河北省粮食生产效率及影响因素研究

摘要：基于2012—2021年河北省13个地市的面板数据，采用超效率SBM模型与Tobit模型研究河北省粮食生产效率及其影响因素。结果表明：从各个地区的粮食生产效率来说，定州市、辛集市处于有效状态，其他地区处于无效状态，但是效率值处于0.8以上的地区占比77%，整体水平稳定；就时间特征来看，粮食生产效率呈现出下降—上升—下降—上升的曲折变化。通过研究发现，影响河北省粮食生产效率的主要因素包括机械化水平、粮食灌溉面积以及规模化水平3个方面，其中粮食灌溉面积与粮食生产效率呈负相关关系，而规模化水平、机械化水平与粮食生产效率之间呈正向相关。因此，河北省要加快农业科技成果转化，提高粮食的规模化、机械化水平，加快培育现代人才，提高粮食生产效率。

关键词：生产效率；超效率SBM；Tobit

中图分类号：F323.5 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240302

基金项目：河北省现代农业产业技术体系创新团队产业经济岗位建设项目（HBCT2023140301）；河北省教育厅人文社会科学研究重大项目（ZD202009）。

Study on grain production efficiency and influencing factors in Hebei Province

Shi Qifan， Wang Xiangyu， Zhang Liang

（ School of Economics and Management， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071000 ）

Abstract： Based on the panel data of 13 cities in Hebei Province from 2012 to 2021， the ultra-efficiency SBM model and Tobit model are used to study the grain production efficiency in Hebei Province and analyze its influencing factors. The results show that in terms of grain production efficiency in each region， Dingzhou and Xinji are in effective state， while other regions are in invalid state， but the efficiency value above 0.8 accounts for 77%， and the overall level is stable； from the time characteristics， the grain production efficiency shows down-rise-fallrise. Through the study， it is found that the main factors affecting the grain production efficiency in Hebei Province include mechanization level， grain irrigation area and scale level， among which the area of grain irrigation area is negatively correlated with grain production efficiency， while the scale level and the level of mechanization are positively correlated with grain production efficiency. Therefore， Hebei province should speed up the transformation of agricultural scientific and technological achievements， improve the scale of grain， the level of mechanization， accelerate the cultivation of modern talents， and improve the efficiency of grain production.

Key words： productivity efficiency； super efficiency SBM； Tobit

正所谓：“国以民为本，民以食为天”。粮食不仅与民生息息相关，而且是人们最基本的生活资料。粮食安全关系到社会和谐，政治稳定，经济持续发展。近年来，我国粮食生产稳步增长，供需平衡，为国家的改革、发展和稳定提供了坚实基础。2021年河北省粮食生产总量为3 825.1万t，在全国排名第七位，是我国重要的商品粮基地。

关于粮食生产效率的研究：李刚等[1]和杨柳[2]研究发现劳动力转移对粮食生产效率具有较大影响。张凡凡等[3]和李雪等[4]通过模型计算对中国粮食生产效率进行了全面调查分析。彭超等[5]和沙娅宁等[6]研究了农业机械化对于粮食生产效率的影响，发现农业机械化水平的提升对粮食生产技术效率总体上具有正向影响。张展等[7]和郭苗苗等[8]利用DEA-Tobit模型，对农业生态效率及影响因素进行了实证研究。张明聪[9]指出农业生产效率总体呈现上升趋势。包心悦等[10]研究发现，种植结构的变化对于粮食生产效率具有显著正向影响。

当前国内学者对粮食生产效率的评价和影响因素研究已经取得丰富的理论与实践成果。在粮食效率评估领域，研究者们普遍采纳了多种衡量手段。为了提高河北省粮食生产效率，保障粮食安全，促进粮食高质量发展，本文拟采用超效率SBM模型对河北省粮食生产效率进行评价，以及使用Tobit分析影响河北省粮食生产效率的因素。

