長期化肥投入對我國糧食產量影響的實證

[摘 要]長期來看，中國的化肥使用量呈現出“總量增長，結構改變，區域差異未見縮小”的特點，并有一定程度的過量使用現象。1985-2014年，化肥投入顯著增加了糧食產量，播種面積增加也起到相同促進作用。而機械投入、鄉村就業人數、自然災害的增加將對糧食增產起到反向影響。未來治理化肥投入過量的關鍵在于提高化肥利用率，實現化肥的科學使用，形成糧食豐產，農業發展與農民增收的局面，最終實現國家糧食安全保障的根本目標。

[關鍵詞]化肥；長期特征；糧食產量

1 引 言

糧食是安天下、穩民心的戰略性物資，保障國家的糧食安全一直以來都是歷朝歷代中國政府所重視的頭等大事。長期以來，化學肥料的使用為我國糧食的有效供給提供了重要的支撐，但隨著用量的不斷增加，化肥使用不合理的弊端也逐步顯現。2015年，農業部印發了《到2020年化肥使用量零增長行動方案》（下文簡稱《方案》），指出了我國農業化肥使用中存在的用量偏高、給用不均、結構欠佳、有機肥少等問題，如今已造成較為嚴重的農業面源污染、土壤板結退化等環境問題。現有相關研究發現，我國農業生產中，增加化肥使用已成為農業促產增收的重要方式之一（王祖力等，2008；楊慧等，2014），但這不僅導致化肥使用強度大幅上升，也使得近年針對糧食等作物的化肥利用率出現下降（張利庠等，2008；李紅莉等，2010；房麗萍等，2013）。中國化肥的長期使用效果如何？未來化肥使用需要做出哪些改變？本文以糧食為探討對象，在研究我國化肥使用長期特征的基礎上，運用計量方法分析化肥在糧食生產中的具體作用，為我國未來農業化肥投入的改革提供有意義的參考。

2 中國化肥使用的長期特征：總量、結構與區域差異

2.1 總量趨勢與強度分析

為了更加客觀地分析中國化肥使用的總量特征，將美國的數據一并列出，以作參考。

第一，長期以來，中國化肥使用量出現了極為顯著的增長趨勢，這種趨勢呈“由快及慢”的階段性特征。1961年，中國化肥總使用量為45萬噸，2011年增至5704萬噸，年均增長率達10.2%，年均增速113萬噸/年。50年間，中國化肥使用根據增長特征可分為三個階段：第一階段（1961-1977年）為初步增長期，因基數小的緣故，呈現增量不大、增速明顯的特征；年均化肥使用量由45萬噸增至648萬噸，增長了603萬噸，增速38萬噸/年，年均增長率18.2%。第二階段（1978-1996年）為快速增長期，新增化肥使用量2944萬噸，增速164萬噸/年，年均增長率回落到8.5%，該階段的特點在于，受上一階段的發展，化肥絕對數量的積累已經起步，故化肥增速較之第一階段有了較大的放緩，但絕對增長量呈明顯的提升。第三階段（1997-2011年）為增速放緩期，其間新增年均化肥使用量1724萬噸，化肥使用增速123萬噸/年，年均增長率進一步下降為2.6%，無論是增長率還是絕對增量都出現了顯著下降。

第二，中國化肥的上升趨勢與糧食總產量呈現出明顯的同步變化特征；美國的糧食生產與化肥投入的同步性較弱。由圖1可見，中國化肥快速增長的1961-1996年，基本也是中國糧食總產量穩步發展的階段；而在1997-2003年，糧食生產出現了較為明顯的下滑，同期化肥使用的增長趨勢也有所放緩；在2004年以后，糧食生產曲線上升恢復，化肥曲線的增長趨勢也一并恢復。美國的化肥使用與糧食生產出現了趨勢分離，化肥使用的增長趨勢僅從1961年（784萬噸）延續到了1981年（2368萬噸），其后便處于穩定狀態，數量變動不再有明顯的方向性；而美國的糧食生產在1961-2011年一直維持波動增長的趨勢。

