化肥价格变化对粮食价格的影响研究——基于省际动态面板数据模型的系统GMM检验

魏君英 贺亚亚

（长江大学 湖北农村发展研究中心，湖北荆州 434023）

一、引言

为推动农业绿色发展，实现粮食可持续增长，农业部在2015年启动实施“到 2020年化肥使用量零增长行动”和 “到2020年农药使用量零增长行动”，推进化肥减量提效、农药减量控害。此后，连续4年的中央一号文件明确提出实施化肥农药零增长行动，实现化肥农药使用量负增长。目前，农药、化肥减量行动已取得明显成效，截止2018年，化肥使用量已连续3年减少，农药使用量也连续3年减少。化肥使用量的变化，势必会影响化肥价格的变化，而化肥价格与粮食价格存在密切关系。事实上，由于过去大量使用化肥，化肥投入已成为粮食生产过程中除人工、土地和其他物质之外最大投入要素，2003年～2017年间化肥费用在粮食生产直接费用中的年均占比达到37%，是粮食生产成本的重要构成部分，化肥价格变动关系着粮食价格变动进而关系到农民的收益。

粮食价格是百价之基，其影响因素一直是学者们研究的重要对象，但直接研究化肥价格对粮食价格影响的并不多。少数学者讨论了化肥价格与粮食价格的因果关系，一种观点认为粮食价格上涨、农民种粮积极性提高带来的“需求拉动”是化肥价格上涨的重要推手（童万民，潘焕学，2015），[1]另一种观点则认为化肥价格变动是粮食价格变动的主要原因（秦平山，2017），虽然观点尚不一致，但研究表明化肥价格与粮食价格之间存在密切的关系。一些研究表明，化肥价格影响粮食价格的途径实际上是通过影响粮食生产成本，因为化肥是我国粮食生产中最主要的投入品。例如，巩前文等（2014）在讨论能源价格波动对国内化肥价格的影响时指出，化肥价格的波动会对3种粮食生产成本产生明显的影响，[2]刘宁（2012）、尹靖华（2016）在分析能源价格对粮食生产成本和粮食价格影响时，均指出粮食生产成本的提高主要是由于化肥、农药等能源价格主导型农资价格的上涨，并通过成本上升而传导到粮食价格。[3-4]

综上所述，尽管关于化肥价格对粮食价格影响的直接研究较少，但较多相关研究表明，化肥价格既是能源价格传导机制的重要介质，又是农业生产资料价格进而粮食投入成本的重要构成部分，对粮食价格存在着直接影响。当前我国农业政策导向已从增产转为绿色和质量，化肥使用量减少的趋势将不可逆转，在此背景下，有必要明确化肥价格变化对粮食价格的影响，保证粮食价格的稳定和农民的收益。

二、粮食价格与化肥价格的变动趋势

化肥被称为粮食的“粮食”，是粮食产量增加的主要源泉。据联合国粮农组织分析，农作物单产的增加，有近50%是由于增施化肥的结果。过去40年，我国粮食产量大幅度增加，尤其是2004年～2015年实现了“十二连增”，其中化肥投入发挥了巨大作用。我国化肥使用总量从2004年的4636.6万吨增加到2015年的6022.6万吨，单位面积化肥施用量也不断增加，从2004年的301kg/hm2增加到2015年的361 kg/hm2，与此同时，我国粮食总产量和单产也分别从2004年的46947万吨、4620.5kg/hm2增加到 2015年的 66060万吨、5482.8kg/hm2。2016年～2018年，随着化肥减量行动的实施，化肥使用量总量与单位面积使用量均有所下降，2018年，化肥使用总量和单位面积使用量分别下降为5653.42万吨、340 kg/hm2，粮食总产量2018年下降为65789.2万吨，不过粮食单产则仍保持上升趋势，2018年粮食单产上升为5621 kg/hm2。总体上，化肥使用量与粮食产量变化趋势非常一致 （如图1、2所示），实证研究也表明化肥使用量与粮食单产和总产具有较强的正相关关系，化肥对粮食增产贡献率高达40%-50%。[5-7]

图1 我国粮食总产量与化肥总使用量的变动趋势

图2 我国粮食单产与化肥单位使用量的变动趋势

随着化肥投入的增加，化肥费用在粮食生产投入中所占的比重一直处于较高的水平，2003年～2015年间，化肥使用费用占3种粮食生产直接费用的比重年均达到37.8%，尽管2016年和2017年随着化肥使用量的减少，化肥费用占比有所下降，但仍在31%以上。化肥费用的变化不仅与化肥投入量有关，更重要的是与化肥价格变化有关，即使在2016年～2017年化肥使用量减少的情况下，化肥费用仍然在上涨，而在此期间，化肥价格也在上涨，说明化肥费用与化肥价格存在着更为一致的变化趋势（如图3所示）。

