水土資源約束下灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)效率的影響

劉 穎，劉 芳，秦安琪

（1.北方工業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院，北京 100144；2.華中農(nóng)業(yè)大學 經(jīng)濟管理學院，湖北 武漢 430070）

日益稀缺和時空分布不均衡的水土資源，是制約我國糧食生產(chǎn)的重要因素。受水土資源影響，不同地區(qū)的技術要素投入不盡相同。中央一號文件連續(xù)多年針對“三農(nóng)”問題，提出要加大灌溉和農(nóng)業(yè)機械等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術的研發(fā)和推廣使用，以優(yōu)化資源配置。灌溉和機械等技術要素投入作為農(nóng)作物生產(chǎn)的內(nèi)生變量，是農(nóng)戶進行生產(chǎn)決策時的重要支撐，也是研究在水土資源約束背景下影響農(nóng)作物生產(chǎn)效率的重要因素。黨的二十大報告中明確指出要“全方位夯實糧食安全根基”，而糧食安全的根基則是能力安全[1]，本文選取我國65%以上人口的主糧水稻作為研究對象，立足水土資源稟賦，分析灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)效率的影響，可以為完善區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展政策提供重要參考，也有助于提高糧食生產(chǎn)能力，夯實糧食安全根基，從而掌握國家糧食安全戰(zhàn)略主動性。

一、文獻回顧

目前，有關水土資源對糧食生產(chǎn)效率影響的研究有以下觀點。首先，關于水資源的影響，普遍的觀點認為充足的水資源是水稻生產(chǎn)效率重要保障。如崔巖等[2]以及譚忠昕等[3]的研究結果表明，水資源有利于提高糧食生產(chǎn)效率，并與其他投入要素存在一定的替代性。其次，關于耕地資源的影響，大量研究已證實耕地細碎化和耕地規(guī)模對糧食生產(chǎn)效率具有一定影響。但關于耕地細碎化程度和耕地規(guī)模對糧食生產(chǎn)的作用方向和作用大小，由于研究區(qū)域、對象和方法的不同，結論各異。如Schultz[4]和王亞輝等[5]認為規(guī)模和地塊的分散程度、小規(guī)模耕地之間的田埂會對生產(chǎn)要素的合理配置帶來不利影響，增加了技術非效率。但也有學者認為耕地細碎化程度不僅不會降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率，甚至還認為耕地細碎化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有利[6]。

有關灌溉和機械投入對糧食生產(chǎn)效率影響的研究主要有以下幾個方面的觀點。首先，關于灌溉投入的影響，一種觀點認為灌溉投入對糧食生產(chǎn)效率具有顯著正向影響。如阿布都熱合曼[7]和王帥等[8]基于微觀調(diào)研數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，節(jié)水灌溉技術的投入對技術效率與水土資源利用效率均具有顯著影響。另一種觀點認為灌溉投入對農(nóng)作物生產(chǎn)效率的影響不顯著。如張啟楠等[9]和黃馨億等[10]基于區(qū)域差異對比分析得出，糧食主產(chǎn)區(qū)和廣東省部分地區(qū)的有效灌溉面積對糧食生產(chǎn)效率未產(chǎn)生顯著影響，且不同區(qū)域之間存在一定差異。其次，關于機械投入的影響，傳統(tǒng)觀點認為，機械投入對勞動力具有顯著的替代效應，對生產(chǎn)效率沒有顯著影響，然而另一種觀點認為，隨著農(nóng)業(yè)機械的創(chuàng)新和進步，機械投入也會對生產(chǎn)效率帶來影響[11-12]。如Paudel等[13]和欒健等[14]均認為，機械投入可以顯著提高糧食的生產(chǎn)效率；趙丹丹等[15]和彭超等[16]認為農(nóng)業(yè)機械作業(yè)對糧食生產(chǎn)效率影響的邊際效應呈遞減趨勢。

