西部地区惠农基础设施建设对不同农作物单产和要素投入的影响研究

刘杜若

(贵州省社会科学院 对外经济研究所，贵州 贵阳 550002)

0 引言

惠农基础设施建设是乡村振兴的重要环节，是农业经济发展中必不可少的基础性条件.惠农基础设施包括交通通信、能源、水利等经济性基础设施.惠农基础设施建设有利于降低农业生产、运输、仓储、销售各环节成本，提高农业生产效率；有利于提高农产品市场临近度，增强市场交换能力；有利于增强农业抵抗自然风险和经济风险的能力；有利于促进农业现代化和机械化；有利于农业剩余劳动力转移，拓宽就业领域[1].尽管惠农基础设施建设具有如此重要的作用，但长期以来，国内特别是西部地区惠农基础设施建设一直较为滞后，极大影响了基础设施建设在国家减贫、扶贫中所起的重要作用[2]，是促进西部地区农民福利改善和农业发展，以及缩小区域经济发展差距的瓶颈[3].

学界关于惠农基础设施的研究为数众多，大多关注惠农基础设施的经济增长效应[4-5]、效率提升效应[6-7]和减贫效应[8]等，有关惠农基础设施对农业产出和要素投入的关注则较为少见.进一步地，已有研究还存在以下不足：第一，许多研究忽视了东中西部地形地貌特征差异对惠农基础设施效果发挥的重要影响，未在实证研究中对东中西部样本进行区分，导致实证结论不够稳健，对西部地区惠农基础设施建设也缺乏关注.第二，多以基础设施整体强度指标来表征惠农基础设施建设，未区分不同类别基础设施的差异化作用机制，导致研究结论对惠农基础设施“分类施策”的指导作用欠缺.第三，多关注基础设施对农业整体发展水平的影响，很少细分不同类别农作物例如粮食作物和经济作物的种植效率在基础设施建设深化过程中发生的变化，也很少系统关注惠农基础设施建设对两类农作物要素投入结构带来的深刻影响.此外，一些研究还存在未区分总产量和单产概念差异，联立方程扰动项相关导致估计存在偏误等问题.

加强惠农基础设施建设是西部地区的强烈需求[9].本研究选取西部地区各省(区、市)为样本，利用跨期利润函数构建基础设施与农业产出关系长短期模型，采用似不相关回归法，研究2000—2017年间西部地区基础设施整体强度及交通通信类、能源类和水利类基础设施对西部地区主要农作物玉米(粮食作物)、油菜(经济作物)单产和要素投入的影响.

1 文献回顾

关于惠农基础设施与农业经济发展方面的研究已经非常充分，此处不再展开.而有关惠农基础设施对农作物产出及要素投入的研究则较少，且大多为定性研究.从已有的为数不多的定量研究来看，惠农基础设施对农作物产出及要素投入的研究分为三类：第一类是惠农基础设施与农作物产出规模的关系.有研究发现吉林省基础设施建设促进了粮食增产[10].还有研究发现公路和电力对粮食产出具有促进作用，水利则具有抑制效应，同时惠农基础设施的增产效应具有地区差异[11].有研究检验了惠农基础设施整体强度及其分项的粮食增产效应，发现基础设施整体投入有效促进了粮食增产，但强度随基础设施使用年限增长而减弱.电力、水利和交通等基础设施对不同粮食作物的增产效应是异质性的[12].第二类是惠农基础设施与要素投入规模的关系.研究发现惠农基础设施对粮食生产的劳动力具有替代效应，对资本和中间要素具有互补效应[13].还有研究发现惠农基础设施替代劳动力和物质资本投入，同时与资本间具有互补关系，且不同类型基础设施对不同粮食增产的影响具有差异性[14].第三类是惠农基础设施与种植结构的关系.有研究认为水利设施产权非集体化增加了农业生产成本，导致经济作物种植替代粮食作物种植[15].也有研究发现公路设施通过杜能圈机制降低粮食作物种植比例[16].还有研究发现，水利设施提高了中西部粮食作物种植比例，等级公路发挥作用则相反[17].

