基于碳排放的河南省粮食绿色全要素生产率分析及对策建议*

邓灿辉，马巧云※，魏莉丽

(1.河南农业大学信息与管理科学学院，郑州 450000；2.河南农业大学经济与管理学院，郑州 450000)

0 引言

粮食安全战略是国家安全战略的重要组成部分，保障粮食安全始终是中国农业政策的核心[1]。当前我国粮食已经实现多年增产，但因农药化肥投入不断增加、耕地超强度开发利用等所引起的问题日渐突出，资源和环境的弦绷得越来越紧，已严重危及到我国农业的可持续发展和国家粮食安全。随着新粮食安全观的提出，农业绿色发展已成为现阶段我国粮食生产的一个重要命题。2017年中办国办印发了《关于创新体制机制推进农业绿色发展的意见》，要求全面建立以绿色生态为导向的制度体系，基本形成与资源环境承载力相匹配、与生产生活生态相协调的农业发展格局，为农业绿色可持续发展指明了方向。传统的粮食全要素生产率(Total Factor Productivity，TFP)核算主要基于多种要素投入和期望产出，并未将粮食生产过程中生产资料使用导致的碳排放等非期望产出纳入考虑范围。粮食绿色全要素生产率(Green Total Factor Productivity，GTFP)区别于传统TFP，是指粮食生产中考虑包含劳动力、资源、资本等在内的总投入与包含经济要素、污染物排放在内的总产出的比率[2]。深入分析粮食绿色全要素生产率符合当前国家农业绿色发展的总方针，能够整体上促进粮食产量、资源与环境三者之间的平衡发展。

前人从不同视角，运用多种数理模型对粮食TFP进行了大量研究。郎新婷、张利国、刘晓晖[3-6]等运用DEA-Malmquist模型分别对全国31个省市、13个粮食主产区及越南、印度尼西亚等国家的粮食全要素生产率进行了对比分析。程申、郑志浩[7]采用Tornqvist-Theil指数法测算了玉米、小麦和稻谷3种主要粮食作物TFP，并指出未来中国粮食TFP的增长主要依赖科技进步。陈军民[8]基于非参数HMB模型研究发现，河南省粮食增产的主要因素是各种投入要素的不断增加。董莹、效赛丽[9-10]通过SFA模型分别对全国和河南省的粮食TFP演化轨迹进行了分析。范丽霞[11]使用SBM-Malmquist生产率指数测算了全国28个省的粮食TFP，并通过核密度估计和马尔可夫链方法系统分析了粮食TFP的地区差异。闵锐、李谷成[12]则运用Malmquist-Luenberger指数模型研究指出，是否考虑环境因素对粮食TFP测算结果影响较大。在GTFP的研究中，前人运用非期望产出的EBM-DDF、SBM、Malmquist-Luenberger指数模型、空间计量模型及势效系数法等对工业、农业、装备制造业和物流业等不同行业的GTFP进行了测算[13-16]。但是当前对粮食TFP的研究多是运用传统模型基于单一的期望产出进行相关测算，将期望产出和非期望产出同时纳入指标体系内进行系统研究则鲜有报道。

河南省是农业大省，也是我国13个粮食主产区之一，由于化肥的过度使用，已导致了土壤、水源的严重污染[17]。深入分析河南省粮食GTFP对于提高我国粮食质量安全，推动农业生态环境保护具有重要的理论与实践意义。因此，文章基于2004—2016年时间序列，以河南省18个地市为研究对象，运用SBM-ML指数模型，对粮食传统TFP及GTFP进行测算和对比分析，深入探讨粮食GTFP的时空演变及其与粮食产量的二元空间相关性，以期为我国探索农业绿色发展模式提供理论基础和技术支撑。

1 研究方法与指标体系构建

1.1 研究方法

1.1.1 SBM-ML指数法

SBM-ML指数法是将Malmquist-Luenberger生产率指数法(简称ML指数法)与SBM模型相结合的一种方法。该方法不同于传统径向角度的DEA模型，通过非径向非角度的方向性距离函数来处理非合意产出[18]。同时为解决传统模型单一选择投入或产出测度角度而忽视另一方面的问题，改进后的方法无需选择测算角度，可以同时将投入减少与产出增加纳入到考虑范围内，提高测算效率的精确度。

