江蘇主要糧食生產中化肥過量施用評價及影響因素研究

鄭微微，何在中，徐雪高*

（1.江蘇省農業科學院農業經濟與發展研究所，江蘇 南京 210014；2.中國儲備糧管理總公司，北京 100044；3.南京農業大學經濟管理學院，江蘇 南京 210095）

江蘇主要糧食生產中化肥過量施用評價及影響因素研究

鄭微微1，何在中2,3，徐雪高1*

（1.江蘇省農業科學院農業經濟與發展研究所，江蘇 南京 210014；2.中國儲備糧管理總公司，北京 100044；3.南京農業大學經濟管理學院，江蘇 南京 210095）

中國化肥施用量已超過其經濟意義上的最優施用量。基于固定觀察點2003-2012年糧食連續種植的農戶面板數據，對江蘇省小麥和稻谷生產中的化肥過量施用程度進行評價，并實證分析其影響因素。結果表明，江蘇省小麥的化肥過量施用程度為14.13%，稻谷為44.15%。其中，受教育水平、勞動力非農轉移和土地租入比例一定程度上促進了化肥的過量施用，而家庭人均收入、農業技術培訓和耕地規模效應則對化肥過量施用起一定的抑制作用，此外，上一年糧價也會對化肥用量產生一定的影響。應從施肥觀念、施肥技術、新型農業經營主體培育、土地流轉服務體系及糧食市場體制等方面做出完善。

糧食作物；化肥；過量施用；評價；影響因素；江蘇省

Abstract：From the economics perspective, China’s application of chemical fertilizer has exceeded the optimal magnitude. Based on the panel data from 2003 to 2012 of grain growing households from the fxed observation points, this paper evaluated the overuse degree of chemical fertilizer in Jiangsu Province for wheat and rice production, and then empirically identifed the infuencing factors. Results show that the overuse degrees of wheat and rice reached 14.13% and 44.15%, respectively. Particularly, the education degree, off-farm labor migration, and the rate of land rent contribute to the over application of fertilizer. However, per capita income, agricultural technical training, and arable land scale have negative impacts of fertilizer overuse. In addition, lagged grain price could also cause fertilizer overuse. Hence, to reduce the fertilizer overuse, this paper suggests: to change fertilization concept, to improve application technology, to cultivate new types of agricultural business, to promote land transfer service system, and to reform the grain marketing system.

Key words：grain crops; chemical fertilizer; over fertilization; evaluation; infuencing factors; Jiangsu Province

化肥大量施用對我國促進農業增產、保障糧食安全起到了重要作用。Fan和Pardy[1]研究表明1965-1993年我國化肥施用對農業生產增長的貢獻率達21.7%，Wang等[2]研究指出，1986-1990年我國40%的農業生產增加來源于化肥施用，王祖力和肖海峰[3]也研究得出，1978-2006年間化肥施用對糧食產量增加的貢獻率達57%。然而，化肥大量施用在加快農業生產、保障糧食安全的同時，也面臨著化肥施用過量的問題。數據顯示，中國化肥施用強度是世界平均水平的1.6倍以上[4]。過量的化肥施用造成了嚴重的農業面源污染問題，是農業面源污染的主要來源[5-7]，已經引起了政府的高度重視。2008-2010年、2013-2015年的6個中央一號文件都明確提到了農業化肥污染的治理問題；國家“十二五”、“十三五”規劃分別將減少化肥施用列為重點工作任務；農業部也提出“零增長”的化肥施用目標，并制定出《到2020年化肥使用量零增長行動方案》。如何在保障糧食安全的同時實現化肥減量，已成為我國農業可持續發展中急需關注和解決的重要問題。

學術界已形成統一定論：目前中國化肥施用量已超過其經濟意義上的最優施用量，但還有持續增加的趨勢[8-9]。而至于化肥過量施用的程度還存在較大爭議。一些學者利用一元二次化肥效應函數測算最優量，忽略了其他投入要素對農業生產的影響，研究結論存在一定的誤差。也有學者基于技術有效前提對化肥最優量進行研究，但現實生產中農戶之間、地區之間的技術效率相差較大，這使研究結論與現實生產情況存在一定偏差。還有學者基于利潤最大化，通過測算邊際收益與肥料價格之間的比值來推算最優量，但由于研究的時間不同、地區不同，最后的結論也存在較大差異。而關于化肥施用量持續增長的原因也并沒有統一，一些學者認為種植結構調整是導致化肥施用量持續增長的主要原因[9-10]，也有學者認為同種作物化肥施用強度增加是導致化肥過量施用的主要驅動力[11-12]，還有學者認為技術培訓不足等主體特征是影響化肥用量的關鍵因素[13]。

