李新旺, 許 皞

(1河北省水土保持工作總站, 河北 石家莊 050011; 2河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院, 河北 保定 071001)

“國以民為本，民以食為天，食以糧為源”，糧食是人類繁衍生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國家安全戰(zhàn)略的重要組成部分，更是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，尤其像我們這樣的人口大國，糧食問題解決不好將直接影響我國甚至世界的發(fā)展和穩(wěn)定[1-2]。所以研究我國糧食產(chǎn)量發(fā)展特征并找出其影響因素，對(duì)于穩(wěn)定我國糧食生產(chǎn)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義[3-4]，也是當(dāng)今的熱點(diǎn)話題。目前，學(xué)者們[5-9]關(guān)于糧食產(chǎn)量問題的研究主要集中于糧食產(chǎn)量的波動(dòng)變化及其影響因素分析，對(duì)糧食發(fā)展趨勢及其影響因素的研究較為少見。但是，劉會(huì)玉[10]利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EMD)法對(duì)我國糧食產(chǎn)量的波動(dòng)量和趨勢量進(jìn)行分解研究發(fā)現(xiàn)，糧食趨勢量對(duì)我糧食總產(chǎn)發(fā)展的貢獻(xiàn)率達(dá)到了98.13%，而波動(dòng)量僅占極小部分，說明趨勢量是我國糧食生產(chǎn)發(fā)展的主要內(nèi)容。蔣乃華[11]也認(rèn)為研究糧食產(chǎn)量變動(dòng)必須以糧食的供求關(guān)系的長期趨勢作為出發(fā)點(diǎn)，而不能把注意力僅僅集中于某一年的糧食波動(dòng)，否則，糧食問題的解決將會(huì)顧此失彼，甚至本末倒置。雖然目前學(xué)者們對(duì)糧食產(chǎn)量的趨勢變化及其影響因素也有研究，如吳凱[12]采用回歸分析與雙向差分析建模對(duì)河北省糧食產(chǎn)量發(fā)展趨勢影響因素進(jìn)行了分析；張素文[13]通過灰色關(guān)聯(lián)分析對(duì)湖南省糧食變化趨勢的影響因素進(jìn)行了研究；陳衛(wèi)平[14]對(duì)全國玉米生產(chǎn)增長及其要因進(jìn)行了計(jì)量經(jīng)濟(jì)分析；等等。但是他們均以歷年糧食產(chǎn)量表征糧食發(fā)展趨勢量，沒能弄清糧食發(fā)展趨勢的真正內(nèi)涵，也無法準(zhǔn)確地分析糧食發(fā)展趨勢。此外，盡管有的學(xué)者[10,14-15]提取出了糧食產(chǎn)量趨勢量，但是這些研究往往沒有對(duì)影響因素作進(jìn)一步深入研究。所以本研究認(rèn)為研究糧食產(chǎn)量趨勢量發(fā)展特征并定量化分析其影響因素顯得尤為必要?；诖耍疚囊院颖笔槔?，利用目前提取趨勢量最好方法EMD提取出河北省糧食產(chǎn)量和各投入要素的趨勢量，并在此基礎(chǔ)上運(yùn)用C-D生產(chǎn)函數(shù)及全要素生產(chǎn)率(TFP)定量化研究各影響因素對(duì)糧食產(chǎn)量發(fā)展趨勢的影響大小。以期為糧食產(chǎn)量趨勢性研究提供方法支撐，為河北省乃至全國的糧食生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 研究方法與數(shù)據(jù)

1.1 糧食產(chǎn)量趨勢性的提取方法

經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(empirical model decomposition， EMD)方法[10]是一種全新的處理非平穩(wěn)數(shù)據(jù)序列的方法，可以相對(duì)一個(gè)信號(hào)同時(shí)將不同尺度(頻率)的波動(dòng)或趨勢逐級(jí)分解開來，非常適合用于具有非線性和非平穩(wěn)特征的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)的分析。波動(dòng)分量具有顯著的緩變波包的特性，不同波動(dòng)分量本身既是平穩(wěn)信號(hào)，又具有非線性特征，其緩變波包特征意味著不同特征尺度波動(dòng)的波幅隨時(shí)間發(fā)生變化，趨勢分量則是單調(diào)函數(shù)或者是均值函數(shù)，可以代表其長期變化趨勢或平均態(tài)。