图3 我国粮食生产化肥投入费用与化肥价格的变动趋势

从图3中可以看出，2003年～2005年化肥价格与化肥费用均处于上涨趋势，2006年化肥价格与化肥费用均有所下降，原因是2004年国家对于不断上涨的化肥价格实行了临时价格干预措施，平抑了化肥价格上涨，由于政策时滞效果，到2006年化肥价格才降下来。2007年～2008年，受国际能源价格的影响，我国化肥价格大幅度上涨，3种粮食每亩化肥费用增加。2009年国内化肥产量大幅增加，同时国家取消了化肥价格限制政策，建立起以市场为主导的化肥价格形成机制，在市场供求作用下，2009年化肥价格下降，3种粮每亩平均化肥费用也在2009年减少。

图4 我国粮食价格与化肥价格变动趋势

从粮食生产价格指数与化肥价格指数的变化趋势来看，2003年～2004年由于粮食供给不足同时化肥价格上涨，粮食价格大幅上涨，2003年粮食生产价格指数比上年上升约2.3%，2004年粮食生产价格指数比上年上升约28.06%。为了保障粮食收益，调动农民种粮积极性，国家从2004年开始实行粮食最低收购价政策和农业3项补贴政策，并从2006年开始，实行农资综合补贴制度，对粮农因化肥等农资价格上涨增加的支出进行补偿，在政策支持下，粮食生产价格指数与化肥价格指数基本保持着同步的波动趋势（如图4所示）。

可以看出，化肥价格指数、化肥费用以及粮食生产价格指数三者的变化趋势基本一致，说明化肥价格对粮食价格的影响，是通过影响化肥费用进而影响粮食生产成本来影响粮食价格。不过，上述分析基于经验观察，化肥价格对粮食价格的影响究竟如何，尚需要实证检验。笔者拟用我国省际面板数据实证分析化肥价格对粮食价格的影响，并在此基础上探讨化肥减量行动对粮食价格的可能影响。

三、实证分析

（一）变量的选择与衡量指标

1.被解释变量

粮食价格的衡量指标主要是粮食价格指数，而粮食价格指数包括粮食类商品零售价格指数和粮食生产价格指数。现有研究文献由于研究目的不同在选取具体衡量指标时有所不同，有的研究使用粮食零售价格指数（赵霞，2012；汤丹，2015），[8-9]有的同时考察粮食生产价格指数和零售价格指数（王双进、李顺毅，2013；罗超平等，2017），[10-11]也有的只考察粮食生产价格指数（罗锋、牛宝俊，2010；星焱、李雪，2013；[12]尹靖华，2016；周洲、石奇，2018[13]），但主要考察大米、小麦 、玉米等分类粮食生产价格指数。由于粮食生产价格是指粮食生产者直接出售其粮食时实际获得的单位产品价格，因而粮食生产价格指数更能反映既定生产成本下生产者所获得的收入。因为化肥价格影响粮食价格的机制就是通过粮食生产成本传导，因而笔者所考察的粮食价格使用粮食生产价格指数来衡量更为合适。但由于现有统计数据中并没有直接的粮食总体上的生产价格指数，只有分类粮食生产价格指数 ，且考虑谷物（包括大米、小麦、玉米等及其他杂粮）占到粮食总量的近90%，其生产价格指数可以代表整体粮食生产价格水平，因此，选择谷物生产价格指数来衡量粮食价格水平（用p_grain表示）。

2.解释变量

（1）成本因素

影响粮食价格的因素很多，其中，最直接的因素是粮食生产投入成本。现有文献多使用农业生产资料价格指数综合考察农业生产资料成本对粮食价格的影响，笔者基于研究目的以及粮食生产中直接物质成本构成，将农业生产资料成本分解为化肥投入成本、机械化农具投入成本、农药投入成本、农业生产服务投入成本以及种子等其他农业生产资料投入成本，并分别用化肥价格指数（用p_fertilizer表示）、机械化农具价格指数（用p_machine表示）、农药及农药械价格指数（用p_pesticide表示）、农业生产服务价格指数（用p_service表示）、种子等其他农业生产资料价格指数（用p_other表示）来衡量。

（2）供求因素

粮食价格受粮食供求的影响，供给因素主要是粮食产量，由于本文使用谷物生产价格指数作为被解释变量的代理变量，因此，主要考察谷物产量（用q_grain表示）。对于需求因素，由于粮食需求包括口粮需求、工业用粮需求、饲养粮需求等，难以获得整体上对粮食的确切需求量数据，因此，借鉴现有文献，用经济增长水平（用gdp表示）来迂回衡量粮食的需求水平。理论上，随着粮食供给量增加，粮食价格会下降，经济增长水平越高，对粮食的需求量会越大，会引致粮食价格上涨。

