耕地细碎化和劳动力老龄化对水稻化肥施用强度的影响

张超正,陈丹玲,张旭鹏

(1.西北农林科技大学经济管理学院,陕西 杨凌 712100;2.华中农业大学公共管理学院,湖北 武汉 430070;3.中国地质大学公共管理学院,湖北 武汉 430074)

化肥作为重要的农业生产资料,直接关系着农业增产增效、农民增收致富和国家粮食安全[1]。然而,化肥过量施用及低效利用不仅增加生产成本，浪费资源,而且危害生态系统和人类健康[2]。据统计,化肥施用对中国粮食增产的贡献在40%以上,但目前中国化肥施用总量接近世界总量的1/3,且单位面积化肥施用量是国际公认化肥施用安全上限225 kg·hm-2的2倍[3]。与此同时,中国化肥有效利用率相比发达国家低15%～20%,其中,氮肥、磷肥和钾肥有效利用率分别为30%～35%、10%～20%和35%～50%[4]。中国化肥的过量施用及低效利用具有一定特殊性,如,中国因家庭承包责任制导致耕地经营规模普遍较小,以及随之而来的较高的耕地细碎化特征,进一步加剧化肥施用强度[1,5-6];快速城市化和工业化进程引发大量农村青壮年劳动力向城市转移,农业劳动力老龄化也进一步增加化肥施用强度[7-8]。由此可见,现有研究关注到耕地细碎化和劳动力老龄化是影响化肥施用强度及利用效率的重要因素,但也存在不足之处:(1)尚未提出系统衡量耕地细碎化的指标。现有研究在检验耕地细碎化对化肥施用强度及效率的影响时,大多以Simpson指数为衡量指标,尽管Simpson指数可在一定程度上弥补地块平均面积和地块数量等单一指标的缺陷,但因没有考虑距离因素,无法对耕地细碎化程度进行全面描述,造成耕地细碎化效应的有偏估计。(2)没有分析耕地细碎化和劳动力老龄化对化肥施用强度的地貌异质效应。耕地细碎化和劳动力老龄化对农业生产的影响受到农户耕地资源禀赋和农村要素市场发育的共同制约,不同地貌类型区域农户耕地经营规模和农村要素市场发育程度存在差异[9-12],导致不同地貌类型区域耕地细碎化和劳动力老龄化对化肥施用强度的影响也不尽相同。(3)未能系统地对耕地细碎化和劳动力老龄化与化肥施用强度的关系做出理论和实证上的分析。尽管已有研究注意到耕地细碎化和劳动力老龄化这两个变量是影响化肥施用强度的重要因素,但这些研究要么将一个变量作为解释变量,将另一个变量作为控制变量使用;要么只探讨其中一个变量的影响,将另一个变量作为遗漏变量纳入模型随机误差项。为解决上述问题,基于鄂东南地区775份水稻种植户数据,聚焦劳动力老龄化和耕地细碎化对水稻化肥施用强度的影响,以期为水稻化肥减量投入提供实证参考。

1 理论分析

1.1 耕地细碎化与水稻化肥施用强度的关系

耕地细碎化对水稻化肥施用强度存在正向和负向双重效应。一方面,耕地细碎化造成化肥在地块之间运输过程中产生不必要浪费,如泄露和蒸发[1,13];致使农业机械难以利用甚至无法利用,为保障产量和收益,农户增施化肥以替代机械投入[13-14];增加农业劳动力往返不同地块之间的时间和精力消耗,变相降低劳动力边际生产力[14-15],农户可能通过增施化肥来弥补人工投入;致使水肥一体化、测土配方施肥等绿色高效生产技术的采纳成本难以被有效分摊,抬高绿色高效生产技术的采纳门槛,制约绿色高效生产技术的采纳意愿和程度[16]。另一方面,耕地细碎化有利于发挥农户在水稻生产过程中精耕细作的优势,根据耕地细碎化状况来合理调整不同地块之间的化肥用量,变相提高化肥利用效率[1,9,13];还可以分散自然风险导致的产量波动和市场风险导致的收益波动,降低产量和收益损失[6,9,17],抑制农户因风险规避动机而过量施肥的行为。由此可见,耕地细碎化对水稻化肥施用强度的影响具有不确定性。