1.2 糧食產(chǎn)量影響因素貢獻(xiàn)定量化方法

本文應(yīng)用生產(chǎn)函數(shù)結(jié)合全要素生產(chǎn)率分析進(jìn)行糧食產(chǎn)量形成的影響因素分析。全要素生產(chǎn)率分析方法[14]能夠分析包括科技進(jìn)步在內(nèi)的物質(zhì)資料投入要素對(duì)糧食產(chǎn)量形成的影響。此處的科技進(jìn)步為廣義科技進(jìn)步的含義，包含了制度政策創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步兩方面的內(nèi)容。C-D生產(chǎn)函數(shù)[18]可以測算糧食總產(chǎn)趨勢量影響因素的生產(chǎn)彈性，這些彈性系數(shù)從相對(duì)量的角度反映了它們對(duì)糧食趨勢量增長的重要程度。首先，將各要素的估計(jì)系數(shù)乘以100轉(zhuǎn)換成貢獻(xiàn)百分比，并與這個(gè)變量的增長率相乘，再與總產(chǎn)出增長率相除得到該變量變化對(duì)總產(chǎn)出增長率的貢獻(xiàn)百分比。

依據(jù)TFP內(nèi)涵，可以認(rèn)為糧食產(chǎn)量的增長是由于生產(chǎn)中物質(zhì)要素投入的增加以及科技進(jìn)步(即TFP的增長)兩方面的影響，計(jì)算公式為：

(1)

所以，全要素貢獻(xiàn)率公式為：

(2)

科技貢獻(xiàn)率： TFP =1-∑δ

1.3 數(shù)據(jù)資料來源

本研究所有數(shù)據(jù)全部來源于1978—2015年《河北省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。糧食生產(chǎn)的多要素投入包括自然投入、物質(zhì)投入和社會(huì)投入。一定區(qū)域范圍內(nèi)光溫水等自然投入在幾十年的短期盡管存在波動(dòng)，但不會(huì)有大幅變化[16-17]。本研究不考慮光、溫、水分的變化，重點(diǎn)分析影響糧食產(chǎn)量趨勢性的物質(zhì)投入與社會(huì)投入因素。河北省地處北緯36°03′—42°40′，東經(jīng)113°27′—119°50′之間，華北平原北部，主要糧食作物包括稻谷、小麥、玉米、大豆、高粱、大麥、薯類等品種。結(jié)合河北省糧食生產(chǎn)投入產(chǎn)出實(shí)際情況，選擇了如下投入要素指標(biāo)：社會(huì)投入(X1農(nóng)林牧漁業(yè)勞動(dòng)力;X2糧食作物播種面積;X3有效灌溉面積;X4支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和事業(yè)支出;X5農(nóng)村居民家庭平均每人每年純收入)；物質(zhì)投入(X6農(nóng)村用電量;X7農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力;X8農(nóng)用化肥施用量)；自然因素(X9農(nóng)作物成災(zāi)面積)；糧食總產(chǎn)量表示多要素產(chǎn)出。

2 結(jié)果與分析

2.1 糧食產(chǎn)量趨勢性分析

運(yùn)用EMD對(duì)糧食總產(chǎn)量進(jìn)行趨勢性提取，可以得出河北省1978—2015年的糧食總產(chǎn)的趨勢量(圖1)。經(jīng)計(jì)算糧食產(chǎn)量趨勢量方差貢獻(xiàn)率可達(dá)90.67%，這說明，河北省糧食總產(chǎn)量變化在1978—2015年中是以趨勢變化為主的，這再一次證明了趨勢性研究的重要性和必要性。由圖1可知，河北省糧食產(chǎn)量變化分為3個(gè)階段：1978—1989年為第1階段，該階段糧食總產(chǎn)趨勢值增長率從1979年的0.009 0增加到1989年的0.031 7，平均為0.022 6，略大于全國平均的0.022 5，說明自家庭聯(lián)產(chǎn)承包責(zé)任制實(shí)行以來，河北省糧食生產(chǎn)呈持續(xù)較快發(fā)展態(tài)勢；1989—2002年為第2階段，該階段糧食總產(chǎn)趨勢值增長率平均為0.018 8，全省的糧食產(chǎn)量增加緩慢；2003—2015年為第3階段，該階段糧食總產(chǎn)趨勢值增長率呈迅速降低趨勢，一直減低至-0.014 0，說明河北省糧食產(chǎn)量趨勢出現(xiàn)增速減緩的跡象，糧食安全壓力不斷加大，應(yīng)該引起政府部分的高度重視。