國內(nèi)外關于水土資源、灌溉和機械投入與糧食生產(chǎn)效率的研究已有不少真知灼見，但仍有以下兩個問題需進一步探討：（1）我國水稻生產(chǎn)重心呈現(xiàn)向耕地資源豐富且連片化程度較高的北方地區(qū)不斷轉(zhuǎn)移的特征，這一趨勢在一定程度上緩解了耕地資源對水稻生產(chǎn)約束的問題，但隨之而來的水資源約束困境愈發(fā)明顯。鮮有研究在水稻重心北移背景下，對比分析水土資源稟賦差異下，灌溉和機械投入對農(nóng)作物生產(chǎn)效率影響的區(qū)域差異。（2）根據(jù)技術變遷理論，在考慮水土資源約束時，水稻生產(chǎn)的灌溉和機械投入調(diào)整會有兩種影響。一是在灌溉和機械投入調(diào)整過程中，會面臨水資源和耕地資源的過程約束，二是在灌溉和機械投入調(diào)整后，水稻生產(chǎn)會受到灌溉和機械投入以及水資源和耕地資源共同作用的結果約束。兩種影響構成了在分析灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)影響時的約束條件，但鮮有研究將水土資源作為約束條件納入分析框架來分析對水稻生產(chǎn)效率的影響。另外，長江中下游地區(qū)是我國水稻傳統(tǒng)種植優(yōu)勢區(qū)，其多山地、丘陵、耕地集中連片程度低的特點，對農(nóng)業(yè)機械作業(yè)造成一定阻力[16]。而作為典型水稻增產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)的東北地區(qū)，增加的水稻種植規(guī)模加大了當?shù)氐乃Y源壓力，隨著近年來東北地區(qū)灌溉投入不斷增加，這在很大程度上削弱了該地區(qū)水稻生產(chǎn)的水資源限制。即在同為水稻主產(chǎn)區(qū)的兩個地區(qū)，“水多地少”的長江中下游地區(qū)，和“水少地多”的東北地區(qū)，呈現(xiàn)出不一致的生產(chǎn)調(diào)整趨勢。因此，本文基于長江中下游和東北地區(qū)部分省份的微觀調(diào)研數(shù)據(jù)，針對水土資源約束下灌溉投入和機械投入對不同區(qū)域水稻生產(chǎn)效率的影響展開分析，以期在不同水土資源條件下，通過調(diào)整灌溉和機械投入為提高水稻生產(chǎn)效率提供一定的決策參考。

二、研究方法、研究區(qū)域與變量選取說明

1.模型設定

數(shù)據(jù)包絡分析法（DEA）和隨機前沿函數(shù)分析法（SFA）是關于生產(chǎn)效率的兩個應用較為廣泛和主流的方法。SFA方法一般需要事先利用LR檢驗對生產(chǎn)函數(shù)設定形式檢驗，不僅可以判斷模型的適用性，還可以判斷變量的顯著性水平。DEA相較于SFA沒有做到分離誤差項和效率項[17]，并且SFA技術效率受到隨機因素影響會由于其對于生產(chǎn)投入、隨機誤差項和非效率項的劃分而更加明顯，微觀數(shù)據(jù)分析使用SFA方法得到的結果更穩(wěn)健[18]。考慮本文的微觀數(shù)據(jù)樣本特點，借鑒已有研究[19]，采用SFA方法估計灌溉投入和機械投入對水稻生產(chǎn)效率的影響。

設定農(nóng)戶水稻生產(chǎn)模型如式（1）：

其中，i表示農(nóng)戶，yi表示農(nóng)戶i的水稻產(chǎn)量，xij表示農(nóng)戶i在進行水稻生產(chǎn)時的第j種要素投入，β0、βj表示系數(shù)，vi表示隨機誤差項，vi～N(0,σv2)，μi表示非效率項，反映的是農(nóng)戶i進行水稻生產(chǎn)技術效率離前沿面的距離，μi～N(0,σu2)，vi-μi為生產(chǎn)函數(shù)的隨機擾動項。σ2=σv2+σu2、γ=σu2/(σv2+σu2)，選用極大似然法（MLE）來估計以代替σv2和σu2。γ的取值范圍是0到1，與σu2的變化趨勢相同。如果兩者趨近于0，此時隨機誤差項就是隨機擾動項的主要來源；相反地，如果兩者趨近于1，此時技術非效率項就是隨機擾動項的主要來源。

