PNAS | 政策扭曲、农场规模与我国农用化学品过度使用

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文章导读

中国是世界上最大的农用化学品消费国，它在全球9%的农田上使用了全球30%以上的化肥和杀虫剂。中国普遍存在使用效率低和农用化学品损失比例高等问题，导致经济损失和严重的地方、区域和全球污染。近年来，中国政府努力减少农用化学品过度使用的污染，包括取消对化肥的补贴和实施土壤测试，但效果相当有限，农用化学品的使用继续增加。为了让中国的农业走上更可持续的道路，我们需要了解为什么中国农民平均使用的农药比世界其他地区多得多。一种可能的解释是中国农场规模分布高度扭曲和扭曲。中国农田以小农户为主，每块农田的典型面积约为0.1公顷。在如此小的规模下，许多技术创新，向农民转移知识的途径以及现代管理实践由于采用的高固定成本而效率较低。本文将中国农村居民调查数据与国际数据相结合，评估了中国农业规模的作用以及维持中国农用化学品过度使用的小农场规模的政策扭曲。

文章摘要

了解农用化学品过度使用的原因对中国农业的可持续发展至关重要。利用来自中国的一项具有全国代表性的农村家庭调查，我们发现农场规模是影响中国农场农用化学品使用强度的一个重要因素。据统计，农场规模每增加1%与每公顷化肥和农药使用量分别减少0.3%和0.5%（P<0.001）以及农业劳动生产率提高近1%有关，而这仅导致作物产量在统计上微不足道的下降（0.02%）。利用从中国独立收集的其他数据来源和对1960年至2000年74个国家的国际小组分析，也发现了同样的模式。虽然经济增长与许多其他国家的农场规模增加有关，但在中国，这种关系被土地和迁移政策扭曲，导致中国小农场规模持续存在。消除这些扭曲将使农用化学品的使用量减少30-50%，这些化学品对环境的影响减少50%，同时使包括搬到城市地区的农民在内的所有农民的总收入翻一番。消除政策扭曲也可能补充对过度使用问题的其他补救措施，例如放宽农民获得现代技术和知识的机会，以及改善环境监管和执法。

研究内容

中国农用化学品的过度使用

中国每公顷农田平均化肥(氮、磷、钾)和农药使用量分别是其他国家/地区的2-4倍和2-7倍。以氮素为例，我们计算了中国和世界其他地区的农田氮素总投入(包括化肥、粪肥等)和产量(作物收获)，以及氮素利用效率(NUE)(计算方法为作物收获含氮总量除以农田氮素总投入)(表1)。与化肥的过度使用相一致，中国玉米、小麦和水稻每公顷耕地的总氮投入量是全球最大的，是全球平均水平的1.6-1.8倍。尽管中国的农用化学品每公顷使用量最高，但按全球标准衡量，中国的作物产量平均处于中等水平。因此，所有三种粮食作物的NUE都是中国最低的。

表1 2010年中国及世界其他地区玉米、小麦、水稻氮素投入、产量和利用效率

农场规模与农用化学品

研究发现，农场规模是影响中国农用化学品使用强度的重要因素。在包括土壤质量、作物类型、区域等控制变量后，结果成立（图1）。据统计，农场规模每增加1%，每公顷化肥和农药使用量分别减少0.3%和0.5%（P <0.001）。研究发现农场规模增加1%仅与每公顷作物产量下降0.02%的统计学上无关。因此，农场规模与农业劳动生产率（每单位劳动的作物产量）密切相关，估计弹性为0.95（图1）。

图1 中国农场规模与单位面积化学品使用量和单位面积产量的关系。（A）农场规模（按播种面积衡量）和单位面积的化肥使用情况;（B）农场面积和每片地区的农药使用量;（C）农场规模和单位面积作物产量;（D）农场规模和劳动生产率（单位劳动作物产量）。

此外，研究使用从1960年代到2000年代的74个国家（根据数据可用性选择的国家）的不平衡小组估计了固定效应模型。研究发现，在这个全球数据集中，农场规模与每公顷的化肥使用量呈显著和负相关，但与每公顷作物产量的相关性微不足道（表2）。结果表明，与农场规模相比，肥料与作物的价格比和作物组合对肥料使用的影响要小得多。特别是，农场规模增加1个标准差（SD）可使肥料使用量减少102%，相比之下，化肥与作物价格比的变化，豆科作物种植份额和蔬菜种植份额分别降低了4%，降低了34%，增加了13%。与肥料使用和经济增长的环境库兹涅茨曲线（EKC）一致，研究结果还表明，人均GDP（PGDP）对每公顷的肥料使用量具有显着和积极的影响，化肥使用量下降的PGDP较高（表2）。PGDP较高的国家通常拥有更先进的化肥生产技术和更高的农民收入，这使得农民更容易获得化肥并提高作物产量。然而，PGDP较高的国家的农民也更多地投资于机械，现代技术和管理实践，这提高了肥料使用效率，并在EKC的转折点后减少了每公顷的肥料使用量。

