黄河流域农业绿色全要素生产率的时空差异及收敛性分析

刘 煦 陈垚彤

1 引言与文献综述

黄河流域作为我国重要的农业生产区域之一，具有丰富的水资源和土壤资源，为保障国家粮食安全发挥了巨大作用。但是，长期以来，由于受到化学农业“高投入、高产出、高排放”的生产模式影响，出现了环境污染、土地退化和资源枯竭等问题，造成农业生产面临的资源环境约束越来越突出，农业绿色转型面临诸多发展困境。党的二十大报告提出，要推动绿色发展，促进人与自然和谐共生。习近平总书记更是强调，“黄河流域生态保护和高质量发展，是党中央从中华民族和中华文明永续发展的高度作出的重大战略决策”，“推进农业绿色发展是农业发展观的一场深刻革命，也是农业供给侧结构性改革的主攻方向”。因此，客观评价黄河流域农业绿色现状、测评黄河流域农业绿色全要素生产率，对于科学探寻农业绿色转型过程中存在的发展困境，寻求新发展格局下农业可持续发展路径至关重要。

中国特色社会主义进入新时代以来，党中央高度关注黄河流域生态保护和高质量发展问题。2021 年，中共中央、国务院印发《黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要》，为黄河流域生态保护和高质量发展战略提供了根本遵循。黄河流域流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东9 省区，全长5464 公里，是我国第二长河，贯穿河套平原、汾渭平原、黄淮海平原，国土面积占全国的32%，农业总产值占全国1/3 左右，对此李波和胡豹（2023）［1］认为黄河既是我国重要的生态涵养区，也是重要的粮食生产功能区，能够为国家提供大量的粮食和农产品，满足人民对食物的需求。

农业绿色转型是农业发展的必然要求和世界农业发展的趋势。于法稳（2016）［2］认为使用大量化学投入品的农业生产方式，对农业生产的生态资源基础造成了极大的压力，使其长期处于被“剥夺”状态的同时，也反过来极大影响了农产品的品质，赵大伟（2012）［3］认为农业绿色发展作为一种农业发展模式和产业体系的概念，是具有中国特色的农业可持续发展的方式。刘连馥（2007）［4］表示农业绿色转型发展符合世界农业发展的规律，我国未来农业发展必然向农业生产、生态安全、经济效益相结合的生态经济协调型农业增长模式转变。金书秦等（2023）［5］指出农业绿色发展不应局限于改善生态环境，而应该逐步向保障农产品质量、推动绿色低碳转型、助力构建人类命运共同体方向转变。近年来，黄河流域农业生产的发展逐渐转型，通过科学的农业生产方式和管理措施，减少了对环境的污染和资源的浪费，引领了农业绿色发展，这不仅可以保护黄河流域的生态环境，也有利于提高农产品的质量和安全性。

全要素生产率是判断经济增长质量的重要标准，越来越多的学者将其引入新古典增长核算分析，成为判断转变发展方式的主要依据。农业生产方式绿色化，是提升农业全要素生产率的应有之义，这既是现代农业发展的需要，更是农业可持续发展的必然。只有通过实现农业绿色发展，不断提升农业绿色全要素生产率，才能够守住国家粮食安全的底线任务，促进农业现代化和农业强国战略的实现。现有文献来看，国内开展全要素生产率的研究开始于20 世纪80 年代，郑绍濂和胡祖光（1986）［6］基于国外全要素生产率的定义，结合中国情境，提出了新的全要素生产率内涵。许多学者从全要素生产率的概念、计算方法、指数估算和分解等视角对该问题进行了详细阐述，由于全要素生产率反映了投入转化为产出的效率指标，该值越高意味着系统的效率越高。因此，被学者认为采用全要素生产率来反映要素投入的总和效率更加科学、更加客观（张德荣，1997［7］；郑玉歆，1998［8］）。在全要素生产率的测算方面，主要有参数方法和非参数方法两类。二者的区别在于，非参数方法计算得到的全要素生产率是动态生产率（石慧和孟令杰，2007［9］；李俊和徐晋涛，2009［10］）。在农业全要素生产率研究方面，冯海发（1990）［11］较早分析了我国农业全要素生产率的变动趋势和增长模式，认为从世界范围来看，农业全要素生产率的增长实质上是对各个部门生产率增长的聚合，我国农业全要素生产率的增长模式属于典型的土地生产率导向模式。林青宁和毛世平（2023）［12］认为本质上讲，农业全要素生产率是指农业经济增长中扣除由各有形投入要素（如资本、劳动等）带来增长的剩余部分，包括技术进步、管理效率等方面。葛鹏飞等认为（2018）［13］伴随着绿色农业的兴起和农业生产方式的转变，传统的农业全要素生产率核算仅仅是基于要素投入和期望产出，部分学者提出了将农业碳排放总量等作为非期望产出因素加以考虑，重新设计并计算了环境资源约束下的农业绿色全要素生产率。