基于上述設定的無效率項，農(nóng)戶i的水稻生產(chǎn)技術效率計算公式如式（2）：

其中，E表示括號中內(nèi)容的期望值，TEi是指技術非效率，數(shù)值在0和1之間；完全非效率是指TEi=0；完全技術效率TEi=1，即生產(chǎn)技術效率處于前沿面的狀態(tài)。鑒于水稻生產(chǎn)技術效率的影響因素較多，通過設定如下模型來對水稻生產(chǎn)技術非效率進一步分析：

式（3）中，ui表示農(nóng)戶i的技術無效率項，zim表示影響農(nóng)戶技術無效率項的影響因素，δ0、δm表示系數(shù)，εi表示隨機擾動項。

2.研究區(qū)域選取與說明

基于研究目的，首先確定調(diào)研范圍。湖南和湖北省的水資源充足，具有生產(chǎn)水稻的天然優(yōu)勢，但由于地形地貌限制，耕地資源有限，是長江中下游平原地區(qū)典型代表。根據(jù)往年統(tǒng)計數(shù)據(jù)，東北地區(qū)是水稻增產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)，耕地資源豐富，同時具備一定的水稻生長的水資源條件，并面臨著水資源不斷減少的困境，吉林省的水稻生產(chǎn)水平介于遼寧省和黑龍江省之間，能反映東北地區(qū)水稻生產(chǎn)增加的一般水平，因此，確定吉林省為東北地區(qū)的樣本省份。采取分層隨機抽樣方法，以得到最終調(diào)研區(qū)域，并于2020年前往調(diào)研區(qū)域進行訪談。其中，湖南省選取安仁縣、隆回縣、耒陽市、瀏陽市、華容縣和新晃縣；湖北省選取洪湖市、棗陽市、當陽市、羅田縣、谷城縣、建始縣；吉林省選取永吉縣、昌邑區(qū)、榆樹市、農(nóng)安縣、長嶺縣、扶余縣。剔除無效問卷，最終使用水稻種植戶的調(diào)研問卷數(shù)總共859份。需要說明的是，本文對調(diào)研區(qū)域的選取目的不是為了比較該省內(nèi)的區(qū)域差異，是為了實現(xiàn)更具有一般性的研究數(shù)據(jù)和結果，而在一定程度上確定調(diào)研樣本覆蓋范圍。當然，由于區(qū)域之間差異可能對回歸結果造成的影響，在進行實證分析時會通過控制以村為單位的地區(qū)控制變量減輕這種影響。

調(diào)研樣本的描述性統(tǒng)計分析結果見表1。在戶主年齡方面可以看出我國老年人參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比例最高，符合我國目前老齡化的實際。在受教育程度方面，超過半數(shù)的戶主僅有初中文化水平，占比達到50.87%，小學文化水平的戶主占比達到33.41%，反映出我國農(nóng)業(yè)戶主的受教育水平較低，符合我國第三次農(nóng)業(yè)普查的情況。在兼業(yè)方面，有69.03%的戶主只從事自家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動，近1/3的戶主既從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，也從事其他生產(chǎn)性活動，符合我國農(nóng)業(yè)外部條件改善的情況。由家庭調(diào)查數(shù)據(jù)可以看出農(nóng)業(yè)種植收益較低。在家庭經(jīng)營規(guī)模方面，擁有5畝及以下的農(nóng)戶占比高達39%，擁有10～50畝的農(nóng)戶，占比為38.77%，相比之下，擁有50畝以上的農(nóng)戶僅占4.42%，符合人均耕地較少的基本國情。在灌溉條件方面，灌溉用水條件一般的占比最高為50.87%，良好和較差的占比較為接近，均在20%～30%。

