我國玉米種植區生態效率的區域差異及影響因素研究

摘要 基于2004—2018年三大玉米種植區的面板數據，運用SBM模型方向性距離函數中的Malmquist-luenberger生產率指數和以產量為導向的DEA-malmquist指數，實證研究我國玉米種區生態效率的區域差異，以及在環境制約下我國玉米不同種區的真實生產狀況。隨后通過Tobit面板模型，分析不同玉米種區的生態效率和生產效率指數在相同影響因素下的差異。結果表明，我國玉米種區整體為粗放式的發展模式，北部種區整體生態效率較高，生產方式較為低碳;中部種區的平均生態效率較高，但技術效率退步明顯;西部種區的生態效率增長緩慢，技術投入不足。受災率、生態治理水平和環保投入因素對各玉米種區的生態效率和傳統M指數存在趨同的影響作用，但不同種植區域還是存在較大的影響差異。

關鍵詞 玉米;SBM模型;地區差異;影響因素

中圖分類號 S-9;F326.11? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）05-0196-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.05.050

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Regional Differences and Influencing Factors of Ecological Efficiency of Maize Planting Areas in China

CHEN? Yan-jun

（Economics and Management School of Yangtze University，Jingzhou，Hubei 434023）

Abstract Based on the panel data of three corn growing areas from 2004 to 2018， this paper used the Malmquist-luenberger productivity index and yield oriented DEA-malmquist index in the directional distance function of SBM model to empirically study the regional differences of ecological efficiency of corn growing areas in China， and the real production situation of different corn growing areas under environmental constraints. Then， through Tobit panel model， the differences of eco efficiency and production efficiency index of different maize seed areas under the same influence factors were analyzed. The results showed that the overall development mode of maize seed area in China was extensive， the overall ecological efficiency of northern seed area was higher， and the production mode was low-carbon;the average ecological efficiency of central seed area was higher， but the technical efficiency declined significantly;the ecological efficiency of western seed area increased slowly， and the technical input was insufficient. The disaster rate， ecological management level and environmental protection input factors have a convergence effect on the ecological efficiency and traditional M index of maize planting areas， but there are still large differences in different planting areas.

Key words Maize;SBM model;Regional difference;Influencing factors

基金項目 國家社科基金項目“以生態安全和糧食安全并重為導向的糧食補貼政策研究”（17BGL250）。

作者簡介 陳衍?。?994—），男，湖北武漢人，碩士研究生，研究方向：農業經濟理論與政策。

收稿日期 2021-06-04

玉米作為我國的三大主糧之一，是飼料用糧和工業用糧的重要來源。伴隨玉米高速增產，以化肥農藥為主的農業消耗品也會隨之大量投入，糧食高產的背后是農業生態資源的損失。據國家統計局公布的數據顯示，自臨時收儲政策實施以來，我國玉米種植平均化肥折純量至2015年增幅達19.12%，特別是以東北三省為代表的北部種區，農用消耗品施用量占全國總施用量的40.96%，增幅近10%[1]。雖然目前國家對玉米實行價補分離政策，對農業供給側調減玉米種植面積，倡導糧食產業以綠色低碳的生產方式來提升單產和生產效率。但最近對糧食產業的研究[2]發現，我國玉米各種區依舊存在生產經營粗放、種植占比過大等問題，與我國糧食產業要發展協調好資源消耗、高效生產和環境保護的這一目標仍存在差距。

農業生態效率是衡量農業生態化發展水平的測度標準，其目標是為實現在減少環境影響下同時創造農業生產活動的總價值。隨著環境問題在糧食產業中越來越受到學者的關注，于婷等[3]使用SBM-undesirable 模型，在碳排放等環境條件約束下測度不同糧食主產區的生態效率，發現不同區域間的農業生態效率存在較大差異，且呈不斷擴大趨勢;魯慶堯等[4]通過SBM模型分析發現我國糧食生產的三大區域生態效率區域性差異明顯，呈由西部、中部到東部顯著的遞減趨勢。較多學者對我國糧食產業整體以及糧食主產區的發展狀況進行測度與評估，但由于不同糧食作物生長和適應環境存在差異，對特定糧食產物的生態效率研究較為缺乏。玉米在我國各地的種植范圍廣泛，不同種植區資源差異稟賦。因此研究玉米不同產區的生態效率，對推動各玉米種植區的低碳綠色發展有一定的引導作用。