也有不少学者对黄河流域农业绿色全要素生产率做出了研究。李红艳等（2022）［14］学者针对黄河流域农业全要素生产率也做出了研究，不仅测算了农业全要素生产率的时空演变特征，认为黄河流域全要素生产率整体偏低，且低于全国平均水平李。对此杨骞和王珏（2021）［15］还运用投入导向的SBMDDF 模型与全局参比的Luenberger 生产率指数相结合，测算了黄河流域农业绿色全要素生产率，揭示了农业要素投入对黄河流域农业绿色全要素生产率变动的贡献。再者，刘帅等（2022）［16］还基于空间自相关分析、Kernel 密度估计和马尔科夫链概率矩阵等方法，分析了黄河流域农业绿色全要素生产率的动态严谨规律，认为黄河流域农业绿色全要素生产率整体变化趋势略低，且各省份之间的差异较大，处于空间分化状态。

这些研究都为本文研究提供了很好的理论基础和现实思考。但是，学者在对农业绿色全要素生产率的非期望产出指标的选取过程中的量化问题一直存在争议，有学者将农作物秸秆作为非期望产出指标，有学者将农村生产生活产生的废弃物作为非期望产出指标。本文延续葛鹏飞等（2018）［13］的观点，将农业生产过程中的碳排放作为非期望产出，以更加反映当前生态环境发展形势的需要。同时，由于黄河流域横跨9 个省份，在农业绿色全要素生产率的测算和分析中，必然存在地区差异，为了更好地分析这种差异之间的内在机理，本文在现有文献基础上考虑了黄河流域农业绿色全要素生产率的收敛性问题，特别是测算了用于衡量农业绿色全要素生产率省际间差距的收敛效应。以此来更好地阐释黄河流域各省份农业绿色全要素生产率的现状，以及是否存在发展速度上的“追赶效应”，力求为黄河流域农业绿色转型发展提供必要思考，这也是本文的边际贡献。

2 理论模型设定

2.1 模型选择

2.1.1 考虑非期望产出的SBM 模型

传统测算投入产出效率的定量化模型是DEA 方法（即数据包络分析法），在效率测算时得到了国内外学者的关注，但是该方法由于是径向和分段的，所以在对效率值的估算时容易导致高估现象。为此，Tone在此基础上提出了非径向、非角度（non-radial and non-oriented）的基于松弛（slacks-based measure，SBM）的效率测算方法，其更加关注输入资源的利用效率和期望产出的实现情况，即将产出指标和输入指标之间的比例作为绩效评价的标准。然后这种防范只考虑了期望产出，没有考虑非期望产出，本文参考刘帅等（2022）［16］的算法，将考虑非期望产出的SBM 模型对农业绿色全要素生产率进行测算，该模型为：