1.1.2 探索性空间数据分析法

探索性空间数据分析法(ESDA法)基于“让数据说话”的特征，区别于传统的直观判读数值地图分析空间集聚问题，通过数据客观分析变量的空间关联性及集聚现象。某一变量在空间上产生集聚，即表示该变量在各个地域单元相互之间具有自相关性。当呈正相关关系时，表明某个地区的测量属性与相邻空间区域具有同一种变化趋势，即存在空间集聚性。当呈负相关关系时，表明某个地区的测量属性与相邻空间区域无相同的变化趋势，即不存在空间集聚性。该文主要运用ESDA法探讨粮食GTFP与粮食产出的二元全局空间相关性。

1.2 指标构建与数据来源

1.2.1 指标体系构建

第一，投入指标的选取。该文选取第一产业从业人员、粮食作物播种面积、农业机械总动力、农药使用量和化肥折纯量分别代表劳动力投入、土地投入、机械动力投入、和农药化肥投入。粮食生产作为农业中的一部分，以上投入要素多是农业大口径的统计数据。因此，为保证测算结果精确性，参照用闵锐等[19]所使用的方法，通过权重系数将粮食生产投入从广义的农业投入中剥离。权重系数A=粮食作物播种面积/农作物播种面积，权重系数B=(农业产值/农林牧渔总产值)×A。其中，用农业机械总动力、农药使用量和化肥折纯量乘以A来表示最终投入，用第一产业从业人员乘以B来表示最终投入。粮食作物播种面积作为土地投入保持不变。

第二，产出指标的选取。产出指标分为期望产出即“好产出”和非期望产出即“坏产出”。其中，选取粮食产量作为期望产出，选取碳排放量作为非期望产出。一般而言，农业生产的碳排放源主要来自化肥、农药、农膜、农业机械等的使用及农业翻耕、灌溉等，各碳源碳排放系数参照表1。

表1 粮食生产碳排放碳源、系数及参考来源

表2 2004—2016年河南省粮食全要素生产率及其分解

碳排放计算公式为：

E=∑Ei=∑Ti·δi

(1)

式(1)中，E表示粮食生产的碳排放总量，Ei表示粮食生产过程中各碳源的碳排放量，Ti表示各碳源的量，δi表示各碳源的碳排放系数。

1.2.2 数据来源

该文选取河南省18个地市，包括安阳市、鹤壁市、济源市、焦作市、开封市、洛阳市、漯河市、南阳市、平顶山市、濮阳市、三门峡市、商丘市、新乡市、信阳市、许昌市、郑州市、周口市和驻马店市作为研究对象。时间序列设置为2004—2016年，所需研究数据均来自《河南统计年鉴》。空间数据以国家地理信息数据中心的标准1 ∶150万矢量数据为基本参照。

2 结果与分析

2.1 粮食绿色全要素生产率时空演变分析

2.1.1 时间维度下粮食绿色全要素生产率演变

表2结果显示，2004—2016年河南省粮食GTFP和传统TFP并不一致，粮食GTFP整体低于传统TFP，这表明不考虑非期望产出的传统TFP会过高的估计粮食的生产效率，粮食生产过程中依旧存在粗放型增长的情况。整体来看，粮食GTFP平均增长为2.3%，其中技术效率平均增长贡献仅为0.1%，而技术进步平均增长贡献达2.3%；传统TFP平均增长为3.4%，其中技术效率平均增长贡献为0.7%，技术进步平均增长贡献则达到2.8%。由此可见，无论是对粮食GTFP还是传统TFP来说，技术进步的贡献率整体上高于技术效率。

单一从河南省粮食GTFP视角看，2004—2016年共有4个年份处于下降状态，8个年份处于上升状态。其中，2005—2006年增长最快，达11.8%。2013—2014年下降幅度最大，降低2.5%。从2004—2016年河南省粮食GTFP分解来看，技术效率和技术进步整体处于上升状态。其中2007—2008年、2009—2010年、2010—2011年、2014—2015年和2015—2016年为技术效率增长年份，2014—2015年增长幅度最大达4.4%，其次为2009—2010年和2010—2011年增幅均为3.5%；其余年份为下降年，2004—2005年下降最多达5%，其次是2005—2006年下降4.6%。除2006—2007年技术进步未发生变化，2009—2010年和2011—2012年为技术进步下降年外，其余年份技术进步均为上升年。其中，2005—2006年技术进步上升幅度最大为17.2%，其次是2004—2005年，增长4.3%。从以上分析可以看出，2004—2006两年的技术进步和技术效率呈相反的发展趋势，技术进步不断提升，技术效率则不断下降。这主要由于2004—2006年河南省注重依靠提高粮食生产的劳动、资本等生产要素的投入质量来驱动粮食GTFP的增长，片面追求技术进步，忽略了生态环境污染的问题，导致了农业资源的过度浪费及技术效率的降低。

