湖南粮食生产效率时空特征及影响因素研究

肖景峰，余 德，金龙新，陈俊宇，刘 英，祝琪雅

（1.湖南省农业经济和农业区划研究所，湖南 长沙 410125；2.湖南农业大学风景园林与艺术设计学院，湖南 长沙 410128；3.湖南省农业信息与工程研究所，湖南 长沙 410125）

民为国基，谷为民命。粮食安全事关国家安全，事关国计民生，更是实现中华民族伟大复兴的重要基础[1]。2020 年12 月，习近平总书记在中央农村工作会议上强调，“从世界百年未有之大变局看，稳住农业基本盘、守好‘三农’基础是应变局、开新局的‘压舱石’”。改革开放以来，我国城镇化进程加快，耕地保护压力日益增大，中央政府出台了一系列耕地保护政策，如耕地占补平衡、永久基本农田保护、高标准农田建设政策等[2-4]。这些政策的实施有效保护了耕地数量、质量和生态，对保障粮食安全发挥了重要作用。国家统计局发布的数据显示，2022 年全国粮食总产量为6.865 3 亿t，我国粮食产量连续8 a 超过6.5 亿t，粮食生产实现“十九连丰”，这对国民经济发展、社会民生稳定、全球粮食安全具有重大意义。

但需要关注的是，我国粮食产量增速逐年放缓、增长乏力[5]。尤其是近些年，耕地撂荒、边际化、“非粮化”、“非农化”等现象比较严重[6]，加上新冠疫情影响，国内外经济发展环境的复杂性、严峻性、不确定性持续上升，我国粮食安全在未来较长一段时间内仍将面临诸多风险与挑战[7]。在此背景下，我国需要进一步落实藏粮于地、藏粮于技战略。“藏粮于地”要求保护足够面积高质量、健康的耕地；“藏粮于技”要求通过种子改良、现代化种植技术等促进粮食生产提质增效。而随着工业化、城镇化的持续推进，我国耕地数量可能会继续下降，粮食生产规模难以扩大[8]。因此，在多重约束条件下，提高粮食生产效率成为保障我国粮食安全的重要举措。

湖南是全国13 个粮食主产区之一，2021 年以占全国2.8%的耕地生产了占全国4.5%的粮食。湖南粮食作物以水稻为主，2021 年湖南水稻种植面积占粮食作物种植面积的83.46%，居全国第1 位[9]。可见，湖南粮食生产对保持全国粮食总量平衡和区域协调、保障全国粮食安全具有重要的战略意义[10]。因此，该研究深入探究2010—2020 年湖南粮食生产效率的时空特征和影响因素，以推进湖南粮食生产可持续发展，更好发挥湖南作为产粮大省的作用，从而进一步保障国家粮食安全。

1 区域概况、指标体系与研究方法

1.1 研究区域概况

湖南位于我国中部，总面积为21.18 万km2，地理 坐 标 为108°47'E～114°15'E，24°38'N～30°8'N，东临江西省，西接重庆市、贵州省，南毗广东省、广西壮族自治区，北连湖北省。湖南地处云贵高原向江南丘陵、南岭山脉向江汉平原过渡的地带，三面环山，形成从东南西三面向东北倾斜开口的不对称马蹄状，土地结构总体呈“七山二水一分田”。湖南属亚热带季风湿润气候，水热条件好，十分适合农业生产。湖南虽然耕地面积较少，但粮食单位面积产量较高，自古以来都是重要的粮食生产基地，素有“湖广熟、天下足”的美誉。湖南粮食生产主要分布在湘北、湘南区域，其2021 年粮食产量分别约占全省粮食生产总量的30%、27%。

1.2 指标体系与数据来源

该研究以2010—2020 年湖南粮食生产效率为研究对象。为了消除研究时期内生产资料和粮食价格变化带来的不利影响，该研究在进行粮食生产效率评价时均选取实物量指标。参考已有研究[11-13]，该研究选择粮食产量作为产出指标，选择土地投入、劳动力投入、机械投入、化肥投入、灌溉投入作为投入指标，具体指标体系如表1 所示。2010—2020年湖南粮食生产效率测算所需的数据均来自相应年份的《湖南统计年鉴》、《湖南农村统计年鉴》及湖南各地区统计公报。