已有研究已取得了一定的成績，對本文具有一定的參考價值。本文嘗試用農村固定觀察點農戶農產品成本收益面板數據，選用C-D生產函數以及利潤最大化理論，從經濟學角度對江蘇省農戶小麥、稻谷兩種主要糧食作物的化肥施用情況進行評價，再據此構建面板計量模型，從個體特征、家庭特征、農業經營特征、市場特征等方面對影響化肥過量施用的主要因素進行分析，以期為江蘇省提早實現“減肥”目標提供數據支持和政策支撐。

1 研究方法與數據來源

1.1 化肥過量施用經濟學評價模型

根據農戶經濟學理論，小農都是理性的“經濟人”，農戶化肥投入遵循邊際產值等于邊際成本的規律。因此，本文參考史常亮等[14]的研究方法，首先基于農戶面板數據構建C-D生產函數，測算化肥邊際產值，然后采用邊際產值與邊際成本的比值是否等于1來判定農戶化肥施用過量情況，最后借助化肥最優施用量，測算化肥過量施用程度。具體方法如下：

1）構建C-D生產函數。本文采用對數線性形式進行構建。

式中：下標i=1，2分別表示小麥和稻谷兩種糧食作物；j=1，2，…，n表示農戶個體；t=1，2，…，t為時間趨勢，反映技術變化；Y為兩種作物的產量；L為勞動力投入，F為化肥投入，O為其他投入，指除化肥以外的所有物質和服務費用；α為待估計參數向量；μi,j為隨機擾動項。

2）計算化肥邊際產值VMPi，并檢驗邊際產值VMPi與化肥價格Pf的比值。

若VMPi/Pf＞1，說明農戶化肥施用量超過經濟最優量；若VMPi/Pf≤1，說明農戶化肥施用量并沒有超過經濟最優量。式中：α2為化肥產出彈性，Pi、Pf分別表示小麥或稻谷的價格和化肥的價格。

3）測算化肥過量施用程度。

則化肥過量施用程度

1.2 化肥過量施用影響因素模型

參考前人的研究成果[9-14]，化肥過量施用主要與農戶的個體特征、家庭特征、農業經營特征及市場環境特征有關。因此，本文設計如下影響因素模型：

式中：下標i=1，2分別表示小麥和稻谷兩種糧食作物，j=1，2，…，n表示農戶個體，t=1，2，…，t為時間趨勢；β為估計參數向量；γt為時間效應變量；ωi,jt為隨機擾動項；被解釋變量EPT為農戶化肥過量施用程度；解釋變量edu為受教育程度、train為農業技術培訓，代表個體特征變量，income為家庭人均收入、labor為家庭勞動力數量、trans為勞動力非農轉移比例，代表家庭特征變量，land為耕地經營面積、rent為土地租入比例，代表農業經營特征變量，price為上一年糧食價格，代表市場環境特征變量。各解釋變量對化肥過量施用的影響機制如下：

1）受教育程度（edu）。農戶受教育程度直接影響其對化肥科學施用的判斷，進而影響化肥施用量。受教育程度越高的農戶，從理論上講越傾向于科學施肥，但也有可能受教育程度越高，對化肥作用的認可度越高，越依賴于化肥投入。本文采用家庭農業勞動力平均受教育年限來表示。

2）農業技術培訓（train）。農業技術培訓有利于提高農戶的農業生產效率，進而轉嫁對化肥投入的依賴。農業技術培訓包括施肥技術培訓，施肥技術培訓指導農戶有機肥與無機肥科學配施，或培訓測土配方施肥，提高肥料利用效率，增加農業生產效益。因此，接受農業技術培訓的農戶化肥過量施用程度越低。本文采用0、1虛擬變量來表示，接受過農業技術培訓的用1表示，沒有接受過農業技術培訓的用0表示。