已有研究给我们提供了丰富的研究思路借鉴.但尚存在以下不足有待完善：一是只关注惠农基础设施的粮食增产效应，对经济作物增产效应关注度不够，而后者对农民脱贫增收显然具有更大作用.二是忽视了基础设施建设对农作物单产的影响，而后者更能体现国家促进农业高质量发展的战略意图.三是多以全国为整体样本开展研究，对西部地区的关注十分欠缺.事实上，西部地区普遍欠发达，国民经济更加依赖农业生产[18].在“十四五”及未来时期，西部地区衔接乡村振兴战略，巩固脱贫攻坚成果，都离不开农业经济这一主要抓手.《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确提出，要全面推进乡村振兴，提高农业质量效益和竞争力，加大农业水利设施建设力度，实施高标准农田建设工程，强化农业科技和装备支撑.因此，尽快就西部地区惠农基础设施建设的经济效应开展研究，找到西部地区各类基础设施建设对农业种植结构和要素投入作用的规律，具有重大理论价值.

2 理论模型

在跨期利润函数模型基础上[19-20]，借鉴已有研究做法[13,21]，通过引入中间品变量，分析基础设施建设对农业生产和要素投入的动态影响.设定t时期农业生产函数为

Yt=F(Lt,Mt,Kt-1)

(1)

其中，Yt是产量，Lt是可变的劳动投入，Mt是可变的中间品投入，Kt-1是上期资本投入.设定基础设施建设对农业生产的成本影响函数为

Ct=C(INFt,u)

(2)

其中，INFt是基础设施建设，代表产出、劳动力投入、中间品投入、资本投入和价格等其他影响成本函数的变量.

在短期内，设定资本投入不变，农业生产在给定资本投入Kt-1和基础设施INFt的条件下，基于生产函数(1)和成本函数(2)决定最优产出Yt、可变投入Lt和Mt.短期利润函数为

(3)

其中，Pt、wt和Pmt分别是产出、劳动力和中间品价格.以产出价格Pt对(3)标准化处理来消除方程中协方差矩阵的非奇异性[22].标准化处理得

(4)

(5)

根据霍太林引理，在利润最大化条件下，求得短期劳动和中间品需求函数为

bliINFt

(6)

bmiINFt

(7)

(8)

在长期内，农业生产通过调整劳动力投入、中间品投入、资本投入和产出，从而最大化预期利润现值和.农业生产在t期末资本存量为

Kt=It+(1-δ)Kt-1

(9)

其中，It为当期投资，δ为资本折旧率.(9)即为农业生产跨期利润现值最大化的转换方程.最大化预期利润现值和为

wl,t+τLt+τ-pm,t+τMt+τ-qt+τIt+τ)

(10)

其中，是t期农业生产获得的长期利润，r为贴现利率，qt为t期资本投入价格.以产出价格Pt对(10)标准化处理，得到标准化后的跨期利润现值最大化函数：

(11)

(12)

由(9)(12)和跨期利润现值相等条件，求得长期资本投入跨期决定方程：

(13)

αkiEtINFt+1)

(14)

(15)

βlkKt-1+βliINFt

(16)

βmkKt-1+βmiINFt

(17)

由此，即推导出了跨期利润函数分析框架下，农业生产的短期均衡行为和长期均衡行为.式(6)(7)(8)即为短期内劳动力投入、中间品投入和农业产出的决定方程.式(8)(15)(16)(17)构成农业生产长期均衡，即农业产出、资本投入、劳动力投入和中间品投入的决定方程.根据各式，可分别求得西部地区惠农基础设施对农业生产和各类要素投入的影响.

3 数据来源与实证过程

3.1 变量设置和数据来源(1)受篇幅限制，此处不再报告各变量说明与统计性描述.相关数据备索.