1 河北省粮食作物发展现状

1.1 粮食播种面积与产量

粮食安全是国家安全的基础，保证粮食安全，端牢中国饭碗，河北省始终把粮食安全放在突出位置。由图1可知，2021年河北省粮食播种面积为642.86万hm2，占全国粮食总播种面积的5.47%，在全国排名第5。2012—2021年河北省粮食播种面积总体呈现下降趋势，2012—2016年粮食播种面积稳步上升，在2016年粮食播种面积达到这10年的峰值，2016—2020年播种面积持续下降，2012—2021年粮食播种面积从655.36万hm2下降到642.86万hm2，下降了1.91%；2021年河北省粮食产量为3 825.1万t，占全国粮食总产量的 5.6%，在全国排名第7。2012—2021年河北省粮食产量总体呈现波动增长趋势，粮食产量从2012年的3 442.6万t增长到2021年的3 825.1万t，增长了11.11%。2015—2016年与2017—2018年粮食产量出现下降情况，但大部分处于增长态势，总体粮食产量保持在3 400万t。河北省粮食产量已经连续9年保持在350亿kg以上，凸显了该省在保障粮食安全方面的重要作用。

1.2 粮食种植结构变化

河北省是中国粮食生产的重要地区，以小麦、玉米、大豆、薯类、水稻等为主要的粮食作物。其中，小麦、玉米总面积超过90%。由表1可知，玉米播种面积约占50%，而小麦紧随其后，位居第二。从2012年到2021年，玉米播种面积先增加，在2016年达到顶峰后开始减少，最终在2018年以后稳定在340万hm2左右。与此同时，小麦的播种面积保持相对稳定，维持在220万hm2左右。大豆的播种面积在这期间内出现了下降—上升—下降的趋势，到2021年，大豆的播种面积为6.68万hm2，较2012年减少了3.17万hm2，降幅达到32.18%。薯类的播种面积则呈现出先降后升的趋势，2021年的播种面积为22.26万hm2，比2012年减少了0.54万hm2。大豆、马铃薯等作物播种面积的变动，主要是由于市场行情的波动以及疫情的冲击，促使农户减少了大豆的种植，转而增加了马铃薯的播种。在粮食种植结构中，稻谷和大豆的播种面积占比最低。

1.3 粮食作物化肥施用量

化肥可分为钾肥、磷肥和氮肥3种，肥种不同作用也不同。其中钾肥可促进植物碳水化合物和蛋白质的形成，提高抗旱和抗寒能力；磷肥可提高产量，改善品质；氮肥可改善作物的营养价值，还有增产效果。总的来说，化肥在农业生产中具有重要作用，适量的化肥能够提高土壤肥力，促进粮食作物增产、稳产，但是化肥过量会使土壤团粒结构遭到破坏，造成土壤板结，进而导致粮食减产。

通过对2012—2021年河北省粮食作物化肥施用量进行统计，发现这10年河北省粮食生产中化肥施用量总体呈现先增后降的变化趋势。2012—2016年，化肥施用量在267万t左右波动，2015年达到最高值，为267.85万t。由于粮食播种面积萎缩，从2016年起河北省的化肥投入量逐年下降，到2021年化肥使用量已降至219.81万t，较2015年减少了58.62万t，下降率为17.47%。同时，2015年我国开始实施化肥农药零增长行动，并取得了一定成效，但与发达国家相比仍处于过度施用状态。由图2可知，2014—2021年，河北省化肥施用强度在不断下降，2016年之后，我国加强了农业环境问题的治理，实施了多项措施有效降低了化肥施用度，截止2021年，化肥施用强度已下降到341.93 kg/hm2，比2012年减少了12.13%，尽管有显著减少，但与国际认可的阈值225 kg/hm2相比，仍有提升空间，目前是该安全水平的1.51倍。

1.4 粮食作物农药施用量

农药在农业生产中扮演着至关重要的角色，它是对抗作物病虫害的有效工具。当农作物受到病虫害的影响程度超过经济容忍限度时，必须进行干预，否则可能导致作物产量下降，甚至完全丧失收成。虽然综合防治是控制病虫害的持久有效方法，但在实际生产中，农药依旧是关键的防治手段之一，有助于保护作物、减少损失。然而，农药不当使用可能引发作物药害、人畜中毒、环境污染和食品安全问题等负面效应。中国农药使用总量达180万t，而使用效率只有35%，相当于65%的资源被浪费。说明我国在提高农药利用率、减少农药使用量等方面仍存在较大的改善空间。