表1 湖南粮食生产效率投入、产出指标体系

1.3 研究方法

1.3.1 粮食生产效率评估方法 该研究采用DEA 软件测算粮食生产效率，选取粮食生产综合技术效率、纯技术效率、规模效率为被解释变量，综合技术效率可被分解为纯技术效率和规模效率。综合技术效率（CRS）用来评价粮食生产的资源配置效率：综合技术效率值为1，说明该县市区在当下的粮食生产要素投入水平下实现了有效率的产出；综合技术效率值不为1，说明该县市区粮食生产的资源配置处于非DEA 有效状态，投入、产出关系不均衡，这样的不均衡状态通常表现为粮食产出不足，综合技术效率值越接近1，说明粮食生产的资源配置效率越高。纯技术效率（VRS）代表的是各地区在投入要素一定的情况下粮食生产投资决策和管理方面的能力。规模效率（SE）表示的是各地区粮食生产投资规模的合理程度，规模效率值越高，表明规模越合理。同时，为了更好地分析各县市区粮食生产效率的时空格局演变特征，该研究参考已有研究[12]将效率值分为5 个级别，即高效率（≥0.95）、中高效率（0.85～0.95）、中效率（0.75～0.85）、中低效率（0.65～0.75）和低效率（＜0.65），并在GIS 软件中将分级符号化，从而直观地分析2010—2020 年湖南CRS、VRS和SE的变化情况。

1.3.2 粮食生产效率影响因素分析方法 该研究参考已有研究成果[11-13]分析可能影响粮食生产效率的因素。一方面，土地、劳动力、资本、技术等生产要素的投入水平在一定程度上决定了粮食生产效率的高低，这些要素的协同配置可以更好地发挥各要素的作用；另一方面，区域的社会经济环境和产业结构对这些生产要素的投入会有一定的影响。如在工业经济发达的地区，由于农业比较效益低下，较少人愿意从事农业生产活动，农业生产受到很大的冲击，人们对粮食生产的积极性更加不高，这导致耕地“非粮化”现象的出现；而在经济相对落后的地区，农业生产可能是家庭经济收入的主要来源，人们对农业生产很有积极性，但由于资本不足、技术滞后等原因，粮食生产效率难以进一步提高。因此，粮食生产效率影响因素分析需要充分考虑社会经济及资源禀赋等情况，全面选取相关指标。该研究通过夜间灯光遥感指数、人均可支配收入反映区域经济和居民收入水平，通过农业从业人口数量、粮食播种面积、化肥施用折纯量、农用柴油使用量、有效灌溉面积反映粮食生产要素的投入水平，将这些共同作为解释变量，从而构建面板数据，进行粮食生产效率影响因素分析。2010、2015、2020 年湖南粮食生产效率影响因素分析中各解释变量的描述性统计结果如表2 所示。此外，在回归分析方法的选择上，该研究首先使用普通最小二乘模型（Ordinary Least Squares，OLS）进行回归分析，发现数据存在显著的空间自相关性；然后对比了空间滞后模型（Spatial Lag Model，SLM）和空间误差模型（Spatial Error Model，SEM）在该研究中的适用性，最终选择采用SLM 模型分析湖南粮食生产效率的影响因素及其显著性。

表2 2010、2015、2020 年湖南粮食生产效率影响因素分析中各解释变量的描述性统计结果

2 结果与分析

2.1 湖南粮食生产效率时空特征分析

2010 年，湖南粮食生产CRS均值为0.12，VRS均值为0.60，SE均值为0.26；2015 年，湖南粮食生产CRS均值为0.85，VRS均值为0.88，SE均值为0.97；2020 年，湖南粮食生产CRS均值为0.90，VRS均值为0.91，SE均值为0.99。数据表明，2010—2020 年湖南粮食生产效率明显提升，2020 年SE处于较高水平，但是CRS、VRS还有可以提升的空间。

从湖南各市州情况来看，2020 年，湘潭市、长沙市、娄底市、株洲市粮食生产CRS值较高，其次是邵阳市、怀化市、永州市、常德市、益阳市，其CRS值均在0.90 以上，湘西州则相对较低（图1）。2010 年，各市州粮食生产VRS值差异较大，但随着农业技术的推广，各市州的纯技术效率明显提升，尤其是株洲市、湘潭市、娄底市、邵阳市、张家界市、怀化市等地区的纯技术效率提升较大；2020年，纯技术效率相对较低的市州为湘西州、张家界市、郴州市，其VRS值均不超过0.85（图2）。此外，2010—2020 年湖南各市州粮食生产SE值提升较大，说明10 a 间各市州粮食生产的规模效率提升较大，粮食生产的规模趋于合理化（图3）。