基于以往對玉米不同生態類型區[5]的研究，筆者將我國玉米產區分為北部春播區、中部黃淮海平原種區和西部種區進行區域差異的研究，以玉米生產中碳排放總量作為限制因素，使用SBM模型方向性距離函數中的Malmquist-luenberger生產率指數（ML指數）和傳統以產量為導向的DEA-malmquist指數（M指數），分別測度我國各主要種區2004—2018年的生態效率和生產效率，對比反映玉米產業的現狀和差異;通過面板Tobit模型，分析不同產區的玉米生態效率和傳統M指數的影響因素，以實證結果更清晰地提出針對性建議，從而為實現不同產區玉米高質量發展與資源環境可持續的目標提供參考。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

依據Chung等[6]的研究，結合SBM模型方向性距離函數構建Malmquist-luenberger指數（ML指數），同時對玉米生產中的期望產出和非期望產出進行測度分析。從T期到T+1期包含非期望因素的Malmquist-luenberger指數函數，表述如下：

MLT+1 T=ST C（xT+1，aT+1，bT+1）

ST C（xT，aT，bT）×

ST+1 C（xT+1，aT+1，bT+1）

ST+1 C（xT，aT，bT）12

=ST+1 C（xT+1，aT+1，bT+1）

ST C（xT，aT，bT）

×

ST C（xT+1，aT+1，bT+1）

ST+1 C（xT+1，aT+1，bT+1）×

ST C（xT，aT，bT）

ST C（xT，aT，bT）12

=MLEFFCH（xT+1，aT+1，bT+1;x，a，b）×

MLTECH（xT+1，aT+1，bT+1;x，a，b）

（1）

式中，MLT+1 T表示從T期到T+1期的玉米生產生態效率變化情況。當MLT+1 T>1時，表示玉米生態效率從T到T+1期有所提高，反之則降低;MLT+1 T可以分解為技術效率變化指數（MLEFFCHT+1 T）和技術進步指數（MLTECHT+1 T）。

1.2 指標選取

參照以往對糧食產業的碳排放[7]研究，化肥比例在我國玉米生產六大碳源中的增長比例最大，與氮肥施用排放量一起所占總量的59.46%，其次是柴油占12.67%，農藥占7.42%，種子占6.90%，這4項投入因素占碳排放總量的86.45%，可以很大程度地反映玉米生產中的非期望產出。碳排放系數參照美國橡樹嶺國家實驗室以及IPCC[8-11]公布的化肥0.895 6 kg/kg，農藥0.592 7 kg/kg，柴油4.934 1 kg/kg，種子3.85 kg/kg來計算碳排放總量。選定的投入產出具體指標見表1。

1.3 數據來源

根據我國玉米種植區分區[13]情況，選擇北部春播區包括河北、山西、內蒙古、遼寧、吉林、黑龍江，中部黃淮海平原種區包括江蘇、安徽、山東、河南、湖北，西部種區包括重慶、四川、貴州、云南、陜西、甘肅、新疆。以上種植區2004—2018年玉米投入產出的數據均來源于《中國統計年鑒》《中國農村統計年鑒》《全國農產品成本收益資料匯編》《中國物價年鑒》（部分省份年度價格數據缺失以當年全國平均價格替代）。

2 結果與分析

2.1 玉米種植區生態效率測度結果與分析

根據獲取的投入產出數據，利用公式并借助MAXDEA軟件測算出我國玉米主要種植區的生態效率值。為突出種植過程中非期望因素的影響，使用DEAP2.1軟件測算出未考慮環境要素，以產量為導向的傳統Malmquist指數，并與生態效率的結果進行對比，結果見表2。

由表2可知，從分區情況來看，北部和中部種區的生態效率演變較為相近，增速相對較明顯;西部種區的增長相對較緩。不同種區的生態效率出現緩增的情況，可能與國家對“鐮刀彎地區”玉米生產適時調減種植面積，而相對減少了環境污染的負面效益，以及推進玉米市場結構轉變的政策有關。進一步對生態效率進行分解為技術效率（MLEFFCH）和技術進步指數（MLTECH），以揭示驅動玉米種植區生態效率變化的因素。結果顯示，北部種區和中部平原種區的生態效率增長主要依靠的是前沿技術的進步，但北部種區的技術效率變化不顯著，而中部種區的技術效率呈退步趨勢，體現出的是大機械化、粗放式經營的增長方式;西部種區的增長依靠的是技術效率提高，而前沿技術指數呈現衰退的狀態，表明西部種區的機械化投入程度不足。同時，參照鄭麗楠等[14]對我國農業生態效率空間劃分，將玉米種植區按生態效率值劃分為相對高效區（ML指數大于等于1.03）、相對中效區（ML指數大于等于1且小于1.03）、相對低效區（ML指數小于1）。從分省市區的情況來看，根據各省市生態效率變化趨勢分析，內蒙古、遼寧、河南、云南相對高效;河北、吉林、黑龍江、安徽、山東、重慶、四川、貴州、陜西、甘肅、新疆相對中效;山西、江蘇、湖北、新疆相對低效。

