基于碳排放的河南省糧食綠色全要素生產率分析及對策建議*

鄧燦輝，馬巧云※，魏莉麗

(1.河南農業大學信息與管理科學學院，鄭州 450000；2.河南農業大學經濟與管理學院，鄭州 450000)

0 引言

糧食安全戰略是國家安全戰略的重要組成部分，保障糧食安全始終是中國農業政策的核心[1]。當前我國糧食已經實現多年增產，但因農藥化肥投入不斷增加、耕地超強度開發利用等所引起的問題日漸突出，資源和環境的弦繃得越來越緊，已嚴重危及到我國農業的可持續發展和國家糧食安全。隨著新糧食安全觀的提出，農業綠色發展已成為現階段我國糧食生產的一個重要命題。2017年中辦國辦印發了《關于創新體制機制推進農業綠色發展的意見》，要求全面建立以綠色生態為導向的制度體系，基本形成與資源環境承載力相匹配、與生產生活生態相協調的農業發展格局，為農業綠色可持續發展指明了方向。傳統的糧食全要素生產率(Total Factor Productivity，TFP)核算主要基于多種要素投入和期望產出，并未將糧食生產過程中生產資料使用導致的碳排放等非期望產出納入考慮范圍。糧食綠色全要素生產率(Green Total Factor Productivity，GTFP)區別于傳統TFP，是指糧食生產中考慮包含勞動力、資源、資本等在內的總投入與包含經濟要素、污染物排放在內的總產出的比率[2]。深入分析糧食綠色全要素生產率符合當前國家農業綠色發展的總方針，能夠整體上促進糧食產量、資源與環境三者之間的平衡發展。

前人從不同視角，運用多種數理模型對糧食TFP進行了大量研究。郎新婷、張利國、劉曉暉[3-6]等運用DEA-Malmquist模型分別對全國31個省市、13個糧食主產區及越南、印度尼西亞等國家的糧食全要素生產率進行了對比分析。程申、鄭志浩[7]采用Tornqvist-Theil指數法測算了玉米、小麥和稻谷3種主要糧食作物TFP，并指出未來中國糧食TFP的增長主要依賴科技進步。陳軍民[8]基于非參數HMB模型研究發現，河南省糧食增產的主要因素是各種投入要素的不斷增加。董瑩、效賽麗[9-10]通過SFA模型分別對全國和河南省的糧食TFP演化軌跡進行了分析。范麗霞[11]使用SBM-Malmquist生產率指數測算了全國28個省的糧食TFP，并通過核密度估計和馬爾可夫鏈方法系統分析了糧食TFP的地區差異。閔銳、李谷成[12]則運用Malmquist-Luenberger指數模型研究指出，是否考慮環境因素對糧食TFP測算結果影響較大。在GTFP的研究中，前人運用非期望產出的EBM-DDF、SBM、Malmquist-Luenberger指數模型、空間計量模型及勢效系數法等對工業、農業、裝備制造業和物流業等不同行業的GTFP進行了測算[13-16]。但是當前對糧食TFP的研究多是運用傳統模型基于單一的期望產出進行相關測算，將期望產出和非期望產出同時納入指標體系內進行系統研究則鮮有報道。

河南省是農業大省，也是我國13個糧食主產區之一，由于化肥的過度使用，已導致了土壤、水源的嚴重污染[17]。深入分析河南省糧食GTFP對于提高我國糧食質量安全，推動農業生態環境保護具有重要的理論與實踐意義。因此，文章基于2004—2016年時間序列，以河南省18個地市為研究對象，運用SBM-ML指數模型，對糧食傳統TFP及GTFP進行測算和對比分析，深入探討糧食GTFP的時空演變及其與糧食產量的二元空間相關性，以期為我國探索農業綠色發展模式提供理論基礎和技術支撐。

1 研究方法與指標體系構建

1.1 研究方法

1.1.1 SBM-ML指數法

SBM-ML指數法是將Malmquist-Luenberger生產率指數法(簡稱ML指數法)與SBM模型相結合的一種方法。該方法不同于傳統徑向角度的DEA模型，通過非徑向非角度的方向性距離函數來處理非合意產出[18]。同時為解決傳統模型單一選擇投入或產出測度角度而忽視另一方面的問題，改進后的方法無需選擇測算角度，可以同時將投入減少與產出增加納入到考慮范圍內，提高測算效率的精確度。

