农业经营规模化发展对化肥施用强度的影响 ——基于投入产出规模化视角的分析

马永喜，马一鸣

（1.浙江理工大学 a 浙江省生态文明研究院，b.经管学院，浙江 杭州 310018；2.之江实验室，浙江 杭州 311121）

一、问题的提出

伴随着粮食产量的不断增长，中国农业生产中化学品的使用也不断增加。近30 年，我国粮食产量增长约60%，而化肥施用量却增长了两倍，远远超过粮食产量的增速①。化肥的大量施用是一把双刃剑，其在促进粮食产量增加、保障粮食安全的同时，也带来了较高的健康成本[1]和巨大的资源浪费与环境威胁[2,3]，这与可持续粮食生产的农业发展目标背道而驰。

农业规模化发展是我国近年来农业发展的重要战略[4]。2014 年11 月，国务院颁布了《关于引导农村土地经营权有序流转发展农业适度规模经营的意见》，鼓励土地依法有序转让，开展适度规模经营。2016 年，我国的家庭承包地流转面积占总承包土地面积的35.1%，流转耕地的农户数量达到29.7%[5]，农业规模化经营已是大势所趋。在将来一段时期内，我国将继续推进农业规模化发展，农业经营规模将不断扩大[1]。农业经营的规模化会对化肥施用产生怎样的影响，已经成为当前非常值得关注的理论及现实问题。

现有关于农业经营规模对化肥施用影响的研究不多，对于规模化经营将会增加还是减少化肥的使用，学术界对此问题认识不一。一些学者认为随着农场规模的扩大，农业经营方式和技术变革具有规模效应，专业化经营的规模化农场在相同面积的土地上将使用更少的肥料[6,7]。Wu 等[7]研究证实施肥量与土地面积之间具有反向关系。而另有一些学者认为，农民在农业生产中为保障作物的产量会以化肥投入来替代逐步流失的农业劳动力，从而会增加化肥的施用[8-10]。此外，还有少数学者认为农业化学品使用与农场经营规模之间没有显著的正向或反向关系，化肥使用量与劳动密集度、种植结构及经济回报和农户技术信息获得等因素有关[11,12]，而与农场经营规模无关。

已有文献大多以农场土地面积来衡量农业经营规模，研究农业经营规模和化肥施用之间的关系。但越来越多的学者认为，这种采用单一农业经营规模衡量指标的研究方法，会导致其他多种规模性影响因素不能与土地面积因素有效分离，使得对农业经营规模与化肥施用之间关系的认识出现诸多争议[13]。在研究方法上，大多数研究采用固定效应模型计量分析方法[14,15]，没有考虑和刻画农户化肥施用中的惯性行为等问题[16]。基于此，本研究将从农业投入和产出相结合的角度，以土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出等多规模性变量来综合地衡量农业经营规模化发展，并利用浙江省水稻种植户地块层面的投入产出面板数据，采用动态面板模型系统GMM 方法，实证检验农业经营规模的发展（投入与产出等规模性变化）对化肥施用强度的影响。

二、理论分析与模型构建

农业经营规模在理论上不仅仅与农业耕地面积（土地面积）有关，还与资本和劳动投入及产出收益有关[17-19]。农业经营规模的发展不仅表现为土地规模的扩大，还表现在劳动和资本投入的集约化和农业产出的规模化。而不同类型的投入与产出的规模性变化对化肥施用强度的影响路径及机制不尽相同，本研究拟分析土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出这些规模性变量对化肥施用强度的影响。1）土地规模的技术限制效应。对于土地耕作面积较小的农户来讲，增加使用农用化学品比增加机械设备和技术投资更容易，因而其化学品施用量相对较高[14]。农户土地面积规模是限制农业生产新技术新知识应用的重要影响因素[7]。经营较大面积的农户通常更易于采用现代农业技术和管理方法，释放因土地面积约束对新技术使用的限制，从而提高农用化学品（例如化肥）的使用效率，从而降低其使用强度。2）劳动投入与化肥投入之间的替代效应。劳动力和化肥都是农业生产中的重要投入要素。伴随着劳动力相对成本的逐步提高，多数农民的理性选择是转向回报更高的非农工作，而以化肥等要素的增加来弥补劳动力流失可能带来的产量损失[20]。3）资本投入对化肥投入的拉动作用。农业资本化经营已成为现代农业规模化发展的重要动力[21,22]。规模化经营的农户面临着更大的投资风险压力，而农业生产中化肥产出弹性较大[23]，规模化农户更注重化肥农药等短期的流动性资产与机械设备等固定资产的同步跟进[24,25]。因而，为稳定提高产量、保障资本投入收益，农业投资的加大将会对化肥的施用有一定的拉动作用。4）农业产出的收入效应。化学肥料在保证农业产量和收成质量上有着重要作用。粮食增产能够给农户带来较高的收入[26,27]，而家庭收入水平较高的农户，更可能尝试环保型的生产行为[28]，这会导致其减少化肥施用强度。但是，农业产出的增加所带来的收入的增长，也可能正向激励农户增加包括化肥在内的生产要素的投入，以期获得更多的产出[16]，因而农业产出的增加对化肥施用强度的影响将具有一定的不确定性。综上所述，农业经营规模化发展引起土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出的变化，这些变化将通过不同的渠道对化肥施用强度产生各自不同的作用。本研究将实证检验农业经营规模化发展究竟会对化肥施用强度带来怎样的影响，尤其是土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出这些农业经营投入和产出规模变化会对化肥施用强度带来怎样的影响。