（3）政策因素

政策因素也会影响粮食价格，2004年以来，我国实施了粮食最低收购价政策和农业 “三项补贴”政策，在政府保护政策的支持下，国内粮价呈现出刚性上涨态势，随着农业供给侧结构性改革的推进，2015年国家实行了农业“三项补贴”政策改革，2016年正式实施农产品“价补分离”，考虑到化肥减量行动取得成效的年份为2016年，因此，笔者设计政策虚拟变量（用d_policy表示），以2016为时间节点，2016年以前取值为0，2016年后取值为1。

以上解释变量中，化肥价格是核心解释变量，其他变量为控制变量。

（二）数据来源与变量统计描述

笔者考察的数据为省际面板数据，考虑到北京、上海、天津3个直辖市以及香港、澳门、西藏、青海等地区的农业比例很少，同时考虑到重庆市化肥价格指数缺失，本文省际面板数据为25个省份的面板数据。我国粮食最低收购价政策始于2004年，最初是针对稻谷，2006年才将小麦纳入最低收购价范围，同时，部分变量2018年的省际数据尚未公布，因而本文考察的数据期限为2006年～2017年。除各省谷物产量2017年的数据来自国家统计局网站外，其他所有数据来自EPS三农数据库。为消除数据波动，对各变量取自然对数，各变量的统计性描述如表1所示。

表1 变量的统计性描述

（三）模型与方法

考虑当期粮食价格还会受上期价格的影响，笔者使用动态面板数据模型，即模型中将被解释变量的滞后期作为解释变量，将其作为部分遗漏变量的代理变量，同时也可反映粮食价格自身惯性的影响。考察的面板数据为n较大而T较小的短面板数据，对于短动态面板数据模型的估计一般采用差分GMM模型或者系统GMM模型，系统估计实际上是把差分GMM和水平GMM结合在一起，既可以提高估计的效率，又包含对水平方程的估计。因此，笔者主要采用布伦德尔和邦德 （Blundell、Bond，1998）提出的系统GMM估计方法。[14]估计模型如下：

p_grainit=α0+α1p_grainit-j+α2p_fertilizerit+α3p_machineit+α4p_pesticideit+α5p_serviceit+α6p_otherit+α7q_grainit+α8gdpit+α9d_policy+μit

上述模式中，i为各地区，t为所考察变量的时间，t=2006，……，2017，μit为干扰项，参数 α 分别为各变量的系数，j为待定的被解释变量滞后阶数。

系统GMM模型的估计值对具体的设置非常敏感，Bond（2002）提供一个系统GMM稳定性的甄别方法，由于混合OLS估计通常会导致向上偏误的滞后项系数，而固定效应估计则会导致向下偏误的滞后项系数，因而如果滞后项的系统GMM估计值介于固定效应估计值和混合OLS估计值之间，就认为该GMM估计结果是有效的。[15]笔者采用Bond（2002）的方法，对模型同时进行POLS、FE和系统GMM估计，通过对三者估计值的比较进行甄别。

（四）模型估计与结果分析

表2 各变量对粮食价格影响的估计结果

系统GMM模型估计中，存在动态模型滞后工具变量是否有效的问题，需要对系统GMM扰动项的自相关性进行检验。通过对扰动项自相关性的检验，确定被解释变量滞后阶数为2，即使用被解释变量的两个滞后变量作为工具变量最佳。表2第一列为系统GMM模型估计结果，同时给出一阶与二阶自相关检验的结果以及Hansen检验结果，用来判断有无过度识别，第二列和第三列分别为混合面板估计（POSL）和固定效应估计（FE）的结果。

根据表2估计结果，L2.p_grian的系统GMM估计值为-0.383，介于固定效应的估计值-0.387和混合估计值-0.366之间，因此，系统GMM估计的结果是稳健且可靠的。AR(1)和AR(2)的结果表明存在一阶自相关，但不存在二阶自相关，最佳滞后阶数为2。Hansen检验结果表明不能拒绝原假设，滞后项工具变量有效。