如图3所示，2012—2021年，河北省粮食种植的农药投入量呈逐渐减少趋势。在2012—2016年，农药投入量波动较小，基本维持在6.5万t左右。自2017年起，农药施用量开始显著减少，至2021年降至4.18万t，比2017年减少了2.32万t，降幅达35.69%。2012—2021年，河北省粮食作物农药施用强度整体呈现下降趋势，2012—2014年下降不明显，从2015年起农药施用强度下降明显。这可能与2015年以来我国实施的化肥、农药使用量零增长行动有关。该行动促进了农民合理施用农药，提高了农药利用率，降低了不必要的农药投入。

2 河北省粮食生产效率测度

2.1 研究方法

1978年美国著名运筹学家Charnes等提出了数据包络分析方法（DEA），DEA是以被评价对象为基础分析对象间相对比较的非参数技术效率的方法，由此建立了DEA的第一个模型——CCR模型（假设规模收益不变）。1984年，Banker等提出能够计算规模效率的模型——BCC模型，该模型基于规模收益可变，将综合效率分解为纯技术效率与规模效率。DEA法原理较为简单，对多投入多产出情形具有优越性，被广泛应用。然而，传统DEA测度非有效度时，仅将全部投入或产出按等比例缩减或增加，对于无效的决策单元而言，松弛改进部分在效率值的测量中未被反映出来，直到2001年Tone提出了SBM模型，解决了上述问题。但是SBM模型不能对可能出现的效率值为1的决策单元进行比较，在2002年Tone又提出了超效率SBM，该模型可以对多个效率值为1的决策单元进行比较。超效率SBM的表达式为：

2.2 指标构建与数据来源

2.2.1 指标构建

本文根据收益成本理论、规模报酬理论和生产要素理论，结合国内外相关学者的研究，从土地、劳动以及资本3个方面出发，建立河北省粮食生产效率的投入指标体系。其中资本方面包括化肥、农药、机械以及灌溉投入指标，粮食产量为产出指标。各类指标具体情况如表2所示。

对于各项指标的解释如下：

（1）投入指标：① 土地投入。土地是粮食种植不可或缺的生产要素，以粮食播种面积来反映在粮食生产中土地资源的使用状况。② 劳动力投入。劳动力是完成粮食生产活动的关键，本文以参与粮食生产的劳动力数量来衡量。③ 机械投入。随着我国农业机械化水平的提高，农机在粮食生产中的地位日益突出，这里用粮食生产中使用的机械总动力来表示其影响。④ 灌溉投入。水资源对粮食生长至关重要，有效灌溉面积的大小直接影响到作物的生长状况和产量，因而以粮食作物有效灌溉面积来表示。⑤ 农药投入。农药对于防御病虫害、减少生产损失有显著作用，但过度使用会带来环境问题，如碳排放和面源污染，用实际使用的农药量来衡量其在粮食生产中的角色。⑥ 化肥投入。化肥的使用能够提升作物产出，是提高粮食生产效率的手段之一，但同样也可能导致农业面源污染，因而以粮食生产中的化肥折纯量来表示。

（2）产出指标：在已有的研究中，一般都是用农业总产值或者是粮食总产量来表达，本文测度粮食生产效率，故以粮食总产量来表示产出。

综上所述，这些指标共同构成了粮食生产投入的多维度视角，反映了不同生产要素在粮食种植过程中的综合运用和可能带来的环境效应。

2.2.2 数据来源与描述性统计

本研究聚焦于2012—2021年河北省及其下辖各地市的粮食生产效率，数据均来源于2012—2021年《河北农村统计年鉴》。由表3可知，河北省在粮食生产要素投入与产出方面存在显著差异。

具体来看，2012—2021年，河北省13个地市在粮食播种面积上的波动颇大，标准差为28.848万hm2，最高播种面积为95.140万hm2，而最低仅为7.631万hm2。在粮食生产从业人员上，标准差为348.24万人，最多和最少从业人员分别为136.36万人、6.11万人。农业机械投入的差异同样突出，其标准差高达348.24万kW，最大值和最小值分别为1381.70万kW、70.66万kW。有效灌溉面积在不同地市间的平均值为27.641万hm2，但波动幅度也大，标准差为16.321万hm2，最高和最低分别为55.316万hm2、4.670万hm2。化肥施用量标准差为11.24万t，最大值和最小值分别为40.50万t、4.39万t。农药施用量的标准差相对较小，为0.67万t，然而施用量最大值约是最小值的39倍。就产出而言，粮食产量的平均值为309.45万t，但不同地市之间的产量差异十分明显，其标准差高达183.21万t，最高产量为604.47万t，而最低产量仅有53.70万t。