1.1.2 探索性空間數據分析法

探索性空間數據分析法(ESDA法)基于“讓數據說話”的特征，區別于傳統的直觀判讀數值地圖分析空間集聚問題，通過數據客觀分析變量的空間關聯性及集聚現象。某一變量在空間上產生集聚，即表示該變量在各個地域單元相互之間具有自相關性。當呈正相關關系時，表明某個地區的測量屬性與相鄰空間區域具有同一種變化趨勢，即存在空間集聚性。當呈負相關關系時，表明某個地區的測量屬性與相鄰空間區域無相同的變化趨勢，即不存在空間集聚性。該文主要運用ESDA法探討糧食GTFP與糧食產出的二元全局空間相關性。

1.2 指標構建與數據來源

1.2.1 指標體系構建

第一，投入指標的選取。該文選取第一產業從業人員、糧食作物播種面積、農業機械總動力、農藥使用量和化肥折純量分別代表勞動力投入、土地投入、機械動力投入、和農藥化肥投入。糧食生產作為農業中的一部分，以上投入要素多是農業大口徑的統計數據。因此，為保證測算結果精確性，參照用閔銳等[19]所使用的方法，通過權重系數將糧食生產投入從廣義的農業投入中剝離。權重系數A=糧食作物播種面積/農作物播種面積，權重系數B=(農業產值/農林牧漁總產值)×A。其中，用農業機械總動力、農藥使用量和化肥折純量乘以A來表示最終投入，用第一產業從業人員乘以B來表示最終投入。糧食作物播種面積作為土地投入保持不變。

第二，產出指標的選取。產出指標分為期望產出即“好產出”和非期望產出即“壞產出”。其中，選取糧食產量作為期望產出，選取碳排放量作為非期望產出。一般而言，農業生產的碳排放源主要來自化肥、農藥、農膜、農業機械等的使用及農業翻耕、灌溉等，各碳源碳排放系數參照表1。

表1 糧食生產碳排放碳源、系數及參考來源

表2 2004—2016年河南省糧食全要素生產率及其分解

碳排放計算公式為：

E=∑Ei=∑Ti·δi

(1)

式(1)中，E表示糧食生產的碳排放總量，Ei表示糧食生產過程中各碳源的碳排放量，Ti表示各碳源的量，δi表示各碳源的碳排放系數。

1.2.2 數據來源

該文選取河南省18個地市，包括安陽市、鶴壁市、濟源市、焦作市、開封市、洛陽市、漯河市、南陽市、平頂山市、濮陽市、三門峽市、商丘市、新鄉市、信陽市、許昌市、鄭州市、周口市和駐馬店市作為研究對象。時間序列設置為2004—2016年，所需研究數據均來自《河南統計年鑒》。空間數據以國家地理信息數據中心的標準1 ∶150萬矢量數據為基本參照。

2 結果與分析

2.1 糧食綠色全要素生產率時空演變分析

2.1.1 時間維度下糧食綠色全要素生產率演變

表2結果顯示，2004—2016年河南省糧食GTFP和傳統TFP并不一致，糧食GTFP整體低于傳統TFP，這表明不考慮非期望產出的傳統TFP會過高的估計糧食的生產效率，糧食生產過程中依舊存在粗放型增長的情況。整體來看，糧食GTFP平均增長為2.3%，其中技術效率平均增長貢獻僅為0.1%，而技術進步平均增長貢獻達2.3%；傳統TFP平均增長為3.4%，其中技術效率平均增長貢獻為0.7%，技術進步平均增長貢獻則達到2.8%。由此可見，無論是對糧食GTFP還是傳統TFP來說，技術進步的貢獻率整體上高于技術效率。

單一從河南省糧食GTFP視角看，2004—2016年共有4個年份處于下降狀態，8個年份處于上升狀態。其中，2005—2006年增長最快，達11.8%。2013—2014年下降幅度最大，降低2.5%。從2004—2016年河南省糧食GTFP分解來看，技術效率和技術進步整體處于上升狀態。其中2007—2008年、2009—2010年、2010—2011年、2014—2015年和2015—2016年為技術效率增長年份，2014—2015年增長幅度最大達4.4%，其次為2009—2010年和2010—2011年增幅均為3.5%；其余年份為下降年，2004—2005年下降最多達5%，其次是2005—2006年下降4.6%。除2006—2007年技術進步未發生變化，2009—2010年和2011—2012年為技術進步下降年外，其余年份技術進步均為上升年。其中，2005—2006年技術進步上升幅度最大為17.2%，其次是2004—2005年，增長4.3%。從以上分析可以看出，2004—2006兩年的技術進步和技術效率呈相反的發展趨勢，技術進步不斷提升，技術效率則不斷下降。這主要由于2004—2006年河南省注重依靠提高糧食生產的勞動、資本等生產要素的投入質量來驅動糧食GTFP的增長，片面追求技術進步，忽略了生態環境污染的問題，導致了農業資源的過度浪費及技術效率的降低。