根據表2中玉米種植區的生態效率值與產量導向的Malmquist指數值，對比分析發現，未考慮環境要素的M指數增長均值為4.23%，加入非期望產出后ML指數年均增長為1.68%，增長效率明顯降低2.55%，因此在不考慮環境要素下，對玉米產業生產效率的測度結果會帶來一定的偏差;參考Fre等[15]和相關學者的研究，證明當投入一定時，若ML指數>M指數，則意味著期望產出的增長速度高于非期望產出的增長，那么該生產單位相對低碳，反之則相對高碳不環保。各玉米種區的數據對比可知，北部春播區（0.2%）的生產方式相對低碳，而中部平原種區（-2.39%）、西部山地種區（-5.03%）的生產方式相對高碳，指數結果證明玉米各種植區的生產方式差異明顯。

2.2 玉米種植區生態效率的影響因素分析

2.2.1 指標選取。

為進一步探討對生態效率的影響因素，選取宏觀環境、農業發展和政策支持3個方面進行考量，指標選取見表3。

2.2.2 模型構建。

構建以生態效率值為因變量，各影響因素為自變量的面板模型;同時構建以產量為導向的傳統Malmquist指數為因變量，相同影響因素為自變量的面板模型，對比結果是否具有差異性。為消除數據的不穩定性，所有變量均取對數形式。

lnCEE it=β 0+β 1lngdp i，t+β 2lnarea i，t+β 3lnurb i，t+β 4lngovs i，t+β 5lnmach i，t+β 6lndis i，t+β 7lnECI i，t+β 8lnEPM i，t+ε i，t（2）

式中，CEE i，t為選取的各種區玉米的生態效率;β 0為常數項，β為回歸系數，i=1，2，…，18代表玉米產出省份，t代表時序，ε i，t代表隨機擾動項。

2.2.3 回歸過程與結果分析。

因變量取值均為效率值具有截斷特征，使用傳統OLS回歸模型可能存在結果的偏差。故選擇Tobit面板模型進行回歸，使用Stata 16.0軟件運算結果見表4。

（1）北部種區是我國玉米種植的重要地區，其中東北三省的玉米產量占全國玉米總產量的33.1%[16]。通過對北部種區生態效率的影響因素分析，生態治理水平有顯著的正向影響，而機械密度、受災率對生態效率有顯著的負向影響;對比M指數的回歸結果，城鎮化水平、機械密度、生態治理水平對生產效率有顯著的正向影響，產業結構對生產效率有顯著的負向影響。從結果對比來看，北部玉米種區的差異性主要體現在機械密度，機械密度投入的加大，有利于提升玉米的生產效率，因此喬丹等[5]建議加大玉米產業機械化投入和使用。但從糧食產業高質量發展角度，認為過度使用機械會增大環境的負擔，使用不當和效率不高也是對資源的消耗和浪費，不利于北部玉米種區生態效率的提升，因此合理布局機械化生產和指導顯得尤為重要。

（2）中部玉米種區是我國第二大產區，通過對中部種區的生態效率影響因素分析，結果顯示環保投入對中部玉米種區的生態效率有顯著的正向影響，而負向影響較為明顯的是受災率。因中部種區為黃淮海平原地區，降雨分布不均勻，容易受到春旱和夏澇等自然災害的影響[13]，因此玉米產業的生態效率受到自然災害的負面影響較大;對比M指數的結果，機械密度對M指數有顯著的正向影響，產業結構對M指數有顯著的負面影響;從結果對比來看，中部玉米種區的生產效率影響因素分析結果與北部種區相似，農業技術的利用較為充分，土地利用率高，種植活動對傳統農資的依賴大，不利于中部種區生態效率的提升。因此，加大對中部地區的環保投入力度，對促進中部玉米生態效率有重要的推動作用。

