1 引言
1.1 研究背景
化肥是粮食的“粮食”，在农业生产中发挥了巨大的补偿作用，尤其是在解决营养要素不均衡、农作物产量和产值不足的方面起到了不可替代的作用。上世纪化肥对全球粮食增产贡献率达到了 40%至 50%，对于中国粮食产量发挥了 40%的增产作用。中国人口基数较大，粮食需求逐年增加，粮食安全形势也较为严峻，化肥以见效快以及施用方式简单的优势受到了农户的青睐。当前中国是世界上最大的化肥消费国，据 2018 年中国统计年鉴显示，2017年中国农用化肥施用折纯量达到 5859.41 万吨，每公顷耕地的化肥投入则是 352.27kg/hm2，是国际化肥安全施用上限（225kg/hm2）的 1.57 倍。从农学角度分析，由于农户养分均衡和管理意识不足，过度使用化肥尤其是氮肥容易造成土壤营养结构失衡，土地生产能力有所下降。从经济学角度分析，纪月清（2016）、史常亮（2016）等多位学者的研究表明当前粮食作物的化肥施用量已经超过了经济最优水平。化肥施用强度过高、结构失衡并不能有效地提高粮食生产能力，反而会对农业生产环境带来破坏。过量施用化肥不仅会引起土壤板结，导致土地生产能力下降，土壤残留的化肥还会随着雨水的冲刷流入河流，引起水体富营养化，从而引起农业面源污染，治理难度也随之增加。
化肥投入量的增加并不能促进农业实现可持续发展，因此中国政府从 2005 年开始实施化肥减量管制政策。2015 年 3 月，农业部提出“化肥使用量零增长”的发展目标，通过有机肥代替化肥，优化施肥结构，改善施肥方式等措施来提高科学施肥水平。2017 年中央一号文件也指出深入推进化肥零增长行动，促进农业“清洁生产”。2018 年中央一号文件继续指出开展农业绿色发展行动，推进有机肥替代化肥。2019 年中央一号文件进一步指出开展农业节肥节药行动，实现化肥农药使用量负增长。2015 年化肥施用量的增长速度减缓到 0.44%，到 2016年化肥施用量则出现了负增长趋势，并且这种趋势持续到了 2017 年。化肥施用量在缓慢下降，化肥效率是否由此得到提升，化肥施用量的减少是否会给农作物带来影响还需要进一步的研究。本文试图突破农学或环境学的技术表征，从经济学的角度来研究化肥投入效率的实际情况，以玉米化肥投入效率为研究对象来讨论如下问题：农户在化肥投入上是否具有技术效率？在不改变产出和其他投入的前提下，玉米生产的具体节肥潜力是怎么样的？玉米主产区的化肥投入效率是如何动态演进？区域与区域之间又存在着哪些差别？影响化肥投入效率的主要因素有哪些？应该从哪些方面来提高化肥的投入效率？
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1.2 研究目的及意义
1.2.1 研究目的
化肥作为生产投入要素的一种，其高效率的投入对于玉米生产效率的提高具有重要的影响。近年来化肥的不合理施用引起了政府和社会的广泛关注。在当前粮食安全形势依然严峻的背景下，突破资源和环境的制约，提高粮食生产能力是研究的目的。本文立足于玉米主产区化肥投入效率的发展实际，以期达到下列目的：
（1）科学测度全国及玉米主产省份化肥投入效率。本文选取了随机前沿生产函数测算化肥的投入效率，与大多数研究不同的是，在把 C-D 生产函数与超越对数函数模型的结果进行拟合的基础上，合理地选择了超越对数函数对化肥投入效率进行科学测度。
（2）探索玉米主产区化肥投入效率的动态时空演进规律。从时间和空间两个维度分析我国玉米主产区化肥投入效率的动态演进情况，从而反映当前玉米化肥投入效率的现实情况。并将各个省份分为东中西三个区域，为化肥投入效率出现区域差异化的原因分析奠定基础，以便更好地引导化肥的科学施用。
（3）识别化肥投入效率的主要影响因素。从农户内外部角度假设影响玉米化肥投入效率的主要因素，通过 Tobit 模型对玉米主产区及东中西的玉米化肥投入效率的影响因素进行识别，为提出对应的政策建议提供实证证据上的支撑。
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2 相关概念界定及理论基础
2.1 概念界定
2.1.1 玉米主产区
农业部在针对粮食作物提供配方施肥建议时，根据区域和生产布局认为我国玉米主产区涵盖了 22 个省份，分为 4 个大区，即：东北春玉米区、华北夏玉米区、西北春玉米区和西南玉米区。根据大区内的气候条件、栽培条件、地形和土壤条件进一步细分为 12 个亚区，这12 个亚区覆盖了全国玉米总种植面积的 96%以上。结合《我国农产品成本收益汇编资料》，考虑到数据的可获得性，本文将玉米主产区划分为东部、中部、西部等三大区域。其中，东部区域包括河北省、广西壮族自治区、辽宁省、江苏省、山东省。中部区域包括：山西省、内蒙古自治区、吉林省、黑龙江省、安徽省、河南省、湖北省。西部区域包括：重庆市、四川省、贵州省、云南省、陕西省、甘肃省、宁夏回族自治区、新疆维吾尔自治区，共计 20个省份。