圖1 河北省糧食總產(chǎn)趨勢量和趨勢增長率

2.2 糧食產(chǎn)量趨勢性影響因素定量化分析

將河北省糧食生產(chǎn)各投入要素趨勢量同樣通過EMD求算，結(jié)果詳見表1。

將各要素變量代入公式(2)，最終模型為：

lnYt=lnA=a1lnX1t+a2lnX2t+a3lnX3t+

a4lnX4t+a5lnX5t+a6lnX6t+

a7lnX7t+a8lnX8t+a9lnX9t

(3)

式中：ai——彈性系數(shù)，表示產(chǎn)出y隨各項(xiàng)投入因子的變化幅度，即當(dāng)投入因子xi變化1%時(shí)，產(chǎn)出的變化百分比。因此，彈性系數(shù)ai越大，相對(duì)應(yīng)的投入因子xi對(duì)農(nóng)田產(chǎn)出y的影響就越大。

采用SPSS軟件對(duì)公式(3)進(jìn)行回歸分析，最終確定河北省1978—2015年糧食生產(chǎn)模型：

lnY=1.82lnX1-3.62lnX2+

0.97lnX3-0.01lnX4-0.01

(4)

估計(jì)結(jié)果顯示，該時(shí)期糧食總產(chǎn)量Y主要受到X1農(nóng)林牧漁業(yè)勞動(dòng)力(T檢驗(yàn)值20.05，顯著水平0.00)、X2糧食作物播種面積(T檢驗(yàn)值-15.01，顯著水平0.00)、X3有效灌溉面積(T檢驗(yàn)值9.62，顯著水平0.00)和X4支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和事業(yè)支出(T檢驗(yàn)值-1.88，顯著水平0.07)的影響。上述指標(biāo)通過T檢驗(yàn)，說明這些因子對(duì)模型均有獨(dú)立的顯著影響。該模型測定系數(shù)R2=1，調(diào)整R2=0.999，說明模型的擬合程度較好，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)值為7 495.46，顯著水平0.00，說明該模型整體檢驗(yàn)顯著。加入或更換其它自變量因子后其T檢驗(yàn)值均未能通過檢驗(yàn)。

糧食生產(chǎn)模型〔公式(4)〕顯示，1978—2015年農(nóng)林牧漁業(yè)勞動(dòng)力的生產(chǎn)彈性系數(shù)正向最大，為1.82；有效灌溉面積的生產(chǎn)彈性系數(shù)次之，為0.97；糧食作物播種面積的生產(chǎn)彈性系數(shù)負(fù)向最大，達(dá)到了-3.62；支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和事業(yè)支出的生產(chǎn)彈性系數(shù)負(fù)向次大，為-0.01。前面采用C-D生產(chǎn)函數(shù)測算出了河北糧食總產(chǎn)趨勢量的4大影響因素的生產(chǎn)彈性，這些彈性系數(shù)從相對(duì)量的角度反映了它們對(duì)糧食趨勢量增長的重要程度。為了解在某個(gè)特定時(shí)期內(nèi)各個(gè)因素對(duì)糧食總產(chǎn)趨勢增長的作用，還必須計(jì)算各個(gè)因素對(duì)糧食總產(chǎn)趨勢量增長的貢獻(xiàn)率。經(jīng)公式(2)計(jì)算可以得出結(jié)果詳見表2。由表2可知，1978—2015年河北省糧食總產(chǎn)趨勢量增長了1.72%，其中，糧食作物播種面積貢獻(xiàn)率最大，達(dá)51.99%；有效灌溉面積次之，為38.68%；科技進(jìn)步的貢獻(xiàn)率為12.73%，處于第3位置；農(nóng)林牧漁業(yè)勞動(dòng)力和支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和事業(yè)支出兩個(gè)因素的貢獻(xiàn)率較小，且均是抑制糧食總產(chǎn)趨勢量的增長。