2.3 实证分析

2.3.1 河北省粮食生产效率时间变化分析

基于超效率SBM模型将2012—2021年河北省粮食作物投入产出变量的原始数据导入DEArun软件中进行计算，得出如表4所示的结果。2012—2021年河北省粮食生产效率呈现出下降—上升—下降—上升的曲折变化，效率值在2012—2015年呈现下降趋势，可能由于化肥农药的不规范施用导致效率的下降；效率值在2015—2017年呈现上升变化，可能是因为国家更加重视农业问题，更加关注粮食作物的生产问题；2017—2018年粮食作物的效率值骤降，最低值出现在2018年，效率值为0.78，河北省地势地貌复杂，且夏季多雷暴雨，可能是自然灾害的影响导致粮食效率低；2018—2021年河北省粮食生产效率逐渐上升，与国家加强现代农业科技的应用有关。

2.3.2 河北省粮食生产效率地区差异分析

由表5可以看出，2012—2021年总体上仅定州市和辛集市粮食生产效率处于有效状态，表明这两个地方投入要素较其他地区合理。其中，2012年廊坊、秦皇岛、石家庄、唐山、邢台5个市处于无效状态，其余地市处于有效状态；2013年承德、定州、辛集3个地市处于有效状态，其余地区处于无效状态；2014年仅有定州市有效，其余地市均无效；2015年，定州和辛集两市有效，其余均无效；2016年定州、衡水和辛集3个市有效，其余均无效；2017年定州、邯郸、衡水和张家口4个市有效，其余地市无效；2018、2019年与2015年情况相同；2020年承德、定州、邯郸、辛集、邢台和张家口6个市处于有效状态，其他无效；2021年除了廊坊、秦皇岛和唐山3个市未有效，其他地市均处于有效状态。并且廊坊、秦皇岛、唐山3个市在2012—2021年未处于有效状态，表明这3个城市在粮食生产方面还有很大发展空间。

2.3.3 河北省粮食生产效率水平分析

为了清晰地呈现各个地市粮食生产水平，将13地市的生产效率值进行划分：效率值为0.9～1.0的列为高水平地区，效率值为0.6～0.9的列为中水平地区，效率值在0.6以下的列为低水平地区。由表6可知，效率值处于高水平的地市有7个，占河北省地市总数的54%；沧州、承德、石家庄3个市的效率值位于0.8～0.9，虽然处于稳定状态，但是仍然是中水平地市，粮食生产效率还有待提高；仅有秦皇岛市处于低水平地区，可能是秦皇岛市 以旅游为主要产业，其地势地貌不利于粮食作物种植，因而粮食生产效率低。

3 河北省粮食生产效率影响因素分析

3.1 影响因素的选择

本文在分析河北省粮食生产效率的多种影响因素时，考虑到了实际数据的支持性和易于获取性。综合了众多学者的研究成果后，本研究选定了5个关键指标（见表7）来分析其对河北省粮食生产效率的影响，包括经营规模、农业机械化程度、灌溉设施的有效性、农民的收入状况以及整体经济水平。

3.2 模型构建

James Tobin在1958年提出了受限因变量回归模型——Tobit模型，是一种改进的回归模型，专用于因变量取值范围有限制的情况。本文选择粮食生产效率作为被解释变量，其值为0～1，满足 Tobit模型的条件。模型表达式为：

式中：yi为粮食生产效率值（i=1， 2，…， n）；xi为不同的自变量；β为回归系数向量；ui为随机误差项。

3.3 实证分析

通过超效率SBM方法计算出的粮食生产效率用作因变量。通过选取的5个自变量，分别是规模化、机械化、有效灌溉情况、农民收入水平以及经济发展水平，以这些指标来探究其对粮食生产效率的影响。利用SPSSPRO软件建立Tobit模型来进行回归分析，分析的第一步是进行似然比检验。

