中国农业能源效率动态演变及其影响因素

李海鹏，罗丽，张雄，等．中国农业能源效率动态演变及其影响因素［Ｊ］．中国人口·资源与环境，２０２０，３０（１２）：１０５－１１５．［ＬＩＨａｉｐｅｎｇ，

ＬＵＯＬｉ，ＺＨＡＮＧＸｉｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＤｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｏｆａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｆａｃｔｏｒｓｉｎＣｈｉｎａ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ，ｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０２０，３０（１２）：１０５－１１５．］

收稿日期：２０２０－０３－２４　修回日期：２０２０－０５－１４

作者简介：李海鹏，博士，副教授，主要研究方向为资源经济与管理。Ｅ ｍａｉｌ：２７７３１７８９＠ｑｑ．ｃｏｍ。

基金项目：教育部哲学社会科学重大攻关项目“绿色化的重大意义及其实现途径研究”（批准号：１５ＪＺＤ０１４）。

中国农业能源效率动态演变及其影响因素

李海鹏１　罗　丽１　张　雄１　张俊飚２

（１．中南民族大学公共管理学院，湖北武汉４３００７４；２．华中农业大学经济管理学院，湖北武汉４３００７０）

摘要　践行“绿水青山就是金山银山”理念，推进农业绿色发展必须提高农业能源效率。文章采用１９９５—２０１８年中国２８个省份的面板数据，基于直接能源和间接能源两个类别核算中国农业能源投入，运用ＥＢＭ（Ｅｐｓｉｌｏｎ ｂａｓｅｄＭｅａｓｕｒｅ）混合距离函数模型测算农业能源效率，利用核密度函数和空间自相关分析农业能源效率动态演变，采用动态面板模型分析农业能源效率影响因素。结果表明：①１９９５—２０１８年，中国农业能源投入总量逐年上升，年均增长率为２％，能源投入结构从间接能源为主转变为直接能源为主。中国农业能源效率呈现“先上升－停滞－再迅速上升”的演进趋势，总体上农业能源效率偏低，存在较大提升空间。②１９９５—２０１８年，东、中、西部地区农业能源效率年均增长率分别为２．７％、１．９％和１．４％，２０１８年东、中、西部地区农业能源效率分别为０．８１、０．７１和０．５９，地区间差距加速扩大，中西部地区农业能源效率亟待提升。③１９９５—２０１８年，各省农业能源效率出现两极分化且绝对差距扩大。广东、山东、江西、江苏、辽宁、天津等省市农业能源效率提升明显，新疆、贵州、内蒙古等省区农业能源效率恶化。④１９９５—２０１８年，中国农业能源效率不存在全局空间相关性，但２０１０年以来东部地区出现局部“高－高”集聚。⑤能源一期滞后项对农业能源效率有显著正向影响，农业能源效率提升有时滞性。人力资本水平、农民人均纯收入和城镇化水平对农业能源效率有显著正向影响，受灾率、二三产业发展水平、对外开放水平对农业能源效率有显著负向影响。在乡村振兴战略实施过程中，应该以中西部地区为重点，以职业农民培育为关键，着重改善农业生产条件，提升地区间协作水平，发挥二、三产业的带动作用，增强农业防灾减灾能力。关键词　Ｅ

ＢＭ模型；动态面板模型；农业能源效率；动态演变；影响因素中图分类号　Ｆ

２２４；Ｆ３２３．２１　文献标识码　Ａ　文章编号　１００２－２１０４（２０２０）１２－０１０５－１１ ＤＯＩ：１０．１２０６２／ｃｐｒｅ．２０２００４２０ 农业生态经济系统是通过投入人工辅助能提高生产力的特殊生态系统，人工辅助能投入数量、结构和类型决定了农业生态经济系统的生产力水平。２

０世纪以来，随着世界工业发展，煤炭石油类产品变得十分低廉且供应充足，使得投入农业的人工辅助能由人力畜力等生物辅助能转变为化石能源等工业辅助能，极大提高了农业生产力水平，显著改善了世界食品供给，但同时也带来了碳排放增加、面源污染加剧、生态系统退化等全球生态问题。改革开放以来，中国农业高速发展离不开工业辅助能的大量投入，如１９７８—２０１８年中国化肥使用量、农业机械总动力分别从８