2.1.2 收敛性模型

收敛性用于描述不同发展水平条件下的地区间是否具有相同的发展趋势，其思想根源于新古典经济学中边际产出递减原理的阐述。由于受多方面因素影响，地区间发展水平存在强弱差距，发展水平弱的地区如果能够以更高的发展速度向发展水平强的地区追赶，则具有一定的收敛性。也只有通过这样，才能够实现落后地区向发达地区的追赶。而所谓收敛性，刘强（2001）［17］认为是指在封闭经济条件下，对于一个有效经济范围不同经济单位初期的静态指标和其经济增长速度之间存在负相关关系，即落后地区比发达地区具有更高的经济增长率，从而导致各经济单位期初的静态指标差异逐步消失的过程。黄河流域流经多省份，在实现农业生产绿色化转变过程中肯定存在强弱之分，它们之间的差距是否会伴随着时间而呈现趋于平衡趋势，是值得回应的问题。收敛性问题被概括为三种假说：α收敛、β收敛和俱乐部收敛。其中，α收敛被解释为不同地区间某项指标的离差随时间推移而趋于减小的过程，即主要检测农业绿色全要素生产率是否会伴随着时间推移而发生变化。β收敛则是指初始经济水平低的地区比经济水平高的地区具有更高的增长速度，因此，潘文卿（2010）［18］认为二者在经过一段时间的发展后会趋于相同，并最终达到以同样速度稳定发展的收敛状态。进一步的，杨琛（2020）［19］认为β收敛又可以分为绝对β收敛和条件收敛，绝对β收敛主要侧重比较不同地区间是否存在“追赶效应”，条件β收敛主要分析是否收敛于各自的稳态水平。由于本文仅阐释黄河流域农业绿色全要素生产率是否向同一稳定水平发展，即农业绿色全要素生产率低的省份是否在“追赶”农业绿色全要素生产率高的省份。因此，仅测算其绝对β收敛。并定义计算公式如3：

2.2 指标选取及数据来源

2.2.1 指标体系

（1）投入指标

经典经济学中，关于柯布—道格拉斯生产函数中，更多地是将劳动力和资本两个因素考虑在内。在测算农业绿色全要素生产率时，基于数据可得性、可对比性等原则，本文构建了用于测算黄河流域农业绿色全要素生产率的指标体系（见表1）。其中，劳动力投入主要是由农林牧渔业人数指标表征，资本投入主要由土地投入、化肥投入、农药投入、农膜投入、水资源投入和机械投入等六个指标构成。在土地投入指标中，现有文献更多从耕地面积和播种面积两个指标衡量，但是，各省份耕地面积的统计数据存在部分年份缺失，且耕地面积中还包含了未耕种的荒地等。为了更好地进行测算和对比分析，本文采用农作物播种面积作为测算农业绿色全要素生产率的土地投入指标。

表1 农业绿色全要素生产率测算指标体系

（2）产出指标

本文所构建的农业绿色全要素生产率测算指标体系中的产出指标包括期望产出指标和非期望产出指标两类。其中，期望产出指标用农林牧渔业总产值指标衡量。而非期望产出指标由农业碳排放量指标衡量。农业是温室气体排放的重要来源之一，其中包括二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等气体，这些气体的排放对于全球气候变化和温室效应起到重要作用。减少农业碳排放有助于控制全球气候变化，保护生态环境，提高农业可持续。总体来看，农业碳排放主要来源于化肥、农药、农膜等生产和使用过程中导致的碳排放，以及农业机械运用产生的碳排放、农业翻耕破坏的土壤有机碳库、灌溉过程中耗费化石燃料形成的碳释放等。本文中农业碳排放变量借鉴李波等（2011）［20］的做法测算得到，其估算公式为，其中，E代表农业碳排放总量，Ei代表碳源的碳排放量，Ti代表碳排放源的量，δi代表碳排放源的碳排放系数。同时，本文界定化肥的碳排放系数为0.8956 kg·kg-1、农药的碳排放系数为4.9341 kg·kg-1、农膜的碳排放系数为5.18 kg·kg-1、柴油的碳排放系数为0.5927 kg·kg-1、翻耕的碳排放系数为312.6 kg·kg-2、农业灌溉的碳排放系数为25 kg·Cha-1、

2.2.2 数据来源

本文依据所构建的农业绿色全要素生产率测算指标体系，对黄河流域9 个省份进行了测算，所选用数据均来自于国家统计局、《中国统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》等权威网站或年鉴。时间跨度为2010 年—2021 年，用于测算近十年来，特别是党的十八大以来，黄河流域农业绿色转型发展的效率，以期更好地提出具有针对性的对策建议。

