而言需要进一步加大对玉米产业的补贴力度;③玉米主产地区所处的地理位置也对生产的技术效率有一定影响，根据参数估计结果可知，东南部省份的非技术效率参数为负，即东南部地区生产玉米的技术效率更高，而中西部地区则相对较低，所以提升中西部地区的生产技术效率可以直接提高整个玉米产业的生产效率 (表2)。

表2 生产非技术效率影响因素估计

根据上述参数估计的结果可以计算出全国20个玉米主产地区的技术效率，从结果可以观察得出玉米主产地区的技术效率整体都达到了较高的水平，但各主产区的技术效率还存在一定差异。按地区计算平均技术效率，较低平均水平为广西的0．88，较高平均水平为内蒙古和新疆的0．98，并且在2007年和2011年山西的技术效率均达到了最高的0．99;按年份计算平均技术效率，水平最低的年份为2003年，技术效率只有0．89，而2004年、2007年、2008年、2009年和2010年的技术效率均达到了最高水平为0．96(详见表3)。

表3 2001～2010年全国玉米生产技术效率

根据主产地区所在地理位置计算平均技术效率结果如图2所示，可以看出东南部主产地区的技术效率平均值要明显高于中西部地区。除2003年发生了显著的技术效率降低外，全国玉米生产的平均技术效率整体呈增长趋势，这主要是由于2003年是农业生产历史上一个罕见的多灾年份，持续阴雨、洪涝灾害以及高温干旱，给各地区农业生产带来了极大的负面影响，致使粮油作物大幅减产，许多地区的玉米生产都发生了减产四、五成以上的状况，玉米种植户遭受了前所未有的农业经济损失，所以该年的技术效率值成为了“谷值”。

3 技术要素投入对生产技术效率的影响分析

农业技术进步是指农业技术在实现一定目标方面所取得的进化变革，所谓一定目标是指人们对技术应用所期望达到的目的及其实现程度。具体来讲，目标可以是提高农副产品产量、改善农产品质量、减轻劳动强度、节约物化投入及改善生态环境等［6］。诱致性技术进步理论 (Induced technicalinnovation theory)认为:“机械和生物技术的进步，都是生产要素相对价格变化和生产要素相对于产品的价格变化的反映，其目的是减少由缺乏弹性的土地和劳动的供给短缺造成的制约。”所以按照该理论，将农业技术类型可以整体划分为提高土地生产率的生物化学型技术和提高劳动生产率的机械型技术。相应的，在考察投入产出问题时，将这两种技术进步模式物化为生物化学型技术要素投入和机械型技术要素投入。所以，分析两种技术要素投入的费用与全国玉米主产区的技术效率之关系问题，就可以说明两种技术类型对玉米生产的贡献和影响，从而分析得出我国玉米产业未来发展的主要源泉和动力。

图2 东南部和中西部地区玉米生产的技术效率

3.1 模型与数据说明

为了估计两种类型的技术进步投入对全国20个玉米主产地区技术效率的影响，选取面板数据的回归模型来进行分析，具体的模型形式如下:

(6)式中，TEit代表技术效率，αki(i=1，2…2 k=0，1，2)为待估参数，μit为回归的随机误差。BCit和Mit分别表示生物化学型和机械型技术要素的投入，具体到本文选取了《全国农产品成本收益资料汇编》数据，将其中物质费用合计进行了分离，其中包括种子、化肥、农家肥、农药、农膜等在内的费用合计为生物化学型的投入，而除此之外的费用则合计为机械型的投入。

3.2 模型估计结果

在进行回归模型拟合分析前，对选取的各变量进行了平稳性检验，结果表明变量均通过了单位根检验，为平稳数据 (表4)。

进一步对变量进行协整检验，结果显示模型至少存在两个协整向量 (表5)，即存在长期的协整关系，可以对其进行回归分析。

面板数据的回归模型分为固定效应和随机效应两种模式，根据对F统计量的计算结果和Hausman检验结果，该文回归模型应为固定效应的变截距模型。

通过SPSS 18．0软件拟合回归模型后得到表7中参数估计结果，为深入分析不同地区的技术进步对玉米生产的影响，还分别对东南部和中西部的情况进行了回归。根据回归结果可以发现，无论是全国层面还是东南部和中西部的回归结果，其自变量均通过了显著性检验，即两种技术类型的要素投入对玉米生产的技术效率确实存在显著的影响。对于全国模型而言，生物化学型的要素投入对技术效率的贡献为0．026 6，而机械型投入只有0．006 8，说明全国玉米生产的技术效率受生物化学型要素投入的影响更为明显，也就是说增加生物化学型要素投入的效果要远大于增加机械型要素投入的效果。对比东南部和中西部模型的估计结果，发现东南部地区的机械型要素投入的贡献程度要明显大于中西部地区，这主要是由于东南部地区地势总体较中西部地区更适于机械化耕种，导致农业机械化率水平更高。同时，又由于东南部地区总体经济发展要优于中西部地区，所以对农业机械的总体投入更高。