图1 2010、2015、2020 年湖南各市州粮食生产CRS 变化情况

图2 2010、2015、2020 年湖南各市州粮食生产VRS 变化情况

图3 2010、2015、2020 年湖南各市州粮食生产SE 变化情况

从湖南各县市区的情况来看，2010、2015、2020 年湖南各县市区粮食生产效率差距逐步缩小，但提升的幅度差别较大，各县市区粮食生产效率仍具提升空间（图4）。2020 年，湖南各县市区粮食生产的SE值差异较小，规模效率趋于一致，但纯技术效率存在明显的区别；尤其是湘西州、郴州市、张家界市的纯技术效率值分别为0.76、0.85、0.85，大大制约了其粮食生产综合技术效率的提升。如图4所示，2010 年，全省各县市区粮食生产的综合技术效率和规模效率均较低，但长沙市、岳阳市、永州市等地区的纯技术效率相对较高。2015 年，湖南各县市区粮食生产的规模效率和纯技术效率均有很大程度的提升，尤其是全省绝大部分地区的规模效率为中高效率和高效率级别，纯技术效率相对较低的区域主要集中在湘西州、张家界市、常德市、郴州市。此外，郴州市多个县市区的纯技术效率为中效率级别。2020 年，粮食生产综合技术效率为中高效率级别的区域主要分布在湘北地区，综合技术效率为中效率和低效率级别的区域主要分布在湘南、湘西地区；纯技术效率为低效率、中低效率级别的区域主要分布在湘南、湘西地区；全省各县市区的规模效率整体水平较高。综上所述，2010—2020 年湖南粮食生产效率得到了较大提升，但纯技术效率仍是制约部分地区粮食生产综合技术效率提升的主要因素，尤其是在湘西州、张家界市、郴州市等地区。

图4 2010、2015、2020 年湖南粮食生产效率时空格局演变情况

2.2 湖南粮食生产效率影响因素分析

SLM 模型估计结果如表3 所示。湖南粮食生产CRS回归结果中人均可支配收入、土地投入、化肥投入、灌溉投入通过了显著性检验（P≤0.05），从相关系数来看，人均可支配收入、土地投入、灌溉投入与粮食生产CRS呈正相关，而化肥投入与其呈负相关。通过对解释变量与VRS进行回归分析发现，人均可支配收入、夜间灯光遥感指数、土地投入、化肥投入、灌溉投入通过了显著性检验（P≤0.05），从相关系数来看，人均可支配收入、夜间灯光遥感指数、土地投入、灌溉投入与VRS呈正相关，化肥投入与VRS呈负相关。在SE的回归模型中，仅人均可支配收入、夜间灯光遥感指数、化肥投入通过了显著性检验（P≤0.05），且与CRS、VRS回归模型不一样的是，人均可支配收入与SE呈正相关，而夜间灯光遥感指数、化肥投入与SE呈负相关。

表3 SLM 模型估计结果

可见，人均可支配收入、夜间灯光遥感指数、土地投入、化肥投入、灌溉投入与2010—2020 年湖南粮食生产效率密切相关，而劳动力投入、机械投入对粮食生产效率影响的显著性不强。结合已有研究结果[11-13]分析其原因可知，这可能是由于在粮食生产活动中机械投入和劳动力投入存在负相关关系，即在劳动力充足的时候，一定规模的粮食生产活动不需要投入太多机械，而在劳动力短缺时，一定规模的粮食生产活动需要投入较多机械，以提高粮食生产效率。而当前工业经济快速发展在一定程度上解决了农业从业人员过剩的问题，其产生的“虹吸效应”导致留在农业内部务农的劳动力呈持续下降态势，粮食生产活动中机械投入随之日益增加，但受丘陵、山地地形及水利等生产条件的影响，湘西、湘中部分区域对粮食生产规模扩大及技术投入的积极性不高，这也在一定程度上导致模型估计结果显示劳动力投入、机械投入对粮食生产效率的影响不显著。

该研究继续深入分析与粮食生产效率显著相关因素对粮食生产效率影响的正负性。一是社会经济发展因素。人均可支配收入与CRS、VRS和SE的相关系数均为正值，表明湖南居民的经济收入水平提升在很大程度上提升了粮食生产效率。居民收入水平提升时，人们就有更多的资本投入到农业，从而进一步解放农村剩余劳动力，形成农业生产与经济发展互相促进的良性循环。而夜间灯光遥感指数与VRS、SE的相关系数分别为0.09、-0.05，表明经济发展较好地区在粮食生产技术投入方面有较大的优势，可以提升粮食生产效率，但由于经济发展较好地区主要为城镇化、工业化发展较好地区，故也出现了粮食生产规模效率受到抑制的情况，这与人们的普遍认知较为一致。二是土地资源投入因素。粮食播种面积与CRS、VRS的相关系数分别为0.17、0.25，且都通过了显著性检验，表明土地投入对粮食生产效率有较强的正向影响。这说明耕地资源丰富、粮食生产主导的地区容易形成规模化的粮食产业，粮食生产的投入产出效率高。三是物质资源投入因素。该研究中的回归模型显示化肥投入与CRS、VRS、SE的相关系数分别为-0.13、-0.14、-0.09，表明湖南粮食生产中化肥投入已经出现了报酬递减的现象，化肥投入的持续增加已经难以进一步提升粮食生产效率，甚至会对耕地土壤质量造成严重的破坏。四是农田基础设施因素。由于湖南粮食作物以水稻、玉米为主，而水稻、玉米在生产过程中需要大量的水，故灌溉投入与CRS、VRS的相关系数均为0.06，灌溉投入与CRS、VRS呈显著正相关。