表1 受訪農(nóng)戶的基本信息統(tǒng)計

3.變量選取與說明

基于前文分析，圍繞要素投入和技術非效率影響因素，選取機械投入、灌溉投入、勞動投入、其他投入等4個變量作為生產(chǎn)函數(shù)的投入變量，選取戶主年齡、性別、受教育程度、家庭收入、兼業(yè)情況、人均耕地規(guī)模、耕地細碎化、灌溉條件等變量作為技術非效率變量。反映耕地細碎化程度的常用指標包括辛普森指數(shù)、地塊數(shù)和地塊平均面積等[20-21]，鑒于數(shù)據(jù)限制，參考余威震等[22]的做法，將地塊平均面積的倒數(shù)作為反映耕地細碎化程度的指標，采用地塊數(shù)和耕作面積做穩(wěn)健性分析。需要說明的是，土地生產(chǎn)率是以往研究中常用的用以衡量生產(chǎn)效率的指標之一，它指的是土地單產(chǎn)或價值[23]，所以單位面積水稻產(chǎn)量即為生產(chǎn)效率的體現(xiàn)。另外，本文探討的是單位面積水稻生產(chǎn)的投入產(chǎn)出情況，因此，土地投入不再納入生產(chǎn)函數(shù)模型[24]，但考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率會受土地投入影響呈現(xiàn)倒“U”型，所以在分析水稻生產(chǎn)效率受土地投入影響時，進行了分組回歸。變量說明及其描述性分析見表2。

表2 變量選取及描述性統(tǒng)計

對于生產(chǎn)函數(shù)投入變量：①作為高耗水作物的水稻，灌溉用水量會由于灌溉技術的差異而產(chǎn)生較大的不同[25-26]。根據(jù)研究團隊以往調(diào)研的實際情況，除個別地區(qū)以村小組為單位進行統(tǒng)一灌溉，需要支付一定的水費之外，大多數(shù)農(nóng)戶以自家或者以相鄰幾戶家庭為單位為水稻生長提供灌溉用水，需要支付的僅是電費，已有文獻中也有同樣將灌溉費用作為分析效率指標的做法[27]，為了便于統(tǒng)一分析，將水費或電費作為灌溉投入的量化指標。②機械投入是指水稻生產(chǎn)的耕、種、收等環(huán)節(jié)所使用自家機械所需要的燃油費等，同時包括雇傭提供服務農(nóng)業(yè)機械化服務的費用支出。③在耕整地、插秧、施肥等環(huán)節(jié)需要投入一定的勞動力投入，這種勞動力投入常常是農(nóng)戶自身或通過勞動力雇傭以實現(xiàn)水稻生產(chǎn)，所以將雇傭勞動力投入和農(nóng)戶自身勞動力投入以及“監(jiān)工”三者之和作為勞動力投入。④另外，將除機械投入、灌溉投入、勞動力投入之外的所有物質(zhì)投入的費用之和作為其他投入。

對于技術非效率影響變量，除年齡、性別、受教育程度、家庭收入和兼業(yè)情況之外，選取耕地細碎化、地塊數(shù)、耕地面積、人均耕地規(guī)模和灌溉條件作為自然資源稟賦的表征變量。主要原因是：不同地區(qū)水土資源具有不同特征，差異化的水土資源構成了水稻生產(chǎn)中要素投入的約束條件，而耕地細碎化、地塊數(shù)、耕地面積、人均耕地規(guī)模等均是反映耕地資源特征的重要指標。耕地細碎化是反映耕地資源優(yōu)劣的常用指標之一，盡管耕地細碎化不是水稻生產(chǎn)經(jīng)營所需要的投入要素，但是耕地細碎化可能會影響耕、種、收等生產(chǎn)經(jīng)營的整個過程，本文認為耕地細碎化在技術非效率層面上呈正向作用；地塊數(shù)作為耕地細碎化程度選取的替代變量之一，如果耕地面積一定，地塊數(shù)同耕地細碎化程度呈現(xiàn)同向變動的關系，在技術非效率層面，本文認為地塊數(shù)的作用為正；耕地面積如果在地塊數(shù)不變的情況下，會隨著耕地細碎化的降低而增加，本文認為耕地面積在技術非效率層面之下呈負向作用；人均耕地規(guī)模越大，越有利于農(nóng)業(yè)機械的“深耕”等的作業(yè)，對水稻生產(chǎn)能力的提高可能均有促進作用，在技術非效率層面，本文認為人均耕地規(guī)模的作用方向可能為負；對水稻生產(chǎn)造成重要影響的因素之一就是灌溉條件，灌溉條件越好，水稻生長所需的灌溉用水量越充足，越有利于保障水稻生產(chǎn)，在技術非效率層面，本文認為灌溉條件的作用方向可能為負。