2.2.1 糧食播種面積 由于近年來河北省農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整力度的加大，經(jīng)濟(jì)作物面積逐年上升，糧食作物面積隨之下調(diào)，1978—2015年總體呈現(xiàn)下降趨勢(圖2)，其趨勢量38 a間下降了8.52%。由以上計(jì)算可知，糧食作物播種面積趨勢量對(duì)糧食總產(chǎn)趨勢發(fā)展的貢獻(xiàn)率為51.99%，位于4個(gè)因素之首，表明總產(chǎn)趨勢量在1978—2015年每增長1%，糧食播種面積的增長貢獻(xiàn)51.99%。但是，1978—2015年的糧食播種面積趨勢量的平均增長率卻是-0.33%，表明糧食播種面積對(duì)糧食總產(chǎn)趨勢增長的貢獻(xiàn)是負(fù)向的。

表1 農(nóng)田生產(chǎn)投入要素趨勢量一覽表

表2 分析指標(biāo)對(duì)總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率

2.2.2 有效灌溉面積 水資源與糧食生產(chǎn)的關(guān)系十分密切，有效灌溉面積在糧食生產(chǎn)中占有十分重要的地位。1978—2015年河北省有效灌溉面積趨勢量增長了9.00×105hm2，增加了24.87%，平均每年增長1.72%。如圖3所示，有效灌溉面積趨勢量在研究期內(nèi)呈平緩發(fā)展態(tài)勢。其趨勢增長率呈現(xiàn)先降低后升高又降低的S形發(fā)展，其中1982年增長率為-0.45%，達(dá)到最低谷，1995年增長率為1.84%，達(dá)到最高峰。從影響程度來看，有效灌溉面積趨勢量的彈性系數(shù)為0.97，貢獻(xiàn)率為38.68%，均居4個(gè)總產(chǎn)趨勢主導(dǎo)因素中正向第2位。這表明其對(duì)糧食總產(chǎn)趨勢增長發(fā)揮了重要作用。

圖2 糧食播種面積趨勢量及其趨勢增長率

圖3 有效灌溉面積趨勢量及其趨勢增長率

2.2.3 農(nóng)林牧漁業(yè)勞動(dòng)力 如圖4所示，河北省勞動(dòng)力投入在在整個(gè)研究期內(nèi)呈先升高后降低的走向。1978—1990年是勞動(dòng)力投入的增長期，勞動(dòng)力趨勢量從1 639.4萬人增長到1 739.6萬人，增長了6.11%。1991—2015年是減少期，勞動(dòng)力趨勢量從1 739.6萬人降低到1.60×107人，降低了8.04%。勞動(dòng)力趨勢年際增長率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，2000年增長率降到最低谷為-0.9%，2000—2015年增長率雖然有所回升但仍為負(fù)值。從彈性系數(shù)看，勞動(dòng)力趨勢量的彈性系數(shù)為1.82，居4個(gè)總產(chǎn)趨勢主導(dǎo)因素中正向第1位。這表明勞動(dòng)力趨勢量對(duì)糧食總產(chǎn)趨勢發(fā)展影響很大，勞動(dòng)力趨勢量每增加1個(gè)單位，糧食總產(chǎn)趨勢量就上升1.82個(gè)單位。從貢獻(xiàn)率看，勞動(dòng)力趨勢量對(duì)總產(chǎn)趨勢量的貢獻(xiàn)率為-2.86%。這說明勞動(dòng)力投入在糧食生產(chǎn)中已經(jīng)過剩，提高勞動(dòng)力素質(zhì)是提升當(dāng)前糧食生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。