1.模型设定与估计方法

为分析农业生产土地面积变化对化肥施用的影响，Wu 等[7]构建了如下的土地面积对化肥施用强度影响模型：

式中，Fertilizerit为化肥施用强度；i 表示所调查地块；t 代表调查年份；Farmsizeit为农场土地面积规模。Xk是影响农用化学品使用强度的各种控制变量。β1和γk均为解释变量和控制变量的估算系数；α0为常数项；σi是不随时间变化的个体固定效应；λt为时间固定效应；εit是误差项。该模型是一个固定效应模型，用来分析土地面积规模与化肥施用强度之间的关系。

根据本研究分析，农业生产中化肥施用强度不仅与土地面积有关，还可能受到劳动和资本投入、农业产出等方面的影响。本研究将综合考虑农业投入和产出这些农业经营规模性指标，来实证检验土地面积规模、劳动投入规模、资本投入规模和产出规模对化肥施用强度的影响。在Wu 等[7]的化肥施用强度影响模型基础上，本研究将农业生产中的投入规模变量和产出规模变量作为地块特征共同纳入化肥施用强度影响模型，建立如下农业经营规模与化肥施用强度关系模型，来检验农业经营中投入和产出规模对化肥施用强度的影响。

式中，Fertilizeri(t-1)为Fertilizerit一阶滞后项。新增变量Laborit为劳动投入规模；Capitalit为资本投入规模；Outputi(t-1)为前期产出规模。Βi和γk为各解释变量和控制变量的估算系数；λt为时间固定效应；α0为常数项；εit为误差项。

在这个模型中，Fertilizerit一阶滞后项将存量因素对化肥施用强度可能存在的滞后效应纳入模型。农业产出Outputi(t-1)以前期产出表示，一方面是因为基于前述理论分析，农户前期产出的收入效应可能会对当期的化肥施用产生影响；另一方面这也避免了产出与投入（土地、劳动和资本）之间可能存在的多重共线性。

考虑到农户个体当前生产行为往往受到过去行为的影响，农户化肥的施用行为可能有一定惯性，同时前期产出可能会对下期的化肥施用产生一定的影响[16]，因而在解释变量中加入化肥施用强度和农业产出的滞后期，建立动态面板模型，来刻画这种惯性行为和动态影响。在动态面板模型中，大多采用广义矩估计方法（GMM）。该方法能够解决动态面板中滞后因变量的内生性问题，去除滞后项和不可观察的面板固定效应相关性的偏差，从而能够有效地控制其他因素的影响，得到一致性的估计。相较于差分广义矩估计，系统广义矩估计还可以提高估计的效率，具有更好的无偏性[29]，因而本研究将采用系统GMM 方法对上述模型进行估计。

2.变量选取与衡量

（1）被解释变量。化肥施用强度作为被解释变量，以亩均化肥折纯施用量表示。化肥折纯量指氮肥、磷肥和钾肥分别按含氮、五氧化二磷和氧化钾的成分含量进行折算，复合肥按其所含主要成分折算。

（2）核心解释变量。农业经营规模各指标变量是本研究的核心解释变量。选取土地面积规模、资产投入规模、劳动投入规模和农业产出规模这四个农业经营规模性指标作为主要解释变量。土地面积规模为所调查的地块面积，以对数形式表示。劳动投入规模为该地块的全部劳动投入天数，包含家庭用工天数和雇工天数。资本投入规模为该地块上的全部资本性投入，包含各种物质性直接投入、技术服务及其他直接费用。农业产出规模为该地块上粮食主产品产量。