圖1顯示了2004—2016年河南省糧食GTFP、技術效率和技術進步時間演變過程。可以看出，2004—2009年河南省糧食GTFP和技術進步趨勢較為一致，技術效率變化相對平穩，表明這一時間段內河南省糧食GTFP的主要驅動因素為技術進步。2009—2014年則是技術進步無較大變化，糧食GTFP和技術效率保持相對一致的變化趨勢，表明技術效率是推動這一時期河南省糧食GTFP變化的重要因素。2014—2016年，糧食GTFP、技術進步和技術效率均產生了較大幅度的變動，且三者趨勢一致，表明這一時段技術進步和技術效率共同驅動了河南省糧食GTFP的變化。

圖1 2004—2016年河南省糧食綠色全要素生產率及其分解項時序變化

表3 2004—2016年河南省各地市糧食GTFP及其分解

2.1.2 空間維度下糧食綠色全要素生產率演變

表3結果顯示，2004—2016年糧食GTFP處于上升的地市有鄭州市、平頂山市、安陽市、鶴壁市、新鄉市、焦作市、濮陽市、許昌市、漯河市、三門峽市、南陽市、商丘市、周口市、駐馬店市和濟源市，其中增長幅度最大的是駐馬店市達2.7%，其次是鶴壁市和新鄉市均增長了1.7%。開封市、信陽市和洛陽市整體處于下降狀態，分別下降0.2%,0.6%和1.3%。

從糧食GTFP分解看，各地市技術進步變化幅度要整體高于技術效率。開封市、安陽市、鶴壁市、焦作市、信陽市和商丘市的技術效率未發生變化，表明這6個地市糧食GTFP變化主要依賴于技術進步。鄭州市、洛陽市、平頂山市、許昌市、南陽市、周口市和濟源市技術效率整體處于下降狀態，但下降幅度均較小；而新鄉市、濮陽市、漯河市、三門峽市和駐馬店市5地市處于上升狀態。從技術進步上看，鄭州市、平頂山市、安陽市、鶴壁市、新鄉市、焦作市、濮陽市、許昌市、漯河市、三門峽市、南陽市、商丘市、周口市、駐馬店和濟源市等15個地市處于年均增長狀態，其中鶴壁市年均增長值最大為1.7%，其次為駐馬店市和南陽市，分別為1.6%和1.5%。而開封市、洛陽市和信陽市3個地市處于年均下降狀態，分別下降了0.2%,0.7%和0.6%。

為了更加直觀地展示河南省糧食GTFP的空間動態演化軌跡，該文選取2005年、2009年、2013年和2016年等4個年份，運用ArcGIS軟件分別繪制糧食綠色全要素生產率空間分布圖。根據圖2，整體上看，2005年、2009年和2012年河南省均有1/3地市的糧食GTFP大于或等于1.0，基本處于穩定狀態。2016年受技術進步和技術效率同步下降的影響，有14個地市的糧食GTFP都小于1.0。分區域看，4個年份豫東、豫西地區的糧食GTFP處于持續下降狀態，豫南、豫中地區處于緩慢上升狀態，豫北地區則處于持續上升狀態。說明豫北地區整體推動了河南省糧食GTFP的增長，糧食生產與資源節約呈和諧發展，屬集約式糧食生產模式。而豫東和豫西地區由于粗放式的生產模式，資源和環境壓力不斷增大，糧食GTFP持續下降，綠色增產、節能增效將成為該地區未來糧食生產的重要目標。