第三，中國增產單位重量糧食所依賴的化肥投入逐步超過美國，化肥投入強度大幅增長，存在一定程度的投入過量問題。利用“化肥糧食比” 來衡量化肥投入強度，1961年，中國“化肥糧食比”為0.0033，即每33噸化肥投入對應1萬噸糧食生產量；2011年，“化肥糧食比”增長至0.1，化肥投入強度提高了30倍。美國在1961年的“化肥糧食比”為0.0731，化肥投入強度為中國的22倍，在2011年已經下降至0.0574，化肥投入強度下降至57.5%。這表明，中國的化肥使用確實存在一定程度的過量問題，大量化肥由于盲目施用、過量投入而被浪費，化肥的利用效率亟待提高。

2.2 化肥結構的長期變動

綜合分析1980-2015年中國化肥投入結構的變動趨勢，可知：

第一，25年來，氮、磷、鉀、復合肥四種肥料的絕對使用量都出現了不同程度的增長。其中復合肥的增長趨勢非常明顯。復合肥用量由1980年的27萬噸增至2015年的2176萬噸，增長2149萬噸，年均增長率達到19.2%，是4種肥料中增加最為明顯的種類。剩余品種中，鉀肥增長了608萬噸，年均增長率12.4%，僅次于復合肥；而氮、磷肥的增長率較為緩慢，年均增長率分別為3.8%與4.6%。

第二，化肥品種結構出現了顯著變動；突出表現在復合肥與鉀肥所占比重顯著上升，氮肥與磷肥占比下降。1980年，氮、磷、鉀、復合肥使用量占總量比分別為73.6%、21.5%、2.7%與2.1%，氮肥占據著絕對主導地位，其余品種中，除磷肥占有一定比例外，鉀肥和復合肥占比甚微。2015年，氮肥占比下滑至39.2%，下降了34.4個百分點，磷肥所占比重也下降7.5個百分點，降至14%；與此同時，鉀肥和復合肥的比重分別升至10.7%與36.1%，上升7.9個百分點和34個百分點。我國的化肥使用結構已經由改革開放初期氮肥“一家獨大”的情形演變為如今氮肥和復合肥“齊頭并進”的局面。未來復合肥所占比重可能將進一步上升。

2.3 化肥使用的區域分異

依照《中國統計年鑒》的區域劃分方式，全國②劃分為六大區域，各區域所含省區為：（1）華北：北京、天津、河北、山西、內蒙古5省區；（2）東北：遼寧、吉林、黑龍江3省份；（3）華東：上海、江蘇、浙江、安徽、福建、江西、山東7省市；（4）中南：河南、湖北、湖南、廣東、廣西、海南6省區；（5）西南：重慶、四川、貴州、云南、西藏5省市（區）；（6）西北：陜西、甘肅、青海、寧夏、新疆5省區。

1980-2015年，中國各區域化肥絕對使用量皆出現了顯著的增長趨勢，不同區域間的增長率具有差異。化肥使用量增長最快的區域是西北地區，由期初的64.3萬噸增長至期末的628.1萬噸，年均增長率為6.7%，其次是華北和中南地區，都約為5.1%，而華東與西南地區的增長較慢，年均增長率僅3.4%與4.3%。

由于增長率的差異，各個區域化肥用量占比表現出一些時序特征。。以華東和西北為例，華東地區化肥使用的增長率緩慢，其占總量比由1980年的36.6%下滑至2015年的24.7%，減少11.9個百分點；西北地區化肥增長率位居各區域第一，其占總量比由1980年的5.1%提升至2015年的10.4%。華東地區的占總量比雖有下滑，但其與中南地區兩區域自1980年以來就一直是化肥的主要使用區，兩區域的化肥總用量占全國的50%以上。