3 结论与建议

3.1 结 论

该研究基于统计数据对2010—2020 年湖南县域尺度粮食生产效率进行了评价，分析了粮食生产综合技术效率、纯技术效率和规模效率的时空格局演变特征，探究了粮食生产效率的影响因素，得出结论如下。就粮食生产效率时空特征而言，2010—2020 年湖南粮食生产效率明显提升，各县市区粮食生产效率差距逐步缩小。到2020 年，湘潭市、长沙市、娄底市、株洲市粮食生产综合技术效率较高，其次是邵阳市、怀化市、永州市、常德市、益阳市；湖南粮食生产规模效率整体处于较高水平，但纯技术效率还有较大提升空间，尤其是在湘西州、张家界市、郴州市，纯技术效率仍是制约其粮食生产综合技术效率提升的主要因素。就粮食生产效率影响因素而言，人均可支配收入、夜间灯光遥感指数、土地投入、化肥投入、灌溉投入与2010—2020 年湖南粮食生产效率紧密相关，而劳动力投入、机械投入对粮食生产效率影响的显著性不强。其中，人均可支配收入、土地投入、灌溉投入与CRS、VRS、SE的相关系数为正值，表明社会经济发展、居民收入增长、土地规模扩大、灌溉条件改善在很大程度上提升了粮食生产效率。

3.2 建 议

基于这些结论，该研究提出以下建议。一是适当扩大粮食种植面积。在当前耕地面积有限的情况下，湖南可以通过合理扩大耕地面积、恢复利用质量高的撂荒耕地、增加土地复种指数、提高土地利用强度等途径来适当扩大粮食种植面积，进而提高粮食生产效率，这就要求进一步整治耕地撂荒、“非粮化”、“非农化”等现象。具体措施包括加大粮食补贴力度、合理布局粮食生产和严格耕地用途管制等，以在稳定现有粮食播种面积的基础上进一步合理扩大粮食生产面积。

二是科学施用化肥，提升机械化水平。由研究结论可知，湖南在未来的农业生产中，若要进一步提升粮食生产效率，就要着重提升粮食生产的纯技术效率。因此，湖南可大力推广测土配方施肥技术，合理控制化肥投入量，保障耕地生态系统健康，在全面落实耕地数量、质量、生态“三位一体”保护的基础上综合提升区域耕地粮食生产能力。政府、高校、科研院所等需积极推进农业高新技术应用，加快农机科技创新，不断提升粮食生产综合保障能力，如在加大优良品种培育和推广力度的同时，加强免耕播种、恒温育苗等农业技术的应用，积极推广高效率、高性能和复式作业机具，提升粮食生产中耕整地、种植、高效植保、收获、产地烘干、秸秆处理等环节的机械化水平，以进一步提高耕地单产水平和粮食生产效率。此外，湖南还可进一步强化新型农业经营主体培育，以全面提升粮食生产技术投入水平。

三是完善水利基础设施建设。科学施肥用药、推进农业节水、全面保障农田灌溉也是进一步提升湖南粮食生产效率的重要措施。湖南尤其是丘陵和山区应统筹推进实施土地平整、田间道路、灌溉与排水工程，构建便捷高效的田间道路体系，进一步完善农田水利基础配套设施建设，在发展农田水利工程上加大投资力度、扩大覆盖范围，全面提升农业灌溉水平，并在易发生干旱的地区加强高效节水灌溉技术的推广。

总的来说，加大农田建设力度，改善水利条件，促进机械化、现代化生产可以有效提升湘西州、张家界市、郴州市等地区的粮食生产能力，而湘潭市、长沙市、娄底市、株洲市等地区的粮食生产效率已经较高，可提升空间较小，在作物品种产量上限下，仅仅通过增加其他生产要素的投入已经难以较大幅度地提升粮食生产能力。但随着粮食作物品种的改良和大力推广，作物品种的产量上限提升，这些地区的粮食生产潜力还有较大挖掘空间。