1.2 劳动力老龄化与水稻化肥施用强度的关系

劳动力老龄化对水稻化肥投入的影响存在直接和间接两条路径。直接路径可总结为体力下降效应和经验积累效应,间接路径可归纳为机会成本效应[18]。体力下降效应表现为老龄劳动力体力、精力出现不同程度衰退,导致劳动力供给数量和质量下降,同时还导致其他生产要素低效利用,进而导致老龄劳动力通过增施化肥来应对劳动力供给面临的数量与质量双重约束[8]。经验积累效应表现为老龄劳动力从事农业生产年限较长,拥有丰富的农业生产经验和较高的生产专注程度,相较于年轻劳动力,对化肥用量及效率的认知水平更高[9]。路径依赖效应表现为老龄劳动力施肥通常是基于经验判断及过往习惯,且大多数老龄劳动力依然维持施肥越多越好的旧式思维[19-20]。机会成本效应表现为老龄劳动力从事非农就业的机会成本远高于从事农业生产,非农就业机会的减少使得水稻生产对于维持生计显得更为重要,这有助于集中精力和时间用于水稻生产[21],并通过延长劳动时间从而对化肥进行替代。综上所述,劳动力老龄化对水稻化肥施用强度的影响具有不确定性。

2 材料与方法

2.1 数据来源

数据来自笔者所在课题组对鄂东南地区水稻种植户展开的问卷调查。问卷内容主要涉及农户家庭基本情况、耕地承包经营情况和水稻投入产出情况。借鉴地理学和生态学样带法,选取位于鄂东南地区的武汉市江夏区以及咸安市咸安区、崇阳县和通山县作为研究区域。根据相对均衡原则和随机抽样方法,在江夏区、咸安区、崇阳县和通山县分别选取7、9、5和6个乡镇(街道),在每个乡镇(街道)随机选取4～5个行政村作为调查区域,在每个行政村随机选取10～20户水稻种植户作为调查对象。调查最终收回27个乡镇(街道)97个行政村775份水稻种植户有效样本。

2.2 模型构建

研究化肥施用强度决定因素的方法主要有两种:(1)将化肥投入视为连续变量,采用OLS模型分析相关因素对化肥投入的影响[3,6];(2)根据环境风险程度或化肥投入强度将化肥投入分为不同水平等级,采用有序Probit模型或有序Logit模型进行分析[22]。第1种方法可能忽略不同农户群体在生产决策行为及其影响因素方面存在的异质性,因而笔者选取第2种方法。有序Probit模型和有序Logit模型之间的区别在于假设的误差项分布不同,前者假设误差项服从标准正态分布,而后者假设误差项服从逻辑分布[23]。考虑到该文部分数据不满足标准正态分布假设,因此采用有序Logit模型进行实证分析。模型表达式为

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

式(3)～(6)中,P为概率函数;Φ为累积分布函数。

2.3 变量选取

2.3.1被解释变量

被解释变量为化肥施用强度。参考刘钦普[24]的研究成果,将化肥施用强度划分为低、中、高和超高强度施用4个等级(表1)。化肥使用量按折纯量计算,即氮肥、磷肥和钾肥分别按N、P2O5和K2O的成分占比进行折算[3],考虑到复合肥多为养分配比均衡的氮磷钾三元肥,故将复合肥氮、磷、钾含量按1∶1∶1进行计算[24-26]。