3）家庭人均收入（income）。隨著城鎮化的不斷推進，非農收入在農戶家庭收入所占比重不斷提高，家庭人均收入越少的農戶，往往是家庭收入以種植業收入為主的農戶，其家庭人均收入越低，對農業生產效益的期望就越高，往往會通過增加化肥施用量來保障農業收益。仇煥廣等[15]的研究也印證了家庭人均收入越低的農戶，越傾向于多施肥。

4）勞動力非農轉移比例（trans）。勞動力非農轉移比例越高的家庭，其農業勞動力的機會成本越高，為節約勞動力成本，農戶更傾向于減少化肥施用次數，但增加每次化肥施用分量，從而導致化肥過量施用比例越高[15]。本文采用家庭勞動力從事非農就業時間/（家庭勞動力從事農業就業時間+家庭勞動力從事非農就業時間）的比值來表示。

5）耕地經營面積（land）。在家庭承包經營責任制的耕地制度背景下，農戶耕地經營規模一定程度上反映了農業生產的集約化程度。耕地規模越大，對土地的集約化經營壓力越小。可以通過土地規模經濟促進節肥技術應用，提高化肥利用效率，減少化肥施用量。

6）土地租入比例（rent）。一般來講，農戶在自家土地和租用土地間的農業生產決策是不一樣的，對于自己土地需要考慮長期效益，而對于租用土地，則更傾向于通過“透支肥力”獲取短期效益，農戶會較少考慮過量施肥對土壤的破壞，更多考慮通過多施肥獲取更多眼前效益。鞏前文等[16]研究也表明，農戶對于租用土地的化肥施用量要高于自己土地的化肥施用量。

7）上一年糧食價格（price）。根據蛛網模型理論，農產品前一期的產品價格會對農戶當期的行為決策產生影響。因此，上一年糧食價格的高低理論上會影響農戶當年的糧食種植行為決策，即會影響化肥施用量。

1.3 數據來源及說明

本文數據來自農業部農業經濟研究中心固定觀察點2003-2012年連續十年的江蘇省農戶面板數據。固定觀察點數據庫中江蘇省每年固定調查809戶農戶，其中2003-2012年連續十年接受調查的農戶352戶，其中連續十年從事小麥和稻谷種植的農戶86戶。因此，本文采用這86戶農戶2003-2012年連續十年的面板數據，對江蘇省化肥施用情況進行評價。

由于家庭人均收入、農業生產其他投入費用及糧食價格均為當年價格，本文分別采用江蘇省相應年份的農村居民消費價格指數和生產資料價格指數折算為2003年不變價。

2 結果與分析

2.1 江蘇主要糧食作物化肥施用強度及效率變化分析

圖1顯示了江蘇省小麥和稻谷2003-2012年化肥施用強度變化。可以看出，江蘇小麥和稻谷的化肥施用強度已遠遠超過國際公認的225 kg/hm2的安全施肥上限，并且稻谷的化肥施用強度高于小麥的化肥施用強度，其中，稻谷的平均化肥施用強度為481.6 kg/hm2，小麥的平均化肥施用強度為360.1 kg/hm2。從變化趨勢看，2003-2012年小麥和稻谷的化肥施用強度均呈現波動上升趨勢，其中小麥的年均增長率為1.5%，稻谷的年均增長率為1.2%。可見，農戶對化肥的依賴程度依舊很高。

圖1 2003-2012年江蘇主要糧食作物化肥施用強度變動情況Fig. 1 Changes in Jiangsu main grain crop fertilizer intensity from 2003 to 2012

在化肥施用強度不斷上升的同時，化肥效率（此處指化肥投入量與作物產量的比值）則出現了先增長后下降的“倒U型”發展趨勢。如圖2所示，小麥和稻谷的化肥效率在2003-2008年間表現為增長趨勢，小麥從4.2 kg/kg增長至5.7 kg/kg，增長35.6%，稻谷從3.0 kg/kg增長至6.1 kg/kg，增長104.0%，而從2008-2012年間表現為下降趨勢，小麥從5.7 kg/kg下降至4.5 kg/kg，下降20.8%，稻谷從6.1 kg/kg下降至4.2 kg/kg，下降30.8%。可見，在現有的生產技術水平下，化肥施用強度的增加并沒有帶來相應的農業產出的增加。換言之，化肥邊際報酬已呈現遞減趨勢，繼續增加化肥投入，極有可能使邊際報酬遞減到邊際成本以下，即出現化肥過量施用現象。

