东中西部地区化肥技术效率测算

[摘要]本文运用随机前沿生产函数测度模型，对1998—2017年全国31个省级行政区的农业生产技术效率进行测算。研究发现，我国农业生产技术效率的均值为0.782，化肥技术效率为0.57，两者分别呈现东部>中部>西部和中部>东部>西部的非平衡格局。针对不同地区化肥投入过度问题，本文提出加大财政支出、科技投入、加强劳动力资本积累、发挥地区优势等措施。

[关键词]技术效率;前沿面生产函数;粮食安全;化肥施用

中图分类号：F224 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201912

粮食安全问题一直以来都是国家高度重视的问题。作为人口第一大国，我国一直以来都把粮食安全问题放在至关重要的位置。美国世界观察研究所所长布朗曾预言谁也养不活中国。然而，直到现在中国的粮食危机并没有出现。2017年我国粮食总产量为66 161万t，播种面积为16 332千hm2，我国正用占全球耕地7%的土地养活着世界20%的人口。

那么，是什么因素使得我國粮食产量一直保持持续稳定增长？除政策支持、技术进步等要素外，化肥在我国农业生产中起了重要的作用。孔祥智[1]通过测算改革开放以来化肥对农业产值的贡献率，表明化肥是农业经济增长尤其产量增长的重要驱动因素。巩前文等[2]从农村经济发展的角度分析其与化肥投入的关系，认为农村经济发展与化肥投入呈现库兹涅茨曲线关系，一定时间内化肥投入能提高产出带动农村经济发展。此外，又有学者指出，化肥投入强度与人均国民收入呈现持续库兹涅茨“倒U”型关系。关于我国化肥施用强度与人均GDP的关系图（见图1）验证了库兹涅茨曲线的存在。

我国是世界上化肥使用量最多的国家。2017年我国的农用化肥折纯量为5 859.4万t，化肥投入高达352.27kg/hm2，是国际化肥施用上限（225kg/hm2）的1.57倍[3]。我国化肥投入过度已成为公认的事实，农业生产不应该过度依赖化肥。那么化肥对我国农业生产的贡献度是多少？节肥潜力又是多少？如何保证在实现化肥减量的同时保证我国农业持续稳定增长？这些都是本文需要探讨的问题。

农业生产技术效率反映了我国农业生产水平高低，是国家稳定发展和人民健康生活的基础，直接关系到农业生产的产出效益。关于技术效率，以往研究做了很多探讨。Farrel[4]最早提出了生产效率的衡量方法，对农业生产效率进行了测算分析，得到生产效率前沿面。多数学者认为，劳动力转移、劳动力结构、化肥使用强度、农户兼业化、机械化水平、耕地细碎化、天气条件等都会对农业生产技术效率产生影响，而加大技术投入、提高农业技术化水平、实行土地流转、定期进行培训教育都能对提升技术效率产生重要影响[5-10]。

以往的研究多是针对某几个省份进行微观调研测算技术效率，少有从全国地理划分的视角进行探讨。本文在前人研究的基础上做了一些思考，可能的边际贡献在于，从全国地理划分的角度，分区域探讨我国农业产值的技术效率;针对全国农业而非从单一作物的角度探讨我国农业总体的技术效率;模型方面运用超越对数随机前沿面生产函数分析农业生产技术效率运用Tobit模型分析技术效率影响因素[11-15]。

1 模型设定与变量解释

1.1 超越对数生产函数模型

技术是指将投入转化为产出的一种系统或者方式，而技术效率反映潜在最大产出与实际观察到的产出之比。传统方法往往把所有决策单位看成一个总体，测算效率的方法一般分为两种：第一种是参数下的随机前沿（SFA），第二种是非参数下的数据包络分析法（DEA）[16]。数据包络分析法属于非参数不能计量检验，本文选择随机前沿生产函数模型，估计粮食生产技术效率。

根据Bttese等和Coelli等的模型，构建超越对数随机前沿生产函数：

lnY=β0+β1lnFit+β2lnMit+β3lnPit+β4lnEit

+β5T+β6（lnFit）2+β7（lnMit）2+β8（lnPit）2

+β9（lnEit）2+β10lnFitlnMit+β11lnFitlnPit

+β12lnFitlnEit+β13lnMitlnPit+β14lnMitlnEit

+β15lnPitlnEit+β16T2+（vi-ui）

式中：Y是被解释变量，为单位面积农业产值，万元/公顷;Fit、Mit、Pit、Eit分别表示单位面积化肥投入，吨/公顷，单位面积机械投入，瓦/公顷，单位面积劳动投入，人/公顷，单位面积财政投入，元/公顷;β1—β15表示待估参数;ui为无效率项，假定服从Battese等的设定形式，即：