3 实证分析与结果

3.1 区域层面

根据本文选用的非期望产出SBM 模型，计算得到2010 年以来黄河流域农业绿色全要素生产率的变动情况。图1 显示，2010 年以来，黄河流域农业绿色全要素生产率呈现不断增长趋势，2010 年黄河流域农业绿色全要素生产率为0.487，到2021 年已经提高到0.579，增长了18.89%，虽然在部分年份出现降低，但是总体而言，黄河流域农业生产绿色化转型正在逐渐完善。特别是2013 年以来，这种趋势表现的更加突出。由于农业绿色全要素生产率综合考虑了农田生产效率、资源利用效率和环境影响等因素，因此，黄河流域农业绿色全要素生产率的提升除了受到国家加大对农业绿色发展的政策支持和资金投入之外，更重要的是近十年来，农业生产技术得到持续提升，土地、水资源和农业机械设备的利用率和生产率有了大幅度提高。例如，通过推广高效节水灌溉技术、使用智能农业设备、采纳先进的病虫害纺织技术等，这都促进了农业生产的可持续发展和资源利用效率的提高。

图1 2010—2021 年黄河流域农业绿色全要生产率

3.2 省级层面

图2 显示了黄河流域各省份农业绿色全要素生产率的情况，可以很明显看出，上游地区农业绿色全要素生产率明显低于下游省份农业绿色全要生产率。其中，甘肃省农业绿色全要素生产率仅为0.108，低于位于中游的宁夏和陕西等省份，较农业绿色全要素生产率最高的上游省份（山东省）低84.28%。由此可见，黄河流域农业绿色全要素生产率存在较大的省际差异，分布极不均匀。这种不均衡不仅会导致农业生产结构的差异化，也会带来各省之间农业绿色全要素生产率的不均衡。

图2 黄河流域各省份农业绿色全要素生产率

3.3 α 收敛性

由于α收敛主要用于检验生产效率是否会伴随着时间的变化而发生变化，并判断其是否会最终趋于一个水平状态。本文利用离散程度测算黄河流域农业绿色全要素生产率的α收敛，同时，为了保证结果稳健性，利用变异系数进行补充。α收敛用于衡量绿色农业技术效率的省际间绝对差距大小。而变异系数（CV）则用于衡量绿色农业技术效率的省际间相对差距大小。所得到的结果如图3 所示，无论是α收敛，还是变异系数，2010 年以来黄河流域农业绿色全要素生产率并没有趋于一个稳定水平，而是呈现发散状态。由此表明，黄河流域农业绿色全要素生产率并不存在显著的收敛，在时间维度上不具备稳定性，也不具有伴随时间变化的延续性。其实，与长江流域能够实现整体较强的通航能力相比，黄河流域的河道呈现“几”字型，各省份之间土地和水资源分布存在差异，所面临的生态环境条件和自然灾害等都不同，这也在很大程度上决定了黄河上下游农业产业结构和发展模式有所区别，上游省份侧重传统农业或大规模粮食生产，而下游省份更加注重发展现代农业和高附加值农业，导致黄河流域各省份之间的空间关联性较弱。

图3 2010-2021 年黄河流域农业绿色全要素生产率的收敛性

3.4 β 收敛性

为了更好地验证黄河流域各省在农业绿色全要素生产率的发展中，是否存在由农业绿色全要素生产率低的省份向生产率高的省份的“追赶效应”，本文基于式（3）测算了黄河流域农业全要素生产率的绝对β收敛性，显示结果为0.0715。根据上文所述，当β值大于0 时，意味着存在绝对β收敛，也就是整体而言，黄河流域各省份农业绿色全要素生产率并不存在追赶效应。同时，本文也测算了黄河流域上游、中游和下游的绝对β收敛结果，分别为-0.0201、0.056 和0.132，这就意味着由于下游省份农业绿色全要素生产率存在绝对收敛，而上中游各省份农业绿色全要素生产率并不存在绝对β收敛。由于上中游各省份之间的农业发展水平和农业产业结构差异较大，且伴随着技术水平的提高和社会经济的发展，这种差异较大。