图1显示了2004—2016年河南省粮食GTFP、技术效率和技术进步时间演变过程。可以看出，2004—2009年河南省粮食GTFP和技术进步趋势较为一致，技术效率变化相对平稳，表明这一时间段内河南省粮食GTFP的主要驱动因素为技术进步。2009—2014年则是技术进步无较大变化，粮食GTFP和技术效率保持相对一致的变化趋势，表明技术效率是推动这一时期河南省粮食GTFP变化的重要因素。2014—2016年，粮食GTFP、技术进步和技术效率均产生了较大幅度的变动，且三者趋势一致，表明这一时段技术进步和技术效率共同驱动了河南省粮食GTFP的变化。

图1 2004—2016年河南省粮食绿色全要素生产率及其分解项时序变化

表3 2004—2016年河南省各地市粮食GTFP及其分解

2.1.2 空间维度下粮食绿色全要素生产率演变

表3结果显示，2004—2016年粮食GTFP处于上升的地市有郑州市、平顶山市、安阳市、鹤壁市、新乡市、焦作市、濮阳市、许昌市、漯河市、三门峡市、南阳市、商丘市、周口市、驻马店市和济源市，其中增长幅度最大的是驻马店市达2.7%，其次是鹤壁市和新乡市均增长了1.7%。开封市、信阳市和洛阳市整体处于下降状态，分别下降0.2%,0.6%和1.3%。

从粮食GTFP分解看，各地市技术进步变化幅度要整体高于技术效率。开封市、安阳市、鹤壁市、焦作市、信阳市和商丘市的技术效率未发生变化，表明这6个地市粮食GTFP变化主要依赖于技术进步。郑州市、洛阳市、平顶山市、许昌市、南阳市、周口市和济源市技术效率整体处于下降状态，但下降幅度均较小；而新乡市、濮阳市、漯河市、三门峡市和驻马店市5地市处于上升状态。从技术进步上看，郑州市、平顶山市、安阳市、鹤壁市、新乡市、焦作市、濮阳市、许昌市、漯河市、三门峡市、南阳市、商丘市、周口市、驻马店和济源市等15个地市处于年均增长状态，其中鹤壁市年均增长值最大为1.7%，其次为驻马店市和南阳市，分别为1.6%和1.5%。而开封市、洛阳市和信阳市3个地市处于年均下降状态，分别下降了0.2%,0.7%和0.6%。

为了更加直观地展示河南省粮食GTFP的空间动态演化轨迹，该文选取2005年、2009年、2013年和2016年等4个年份，运用ArcGIS软件分别绘制粮食绿色全要素生产率空间分布图。根据图2，整体上看，2005年、2009年和2012年河南省均有1/3地市的粮食GTFP大于或等于1.0，基本处于稳定状态。2016年受技术进步和技术效率同步下降的影响，有14个地市的粮食GTFP都小于1.0。分区域看，4个年份豫东、豫西地区的粮食GTFP处于持续下降状态，豫南、豫中地区处于缓慢上升状态，豫北地区则处于持续上升状态。说明豫北地区整体推动了河南省粮食GTFP的增长，粮食生产与资源节约呈和谐发展，属集约式粮食生产模式。而豫东和豫西地区由于粗放式的生产模式，资源和环境压力不断增大，粮食GTFP持续下降，绿色增产、节能增效将成为该地区未来粮食生产的重要目标。