3 化肥使用量對糧食生產的影響分析

與美國相比，中國的化肥使用存在一定程度的過量情況。本部分擬結合上文的分析結論，探究長期以來化肥使用對中國的糧食生產起到的具體作用，得出進一步的結論與建議。

3.1 模型的構建與檢驗

根據農業生產特點，結合現有文獻的分析方法，選擇柯布-道格拉斯生產函數作為影響糧食產量因素的模型，其形式為：

（3.1.1）式即C-D函數基本式。糧食產量的影響因素通常有資本投入、勞動投入、土地投入、自然災害等方面，本文全國糧食總產量為被解釋變量（Y），化肥總用量（FER）、農用機械總動力（MAC）為資本投入，鄉村就業人數（LAB）為勞動投入，糧食播種面積（LAN）和有效灌溉面積（IRR）為土地投入，成災面積（DIS）為自然災害因素，對等式兩邊同時取對數，得實證模型：

（3.1.2）式中，表示估計參數，下標 表示時期。

綜合考慮數據的可得性、時效性和代表性，選擇1985-2014年全國層面的各個變量的時間序列數據進行回歸分析，數據來源于《中國農村統計年鑒》（1986-2015年，歷年）、《中國統計年鑒》（1986-2015年，歷年）。

為避免出現偽回歸的現象，進一步對變量進行單位根檢驗。檢驗結果發現，各變量都通過了5%水平下顯著性檢驗，表明不存在單位根，不會出現偽回歸的情形。

3.2 回歸結果與結論分析

運用Stata13.0程序，采用最小二乘法回歸（OLS）運行（3.1.2）式的模型，得到回歸結果如表3所示：

模型的確定系數R2和調整確定系數ADJ-R2都大于0.98，且F檢驗統計量在1%的顯著性水平下顯著，反映出模型擬合程度高，回歸結果良好。模型的DW檢驗統計量為2.09581，接近2，故不存在自相關的問題；White檢驗統計量的p值為0.4796，無法拒絕同方差的原假設，表明不存在異方差的情形。

分析發現，除有效灌溉面積（IRR）的系數沒有通過顯著性檢驗之外，其余各變量都通過了5%水平下的顯著性檢驗。變量中對糧食生產具有正向促進作用的影響因素是化肥使用量（FER）和糧食播種面積（LAN），其中化肥使用量的系數為0.478，由于對數模型的系數實為變量彈性，其經濟含義為：化肥使用量每增加1%，將使得糧食總產量增加0.478%，這充分說明1985-2014年三十年間，化肥的投入對我國糧食總產量的提高起到了巨大的促進作用。由農業生產特點可知，化肥投入屬土地替代型的農業生產進步③，故化肥使用在更多是以提高我國糧食單產的方式提升糧食總產。糧食播種面積系數為1.1616，表明糧食播種面積每增加1%，將使得糧食總產量增加1.1616%。說明糧食面積的擴大亦可促進糧食生產的大幅度提升，但囿于中國耕地資源短缺和質量下降的事實，依靠擴大播種面積來實現糧食生產大規模增長的思路并不可行。1985年，中國的糧食播種面積為10884.5萬公頃，至2014年僅增加至11272.3萬公頃，30年間糧食播種面積幾無增長。土地資源緊缺的情形在未來將一直是中國糧食生產乃至農業發展的重要短板。

農用機械總動力（MAC）、鄉村就業人數（LAB）和成災面積（DIS）在1985-2014年對糧食產量的影響系數為負，其彈性分別為-0.1266、-0.2042和-0.0715，表明農用機械總動力、鄉村就業人數和成災面積增長1%將分別導致糧食總產量下滑0.1266%、0.2042%和0.0715%。成災面積的上升導致糧食產量下滑符合一般的邏輯；鄉村就業人數的多少反映了某一區域經濟發展水平的情況，隨著城鎮化的推進鄉村就業人數呈下降趨勢。但鄉村就業人數的下降將會使得更多、更合理的農業資源進入鄉村地區，更先進的生產方式進入糧食生產行業，利于糧食生產的發展。針對農用機械總動力的增長并沒有促進糧食生產發展的現象，一種可能的解釋是，農業機械作業更多是以一種替代勞動的要素進入了糧食生產環節，其對農業產量的提高是建立在規模化經營的基礎之上。但在進行勞動替代的同時，卻并沒有可擴大的土地面積以供播種；而機械的使用并不能顯著提高作物單產，故單憑推廣農用機械難以增加我國的糧食產量，需要合理匹配各類農業要素投入方可維持現階段糧食生產的穩定不減。