4 结论及政策建议

本文基于现有文献，重新构建了能够更加客观评判黄河流域农业绿色全要素生产率的指标体系，利用考虑非期望产出的SBM 模型和收敛性模型，测算了2010 年以来黄河流域农业绿色全要素生产率的变化情况，并对其收敛性进行了分析。根据以上研究结果，笔者认为，应该从以下几个方面推进黄河流域农业绿色转型发展。

首先，转变农业发展方式，提高各参与主体对农业绿色转型发展的认知水平。一是因地制宜发展特色农业。黄河流域流经九个省份，横跨我国东中西三部，由于资源禀赋和社会经济发展差异，在农业产业结构和农业绿色转型任务方面，都存在较大差异。为了避免同质化的恶性竞争，各省份要根据要素禀赋、社会经济发展水平等因素，制定更加适宜地区发展的农业绿色发展规划，不断优化农业产业结构。二是提高政府对绿色农业转型发展的认知深度。国家要建立黄河流域农业发展省际联席会议制度，组织科研机构对黄河流域农业绿色发展进行深入研究，通过召开专家研讨会，研判黄河流域农业绿色发展与其他区域农业绿色发展存在的差异性，提高政府对农业绿色转型发展的认知水平。三是提高农业生产经营主体参与农业绿色发展的积极性。政府要通过举办农业绿色发展知识讲座、开展宣传活动等方式，鼓励农业生产经营主体采取绿色生产方式，提供相关的税收优惠、补贴和激励措施等。

其次，持续打好农业面源污染治理攻坚战。一是建立健全全流域的农业面源污染监测体系，实施污染物排放源头监控，开展农田土壤和水环境质量评估，以便及时掌握农业面源污染的动态变化，为实现科学化治污提供数据支撑。二是继续做好农药化肥减量增效工作，降低农田污染物的流失风险，通过土壤测试和植物营养诊断，科学确定作物的养分需求，推广测土配方施肥、有机肥替代、生物防治技术等技术，减少化肥和农药对环境和生态系统的影响。三是提升绿色农业产地环境的生态补偿技术水平，大力推广资源节约型与环境友好型绿色农业技术。鼓励农业循环经济发展，促进养殖废弃物和农作物秸秆的资源化利用，减少农业面源污染的排放。

第三，提高农业科技创新水平，推动实施农业绿色低碳技术。一是加大农业科技研发投入和创新。鼓励科研机构、农业企业和农民参与创新，推动新技术、新品种、新模式的研发和应用，黄河流域拥有戈壁农业、灌区农业等形式多样的农业形态，也汇聚了西北农林科技大学、黄河水利科学研究院、中国科学院黄河三角洲现代农业工程实验室等诸多高校和科研院所，要积极推进产学研结合，不断提升科技创新水平和科技成果转化能力。二是推广绿色农业技术与管理，通过引入生态农业、有机农业等先进的农业技术和管理手段，合理利用农作物残留物和有机肥料，提高农业资源利用效率和土壤质量。三是开展农业绿色低碳技术的培训和推广，加大农业绿色低碳技术的宣传教育活动，树立绿色低碳生产的理念，提高农业生产经营主体的技术水平，使其充分了解和掌握绿色低碳技术的操作方法和优势，增强采用绿色低碳技术的意愿和能力。

第四，坚持系统性思维，协同推进黄河流域农业绿色生产方式转型。一是制定统一的治理目标，以黄河流域为基本单位，制定统一的农业绿色生产方式的治理目标或指标，确保各省份在推动农业绿色转型过程中保持一致性。二是加强信息共享和协同合作。建立黄河流域农业绿色生产方式转型的信息共享平台，包括农业科技创新成果、项目经验、管理模式等，实现信息共享、模式共享、风险共担，促进各省之间的交流与合作。三是强化政策协同和监督机制。建立黄河流域范围内的政策协同机制，确保各省的农业绿色发展政策衔接和互相促进。同时，也要加强监督和评估机制，及时发现问题和不足，推动改进和优化。