圖2 河南省糧食綠色全要素生產率空間格局演變

2.2 河南省糧食綠色全要素生產率空間探索性分析

糧食GTFP對糧食綠色生產具有關鍵性作用。因此該文繼續選取2005年、2009年、2013年和2016年作為時間節點，探討河南省糧食GTFP與糧食產出的二元全局空間自相關。基于河南省18地市的糧食GTFP和糧食產量數據，通過Open GeoDa軟件測算出兩者的二元全局空間自相關指標，即Moran′s I指數(詳見圖3)，來展現河南省糧食GTFP和糧食產量的空間依賴程度。結果表明，2005年、2009年、2013年和2016年的Moran′s I指數分別為-0.264 6,0.264 9,0.117 5和0.313 8。根據4個年份Moran′s I值的變化可以發現，河南省糧食GTFP和糧食產出的二元全局空間自相關演變整體呈“N”型發展。其中，僅2005年Moran′s I指數為負值，表明糧食GTFP和糧食產出呈負相關，即該年份河南省糧食GTFP高的核心地市被糧食產出低的相鄰地市所包圍，糧食GTFP與糧食產出處于不平衡的發展狀態。2009年、2013年和2016年的Moran′s I指數為正值，表明糧食GTFP與糧食產出呈正相關，即河南省糧食GTFP高的核心地市被糧食產出高的相鄰地市所包圍，整體處于平衡發展的狀態。

圖3 河南省糧食綠色全要素生產率和糧食產出二元全局Moran散點

3 結論與建議

3.1 結論

針對傳統糧食TFP測算的弊端，該文基于綠色的視角，將非期望產出(碳排放)納入糧食TFP的研究框架內，以2004—2016年為時間序列對河南省糧食GTFP的時空演化及其與糧食產出的二元全局空間自相關進行了探索性分析，得出主要結論如下。

(1)整體來看，河南省糧食GTFP明顯低于傳統糧食TFP，表明忽視碳排放的全要素生產率測算與實際有較大偏差。

(2)基于時間演變視角，2004—2016年河南省糧食GTFP的驅動因素經歷了由技術進步驅動轉變為技術效率驅動再轉變為技術進步和技術效率共同驅動的過程，但技術進步的貢獻率明顯高于技術效率，未來時期內技術進步依舊將是推動河南省糧食GTFP增長的主要因素。

(3)基于空間演變視角，2004—2016年河南省18個地市的糧食GTFP有明顯差異，其中有3個地市整體呈下降趨勢，15個地市呈上升趨勢。河南省糧食GTFP與糧食產出的二元全局空間自相關大體呈“N”型變化，糧食GTFP和糧食產出由不平衡發展逐漸趨向平衡發展。

3.2 建議

(1)轉變發展模式，探索糧食綠色增產的道路。抓住農業供給側改革的政策優勢，改變傳統依靠增加種植規模或加大農藥、化肥等投入來實現糧食增產的粗獷發展模式。充分運用現代科技信息化手段，建立糧食生產大數據監測云平臺，實現精準化投入，高質量產出。提高糧食種植生產過程中農藥、化肥等投入資源的使用效率，優化用藥用肥結構，走循環可持續的綠色增產道路。

(2)因地制宜，有效利用技術進步和技術效率雙輪驅動。充分梳理河南省不同地市的糧食生產特征，了解各地市糧食生產的優勢和劣勢，加快不同地市間的共享交流，推動各要素在不同地市間的流動。對于糧食GTFP較低的開封、洛陽和信陽等地要充分發揮技術進步在糧食增產中的作用，政府、高校、科研機構與企業形成發展合力，加大糧食綠色增產的資金支持，不斷推進糧食種植技術的創新，加快新技術的推廣宣傳與廣泛運用。平頂山、許昌和駐馬店等綠色全要素生產率緩慢上升的豫南和豫中地區，要注重土地、人力等生產要素利用效率的提高，加強對農民科學種糧的培訓與指導，實現技術進步和技術效率對糧食增產的雙驅動。

(3)推進河南省糧食綠色全要素生產率與糧食產出的平衡發展。河南省糧食綠色全要素生產率與糧食產出的空間自相關指數即Moran′s I指數在不同年份呈現正值或負值，表明兩者并未實現完全均衡發展。因此建議政府應出臺相應激勵措施，加大糧食綠色全要素生產率與糧食生產的聯動效應。國家層面要強化頂層設計，完善農民綠色種糧的激勵機制，加強對以綠色生產導向的補貼落實與監管，從根本上提高農民的積極性。地方政府要加強科學種糧、綠色種糧的宣傳力度，為農民綠色種糧提供配套的基礎設施與技術指導，降低投入冗余，實現糧食生產能力的綜合提升。