（3）控制变量。本研究控制变量包括要素价格或成本（化肥价格、劳动力价格和土地成本）、农业补贴及农户户主特征变量（年龄和受教育程度）。化肥价格以当年化肥总花费除以化肥折纯用量计算得到；劳动力价格为农户的家庭劳动日工价，即一个标准劳动日的机会成本；土地成本为当地流转地租金和自营地折租之和；农业补贴指每亩耕地平均得到的农业补贴金额。所有价格和费用变量都以2004 年为基期根据当年CPI 去除通胀后的实际价格和费用核算。农户户主年龄为调查当年农户户主的年龄。农户户主教育程度包含无教育、小学、初中、高中、大专及以上共五个级别，分别以0、1、2、3、4 表示。

三、数据来源及计量结果分析

1.样本及数据说明

本研究使用的数据来自浙江省发展和改革委员会所做的农产品生产成本与收益调查。该调查主要内容包括地块层面上主要农产品生产投入（包括化肥投入、劳动投入、机械设备、固定资产等）和产出情况，还包括种植户的社会经济信息（年龄和教育程度等）。由于浙江省水土资源条件较好，水稻在浙江省主要粮食生产中占主导地位，因此本研究选取水稻生产作为研究对象。该调查中样本选择是根据各行政区域的水稻种植户比例确定，具有一定的代表性。基于上述调查数据，构建一个水稻生产投入产出数据集。该数据集包含对调查农户的某一地块投入产出情况进行详细的跟踪调研记录，从2004年持续到2016 年，包含5880 个样本值，每个地块平均持续调查5 年（至少连续调查两年），每个农户调查一个地块，共计调查945 个地块。调查地块数量逐年增加，从2004 年245 户（其中早籼稻71 户、晚籼稻63 户、粳稻111 户）增加到2016 年480 户（其中早籼稻173 户、晚籼稻132 户、粳稻175 户）。主要变量的描述性统计结果如表1 所示。

表1 变量描述性统计

2.实证分析结果

本研究主要采用系统广义矩估计（GMM）方法对（2）式进行参数估计，模型I 为仅考虑核心解释变量的两阶段系统GMM 估计模型。模型II、模型III 和模型IV 为分次加入不同控制变量后的两阶段系统GMM 估计模型。作为对比，还采用固定效应方法对（2）式进行估计，模型V 为固定效应估计模型。本研究所用统计软件为Stata15。各模型估计结果如表2 所示。

表2 水稻农业经营规模对化肥施用强度影响估计结果

表2（续）

表2 估计结果表明，化肥施用强度滞后项（滞后一期）估计系数显著为正，说明前一期化肥施用强度对其后期的化肥施用强度有显著正向作用，即农户有一定的化肥施用习惯，其化肥施用行为具有一定的行为惯性。表2 相关检验结果显示，模型I—模型IV 的二阶序列相关检验结果均支持回归方程不存在二阶序列相关的假设，这表明估计值是无偏和一致的；并且Hansen 过度识别的检验结果也显示不能拒绝工具变量有效性的零假设，表明模型中的工具变量具备有效性，因此可认为动态面板模型设定是合理的， GMM 结果是可靠的。

本研究重点考察土地面积、劳动投入、资产投入和农业产出这四个农业经营规模性变量对化肥施用强度的影响。本研究固定效应模型（模型V）估计结果显示，土地面积对化肥施用强度有显著的负向影响，这验证了先前大多数学者关于农民土地面积规模对化肥施用影响的研究结果[1,7,14,16,30]。而系统GMM 估计的结果显示土地面积对化肥施用强度的影响不显著。这说明在考虑化肥施用强度的滞后效应后，没有充分的证据表明土地面积的扩张会对化肥施用强度产生显著的影响。

从劳动投入角度来看，劳动投入对化肥施用强度具有负向影响，并在1%的水平上显著。即随着劳动投入规模的增加，农户的化肥施用量将会减少，验证了劳动力要素投入对于化肥要素投入的替代效应。这意味着在目前劳动力转移的现实背景下，农业劳动力投入的相对减少，将激励农户进行要素投入配置的调整，以自身利益最大化为导向的农户可能通过替代性要素（化肥、农药等）的投入增加，来应对劳动力资源的不足，以维持农业生产的产出水平。

从资本投入角度来看，资本投入规模对化肥施用强度的影响显著为正。即随着农场单位面积上的资本投入的增加，农户化肥施用强度将会增加，验证了前述分析。这说明农户农业资本投入对化肥投入具有一定的拉动作用，这也与姚增福[24]的研究相一致，即相比于小农户，大规模农户在投入较大生产资本的同时，往往具有更高的风险规避偏好，更关注产量下降风险所导致的经济损失[31,32]，因而也往往更加注重化肥农药等短期生产性流动资金的投入。