2.1.2 玉米生产效率
农业生产效率主要描述投入与产出之间的关系，有着单要素效率测算方法和全要素效率测算方法。其中单要素农业生产率主要是针对劳动、土地等单个要素的生产率进行测算，由此讨论其给农业生产率带来的影响。单要素效率测算方法忽视了要素之间的替代作用和相关性，其结果存在一定的偏误。全要素效率则是多要素投入单产出（SFA）或多要素投入多产出（DEA）的测算方法。玉米生产效率，指的是在土地、劳动力、资本等要素投入量稳定的情况下，玉米实际产出与最大预期产出之间的比例，用于衡量玉米生产过程中各要素是否能实现合理配置。当玉米生产效率越高，则代表生产要素配置越合理，达到一个较为均衡的状态。反之，则说明各投入要素并未发挥作用。
2.1.3 玉米化肥投入效率
参照 Reinhard（1999）的思想，化肥的投入效率主要是指按照当前生产要素的投入水平下作物产出数量不变，生产时化肥最小可能投入量与化肥实际投入量的比值，从而得到化肥投入效率 [69]。在现实情况中，玉米的投入和产出并不总在最优状态下，进行普通的回归只能得到平均的玉米生产技术效率。由于前沿生产函数所有投入产出都位于生产前沿面，投入要素处于成本最小的状态，产出也处于现有技术条件下的最优规模。因此，前沿生产函数往往处于传统生产函数的上方。由图 1 可以得出，假设玉米生产函数有两种生产要素投入（化肥投入和其它投入）一个产出（y）。SS'是生产前沿曲线，AA'为等产量线，Q 与 Q'都是生产前沿面的点，Q'点是效率最优点，在这一点上产量最优，成本最小。
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2.2 理论基础
2.2.1 农户行为理论
农户行为则具体将农户作为一个经济主体，指在农村进行生产经营活动过程中做的各种决策行为，包含了行为和消费两个方面[70]。传统经济学中关于生产和消费理论仅仅只能单独指出商品的需求或供给某一方面受到价格制约而发生变化。然而农户行为中的生产、消费和要素投入确实存在相互影响，传统经济学理论并不能解释这一点，存在一定的局限性。将各学者的研究分类，可以将其分为以下五个学派：（1）理性小农学派。农户作为理性经济人，会努力以追求利润最大化的原则来最大化个人或家庭的福利[71]-[72]（舒尔茨，1978；Popkin，1979）。（2）生存小农学派，农户以所获利润能满足家庭生活消费或等价的劳动辛勤程度为原则试图将生产或销售风险最小化，并未追求利润和成本之间的平衡，或者实现利润最大化[73]-[74]（Chayanov, A. V；Scott J C）。（3）历史学派。在很长一段时间内农户并没有足够的就业机会，且面临着耕地严重不足的情况下，只能投入大量的劳动力，农户的劳动机会成本为零。在此背景下，即使总产出在逐渐上涨，但农户还是在边际报酬较低并且逐渐递减的情况下继续投入劳动，从而发生“过密化”现象[75]（黄宗智，1992）。（4）有限理性学派。农户行为是有限理性的，由于其受到教育水平或外界信息的影响不一定能做出完全理性的决策行为。其决策标准往往不是最优的，而只是寻求让其满意的[76]- [77]（Simon J L，1977，1981）。（5）社会化小农学派。随着社会化程度的加深，小农的决策标准也发生了变化，从追求生存或效用最大化转变为追求货币效用最大化[78]。本研究中将农户的生产决策标准设定为利润最大化，并且在此前提下确定生产要素的实际投入量，试图通过增加要素投入来降低生产风险，并未考虑到滥用化肥农药等化学投入品会对环境产生负面影响，忽视了社会成本也会由此增加这一事实。
2.2.2 外部性理论
农户的农业生产行为中会给他人或社会环境造成一定影响，但这种影响是负面的，对环境造成了污染，但农户也不需要为这种负面影响支付相应的成本，导致社会成本高于农户个人的生产成本，从而发生了农业生产的外部性（Sterner，2003）。外部性理论的发展经历了马歇尔的“外部经济”、庇古的“庇古税”和科斯的“科斯定理”三个阶段，在环境保护等诸多实践活动中得到广泛应用（沈满洪，2002）。种植玉米的农户作为一个微观经济主体，其生产行为会对其它微观经济主体的福利产生影响，然而这种影响却无法通过玉米的成本和价格体现出来。因此完全竞争市场条件下，农户生产行为应该承担的成本收益与实际付出的成本收益不符，从而社会资源配置偏离了“帕累托最优”，市场机制失去了合理配置资源的功能，需要政府进行干预。
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