除此之外，本文控制了以村級為單位的地區(qū)控制變量，以對其他不可觀測因素所可能產(chǎn)生的遺漏變量問題進行規(guī)避。同時，由于不同資本產(chǎn)品的物質(zhì)單位不同，借鑒農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的處理方式，統(tǒng)一使用價值量進行計算。

三、實證結果分析

1.隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果分析

基于模型設定，對灌溉和機械投入影響水稻生產(chǎn)效率進行隨機前沿分析，同時，為了研究灌溉投入和水資源、機械投入和耕地資源的關系，參考王曉兵等[28]的做法，在進行模型估計時直接在引入它們的交互項為投入變量，采用LR檢驗和極大似然法（MLE）及BC95模型進行分析，估計結果見表3。另外，為了更加清晰地對比生產(chǎn)投入要素與技術非效率影響因素的估計結果，文中將兩者拆開分別進行匯報。由表3可知，機械投入和其他投入的系數(shù)顯著為正，即增加農(nóng)業(yè)機械投入和其他投入可以提高水稻生產(chǎn)效率。但是，水稻生產(chǎn)效率不會受到灌溉投入和勞動力投入的影響，不符合預期。由于長江中下游地區(qū)和東北地區(qū)的水稻生產(chǎn)效率存在區(qū)域異質(zhì)性，所有調(diào)研樣本整體回歸會掩蓋這種差異性，因此，本文按地區(qū)分別進行隨機前沿結果分析，回歸估計結果見表4，回歸（2）為長江中下游地區(qū)估計結果，回歸（3）為東北地區(qū)估計結果。

表3 灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)影響的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果

（1）長江中下游地區(qū)的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果分析。對長江中下游地區(qū)，灌溉投入對提高水稻生產(chǎn)效率影響不顯著，即由于該地區(qū)水資源較豐裕，農(nóng)戶在對水稻生產(chǎn)進行灌溉投入時，灌溉用水效率普遍較低[25]，從而出現(xiàn)“灌溉效率悖論”現(xiàn)象[29-30]，灌溉投入對水稻生產(chǎn)效率的提高未具有顯著影響。機械投入的系數(shù)顯著為正，即樣本地區(qū)的地形具有多樣化特征，盡管地形對機械投入具有約束性，但農(nóng)戶往往使用的是自家擁有或是鄰里之間租賃的中小型機械，水稻生產(chǎn)精細化，因而對水稻生產(chǎn)效率的提高具有促進作用。勞動力投入的系數(shù)顯著為正，即水稻在糧食中屬于“精細化”作物，對勞動力投入需求相對較大，增加勞動力投入可以提高水稻生產(chǎn)效率。其他投入的系數(shù)顯著為正，即種子、化肥和農(nóng)藥等中間投入品對水稻生產(chǎn)效率仍具有較強的支撐作用。

對交互項，機械投入和人均耕地規(guī)模交互項的系數(shù)顯著為正，即在人均耕地規(guī)模較為豐富的地區(qū)，機械投入對水稻生產(chǎn)效率提高的影響會增加。但是，灌溉投入和灌溉條件、機械投入和耕地細碎化不存在顯著的相互作用關系。即當水資源較豐富時，灌溉條件差異不大，灌溉投入與灌溉條件沒有明顯的替代作用。關于耕地細碎化的影響，由于耕地細碎化帶來的田埂增多等情況不利于農(nóng)業(yè)機械作業(yè)[5]，從而影響機械投入對水稻生產(chǎn)效率的作用，另外，耕地細碎化將地塊分成多種生產(chǎn)方式[31]，促使水稻生產(chǎn)的機械作業(yè)更加精細。因此，機械投入與耕地細碎化之間不存在顯著的相互作用關系，詳見表4。