上述分析证实，目前我国玉米产业的技术效率除受到包括自然灾害、政府补贴政策等外部因素的影响外，其增长的源泉则主要是来自技术投入，主要体现为对农业技术要素的投入。生物化学型技术进步对玉米生产技术效率的影响更为突出，是当前以及未来一段时间产业生产能力增长的主要途径和手段。总体而言，政府部门通过增加技术的要素投入可以显著提高玉米生产的技术效率，尤其对生物化学型技术的要素投入收效更好。对于东南部地区，采取生物化学型要素投入和机械型要素投入并重而倾斜于生物化学型要素投入的农业技术要素投入政策。对于中西部地区，则主要对生物化学型的要素进行投入，而对于适合大规模开展机械化耕种的地区则可以适当加大机械型要素投入的比重。

表4 变量的单位根检验

表5 Johansen面板协整检验

表6 模型形式设定检验

综上所述，生物化学型的技术对我国玉米产业发展的贡献和影响更为突出。具体研究生物化学型要素投入的各费用比重则可以发现，化肥投入所占比重最大，平均超过60%以上，其次是种子费用所占比重，达到在15%以上 (图3)。也就是说，增加化肥补贴以及玉米良种补贴，是增加生物化学型要素投入的两大措施。通过这两种措施都可以显著的提高土地的生产率，从而增加玉米单产，提高玉米的生产效率。当然，值得注意的是对于化肥的使用要将环境因素考虑在内，这就需要对玉米种植户进行相关的合理施肥、绿色施肥等种植技术的科普和培训。

表7 玉米生产的技术效率与技术投入类型回归估计

图3 生物化学型技术投入分类比重

4 结论和政策建议

4.1 研究结论

我国玉米产业生产能力总体处于上升阶段，发展势头良好。主产地区的生产技术效率整体水平较高，但各生产地区间存在一定差异，其中东南部地区生产技术效率要高于中西部地区。自然灾害、政府对玉米种植的补贴以及地域差异都对玉米生产的技术效率损失有显著的影响。玉米技术效率的内在来源是农业技术进步，主要体现在对生物化学型和机械型农资的投入。其中，生物化学型技术投入对玉米生产效率的贡献更为突出，是未来一段时间内玉米产业生产能力提高的主要途径。在生物化学型要素投入中，增加化肥补贴和良种补贴是较有效地增加玉米产量的两种主要措施。

4.2 政策建议

4．2．1 推进我国玉米生产的规模化，逐步实现土地经营权的流转。

坚持“依法、自愿、有偿”原则，引导农村土地承包经营权有序流转。鼓励和支持承包土地向专业大户、家庭农场、农民合作社等经营主体流转，发展多种形式的适度规模经营。结合农田基本建设，鼓励农民采取互利互换等方式，解决承包地块细碎化问题。玉米种植户经营土地面积达到一定规模，才能促进农业劳动过程机械化水平的提高，才能提升土地利用效率和玉米的产出效率并逐步实现规模化生产。探索建立严格的工商企业租赁农户承包耕地准入和监管制度。规范土地流转程序，逐步健全县乡村三级服务网络，强化信息沟通、政策咨询、合同签订、价格评估等流转服务。深化国有农垦管理体制改革，推行国有农场股份化改革试点。

4．2．2 提高对玉米种植的补贴力度。

根据该文的研究结论，政府部门对玉米种植的直接补贴对提高生产的技术效率有直接的显著正向影响，并且对种植技术投入尤其对生物化学型技术的投入对增产贡献明显，其中对提高技术效率最为明显的生化技术就是玉米品种的升级换代。国家财政的良种补贴范围要不断扩大，对于玉米的良种补贴幅度要随着种粮价格每年以一定幅度上调，上调幅度应不小于种粮价格上涨幅度。基地县的专用玉米良种补贴也要全面推开，各地县政府应建立相应督导小组监管良种及时补贴到位，要求结合农民种粮科技培训和相应的培训补贴机制并行开展，促使良种与良法相结合，提高补贴的效果。此外，还要对玉米主产区种植户实行直接的财政补贴，所需资金从粮食风险基金中列支。逐年扩大将粮食风险基金用于直接补贴粮农的比例，争取5年内主产区用于直接补贴的资金达到风险基金的70%，补贴数量达到商品粮的70%。

4．2．3 引入玉米种植保险，提高种植户抗风险能力。

自然灾害对玉米产量的波动影响非常明显，尤其是2003年的灾害频发导致玉米大面积减产。所以，应当尽快对玉米种植户开展自然灾害方面的保险，在灾害发生后可以使种植户有恢复经营生产的能力，从而保障玉米生产的稳健发展。一是组建政策性保险公司，通过再保险机制，其中超额赔付部分由政府补贴，最大限度地分散玉米生产风险，减少原保险经营者的风险分摊损失。二是建立农业风险准备金，用于发生巨灾时的大额赔付，资金来源可从涉农的国家专项资金中调剂。对农业保险经营主体的盈余，可在一定期间内减免其所得税，所减免的税收部分应再转入专项农业保险基金。并允许经营主体从税前经营盈余中扣除一定比例的资金作为保险准备金，以增加经营主体的资金实力。

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