表1 化肥施用强度等级划分

2.3.2解释变量

表2 耕地细碎化程度评价指标权重

2.3.3控制变量

控制变量为耕地质量等级、水稻种植规模、水稻收入占比、稻谷商品化率、家庭人均收入以及非农收入占比(表3)。(1)耕地质量等级反映耕地物质生产力大小和耕地环境好坏,耕地质量等级越高并不意味着可以减少化肥施用,也可能会增加化肥施用以保证水稻种植收益[27]。农户作为最熟悉耕地的使用者,能够对耕地质量进行准确判断[17],因而采用农户打分法评价所经营耕地质量。(2)水稻种植规模反映规模经济,即水稻种植规模扩大会降低单位产量和单位面积化肥施用量[28]。(3)稻谷商品化率反映农户市场参与程度和产品盈利能力,稻谷商品化率越高,表明农户从水稻种植中获取的收益越高,节本增效的动机就越大,从而减少化肥施用[29],但也可能表明农户通过增施化肥来避免产量和收益损失的可能性越高[30]。(4)水稻收入占比反映水稻收入对农户家庭收入的贡献,水稻收入占比提高,表明水稻收入对农户家庭收入增长的贡献增加[10,31],出于增收目标的激励,农户可能通过增施化肥来实现产量增加以追求更高收益,但也可能通过减少化肥施用来实现成本降低。(5)家庭人均收入反映农户资本状况,家庭人均收入越高的农户越有能力投入更多化肥以替代高昂的人工投入,这也在一定程度上降低农户因追求利润而增施化肥的概率[4,32]。(6)非农收入水平反映兼业水平,非农收入水平越高的农户为了集中时间和精力从事非农活动,更加倾向增加化肥施用以替代劳动投入,但也可能减少农业生产时间和精力从而减少化肥施用[26]。

表3 变量选择与定义

3 结果与分析

3.1 描述统计

将耕地细碎化综合指数、农业劳动力平均年龄和单位面积化肥施用量的分布绘制成散点图,并采用线性回归法进行拟合(图1)。一方面,绝大多数水稻种植户单位面积化肥施用量超过250 kg·hm-2,这表明化肥过量施用是鄂东南地区水稻生产中非常普遍的现象。另一方面,耕地细碎化综合指数和农业劳动力平均年龄均与单位面积化肥施用量呈正相关关系,且与农业劳动力平均年龄相比,耕地细碎化综合指数与单位面积化肥施用量的正相关关系更明显,这表明耕地细碎化和劳动力老龄化都会加剧化肥施用强度,且耕地细碎化相较于劳动力老龄化更能加剧化肥施用强度。

图1 耕地细碎化、劳动力老龄化与单位面积化肥施用量的关系

3.2 计量检验

首先对模型进行趋势假设检验,结果表明平行线假设成立,采用有序Logit模型验证耕地细碎化和劳动力老龄化对水稻化肥施用强度的影响是合理的。此外,边际效应模型确定的响应概率能更好地体现耕地细碎化和劳动力老龄化对化肥施用强度的影响。

如表4所示,对解释变量进行考察可以发现:(1)耕地细碎化对化肥施用强度呈显著正向影响,耕地细碎化每增加1个单位,低、中和高强度化肥施用概率分别显著降低9.00%、54.37%和68.98%,而超高强度施用概率显著提高132.36%,且超高强度化肥施用的响应概率最大,因而耕地细碎化总体回归系数方向与超高强度化肥施用一致。耕地细碎化因降低劳动力边际生产力和阻碍农业机械化作业,在一定程度上促使农户追加其他要素来弥补人工和机械要素的不足,从而导致化肥过量施用,即耕地细碎化程度加剧会促使低、中和高强度化肥施用农户向超高强度施用农户转变。(2)劳动力老龄化对化肥施用强度呈显著正向影响,劳动力老龄化每增加1个单位,低、中和高强度化肥施用概率分别显著降低0.06%、0.36%和0.46%,而促使超高强度化肥施用概率显著提高0.88%,且超高强度化肥施用响应概率最大,因而劳动力老龄化总体回归系数方向与超高强度化肥施用一致。劳动力老龄化因造成劳动力供给数量和质量下降,使得老龄农户更加倾向于增加其他生产要素投入来弥补人工缺失,从而增加化肥施用,即老龄化程度加剧会促使低、中和高强度化肥施用农户向超高强度化肥施用农户转变。