表4 不同地區(qū)灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)影響的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果

（2）東北地區(qū)的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果分析。對東北地區(qū)，水稻生產(chǎn)效率受到灌溉投入的影響顯著為正，東北地區(qū)農(nóng)戶對水資源不斷減少具有一定的感知度，在進行生產(chǎn)時注重水資源的利用率，因此，增加灌溉投入對提高水稻生產(chǎn)效率效果顯著。機械投入的系數(shù)顯著為正，這是由于該地區(qū)耕地資源豐富且平坦連片化程度高，水稻生產(chǎn)具有得天獨厚的規(guī)模比較優(yōu)勢。勞動力投入的系數(shù)不顯著，即該地區(qū)水稻生產(chǎn)高度機械化，對勞動力的需求較低，增加勞動力投入對水稻生產(chǎn)效率無顯著影響。其他投入的系數(shù)顯著為正，即增加化肥和農(nóng)藥等其他投入對提高水稻生產(chǎn)效率依然具有促進作用。

對交互項，在影響水稻生產(chǎn)效率時，灌溉投入對灌溉條件存在一定的替代作用，當灌溉條件較差，增加灌溉投入對水稻生產(chǎn)效率的提高作用會被削弱，而當灌溉條件較好，提高水稻生產(chǎn)效率所需要的灌溉投入較少。機械投入和耕地細碎化交互項的系數(shù)顯著為負，即機械投入會受到耕地細碎化的制約，當耕地細碎化程度較高，增加機械投入對水稻生產(chǎn)效率提高的作用降低，而當耕地細碎化程度較低，提高一定程度的水稻生產(chǎn)效率，需要的機械投入較少。機械投入和人均耕地規(guī)模交互項的系數(shù)顯著為正，即機械投入和人均耕地規(guī)模具有一定的互補作用，當人均耕地規(guī)模較大，增加機械投入對水稻生產(chǎn)效率提高的作用會更加凸顯，而當人均耕地規(guī)模較小，增加機械投入對水稻生產(chǎn)效率提高的作用較小。

2.水土資源約束下技術非效率的影響因素分析

水稻生產(chǎn)技術非效率影響因素的估計結果見表5，技術非效率（1）為長江中下游地區(qū)估計結果，技術非效率（2）為東北地區(qū)估計結果。因為μi在隨機前沿函數(shù)中為負，所以若影響因素的系數(shù)為正值，影響因素與μi為正相關，與技術效率則為負向相關。

表5 不同地區(qū)技術非效率影響因素估計結果

對兩個地區(qū)，灌溉條件對技術非效率均具有顯著影響。然而，長江中下游地區(qū)的農(nóng)戶對于水稻種植所采取的灌溉方式一般為“粗放型”，灌溉用水常常存在過量的現(xiàn)象，當灌溉條件良好時，農(nóng)戶在進行水稻生產(chǎn)時的技術效率反而會下降；對東北地區(qū)，水資源逐漸稀缺，在不影響收益的前提下，東北地區(qū)的農(nóng)戶會采取效率較高的灌溉方式[30]，水稻生產(chǎn)技術效率的提高會受到灌溉條件的影響。耕地資源對兩個地區(qū)技術非效率具有顯著影響，但人均耕地規(guī)模對長江中下游地區(qū)技術非效率具有負向影響，對東北地區(qū)水稻生產(chǎn)技術非效率無顯著影響。耕地細碎化對東北地區(qū)技術非效率具有正向影響，對長江中下游地區(qū)無顯著影響。即盡管耕地資源狀況越好，越有助于發(fā)揮農(nóng)業(yè)機械的增產(chǎn)增效作用，但農(nóng)戶會根據(jù)不同的耕地資源選擇不同的農(nóng)業(yè)機械進行生產(chǎn)，技術非效率受到不同地區(qū)的人均耕地規(guī)模和耕地細碎化產(chǎn)生的影響也不同。