模型的似然比检验的结果（见表8）显示，模型P值为0.020显著，因而模型是有效的。

由表9可知：规模化水平的回归系数值为0.002，并且P<0.01，说明规模化程度会对粮食生产效率值产生显著的正向影响关系。

机械化水平的回归系数值为0.012，P<0.05，说明机械化水平对粮食生产效率值产生正向影响关系。

有效灌溉情况的回归系数值为-0.011，并且P<0.01，说明有效灌溉程度会对粮食生产效率值产生显著的负向影响关系。

经济发展水平及农民收入P >0.05，说明经济发展水平及农民收入不会对粮食生产效率值产生影响。

4 结论与对策

4.1 结论

河北省粮食生产效率水平稳定且区域差异不明显。从各个地区的粮食生产效率来看，定州、辛集市处于有效状态，其他地区处于无效状态，但是效率值处于0.8以上的地区占比77%，2021年整体上效率值为0.96；从时间角度看粮食生产效率，效率值在2012—2015年呈现下降趋势，效率值在2015—2017年呈现上升趋势，2017—2018年效率值骤降，2018—2021年效率值逐渐上升。影响河北省粮食生产效率的因素主要是机械化水平、粮食灌溉面积以及规模化水平，并且粮食灌溉面积对粮食生产效率有负向影响，即有效灌溉面积越大，粮食生产效率越低；规模化水平对粮食生产效率有正向影响，规模化水平越高，粮食生产效率越高；机械化水平对粮食生产效率有正向影响，机械化水平越高，粮食生产效率越高。

4.2 对策

（1）加强农业科技成果的应用与推广。科学技术是第一生产力，对农业生产具有决定性作用。因此，河北省应该加快农业科技成果转化，加大农业科技推广力度，加强农业生产技术特别是粮食生产技术创新与应用，提高粮食生产效率，优化粮食资源配置，推动各地粮食可持续发展。在化肥方面，研究开发、推广重点粮食作物的专用化肥，指导农民合理施用化肥，改进配套施肥技术、强化测土配方施肥、推广水肥一体化等措施，改善生态环境。在农药使用上，应当更多地推广环保型和生物源农药，同时采纳生物控制方法，例如使用天敌昆虫来控制害虫，在确保粮食增产的同时，还能有效地防治病虫害，减少对生态环境的污染。在农田灌溉方面，应该推广节水灌溉技术，实施精准灌溉战略，提高水资源利用效率，并减少其对粮食生产效率的潜在不利影响。

（2）提高粮食生产规模化、机械化水平。加速土地流转并推动适度规模经营是提升粮食生产化的重要途径。适度规模经营能够实现生产要素的最佳配置和高效运作，从而最大化经济收益。然而，在河北省的多数地区，粮食生产仍旧以小规模农户为主导，这导致了农地分散、碎裂化，土地资源的使用效率不高，难以发挥规模经营的优势。因此，加大宣传，深入推进土地流转工作；完善土地流转机构，规范相关部门的任务职责；为土地流转提供有效的信息渠道；落实土地流转的相关政策。从而推动大型农业机械和农业高新技术的使用，提高资源的利用效率，推动粮食生产高质量发展。

（3）培育农业人才提高农民素质。培育现代化的专业农业人才对于促进农业进步至关重要。我国农业生产面临劳动力老龄化、生产周期长、收益低下以及耕地撂荒等挑战。为了应对这些问题，应当增强政策支持以吸引更多人才加入农业领域，扩充农民群体的规模；加速发展专业化的农民团队，并加大对农业人力资源的投资，特别是强化对农业院校人才培养的支持；改进粮食种植补贴政策，以提升农民种植粮食的动力。

参 考 文 献

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[3] 张凡凡，张启楠，李福夺，等.基于三阶段DEA-Windows的主产区粮食生产效率评价[J].中国农业资源与区划，2019，40（5）： 158-165+194.

[4] 李雪，顾莉丽，李瑞.我国粮食主产区粮食生产生态效率评价研究[J].中国农机化学报，2022，43（2）：205-213.

[5] 彭超，张琛.农业机械化对农户粮食生产效率的影响[J].华南农业大学学报（社会科学版），2020，19（5）：93-102.

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