从系统GMM估计的各变量系数来看，化肥价格对粮食价格存在显著的正向影响，化肥价格每变动1个百分点，会引起粮食价格同向变动约0.094个百分点。这与经验观察和理论预期均相符，即化肥价格会影响到化肥投入成本从而影响到粮食价格，化肥价格上涨会推动粮食价格上涨。不过，相对化肥价格的影响而言，农业生产服务价格和种子等其他资料价格的影响要更大，二者对粮食价格均存在显著的正向影响，其中，农业生产服务价格的影响系数为0.147，种子等其他农资价格的影响系数为0.429，其原因可能是近些年农业生产服务与种子等其他农资投入成本占粮食生产直接费用的比重逐渐在增加，因而其对粮食价格影响会比较大。据统计，3种粮每亩平均租赁服务费用占粮食生产直接费用的比重从2006年的32.6%上升到2017年的39.3%，种子费用的占比也从2006年的11.7%上升到2017年的14.3%。机械化农具价格和农药价格的影响为负，但不显著，其原因可能是二者投入占粮食生产直接费用的比重相对较小，2006年～2017年二者年均占比分别为1.04%和6.9%，因而对粮食价格尚未造成显著影响。从供求因素来看，粮食产量对粮食价格存在显著的负向影响，这与理论预期相符，产量增加会导致供给增加，在需求既定下，粮食价格会下降。从需求角度来看，需求对粮食价格存在较小的负向影响，但并不显著，这可能与粮食是生活必需品有关。从政策因素来看，政策虚拟变量的影响系数显著为负，表明2016年开始实行的“价补分离”政策有着明显的效应，一方面由于粮食最低收购价下调，减少了劣质粮食的供给，粮食价格会上涨，另一方面，按照价补分离原则，政策的增收功能逐步退出，粮食价格由市场形成，优质优价，在优质粮供给紧缺下，粮食价格也会上涨。

此外，粮食价格滞后变量代表着可能被遗漏的影响因素，同时也代表粮食价格自身惯性的调节作用，表2的系统GMM估计结果表明，粮食价格滞后项对粮食价格存在显著的负向影响，说明粮食价格的波动在一定程度上还受其他未观察到的因素的影响，在这些因素的作用下，粮食价格通过滞后效应负向地调节自身的波动。

四、结论与政策含义

综上所述，得出以下结论：一是在控制粮食价格自身滞后变量、机械、农药以及种子等农资价格和粮食供求因素的影响下，化肥价格对粮食价格存在显著正向影响，从而证实化肥投入作为粮食生产中的重要投入要素，其价格变化会影响粮食价格同向的变化；二是化肥作为重要的农业生产资料，虽然其价格对粮食价格存在正向影响，但相对农业生产服务价格和种子等其他农资价格的影响而言，其影响较小，因而化肥减量行动可能会通过化肥价格的传导机制对粮食价格产生一定的影响，但影响相对比较小；三是在化肥减量行动实施的同时，实行“价补分离”的粮食价格调控政策效果显著，有利于粮食价格依据市场信号进行调节，实现优质优价，使粮食价格回到合理水平。

基于上述结论，在化肥减量行动背景下，要理顺肥粮价格关系，保证农民收益，一是要对化肥产量及其价格进行适度调控，既要通过价格引导农民对化肥的使用，又要避免化肥价格上升挤压粮农的种粮收益。理论上，化肥减量使用，若供给不变，意味着化肥需求减少，化肥价格会下跌。我国化肥使用量在从2016年开始下降，在2015年的基础上减少了38.5万吨，2017年化肥使用量相对2016年减少了124.7万吨，2018年化肥使用量相对2017年减少了205.98万吨，但化肥价格、化肥费用以及粮食价格仅在2016年有所下降，2017年、2018年化肥价格不降反升。化肥价格上升，农户考虑投入成本，会减少化肥使用，有利于化肥减量目标的实现，但在“价补分离”政策下，当化肥价格上涨，农民不能像以前那样获得补贴来补偿支出，那么势必会推动粮食价格同步上涨，否则化肥价格上涨会挤占农民收益。因而需要对化肥价格进行适度控制，以保障粮农的收益。二是大力发展农业生产性服务业和种子业，增加农业生产性服务和优质粮种的供给，以调控农业生产服务以及种子等农资价格，因为二者在粮食生产投入中的比重越来越大。化肥减量行动目标的实现，关键在于转变生产方式，提高化肥使用效率和粮食生产效率，这需要投入大量的病虫害防控、测土配肥、粮种培育、秸秆综合处理、土壤改良等生产性服务，若这些生产性服务供给不足，其价格势必会增加，从而推高粮食价格或者挤占粮农利润。三是继续实行“价补分离”政策，提高补贴的精准性。一方面，继续坚持粮食价格改革，把粮食价格的形成还给市场机制，保证优质优价，在减少化肥使用的同时，通过优质优价引导农户种植优质粮，保障农民的收益；另一方面，补贴要发给绿色粮食种植的实际实施者，包括绿色粮食实际种植者和新型农业服务主体，同时还可以对生产有机肥和生物农药的企业进行补贴，降低农民的投入成本。