依照《中国农村统计年鉴》对各地区主要农作物产量的统计，并结合《优势农产品区域布局规划(2003—2007年)》对西部优势农作物产区的划分，选取玉米和油菜的生产和要素投入数据进行实证检验(2)玉米数据来自广西、重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃、宁夏和新疆等西部9个省(区、市)；油菜数据来自重庆、四川、贵州、云南、陕西、甘肃等西部6个省(区、市).由于《全国农产品成本收益资料汇编2008》缺少广西2007年数据，采用2006年和2008年广西数据取平均值替代..原因在于，玉米和油菜属西部地区广泛种植的农作物，具有较好的代表性，且玉米和油菜分属粮食作物和经济作物，可用于检验基础设施建设对西部地区种植结构的影响.所用数据来自《全国农产品成本收益资料汇编》《中国农村统计年鉴》和《中国统计年鉴》2001—2018年版.

(1)被解释变量

《全国农产品成本收益资料汇编》2001—2018年版报告了各地区玉米、油菜每亩主产品产量(公斤)和每亩用工数量.我们用该数据表征产出和劳动力投入变量.中间投入品成本用各农作物每亩直接费用表示，具体包括种子费、化肥费、农药费、农膜费、租赁作业费、燃料动力费、技术服务费等.为剔除价格因素、获取中间投入品数量变量，用《中国统计年鉴》各地区农业生产资料价格分类指数对中间投入品成本进行平减.《全国农产品成本收益资料汇编》还报告了各地区玉米、油菜每亩固定资产折旧.按照已有研究做法[23]，我们将各省(区、市)固定资本形成总额的经济折旧率设定为9.6%，从而测算出每期资本投入.用《中国统计年鉴》分地区固定资产投资价格指数进行平减以剔除通胀影响.

(2)核心解释变量：西部地区基础设施建设

参照已有研究做法[24]，采用《中国农村统计年鉴》各地区农村固定资产投资额作为基础设施建设整体强度的代理变量.《中国农村统计年鉴》2001—2011年版还报告了各地区农村固定资产投向的细分行业结构.选取电力燃气及水的生产和供应业、交通运输仓储和邮政业、水利环境和公共设施管理业的农村固定资产投入金额表征西部地区各省(区、市)能源、交通通信和水利基础设施建设强度.同样用《中国统计年鉴》分地区固定资产投资价格指数对上述变量进行平减以剔除通胀影响.

(3)其他解释变量

采用《全国农产品成本收益资料汇编》每50公斤主产品平均出售价格除以50得到玉米、油菜的单位产出价格.采用每亩人工成本除以每亩用工数量得到同时包含家庭用工和雇工在内的劳动日工价.采用《中国统计年鉴》各地区农业生产资料价格分类指数作为农业生产中间投入品价格的代理变量.投资价格用《中国统计年鉴》分地区固定资产投资价格指数表示.所有价格变量均调整为以2000年为基期.

3.2 西部地区基础设施建设对农业单产的影响

由于农业产出、劳动力、中间品以及资本要素的需求同时受到宏观经济政策等共同因素影响，式(6)(7)(8)组成的农业产出和短期要素需求方程组和式(15)(16)(17)组成的农业产出和长期要素需求方程组并非相互独立.由遗漏变量导致的联立方程组扰动项间同期相关问题会导致相关检验失效.按照相关研究做法[21]，我们采用似不相关回归方法对方程组进行系统估计，通过迭代求解方差-协方差矩阵，提高估计有效性.