圖2 2003-2012年江蘇主要糧食作物化肥效率變動情況Fig. 2 Changes in Jiangsu main grain crop fertilizer effciencies from 2003 to 2012

2.2 江蘇主要糧食作物生產函數估計及化肥過量施用測算

根據前文構建的C-D生產函數，本文使用stata12.0軟件分別采用F檢驗、Breusch-Pagan LM檢驗、Hausman檢驗和組間異方差檢驗對農戶面板數據進行有效性檢驗。根據檢驗結果，本文分別采用固定效應和隨機效應模型對小麥和稻谷生產函數進行估計，結果見表1。

表1 生產函數估計結果Table 1 Estimation results of the production function

估計結果顯示，江蘇省小麥的化肥產出彈性為0.170 9，稻谷的化肥產出彈性為0.096 4，略高于史常亮等[14]對全國2004-2013年小麥和水稻化肥產出彈性的估算結果（全國小麥化肥產出彈性0.119 9，全國水稻化肥產出彈性0.076 2）。可能的原因是，江蘇省屬于我國華東地區，氣候、水土等自然資源均適合糧食作物生長，并且處于經濟水平相對發達地區，農業科技進步較快，農業生產效率較高，糧食作物的化肥產出彈性也相對較大。

根據估算結果，分別測算出小麥和稻谷的化肥邊際產值以及與化肥價格的比值，以此檢驗小麥和稻谷的化肥施用量是否過量。若比值小于1，則表明化肥的邊際報酬已小于邊際成本，存在化肥過量現象。計算結果如表2所示。

表2 江蘇主要糧食作物化肥產出彈性和化肥過量施用程度Table 2 Output elasticity of fertilizer and the degrees of over fertilization of Jiangsu main grains

計算結果顯示，江蘇小麥和稻谷的化肥邊際產值與化肥價格的比值均小于1，說明江蘇小麥和稻谷的化肥施用量均已超過經濟最優量。其中小麥的化肥施用量超出經濟最優量的14.13%，稻谷的化肥施用量超出經濟最優量的44.15%。換而言之，理論上在保障農戶經濟效益的前提下，小麥可實現14.13%的化肥減量目標，稻谷可實現44.15%的化肥減量目標。那么影響化肥過量施用的主要因素是什么？如何引導農戶實現化肥減量目標？本文接下來分別對小麥和稻谷化肥過量施用的影響因素進行研究。

2.3 江蘇主要糧食作物化肥過量施用影響因素分析

根據前文構建的影響因素模型，本文采用Stata12.0軟件繼續對農戶面板數據進行有效性檢驗，并根據檢驗結果，選用可行廣義最小二乘法（FGLS）進行模型估計。估計結果見表3。

回歸結果顯示，各影響因素對小麥和稻谷化肥過量施用程度的影響存在較大差異。

1）受教育程度對小麥化肥過量施用程度的影響在1%水平上顯著為正，對稻谷化肥過量施用程度的影響并不顯著但方向為正。說明受教育程度對化肥過量施用有一定的促進作用。可能的原因是，受教育程度越高的農戶，對化肥作用效果的認可度越高，導致其對化肥過量施用的程度越高。而其中受教育程度對小麥化肥過量施用的影響更為顯著的原因，可能是在當前的技術經濟水平下，小麥的化肥過量程度（14.13%）小于稻谷（44.15%），產出彈性（0.170 9）大于稻谷（0.096 4），即農戶對小麥多增加一單位的化肥投入所獲得的產出效應遠大于稻谷，為此，受教育程度越高的農戶，對化肥作用的認知程度越高，對小麥化肥過量投入的影響更為明顯。

表3 化肥過量施用程度影響因素估計結果Table 3 Determinants of over fertilization of wheat and rice

2）農業技術培訓對小麥和稻谷化肥過量施用程度的影響均在1%水平上顯著為負。表明對農戶進行農業技術培訓，尤其是科學施肥技術培訓，是提高農戶科學施肥水平，降低化肥過量施用程度的重要途徑。