８４万ｔ、１１７４９．６万ｋＷ增长到５６５３．４万ｔ、１００３７．２万ｋＷ；１９９０—２０１８年，农药、农膜使用量分别从７３．６２万ｔ、４８．２万ｔ上升到１５０．４万ｔ、２４６．５万ｔ。虽然２０１５年实施化肥农药使用量零增长行动以来，中国农药、

化肥使用量逐年减少，但是随着农业机械化水平提升［１］

，

预期农业能源投入量仍将继续增加，农业发展对生态环境的胁迫效应总体十分剧烈，短期内中国仍然面临农业快速发展与生态环境保护之间的矛盾。中国若继续走“石油农业”老路，必然造成生态系统不可逆的破坏；若减少农业产出又将影响食品供给安全，因此必须加快推进农业发展观革命，走绿色生态高效的现代农业发展道路，实践“既要绿水青山，也要金山银山”的绿色发展理念。从农业能源投入角度而言，必须提高农业能源效率，加快实现农业发展与化石能源投入脱钩。基于此，核算中国农业能源投入量，测算农业能源效率，并分析其演变规律和影响因素，具有重要的意义。

１　文献回顾

能源效率测算是能源经济研究领域的重要问题。能源效率测算包括单要素效率测算法和全要素效率测算

中国人口·资源与环境　２０２０年　第３０卷　第１２期　ＣＨＩＮＡＰＯＰＵＬＡＴＩＯＮ，ＲＥＳＯＵＲＣＥＳＡＮＤＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ　Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．１２　２０２０

法［２］。由于单要素能源效率法没有考虑生产过程中其他投入的补偿效应和替代效应，以此衡量能源效率时，可能会夸大能源对经济的贡献［２］，因此国内外学者倾向于在全要素框架下进行能源效率综合评价。

国外学者对农业能源效率的研究集中于产业尺度。从农业能源投入核算来看，一般分为直接能源和间接能源进行核算，直接能源包括人力、柴油、电力等，间接能源包括种子、化肥、农家肥、农药等［３－６］。如Ｅｓｅｎｇｕｎ等［７］通过问卷调查法研究土耳其干杏生产中的能源投入情况，发现化肥和农药是主要能源投入。Ｇｈｏｒｂａｎｉ等［８］比较旱地和灌溉地小麦生产，发现化肥和柴油在能源投入中占比最大，分别达到３７％和２４％，种植旱地小麦能源投入更少。Ｅｌｓｏｒａｇａｂｙ等［９］收集２００４—２０１７年发表的１２０篇期刊文章，分析１１种农作物能源投入，研究发现电力、化肥和柴油分别贡献了总能源投入的４６％、２０％和１４％。Ｓｉｎｇｈ等［１０］基于４０位农民访谈研究印度稻米产业能源投入产出，发现灌溉和化肥在能源投入中占比较高，分别达到４０％和２４．７％。在对能源效率评估模型中，有学者使用参数分析法进行估算，如Ｒａｈｍａｎ等［１１］通过采用随机生产前沿方法，同时考虑影响生产的环境约束，估算了孟加拉国小麦种植的生产力和能源效率。Ｈｏｕｓｈｙａｒ等［１２］使用Ｃｏｂｂ Ｄｏｕｇｌａｓｓ计量经济模型分析了玉米生产能源效率。也有学者利用非参数分析法进行估算，Ｍｏｕｓａｖｉ Ａｖｖａｌ等［１３］采用数据包络分析法研究了伊朗苹果生产的能源消耗和投入成本，认为电能和化学品投入存在较大节能空间，当前能源投入可节约１１．２９％。Ｂｌａｎｃａｒｄ等［１４］以２００７年法国农场数据库为基础测算农业能源效率，认为节能政策的推广可以减少３７％的能源投入。Ｂａｒｔｚａｓ等［１５］测算２０１２—２０１６年希腊开心果产业的能源效率，结果表明能源效率约为７０％。Ｋａａｂ等［１６］利用多目标遗传算法和数据包络分析法对伊朗南部甘蔗园能源利用进行优化，可分别节省２０．９０％和８．５２％的能源投入。