表1报告了西部地区各类基础设施建设对玉米和油菜两类农作物单产的影响(3)受篇幅所限，此处用列表形式报告的是各类基础设施建设对不同农作物单产和各类要素投入影响的估计系数，未报告其他控制变量的估计系数.相关的估计结果备索..从整体强度看，西部地区基础设施建设在降低玉米单产的同时，对油菜单产无显著影响.这一结果在长期方程中保持显著.这意味着，西部地区基础设施建设降低了玉米种植效率.对基础设施进行细分并分别回归让我们有了深入发现.交通通信类基础设施建设在样本期内降低了玉米单产(4)如表所示，交通通信类基础设施在长期内对玉米单产作用为正U形.但对正U形关系求边际效应发现，已有交通基础设施样本最大值对玉米单产作用为负，还未到达拐点..同时，交通通信类基础设施对油菜单产作用为正U形.这说明，西部地区交通通信类基础设施降低了玉米种植效率，但同时对油菜种植效率作用为先削弱后促进.根据已有研究[16]，地理区位对我国农业种植结构影响依然存在，我国农业生产依然存在杜能圈的作用印记，在交通条件较为便利的圈域，蔬菜、水果等易腐烂、不易运输的农作物的种植面积占比明显高于玉米、稻米等农作物种植面积占比.伴随西部地区交通通信类基础设施建设不断深入，交通可达性较好圈域的范围逐步扩大，致使油菜挤出玉米，扩大了种植面积.与此同时，交通通信类基础设施会降低劳动力、种子、化肥和信息等生产要素的流动成本，从而促进农业种植效率提升[25].因此，西部地区交通通信类基础设施在提升油菜种植面积的同时，还对油菜单产产生利好作用.但要注意的是，农作物交通运输过程中的无效损失问题对西部农作物单产造成了负向冲击.已有研究指出[26]，尽管近年来国内交通基础设施不断完善，但农产品物流体系建设仍较为滞后，运输过程中装卸方式落后、损耗大问题十分突出，造成了大量浪费.这种损耗部分抵消了西部地区交通通信类基础设施建设对油菜单产的利好作用，导致西部地区交通通信类基础设施建设对油菜单产影响最终为正U形.受油菜挤出影响，玉米种植将转移至更偏远、交通可达性较弱圈域，保障充足要素投入的难度有所加大，生产效率受到冲击，再叠加运输距离增长而迅速增加的损耗，最终玉米单产呈现下降态势.

表1 西部地区各类基础设施建设对不同农作物单产的影响

西部地区能源类基础设施建设显著降低了玉米单产，但对油菜单产的作用呈现倒U形特征.这意味着，以促进农业机械化为目标的西部地区能源类基础设施建设降低了玉米种植效率，对油菜种植效率作用为先提升后减弱.已有研究指出[27]，农业机械化不仅有利于提高土地质量，还有利于增强农作物生产的抗灾能力，因此对农作物单产有促进作用.但是，地形地貌特征和农作物特性在很大程度上制约了机械化优势发挥[28].对油菜而言，受西部地区地理特征限制，能源类基础设施建设对油菜种植效率提升并非多多益善，而是存在一个正相关区间，越过临界值后可能会导致能源类基础设施的效率提升作用边际递减.在玉米的实际生产中，农机具与农机不配套、播种株距不均匀、作业粗放等问题突出，使得玉米种植无法达到农业机械标准化作业要求，造成了更多的无效率损失，最终导致玉米单产下降.这一发现与已有研究保持一致[29].

西部地区水利类基础设施建设也通过提升农业机械化水平对农作物单产产生影响.受西部地区地形地貌和玉米种植对农业机械化适应程度的特殊性影响，西部水利类基础设施建设对玉米单产造成了显著负面作用.相关机制分析与能源类基础设施机制分析相同，因此不再展开.西部地区水利类基础设施建设对油菜单产未造成显著影响.可能的原因在于，油菜作为西部地区原产地作物，生育期短，可以迟播避旱，且阶段性喜雨，充分适应西部地区雨季特征[30]，因此对水利类抗旱基础设施的需求较小.