表2 农场规模、PGDP、化肥与作物价格比以及作物组合对全球范围内每公顷化肥使用量和作物产量的固定效应（FE）回归

土地政策，迁徙政策和农场规模

国际数据显示，农场规模与农业劳动生产率与PGDP之间存在很强的正相关关系。可能的解释是，随着技术和知识随着经济增长而进步，农业部门需要的劳动力减少，以生产足够的粮食来养活农村和城市人口。这导致从农村到城市地区的大规模移民，当农田可以在市场上自由交易时，每个剩余的农村家庭的农场规模就会增加。然而，尽管过去几十年来农业生产力和城市化率显著提高，但中国的平均农场规模变化非常缓慢，与国际模式形成鲜明对比（图2）。事实上，从20世纪80年代到2000年，中国的平均农场规模有所下降，此后增长缓慢，与发达国家的趋势大不相同（图2A）。此外，与其他国家相比，中国的农场分布高度偏向较小的规模。2010年，中国约70%的农业面积小于2公顷，而相应的全球价值（不包括中国）约为7%（图2C）。考虑到经营农场的家庭数量，中国98%的家庭拥有不到2公顷的农场，这一比例远高于世界其他地区，甚至在非洲（图2D）。

图2 不同国家和年份的农场规模变化。（A）不同国家的农场规模随着农业劳动生产率（农村人口的农业增加值）而变化;（B）养殖场规模随城市化而变化;（C）以养殖场面积为基础，在中国等世界其他区域的养殖场规模分布;（D）中国和世界其他地区的农场规模分布以户数为基础。

未来情景下的机遇

在图3A中，红线描绘了中国不同农场规模农民的人均农业收入，蓝线描绘了同一农民出租农田并转移到非农业部门的假设每劳动力收入，控制了中国农村和城市地区之间生活成本的差异。农业人均收入随着农场规模的扩大而急剧增加，这意味着在大农场工作的农民的农业劳动生产率远高于小农。经济有效的劳动力分配要求工人选择他们可以赚取更高收入的部门。然而，根据上述政策扭曲，播种面积小于1.1公顷的农民被限制从事农业工作，尽管他们可以通过在非农业部门工作来获得更高的收入（图3A）。如果这些农民能够进入非农业部门，并将土地出租给生产率更高的农民，从而形成更大的综合农场，那么他们的生活会更好。如果消除这些政策扭曲，中国的农场整合模式可能会随着时间的推移而遵循全球模式（图2）。

本文研究了中国农业规模分布的变化对农用化学品使用、氮肥损失（按化肥氮投入与作物产量中所含氮量之差计算）、农业产量和家庭收入的影响（图3B）.第一种情况消除了对跨部门劳动力分配和农村家庭农田分配的政策扭曲。然后，播种面积小于1.1公顷的农民将土地出租给其他农民（图3B中的扭曲情景），平均农场规模将增加到3.3公顷。化肥和杀虫剂的使用量将分别下降26%和43%（图3B）。同时，化肥损失将减少47%，作物产量不会显着降低（减少1.4%），当前农民的收入将增加114%。由于非农业部门的劳动收入增加和土地租金增加，小农的收入将增加239%，而大农的收入将增加30%，因为他们将管理的农业面积增加。这一结果表明，消除政策扭曲，使平均农场规模达到3.3公顷，可以帮助中国在未来实现更可持续的农业。

在另一种情况下，通过将小型农场的土地重新分配给大型农场，将中国的平均农场规模增加到拟合线预测的水平。在这种情况下，2010年平均农场规模将增加到4.1公顷，化肥和农药使用量以及化肥损失将分别下降28%，45%和50%。从数量上讲，这些变化非常接近第一个情景分析的结果（图3B）。这种相似性表明，土地政策和户籍制度确实可能是阻止中国平均农场规模随着经济增长（和城市化）而增加的因素，而经济增长（和城市化）与许多其他国家的速度相同。

最后，按照农场规模的世界分布，将小农户的土地重新分配给大农户，平均面积为6.1公顷（图3B中的世界平均情景，不包括中国）。在这种情况下，发现化肥和农药的使用量，化肥损失将分别下降33%，51%和57%，而目前农民的收入将增加116%。

图3 政策扭曲和纠正扭曲的情景。（A）农业和（预期）非农业收入与农场规模的函数关系。非农业劳动收入采用以农村劳动者教育程度、工作经验等为条件的苦行收入方程计算。“扭曲”是指农村劳动者受土地制度和户籍制度的限制，从事农业工作，尽管在非农业部门可以赚得更多。“高效”是指农村工人留在农业部门以赚取更多收入的正常情况。（B）不同情景下的农业化学品利用、化肥损失和产量、劳动收入。“世界平均”是指中国平均农场规模及其分布与世界平均水平的情况。“国际趋势”是指中国平均农场规模及其分布遵循图2A中的国际趋势，此情景下的养殖场规模小于世界平均情景下的养殖场规模。扭曲是指中国的土地分配政策和户籍制度对劳动力和土地市场的影响，通过消除这些政策、户籍制度使农村劳动力能够自由地离开农业，土地使用权可以自由交易的效果就说明了这一点。

这些情景表明，通过消除土地制度和户籍制度造成的错配，增加农场规模确实可以降低使用强度，从而减少农用化学品对健康和环境的不利影响，同时增加农村收入。然而，要实现这一目标，政策变革和体制改革都是必要的，这在短期内可能不会发生，因为土地制度和户籍制度都具有超越农场规模的深远影响，任何改革的政治、社会、环境和经济效益都必须仔细权衡其成本。