从农业产出规模来看，农业产出规模滞后项（滞后一期）的回归系数不显著，即地块前期的粮食产量对当期的化肥施用量没有显著的影响，粮食产量对化肥施用影响效应有待进一步探讨。农业产出及相应收入的增加所引发的农户环保型行为和投资性行为对化肥施用的影响方向不同，因而农业产出对对化肥施用强度的影响也难以确定。

表2 还汇报了控制变量的估计系数。估计系数显示，化肥价格对农户化肥施用强度具有显著的负向影响，符合需求定律，这也与先前学者的研究结果相一致[33,34]。化肥的施用强度与劳动力价格呈反向变动，可能是由于劳动力市场价格的提升，部分农户可能会选择增加自身劳动力的投入，从而在一定程度上减少化肥的施用强度，同时劳动力价格高的地方其收入较高，并注重化肥投入带来的不利影响，进而施用量较少。化肥的施用强度与土地成本同向变动，可能在于土地成本高的地方农户更加重视作物的产出和收入，为避免产出风险而增加化肥投入。农业补贴、农户户主年龄和教育程度对化肥施用强度的影响均不显著。根据侯玲玲等人[34]的研究，其原因可能是补贴前化肥施用量已高于最优施用量，理性的农户获得农业补贴后将会减少化肥施用，但补贴对化肥施用没有显著的影响。江激宇等[39]研究指出农户年龄及生产年限（经验）对农户施肥行为没有显著影响。而何浩然和郑鑫等[35,36]研究也显示无法确定农户教育水平的提高是否会减少化肥农药施用量。年份固定效应估计结果显示，各年份的估计系数均为负值，说明农户化肥施用存在一定的技术进步。动态面板模型所估计的年份效应系数逐步变小也进一步佐证了农户化肥施用存在一定的技术进步，使得施肥量逐年减少。

3.稳健性检验

本研究分别采用改变估计方法、分样本估计和替换变量三种方法来分别考察回归结果的可靠性。

考虑到回归结果可能会因估计方法的不同而出现差异，本研究进行了固定效应估计，表2 模型V 提供了固定效应模型的估计结果。固定效应模型与系统GMM 模型的回归结果中，各核心解释变量的影响方向基本一致。将总样本分为早籼稻、晚籼稻和粳稻三个子样本，并分别进行计量回归（系统GMM 模型）分析。用分样本估计进行稳健性检验在实证研究中被广泛使用[37-39]。分样本估计结果如表3（模型VI-模型VIII）所示。为考察不同化肥施用强度代理变量对模型估计的影响，本研究使用替换变量（被解释变量）的方法进一步检验模型的可靠性。该方法也是模型稳健性检验常用方法之一[16,40,41]。研究选取亩均化肥使用费用作为被解释变量化肥施用强度的替代指标进行模型估计。

表3 模型IX 提供了替换被解释变量后对样本总体的系统GMM 回归结果。表3 估计结果显示，进行分样本回归和替换被解释变量之后，各核心解释变量估计系数符号与显著性基本未发生变化。据以上稳健性分析，模型回归结果在整体上是稳健的。

表3 农业经营规模对化肥施用强度影响稳健性检验

四、结论与启示

本研究基于浙江省2004—2016 年水稻种植农户地块层面的调查数据，构建农业经营规模与化肥施用强度关系的动态面板模型，采用系统GMM 方法，实证检验了土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出对化肥施用强度的影响。结果表明：农民化肥施用有一定的行为惯性；土地面积、劳动投入、资本投入和农业产出规模对化肥施用强度的影响不尽相同。在分离农户化肥施用惯性的影响后，劳动投入规模的降低，将会使得化肥施用强度替代性地增加；资本投入规模的扩张将拉动化肥施用量的增加；而地块土地面积规模和农业产出规模的变化对化肥施用强度没有显著的影响。

根据研究结论，可得到以下几点启示：第一，要继续加强对规模化经营农户的施肥知识和施肥技术的培训，改变农民施肥习惯，提高肥料利用效率，减少化肥施用。第二，基于土地面积扩大的农业经营规模的增长并未直接带来化肥施用的减少，因而不能简单地依靠土地兼并或土地耕种面积扩大来减少化学品的投入，当前要继续强化对土地规模化经营中化学品使用的管理和指导，避免化肥投入的进一步增加。第三，在当前劳动力继续转移和农业资本投入不断增加的背景下，要推广采用现代农业技术和施肥管理方法，鼓励规模化经营农户采用劳动节约型生产设备和生产技术，合理引导资本投向，降低因劳动投入减少和资本投入增加而对化肥施用增长带来的压力。

注释：

① 国家统计局农村社会经济调查司（编）：《中国农村统计年鉴》（2007-2017 年），北京：中国统计出版社。