3.3 西部地区基础设施建设对农业要素投入的影响

表2报告了西部地区各类基础设施建设对不同农作物要素投入的影响.从整体强度看，西部地区基础设施建设总体上对玉米种植的要素投入无显著影响，但对油菜种植的劳动力投入产生显著替代效应.从基础设施分项上看，西部地区交通通信类基础设施建设对玉米种植的劳动力投入产生了持久负向冲击.根据已有研究[30]，西部地区交通服务可达性提升并未促进农业机械化水平提升和农业生产率增长，但促进了丘陵山区劳动力的非农转移.由此可推断，西部地区交通通信类基础设施对玉米种植劳动力的负向冲击可能并非源于农业机械的替代，而是源于劳动力非农转移后农业用工规模的下降.再结合前文对我国农作物种植受杜能圈影响的机制分析，西部地区交通通信类基础设施的不断完善使得油菜种植大规模替代玉米种植，将玉米种植转移到更为偏远圈域.这一机制降低了玉米种植的劳动力可达性，从而降低了玉米的劳动力投入.西部交通通信类基础设施建设降低了中间投入品流通成本，助推了农资下行，从而提高了玉米种植的中间品投入，但从长期看，这一趋势还不显著.交通通信类基础设施建设对油菜种植要素投入影响均不显著.从系数符号看，对油菜种植中间品投入影响为正，对劳动力和资本影响为负，说明西部地区交通通信类基础设施建设对油菜种植中的农资下行，用农资替代劳动力和资本产生了局部性的助推作用，但这一影响还不够稳定.

表2 西部地区各类基础设施建设对不同农作物要素投入的影响

能源和水利类基础设施建设通过加快农业机械化和现代化进程对玉米和油菜的劳动力投入产生了替代效应.但有趣的是，能源和水利类基础设施建设对油菜种植的劳动力投入影响仅在长期显著.可能的原因在于，相较于玉米，油菜作为回报较高的经济作物，能够雇佣技能较高的劳动力，而后者在短期内有能力操作能源和水利类小型机械，双方产生技能互补关系.在长期内，伴随油菜种植的资本投入加大，农业机械化和现代化进程最终会对油菜种植劳动力产生替代作用.

4 结论与政策启示

惠农基础设施是农业生产活动的“先行资本”.对欠发达的西部地区而言，加大惠农基础设施投入，推进农业机械化、现代化，更承担着巩固脱贫成果，衔接乡村振兴等重要功能.本文构建跨期利润函数模型，利用似不相关方法检验了2000—2017年西部地区惠农基础设施对农业单产和要素投入的影响.研究发现：(1)对农作物单产方面，西部地区交通通信类、能源类和水利类基础设施对玉米单产产生了负向冲击；交通通信类和能源类基础设施对油菜单产的影响分别是正U形和倒U形.(2)对农作物要素投入方面，西部地区交通通信类、能源类和水利类基础设施降低了玉米种植的劳动力投入；能源类和水利类基础设施降低了油菜种植的劳动力投入.(3)西部地区地形地貌特征和两种农作物的盈利特性、生长特性等因素对各类惠农基础设施异质性效用的发挥起着关键作用.

本文的研究发现具有重要现实意义.新世纪以来，伴随各类基础设施建设投入力度不断加大，西部地区以油菜为表征的经济作物逐步替代以玉米为表征的粮食作物，种植效率持续提升，劳动力替代日益加深.西部地区惠农基础设施建设通过助推农业机械化、劳动力非农转移和杜能圈效应作用机制，优化了本地农业种植结构，有利于本地农民的生产收入增长.但是，受西部地区地形地貌和相关配套不够完善的限制，惠农基础设施建设效益发挥过程存在较大损耗.此外，由交通通信类基础设施建设所引致的“非粮化”现象也需要引起关注.基于研究结论，我们提出以下对策建议：第一，进一步加大对西部地区能源类和水利类基础设施建设投入，更好发挥劳动力替代效应.同时，要因地制宜选择与西部地区地形地貌特征相吻合的机械与技术，避免因“水土不服”造成基础设施建设的边际效益递减.第二，进一步加强西部地区交通通信类基础设施建设，更好发挥杜能圈效应，优化西部地区农作物种植结构.建立完善西部地区现代仓储物流体系，减少运输损耗，让基础设施建设效益最大化发挥.第三，在粮食安全战略实施中，更加关注西部惠农基础设施建设与“非粮化”关系，提高西部地区惠农基础设施建设“因苗施策”政策精准性和有效性.