（3）西部玉米種區多為山地地形，土地較為貧瘠，經濟水平落后。該種區生態效率的影響因素結果顯示，環保投入的正向影響顯著，而城鎮化水平、財政投入、受災率對西部種區生態效率的負向影響顯著。西部種區包含我國較多經濟不發達地區，城鎮化的發展雖然會加快區域經濟的發展，但也加速農村的勞動力、土地和資金徑直流入城鎮地區，導致西部農村的資源配置失衡，不利于西部玉米種區的生態效率提升;另一方面，財政對農業的投入傾斜增大，對西部地區農業發展有重要的推動作用，但同時會刺激糧農的種植積極性，可能會存在為提高產量而過度使用農資，增加環境污染的風險性，從而降低西部玉米產業的生態效率。對比M指數的結果發現，西部種區的受災率增加會同時顯著降低西部玉米種區的生態效率和生產效率，農業自然災害直接影響的是作物產量，削弱農業生產者的信心;環保投入的增加會顯著提升西部種區的生態、生產效率，基于十四五規劃要積極推進農業生產更加低碳，因環保治理投資力度的增大，有利于西部玉米產業生態效率的有效增長。

3 結論與建議

3.1 結論

利用SBM模型中的ML指數法，基于面板數據測算了我國玉米三大種植區的生態效率，并同時測算了以產量為導向的傳統Malmquist值，將兩類指數的結果進行對比;運用Tobit面板模型對兩類指數進行相同影響因素分析。

（1）加入非期望因素測算的生態效率更能真實地反映各種植區的生產現狀，且呈現明顯的區域差異。我國玉米產業整體還是處于粗放式經營的發展模式，其中生態效率高效區數量較少且分布不均，但有較大的改善空間。北部種區整體生態效率較高，增長明顯且生產方式較為低碳，其生態效率的增長主要依靠于技術進步;中部種區的平均生態效率較高，但技術效率退步明顯，生產方式為高碳的傳統方式;西部種區的生態效率增長緩慢，技術投入不足，且生產方式是犧牲環境的高碳方式，但整體提升空間較大。

（2）雖然在受災率、生態治理水平和環保投入方面對玉米種植區的生態效率和生產效率存在趨同的影響作用，但產業機構、城鎮化水平、機械密度和財政投入等因素對不同玉米種植區的兩類指數影響存在明顯差異。北部種區機械密度的投入增加雖然會促進玉米產量導向的生產效率提升，但同時也會降低玉米產業的生態效率;中西部種區對產業結構的調整，加大投入財政力度可能會促進種區的生產效率和產量，但不利于該種區生態效率的增長。

3.2 政策建議

由于玉米種區的個體異質性，我國玉米各種植區應根據自身發展現狀，并結合自身優勢，根據我國糧食產業高質量發展方向，因地制宜地提出發展策略來提高我國各地玉米產業的生態效率。

（1）北部種區作為玉米重要種植區，繼續保持低碳生產方式的同時，要合理布局機械投入結構，配合玉米規?；N植模式，進一步提高機械化使用效率，提高玉米種植質量和產品質量，利用種植資源的優勢積極研發玉米新品種，并形成北部種區優質玉米的品牌化效應。另外，北部種區要增強生態治理的能力，提高土地的利用效率，對農業生產建立災害預警機制，提高生產活動中災害的防范能力和管理水平。

（2）中部種區要積極轉變生產方式，加快綠色新技術的引入，提高技術投入的經濟效率和力度，從而轉變傳統的大機械化模式。優化農業生產資料的布局，提高資源利用效率，降低使用不合理所帶來的資源浪費和環境污染的可能性。另外中部種區要加強環保投入力度，加強玉米生產對環保技術的認知能力，利用各種形式的宣傳環保教育活動，提高種植戶的環保意識。

（3）西部種區要加大機械化投入力度，增加現代機械的應用和研究，推進以新型農資替代傳統碳源物資并提高資源的利用率，推動農業綠色技術和綠色肥料的使用，提高耕地質量，積極轉變傳統的高碳生產方式。另外對于西部種區，城鎮化發展進程中要平衡農業資源的合理分配，注重財政補貼結構的優化與調整，加大對節能環保低耗農資研發傾斜，同時加強政策的驅動作用。

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