表4 基准回归结果

对控制变量进行考察可以发现:(1)耕地质量等级对化肥施用强度具有显著负向影响,这表明耕地质量越高的地块施用化肥越少。然而,也有学者发现耕地质量等级越高的地块在农业生产上更加具有比较优势,农户对农业依赖程度的上升导致加大化肥施用[6]。(2)水稻种植规模对化肥施用强度具有显著负向影响,但并不能表明扩大水稻种植规模能够带来化肥减量施用。经营规模小的农户在扩大种植规模后,更多采用农业机械等方式进行施肥,也可能丧失水稻精耕细作优势,造成田间管理和施肥不及时,呈现粗放经营状态[28]。(3)稻谷商品化率对化肥施用强度具有显著正向影响,这与梁志会等[29]研究结论不一致。可能的原因是,稻谷商品化率越高的农户通过增加化肥施用来避免产量和收益损失的可能性越高。

3.3 扩展性检验

耕地细碎化和劳动力老龄化对化肥施用强度的影响可能受到地貌类型制约。研究区域主要地貌类型为低山、丘陵、岗地和平原,由于岗地与平原、低山与丘陵难以明确区分,最终将研究区域地貌类型分为岗地平原和低山丘陵。岗地平原区和低山丘陵区农户有效样本分别为432和342份,如表5所示,岗地平原区、低山丘陵区和整个研究区的计算结果没有实质性差异,这表明在不同地貌类型区,耕地细碎化和劳动力老龄化对化肥施用强度的影响方向是一致的。然而,通过对比不同地貌类型区耕地细碎化和劳动力老龄化系数可进一步发现:(1)耕地细碎化对低山丘陵区化肥施用强度的正向影响远大于岗地平原区。由于低山丘陵区耕地细碎化程度往往高于岗地平原区,耕地细碎化程度加剧不仅会降低化肥利用效率,同时还会增加化肥施用强度。(2)劳动力老龄化对低山丘陵区化肥施用强度的影响程度略大于岗地平原区。可能原因是,一些适应低山丘陵区的小型、简便农机的推广以及农机社会化服务的发展,逐渐降低了水稻生产中的人工和机械约束[28],使得低山丘陵区与岗地平原区人工和机械投入的差异正在逐步缩小,从而在一定程度上弱化了低山丘陵区农户增施化肥以替代人工和机械投入的动机。

表5 扩展性检验结果

3.4 稳健性检验

3.4.1基于截尾处理的稳健性检验

为保证估计结果的稳健性,采用截尾处理做进一步检验,即先对所有连续变量在1%以下和99%以上的分位数进行缩尾处理,再使用新样本重新进行回归分析(其中,72份样本被剔除,703份样本被保留),以削弱极端异常值对研究结果的影响。如表6所示，经截尾处理后的结果没有发生实质性变化,这表明异常值样本并未对回归结果产生明显影响,因而研究结论具有相当稳健性。

表6 基于截尾处理的稳健性检验结果

3.4.2基于替换解释变量的稳健性检验

采用耕地细碎化单一指标(即ai、ni和di)来度量耕地细碎化,其中,ai的系数为负表明耕地细碎化对化肥施用强度的影响为正,否则反之。采用国际公认的60岁作为划分老龄人口的标准,将农业劳动力平均年龄≥60岁的农户作为“老龄组农户”并赋值为1,将农业劳动力平均年龄<60岁的农户作为“年轻组农户”并赋值为0,引入虚拟变量来表征劳动力老龄化。如表7所示,替换解释变量后的结果没有发生实质性变化,再次证实研究结论具有相当可靠性。