上述模型的非参数估计采用最大似然法估计，似然函数中构造如下方差函数：

若γ接近于0，那么技术非效率接近于0，最小二乘法估计优于最大似然估计;若γ接近于1，那么技术非效率接近于混合误差，最大似然估计优于最小二乘法，模型采用随机前沿估计是合理的。化肥技术效率公式为：

TE=exp（-ui）                                                          （4）

式（4）反映的是样本生产单元实际产出与可能实现的最大产出的比值，所测度的是生产单元的使用所有投入的技术效率。为了进一步得到上述所定义的化肥投入效率，假定不存在无效率的生产，即令式（3）中ui=0，此时的投入产出将均处于生产前沿面上。

1.2 指标选择及数据来源

本文选出1998—2017年我国31省级行政区相关投入产出面板数据。数据来源为《中国统计年鉴》《中国农村统计年鉴》《全国农产品成本收益资料汇编》《新中国60周年统计资料汇编》。本文所使用的产出变量和投入变量如下。

农业产出变量：是以1998年不变价格折算的单位面积农业产值（万元/公顷）。投入变量：包括化肥投入、机械投入、劳动投入、财政投入。化肥投入：以化肥施用折纯量除以农作物播种面积计算。机械投入：主要是农、林、牧、渔的机械动力的总和，以机械总动力除以农作物播种面积计算;劳动投入：以第一产业从业人数计算，第一产业从业人数除以农作物播种面积。财政投入：用于衡量政府对农业的支持程度，用《中国农村统计年鉴》中农林水支出除以农作物播种面积计算[17-20]。

根据以往研究，本文将全国各省划分为东、中、西三各地区（见表2）。东部地区包括京、津、冀、辽、沪、苏、浙、闽、鲁、粤、琼等省。中部地区包括晋、蒙、吉、黑、皖、赣、豫、鄂、湘、桂等省。西部地区包括川、黔、滇、藏、陕、甘、青、宁、疆等省。

2 实证分析

2.1 技术效率描述性统计结果

采用stata14.0计算我国农业生产技术效率，其结果见表2。γ值为0.719，说明模型总体效果较好，即混合误差项有71.9%的因素可以用技术无效率项来解释，模型适用于随机前沿模型。单位面积化肥投入的一次项系数与二次项系数为负且均显著，说明化肥投入过度，减少化肥投入反而能提升农业产值;单位面积劳动投入的一次项系数和二次项系数皆为正，且二次项系数显著，证明单位面积劳动投入量与农业技术效率成正比;单位面积机械化投入一次项系数为正且不显著，二次项系数为负，说明农业生产所需要的机械投入随着时间的增长在减少;单位面积农林水支出的一次项系数与二次项系数都是负数且不显著的。

2.2 技术效率统计结果

表3反映了各省技术效率的均值（0.782），说明我国技术效率水平还有提升空间。其中排名最高的省份为海南（0.891），四川、湖北、福建、广东、新疆、河南、江苏、天津、广西均位于全国前列。青海的技术效率最低为（0.539），云南、贵州、上海、江西、甘肃、西藏、内蒙古、宁夏、山西、青海属于效率较低的几个省。以0.6、0.8为临界点，将技术效率分为高中低三个档次，高效率的地区数占总数的51.6%，中等效率的地区占总数的38.7%。低效率的地球占总数的9.7%。总体而言，农业技术效率一般的地区是处在0.8以上的，效率偏低的地区（青海、宁夏、山西）占比较少。其原因是农业技术水较高的地区多数位于东部地区，经济发达，技术水平相对较高，气候条件优越，且有着悠久的农业种植历史，农户的综合素质相对较高。青海、宁夏、山西三省位于中西部地区，自然条件较为恶劣：青海地处青藏高原平均海拔3 000m以上，地貌以山地丘陵为主，且年平均降水量只有300mm左右，自然环境恶劣造就了青海技术效率较低的事实;宁夏属于温带大陆性半干旱气候，常年干燥少雨，土壤类型主要为灰漠土、灰褐土，养分少，不适宜农作物播种;山西位于黄土高原东部，土壤条件差，且山西属于北部地区，冬季漫长，夏季短暂，日照时间短。此外，三省经济水平都比较落后，技术水平相对于东部地区要差很多[21-25]。