4 結束語

本文在研究我國較長時期化肥總量特征、結構變化、區域差異的基礎上，運用計量分析方法探究了1985-2014年間化肥投入等影響因素對糧食生產的具體作用。研究表明，長期來看，中國的化肥使用總量出現大幅增長，其中復合肥所占比重大幅上升。在區域對比中，西北地區增幅最為顯著，但華東與中南地區的化肥使用依然占據全國的主導位置。進一步分析發現，化肥對糧食生產的促進作用極為顯著，糧食播種面積對糧食生產亦具有非常顯著的正向影響。此外，農用機械總動力、鄉村就業人數和成災面積的增長對糧食產量未曾體現出增長效應；有效灌溉面積的提升對糧食產量的正向影響并不顯著。

針對化肥的使用過量問題值得進一步探討。首先，所謂的過量是針對現階段化肥投入而言的，而不能否定化肥對我國農業生產起到的不可替代的作用。其次，我國化肥使用過量的原因復雜，不僅有農民不合理使用的因素；也存在我國土地資源不足的原因，農民為追求糧食生產的增長不得不“求糧于地”，靠大量的化肥使用以求單產的提高。從更深層次講，化肥使用的過量也是我國農業基礎設施和化肥配套投入不足的一種體現形式。要實現科學合理利用化肥促進農業生產，要求政府大力推廣化肥的科學使用，合理增加涉農投入，加大治理農業面源污染的力度，多角度促進農民增收，最終實現國家糧食安全穩定保障和農業生產的可持續發展的長期目標。

參考文獻：

[1]農業部. 農業部關于印發《到2020年化肥使用量零增長行動方案》和《到2020年農藥使用量零增長行動方案》的通知[J].中華人民共和國農業部公報，2015（3）：19-27.

[2]王祖力，肖海峰. 化肥施用對糧食產量增長的作用分析[J]. 農業經濟問題，2008（8）：65-68.

[3]楊慧，劉立晶，劉忠軍，等.我國農田化肥施用現狀分析及建議[J].農機化研究，2014（9）：260-264.

[4]張利庠，彭輝，靳興初. 不同階段化肥施用量對我國糧食產量的影響分析——基于1952-2006年30個省份的面板數據[J]. 農業技術經濟，2008（4）：85-94.

[5]李紅莉，張衛峰，張福鎖.中國主要糧食作物化肥施用量與效率變化分析[J]. 植物營養與肥料學報，2010（5）：1136-1143.

[6]房麗萍，孟軍. 化肥施用對中國糧食產量的貢獻率分析——基于主成分回歸C-D生產函數模型的實證研究[J]. 中國農學通報，2013（17）：156-160.

注釋：

①本文定義“化肥糧食比”為單位產量糧食所對應的化肥使用量，化肥糧食比=化肥總使用量/糧食總產量，含義即每生產一單位重量糧食所對應的化肥絕對使用量。需指出的是，“化肥糧食比”并非特指每生產一單位重量糧食需要絕對消費的化肥數量，而僅僅是一個用以測度化肥使用強度的指標。

②未包括香港、澳門、臺灣。

③另一種農業生產提高方式來源于機械對勞動的替代，意即增加每單位勞動人口所經營的土地數量來提高農業勞動生產率，這種方式更多見于新大陸發達國家，因為它們土地遼闊，人口相對稀疏。

作者簡介：

李辛一（1991-），男，漢族，四川遂寧人，貴州大學經濟學院碩士研究生，研究方向農業經濟與國民經濟。