表7 基于替换解释变量的稳健性检验结果

4 结论与建议

4.1 结论

(1)化肥过量施用是鄂东南地区水稻生产中非常普遍的现象。根据研究区775份水稻种植户调查数据,低和中强度化肥施用农户占比分别仅为2.45%和14.32%,而高和超高强度化肥施用农户占比分别高达27.87%和55.35%。

(2)耕地细碎化和劳动力老龄化对水稻化肥施用强度均呈显著正向影响,且随着耕地细碎化程度加剧和劳动力老龄化程度加深,水稻低、中、高强度化肥施用概率显著降低,而超高强度概率显著提高。耕地细碎化因降低劳动力边际生产力和阻碍农业机械化作业,在一定程度上促使农户通过追加化肥施用来弥补人工和机械要素的不足。劳动力老龄化造成人力资本下降,使得老龄劳动力不得不通过增加化肥施用来缓解劳动力数量和质量不足的双重约束。

(3)劳动力老龄化和耕地细碎化对不同地貌类型区水稻化肥施用强度的影响既具有相似性又存在差异性。劳动力老龄化和耕地细碎化对不同地貌类型区化肥施用强度均具有显著正向影响,但劳动力老龄化对低山丘陵区化肥施用强度的正向影响略大于岗地平原区,而耕地细碎化对低山丘陵区化肥施用强度的正向影响远大于岗地平原区。这是因为不同地貌类型区农户耕地资源禀赋和农村要素市场发育存在差异,导致劳动力老龄化和耕地细碎化对不同地貌类型区化肥施用强度的影响不尽相同。

(4)耕地质量等级和水稻种植规模对水稻化肥施用强度均具有显著负向影响,而稻谷商品化率对水稻化肥施用强度具有显著正向影响。

4.2 建议

(1)耕地细碎化是导致农户化肥过量施用的重要原因,因此可将减轻耕地细碎化作为实现化肥减量施用的有效途径。根据成因可将耕地细碎化分为自然细碎化和产权细碎化,因此建议从这两个方面着手治理耕地细碎化。在岗地平原区,家庭承包责任制下的“均田制”等产权因素是耕地细碎化形成的主因,水文条件等自然因素是次因,造成地块数量较多、块均面积较小、分布相对分散的耕地利用格局。因此,耕地细碎化的治理重点首先为权属调整,其次为土地平整,即根据权属调整方案对农户耕地进行归并与平整。在低山丘陵区,地形地貌等自然因素是耕地细碎化形成的主因,家庭承包责任制下的“均田制”等产权因素是次因,造成分布高低不平、地块形状不规则、田间道路狭窄的耕地利用格局。因此,耕地细碎化的治理重点首先为土地平整,其次为权属调整,即在尽量减少对生态环境造成过多扰动的前提下,根据地形条件和耕作要求进行挖高填低,并结合权属调整方案,将耕地划分成规整的农田或梯田。

(2)劳动力老龄化是导致农户化肥过量施用的重要原因,但短期内不必对劳动力老龄化表现出过度担忧。老年人参与水稻生产,并非是简单的农业生产问题,还涉及到农业养老问题,即老年人从事水稻生产是在迫于生计压力的经济需求上对养老保障的诉求。以老年农户为生产主体的农业经营格局将长期存在,在实现“老人农业”与化肥减量有机衔接时,需关注农业生产与养老功能的双重实现。由于农业社会化服务在弥补农业劳动力短缺、破解老年劳动力体力下降和推进化肥减量施用方面具有重要意义。因此,可以通过健全农业专业化社会化服务体系,如大力培育农机户、农机合作社等农业社会化服务组织,提高老龄农户农业社会化服务可获得性,实现老龄农户与现代农业有机衔接,利用农业社会化服务的分工、技术和替代效应,降低劳动力老龄化带来的化肥过量投入问题。