3）家庭人均收入對稻谷化肥過量施用程度的影響在1%水平上顯著為負，對小麥化肥過量施用程度的影響并不顯著但方向為負。可見家庭收入水平越低的農戶，化肥過量施用程度越高。原因是，隨著城鎮化的推進，農業勞動力的轉移，家庭人均收入水平越低的農戶，以種植業作為家庭主要收入來源的可能性越高。其家庭人均收入越低，對種植業收入的期望越高，進而對化肥過量施用的依賴度也越高。這與仇煥廣等[15]的研究結論一致。而至于家庭收入對稻谷化肥過量施用的作用程度更為顯著的原因，可能是目前稻谷的單位產值高于小麥，家庭人均收入越低的農戶，對稻谷產值的期望值更高，對化肥過量施用的依賴度也更高。

4）勞動力非農轉移比例對小麥和稻谷的化肥過量施用程度的影響均在1%水平上顯著為正。勞動力非農轉移比例越高，農戶從事農業的勞動力比例越少。而眾多研究表明，在農業生產中，化肥是農村勞動力向非農產業轉移之后最主要的替代要素之一，對糧食產量的貢獻率高達57%[3]。因此，農戶家庭勞動力非農轉移比例越高，需要對勞動力進行替代的化肥用量越多，化肥過量施用程度越高。與以往研究中勞動力非農轉移促使農戶在糧食生產中投入更多化肥的觀點是一致的。

5）耕地經營面積對小麥和稻谷的化肥過量施用程度均有顯著的負向影響。證實了化肥投入規模經濟效應的存在性。一方面，耕地經營面積越大，農戶資源要素配置靈活度越高，越容易實現資源要素的優化配置，減少化肥過量施用程度。另一方面，耕地經營面積越大，表明農業的專業化程度越高，為獲取經濟效益，對科學施肥的重視程度越高。

6）土地租入比例對小麥和稻谷的化肥過量施用程度均有顯著的正向影響。表明農民對租入土地的化肥施用量要高于自家土地的化肥施用量，與預期相符。過高的化肥施用量不利于農業生產的可持續性，對于租入的土地，農戶更多追求的是短期效益。

7）上一年糧食價格對小麥化肥過量施用程度的影響顯著為正，對稻谷化肥過量施用程度的影響雖不顯著但方向為正。總體而言，上一年糧食價格越高，刺激化肥過量施用程度越高。主要原因是，上一年糧食價格通過影響農戶對當年糧食價格的預期，進而刺激農戶對糧食產量的追求，而糧食產量的保障一定程度上依賴化肥投入來實現，因此糧食價格的波動也在一定程度上影響化肥的過量施用。

3 結論

本文采用2003-2012年江蘇省農戶面板數據，基于農戶經濟學理論，以利潤最大化為前提，從經濟學角度對江蘇省小麥、稻谷生產中的化肥施用情況進行評價。結果發現：

1）江蘇省小麥和稻谷的化肥施用強度已遠遠超過國際公認的225 kg/hm2的安全施肥上限。其中稻谷的平均化肥施用強度為481.6 kg/hm2，小麥的平均化肥施用強度為360.1 kg/hm2。

2）在化肥施用強度持續上升的同時，江蘇省小麥和稻谷的化肥效率以2008年為峰值呈現先上升后下降的“倒U型”發展趨勢。稻谷從2003年的3.0 kg/kg增長至2008年的6.1 kg/kg，再降至2012年的4.2 kg/kg；小麥則從2003年的4.2 kg/kg增長至2008年的5.7 kg/kg，再降至2012年的4.5 kg/kg。

3）小麥和稻谷的化肥產出彈性分別為0.170 9和0.096 4。經過檢驗，江蘇省小麥和稻谷的化肥施用量已超過經濟最優量，其中小麥超出14.13%，稻谷超出44.15%。