考察1998—2017年东、中、西部地区农业技术水平的趋势图，见图3（a）。从图片上看，农业技术效率整体呈现波动变化的状态。1998年东、中、西部地区农业生产技术效率普遍偏低，东部地区和西部地区效率一度低于0.55，中部地区1998年也只在0.625的水平上徘徊，1998—2000年呈现一个快速增长的趋势。2000—2006年呈现波动上升的状态。2006年东部地区效率升至最高状态为0.88，之后效率下降，到了2010年效率又呈现上升趋势。2014年之后东部地区和西部地区的农业技术效率都缓慢下降，而西部地区先缓慢上升再呈现下降趋势，这期间西部地区的技术效率一度超过了中部地区。

总的来说，农业技术效率中，东部地区>中部地区>西部地区。长期以来东、中、西部三区域的地理位置、自然资源、产业结构等多方面的差异使得各省份对外开放程度参差不齐，同时经济转型过程中市场体制并未得到充分完善，形成较强的地区技术壁垒[26-27]，使技术在省际之间的扩散并不顺畅，因此不同地区所面对的技术集存在差异。各地区根据其自然资源、地理位置、技术、劳动、资本等当地特定的条件，选择适当的技术来组合劳动和资本，以提高竞争优势，从而有些地区可能采用资本节约型技术[28-30]，有些地区可能采用劳动节约型技术，劳动节约型前沿面对劳动充裕地区而言可能并不代表其前生产前沿，资本节约型的前沿技术对劳动力充裕的地区来说也并非技术最先进，故各地区的生产前沿会存在不同[31-32]。

总体来看，我国农业生产技术效率呈现先上升后下降再上升的趋势。技术效率整体在0.65～0.8波动。东中西部地区技术效率波动趋势和全国波动较为一致。从各地区技术效率与化肥技术效率的比较来看（见图3（b）），东部地区技术效率最高为0.83，中部地区次之（0.77），西部地区最低，效率值为0.74。各地区化肥技术效率并不高，均值為0.57，说明现有的技术水平下，化肥效率提升仍有40%左右的提升空间。化肥技术效率呈现中部>东部>西部的趋势。中部地区化肥技术效率最高为0.67，西部地区化肥技术效率最低为0.47。由此可知农业技术效率值和化肥技术效率值并不一致，且改善化肥技术效率有利于提升农业生产技术效率。

3 结论及政策建议

本文利用全国31省1998—2017年的面板数据，采用随机前沿面生产函数对我国农业生产技术效率进行测算，结果显示：我国农业生产技术效率均值为0.782，仍有提升空间;东中西部地区农业生产效率差异较明显，呈现东部地区>中部地区>西部地区的趋势，这主要是因为东部地区地理位置优越，经济较发达，生产技术更为先进。本文实证研究显示，化肥投入与农业产值呈反向关系，说明我国农业化肥投入与农业生产满足库兹涅茨倒U型关系，即当化肥施用强度达到一定程度时，农业产值并不会随着化肥投入的增加而增加;化肥效率的结果表明技术效率最高的东部地区投入效率并非是最高的，说明化肥投入过度时，减少一定化肥投入并不会立刻提升农业技术效率。

上述結论对于提升我国农业生产技术效率具有非常重要的意义，本文提出如下政策建议：首先，加大科技投入在有条件的地区普及农业机械化，开拓新型农业经营方式，推进粮食适度规模化经营。其次，加大财政投入，增加对农业科研院所特别是中西部地区农业科研院所的资金支持，鼓励农户掌握正确的施肥方式，切忌过量施肥，鼓励农户使用有机肥。再次，重视农业劳动力资本积累，进一步落实“科教兴国、人才强国、新型职业农民固农”的战略要求，提升劳动者素质。另外加强市场监管尤为重要，目前我国化肥市场管理比较混乱，化肥参差不齐，农户对化肥质量的信心不够，在生产过程中，倾向于增施化肥提升产量。最后，针对不同地区农业生产侧重点应有所不同，做到发挥地区优势，提升农业生产技术效率。

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收稿日期：2019-09-15

作者簡介：陶素敏，女，硕士，研究方向为粮食经济。

Are there Significant Differences in the Technical Efficiency of Chemical Fertilizers in Different Regions？

——Based on Frontier Production Function Analysis

Tao Sumin

（Institute of Food Economics of Nanjing University of Finance and Economics， Nanjing， Jiangsu 210046）

Abstract：This paper use the stochastic frontier production function model was used to calculate the technical efficiency of agricultural production in 31 provinces from 1998 to 2017.It is found that the average technical efficiency of agricultural production in China is 0.782， which is significantly higher in the eastern region than in the central and western regions.In view of the problem of excessive fertilizer investment in different regions， this paper puts forward measures such as increasing financial expenditure， science and technology investment， strengthening labor capital accumulation and giving play to regional advantages.

Key Words：technical efficiency，Frontier production function，food security，fertilizer