圖4 農(nóng)林牧副漁業(yè)勞動(dòng)力趨勢量及其增長率

2.2.4 支農(nóng)支出趨勢值 支農(nóng)支出趨勢量在整個(gè)研究期內(nèi)呈先降低后升高的發(fā)展態(tài)勢(圖5)。1978—1984年是減少期，支農(nóng)支出趨勢量從3.58×108元降到1.39×108元，共減少61%。1984—2015年是增加期，支農(nóng)支出趨勢量從1.40×108元增加到8.67×108元，翻了5倍，平均增長率為4.28%。從影響大小來看，支農(nóng)支出趨勢量的彈性系數(shù)和貢獻(xiàn)率分別為-0.01和-0.55%，均在4個(gè)主導(dǎo)因素中處于最小值。究其原因，按經(jīng)濟(jì)性質(zhì)，可將財(cái)政支農(nóng)分為生產(chǎn)性支出與非生產(chǎn)性支出，而兩者的比重是影響支農(nóng)支出對(duì)糧食產(chǎn)量貢獻(xiàn)的決定因素。而近幾年來，河北省財(cái)政支農(nóng)中的生產(chǎn)性支出的增長遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于非生產(chǎn)性支出的增長，阻礙了農(nóng)業(yè)增長與農(nóng)民增收[19]。

圖5 支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和事業(yè)支出趨勢量及其增長率

2.2.5 科技進(jìn)步貢獻(xiàn) 由圖6可知，河北省糧食總產(chǎn)的科技進(jìn)步呈明顯的階段性發(fā)展，具體可以分為三個(gè)階段：1978—1989年為第1階段，科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率增長迅速，平均貢獻(xiàn)率為-9.46%；1990—1997年為第2階段，科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率出現(xiàn)衰退跡象，平均貢獻(xiàn)率為-1.58。這說明兩個(gè)發(fā)展階段糧食總產(chǎn)趨勢的增長絕大部分來自于投入要素的增加，尤其是中間投入品和勞動(dòng)力投入的增加。1997—2015年為第3階段，科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率迅猛增長，從1997年的1.37%迅速上升到2015年的87.93%。說明生產(chǎn)率的提高已成為河北省糧食產(chǎn)出增長的重要源泉，即單位要素投入的增加將帶來更多產(chǎn)出的增長，相反，單位要素投入的下降也將導(dǎo)致更多產(chǎn)出的下降。因此，提高種糧的收益，建立起可持續(xù)的糧食生產(chǎn)投入機(jī)制，對(duì)于未來糧食安全的實(shí)現(xiàn)將是非常重要的，否則，很容易造成糧食生產(chǎn)的大起大落。

圖6 科技進(jìn)步貢獻(xiàn)率變化情況

3 結(jié) 論

(1) 采用EMD方法提取糧食產(chǎn)量趨勢得出，河北省糧食產(chǎn)量趨勢發(fā)展可以分為，快速增長，緩慢發(fā)展，停滯不前甚至下降3個(gè)階段，其中前兩個(gè)發(fā)展階段糧食趨勢年均增長率分別為0.022 6，0.018 8均高于全國同期水平，但第3階段糧食總產(chǎn)發(fā)展趨勢呈衰退跡象，表明河北省的糧食安全壓力不斷加大。

(2) 采用C-D生產(chǎn)函數(shù)測算河北省各投入要素彈性系數(shù)表明，1978—2015年，河北省農(nóng)林牧漁業(yè)勞動(dòng)力的生產(chǎn)彈性系數(shù)正向最大，為1.82；有效灌溉面積次之，為0.97；糧食作物播種面積負(fù)向最大，達(dá)到了-3.62；支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和事業(yè)支出負(fù)向次大，為-0.01；這說明該4要素對(duì)河北省糧食總產(chǎn)影響較大。

(3) TFP計(jì)算結(jié)果表明，各投入要素對(duì)河北省糧食總產(chǎn)趨勢增長的貢獻(xiàn)率大小依次為：糧食作物播種面積(51.99%)>有效灌溉面積(38.68%)>科技進(jìn)步(12.73%)>農(nóng)林牧漁業(yè)勞動(dòng)力(-2.86%)>支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和事業(yè)支出(-0.55%)，是影響河北省糧食總產(chǎn)趨勢增長的5大因素。