4）檢驗其影響因素，受教育水平、家庭人均收入水平、農業技術培訓、勞動力非農轉移、耕地規模、土地租賃和糧食價格波動對化肥過量施用程度均有顯著影響。

4 政策啟示

在農業生產實踐中，農戶減少化肥施用量不僅能夠降低農業生產成本，帶來經濟效益，而且還能減輕過量施肥對生態環境的破壞。根據本文研究結論，可以得出以下五點啟示：

一是加強宣傳引導，樹立農戶正確的價值觀、施肥觀。研究表明，農戶對化肥作用的認知程度影響化肥過量施用程度。因此，為減少化肥過量施用程度，政府應進一步加強宣傳引導，提高農戶對過量施肥利弊的辨識程度，改變農戶因追求土地短期效益而“透支肥力”的掠奪行為。

二是推廣應用測土配方施肥、有機肥無機肥配施、緩控釋肥等先進的科學施肥技術。結論顯示，農業技術培訓對化肥過量施用有顯著的負向影響。因此，可通過增加技術培訓，改變農戶傳統的施肥方式，提高化肥利用效率，緩解化肥過量施用程度。

三是積極培育新型農業經營主體，推進化肥減量種植示范。在市場經濟推動下，隨著高素質勞動力的不斷轉移，培育新型農業經營主體已成為政府當務之急的首要任務。新型農業經營主體對新生事物的接受程度較高，并且在政府的扶持下，進行示范種植的意愿也較高。因此，可借助市場化引導農業勞動力轉移，培育新型農業經營主體，進行化肥減量種植示范，以點帶面，帶動周邊農戶減量化生產。

四是加快土地流轉形成適度規模經營，抓好化肥減量生產管理。加快土地流轉形成適度規模經營，將傳統小而碎的土地生產經營轉變為相對集約的適度規模經營。一方面，對適度規模經營的農戶進行統一管理，及時發布農業資訊，統一指導農業生產施肥打藥；另一方面，借助規模經營農戶在農業風險驅動下對信息技術的需求，為農戶提供良好的生產服務平臺，適時推廣農業生產減肥技術。

五是穩定糧食市場價格，完善糧食市場機制，減少因糧食價格波動引起的化肥過量施用。根據經濟學中的蛛網模型理論，上一年糧食價格通過影響農戶對當年糧食價格的預期，進而刺激農戶對糧食產量的追求，而糧食產量的保障一定程度上依賴化肥投入來實現。那么糧食價格的波動在一定程度上影響化肥的過量施用。因此，完善糧食市場機制，穩定糧食市場價格也是政府調減化肥過量施用的途徑之一。

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（責任編輯：王育花）

Evaluation of over fertilization in main grain crops in Jiangsu and its infuencing factors

ZHENG Wei-wei1, HE Zai-zhong2,3, XU Xue-gao1
（1. Institute of Agricultural Economics and Development, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing, Jiangsu 210014, China; 2. China Grain Reserves Corporation, Beijing, 100044, China; 3. College of Economics and Management, Nanjing Agricultural University, Nanjing, Jiangsu 210095）

F062.1 文獻標識碼：A 文章編號：1000-0275（2017）04-0666-07

10.13872/j.1000-0275.2017.0046

鄭微微, 何在中, 徐雪高. 江蘇主要糧食生產中化肥過量施用評價及影響因素研究[J]. 農業現代化研究, 2017, 38(4): 666-672.

Zheng W W, He Z Z, Xu X G. Evaluation of over fertilization in main grain crops in Jiangsu and its infuencing factors[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(4): 666-672.

國家自然科學基金項目（71273147）；江蘇省博士后科學基金（1601206C）；江蘇省農業科學院基本科研業務專項（ZX（16）4002）。

鄭微微（1987-），女，浙江臺州人，博士，助理研究員，主要從事農業經濟學方面的研究，E-mail：starxiaowei168@163.com；

徐雪高（1981-），男，江蘇宜興人，博士，研究員，主要從事農業經濟學方面的研究，E-mail：xuxuegaoxxg@163.com。

2016-10-28，接受日期：2017-03-02

Foundation item: National Natural Science Foundation of China (71273147); Jiangsu Postdoctoral Science Foundation (1601206C); Basic Scientifc Research Business Special in Jiangsu Academy of Agricultural Sciences (ZX(16)4002).

Corresponding author: XU Xue-gao, E-mail: xuxuegaoxxg@163.com.

Received 28 October, 2016;Accepted 2 March, 2017