国内学者对农业能源投入及效率的研究较少。从农业能源投入核算看，最早由吴湘淦［１７］对１９７８年中国农业消耗的燃料、电力、饲料、化肥、农药等进行折算，发现中国农业耗能约３亿ｔ标准煤。１９９７年以后，随着《中国能源统计年鉴》编发，国内学者在研究中大多直接利用区域能源平衡表所表示的第一产业能源终端消费数据进行分析，仅有牛亮云等［１８］、李楠［１９］等在研究中将化肥、农药等间接能源纳入农业能源投入核算体系。从农业能源效率研究看，呙小明等［２０］将农业能源强度的倒数作为农业能源效率指标，发现中国农业能源利用效率总体呈下降趋势。此后，随着全要素生产率研究框架的完善，国内学者更倾向于将纳入农业能源投入后所测算的全要素生产率作为农业能源效率衡量指标，如栾义君等［２１］基于投入导向ＤＥＡ模型，发现２００２—２０１１年中国农业能源效率小幅上升且地区差异明显。于伟咏等［２２］基于方向性距离函数，以碳排放为非期望产出，研究发现２０００—２０１１年间碳排放强度低的地区农业能源效率较高。冉启英等［２３］基于ＳＢＭ模型，测算碳排放约束下中国农业全要素能源效率，发现区域差异明显。杜辉等［２４］基于窗口ＤＥＡ模型进行测度，发现２０００—２０１６年区域间农业能源效率差距缩小。Ｆｅｉ等［２］在考虑农业技术异质性的基础上，采用共同前沿ＤＥＡ模型测算，结果表明中国农业能源效率整体水平较低，能源效率损失的主因在于管理效率低下。Ｚｈｉｈａｉ等［２５］采用ＤＥＡ方法测度２００１—２０１１年中国３０个省份农业全要素能源效率，发现农业能源效率不断提升但区域差异明显，农业密集区和能源丰富省份在农业生产中能源效率相对较低。在能源效率测算基础上，部分学者对农业能源效率影响因素进行分析，如平卫英［２６］发现能源价格变动、技术进步分别对农业能源效率有显著的负向和正向影响；戴红军等［２７］发现劳动力、资本、能源等要素价格波动对农业能源效率有一定影响；周辉等［２８］、冉启英等［２３］、魏琪等［２９］均研究发现，农村收入水平增长、农业技术改善以及农业产值占比增加都会对农业能源效率起促进作用。

综上所述，现有文献为中国农业能源效率研究奠定了基础，但仍存在一定的改进空间。具体来说：从农业能源投入核算看，现有研究较少将间接能源纳入测算范围，低估了农业能源投入数量；从农业能源效率测算看，现有研究测算的全要素生产率是包括能源投入、劳动力、土地等要素的一种综合效率，以此为替代指标将高估农业能源效率；从农业能源影响因素分析上，现有研究以静态面板数据模型进行分析，忽视能源效率滞后项对当期的影响，估计结果可能产生偏误。基于此，本文力求从三个方面进行创新：首先，从直接能源和间接能源两个类别，测算１９９５—２０１８年中国农业能源投入状况；其次，运用ＥＢＭ ＤＥＡ模型测算中国及各省考虑非期望产出的农业能源效率，并分析其动态演变状况；最后，在农业能源效率影响因素理论分析基础上，采用动态面板模型进行实证分析。

２　中国农业能源效率测算

２．１　测算方法

目前测度能源效率主要采用数据包络分析（ｄａｔａｅｎｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ＤＥＡ）法。Ｔｏｎｅ［３０］于２００１年提出非角度非径向的拓展式ｓｂｍ模型（ｓｌａｃｋｂａｓｅｄｍｏｄｅｌ，ＳＢＭ），有效解决了投入松弛带来的非效率问题和生产过程包含的非期望产出问题。但由于农业生产过程中，能源投入与非期望产出具有密切关联，而其他投入变量则与非期望产出是可

中国人口·资源与环境　２０２０年　第１２期