图2 河南省粮食绿色全要素生产率空间格局演变

2.2 河南省粮食绿色全要素生产率空间探索性分析

粮食GTFP对粮食绿色生产具有关键性作用。因此该文继续选取2005年、2009年、2013年和2016年作为时间节点，探讨河南省粮食GTFP与粮食产出的二元全局空间自相关。基于河南省18地市的粮食GTFP和粮食产量数据，通过Open GeoDa软件测算出两者的二元全局空间自相关指标，即Moran′s I指数(详见图3)，来展现河南省粮食GTFP和粮食产量的空间依赖程度。结果表明，2005年、2009年、2013年和2016年的Moran′s I指数分别为-0.264 6,0.264 9,0.117 5和0.313 8。根据4个年份Moran′s I值的变化可以发现，河南省粮食GTFP和粮食产出的二元全局空间自相关演变整体呈“N”型发展。其中，仅2005年Moran′s I指数为负值，表明粮食GTFP和粮食产出呈负相关，即该年份河南省粮食GTFP高的核心地市被粮食产出低的相邻地市所包围，粮食GTFP与粮食产出处于不平衡的发展状态。2009年、2013年和2016年的Moran′s I指数为正值，表明粮食GTFP与粮食产出呈正相关，即河南省粮食GTFP高的核心地市被粮食产出高的相邻地市所包围，整体处于平衡发展的状态。

图3 河南省粮食绿色全要素生产率和粮食产出二元全局Moran散点

3 结论与建议

3.1 结论

针对传统粮食TFP测算的弊端，该文基于绿色的视角，将非期望产出(碳排放)纳入粮食TFP的研究框架内，以2004—2016年为时间序列对河南省粮食GTFP的时空演化及其与粮食产出的二元全局空间自相关进行了探索性分析，得出主要结论如下。

(1)整体来看，河南省粮食GTFP明显低于传统粮食TFP，表明忽视碳排放的全要素生产率测算与实际有较大偏差。

(2)基于时间演变视角，2004—2016年河南省粮食GTFP的驱动因素经历了由技术进步驱动转变为技术效率驱动再转变为技术进步和技术效率共同驱动的过程，但技术进步的贡献率明显高于技术效率，未来时期内技术进步依旧将是推动河南省粮食GTFP增长的主要因素。

(3)基于空间演变视角，2004—2016年河南省18个地市的粮食GTFP有明显差异，其中有3个地市整体呈下降趋势，15个地市呈上升趋势。河南省粮食GTFP与粮食产出的二元全局空间自相关大体呈“N”型变化，粮食GTFP和粮食产出由不平衡发展逐渐趋向平衡发展。

3.2 建议

(1)转变发展模式，探索粮食绿色增产的道路。抓住农业供给侧改革的政策优势，改变传统依靠增加种植规模或加大农药、化肥等投入来实现粮食增产的粗犷发展模式。充分运用现代科技信息化手段，建立粮食生产大数据监测云平台，实现精准化投入，高质量产出。提高粮食种植生产过程中农药、化肥等投入资源的使用效率，优化用药用肥结构，走循环可持续的绿色增产道路。

(2)因地制宜，有效利用技术进步和技术效率双轮驱动。充分梳理河南省不同地市的粮食生产特征，了解各地市粮食生产的优势和劣势，加快不同地市间的共享交流，推动各要素在不同地市间的流动。对于粮食GTFP较低的开封、洛阳和信阳等地要充分发挥技术进步在粮食增产中的作用，政府、高校、科研机构与企业形成发展合力，加大粮食绿色增产的资金支持，不断推进粮食种植技术的创新，加快新技术的推广宣传与广泛运用。平顶山、许昌和驻马店等绿色全要素生产率缓慢上升的豫南和豫中地区，要注重土地、人力等生产要素利用效率的提高，加强对农民科学种粮的培训与指导，实现技术进步和技术效率对粮食增产的双驱动。

(3)推进河南省粮食绿色全要素生产率与粮食产出的平衡发展。河南省粮食绿色全要素生产率与粮食产出的空间自相关指数即Moran′s I指数在不同年份呈现正值或负值，表明两者并未实现完全均衡发展。因此建议政府应出台相应激励措施，加大粮食绿色全要素生产率与粮食生产的联动效应。国家层面要强化顶层设计，完善农民绿色种粮的激励机制，加强对以绿色生产导向的补贴落实与监管，从根本上提高农民的积极性。地方政府要加强科学种粮、绿色种粮的宣传力度，为农民绿色种粮提供配套的基础设施与技术指导，降低投入冗余，实现粮食生产能力的综合提升。