水稻生產(chǎn)技術非效率與年齡、性別、受教育程度、兼業(yè)情況之間的影響均不顯著。主要原因如下：年齡越大的農(nóng)戶，豐富種植經(jīng)驗的優(yōu)勢與學習種植新技術和知識的劣勢大致相抵，年齡對提高技術效率的影響不顯著；盡管男性戶主有更強的體力和精力，但女性是種糧主力[32]，性別的影響不顯著；由于水稻生產(chǎn)的成本較低，因而對于技能、知識水平和受教育程度對是否能進行水稻種植的影響較小；盡管從事兼業(yè)活動減少對水稻生產(chǎn)投入的時間和精力會帶來的不利影響，但這種不利影響會被兼業(yè)帶來的提高農(nóng)資購買能力和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術水平的提高而抵消。

3.穩(wěn)健性檢驗

為了進一步檢驗結果穩(wěn)健性，將反映耕地細碎化程度的變量由地塊數(shù)和耕地面積進行替換和控制，以避免由地塊數(shù)較少時耕地面積也較小帶來的內(nèi)生性問題，結果見表6。從整體回歸結果來看，水稻生產(chǎn)效率不受到灌溉投入的顯著影響，但受到機械投入較為顯著的正向影響，不受到勞動力投入的顯著影響，但受到其他投入較為顯著的正向影響，與前文估計結果一致。

表6 灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)影響的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)穩(wěn)健性檢驗

為比較分析不同地區(qū)的結果差異，對兩個地區(qū)分別進行穩(wěn)健性檢驗，結果見表7，回歸（5）為長江中下游地區(qū)估計結果，回歸（6）為東北地區(qū)估計結果。對長江中下游地區(qū)，機械投入、勞動力投入、其他投入、機械投入和人均耕地規(guī)模交互項對水稻生產(chǎn)效率具有顯著正向影響，灌溉投入無顯著影響；對東北地區(qū)，水稻生產(chǎn)效率會受到機械投入、灌溉投入、其他投入、機械投入和耕地面積交互項、機械投入和人均耕地規(guī)模交互項的正向影響，受到灌溉投入和灌溉條件交互項、機械投入和地塊數(shù)交互項的顯著負向影響。另外，勞動力投入的影響不顯著。與前文估計結果一致。

表7 不同地區(qū)灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)影響的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)穩(wěn)健性檢驗

同樣地，對不同地區(qū)技術非效率的影響因素做穩(wěn)健性檢驗，結果見表8，技術非效率（3）為長江中下游地區(qū)估計結果，技術非效率（4）為東北地區(qū)估計結果。灌溉條件對兩個地區(qū)的技術非效率影響均顯著為負；人均耕地規(guī)模對長江中下游地區(qū)技術非效率影響為負；耕地面積對東北地區(qū)技術非效率影響為負，地塊數(shù)則為負。與前文估計結果一致。

表8 不同地區(qū)技術非效率影響因素穩(wěn)健性檢驗

4.進一步分析與討論

考慮因經(jīng)營規(guī)模不同的土地投入與產(chǎn)出可能呈非線性關系，根據(jù)經(jīng)營規(guī)模將調(diào)研樣本劃分，分別討論水土資源約束下灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)效率的影響。結合樣本分布特點，劃分標準參考羅丹等[33]的做法，將長江中下游地區(qū)樣本按經(jīng)營規(guī)模（畝）分為：（0，20]、(20，50]、（50，100]、大于100，樣本數(shù)分別為：470、54、46、39；對東北地區(qū)樣本按經(jīng)營規(guī)模（畝）分為：（0，50]、（50，100]、（100，150]、大于150。樣本數(shù)分別為：124、55、39、32。

（1）長江中下游地區(qū)的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果分析。由表9可知，灌溉投入的影響依次為負向顯著、正向不顯著、正向不顯著、正向顯著，即小規(guī)模水稻生產(chǎn)的灌溉投入存在剩余，隨著經(jīng)營規(guī)模的擴大，灌溉投入對水稻產(chǎn)出的促進作用增加。除（0，20]組的機械投入對水稻生產(chǎn)的影響為正向不顯著之外，其他組別的機械投入對水稻生產(chǎn)均具有顯著正向影響，即機械投入對規(guī)模較大的水稻生產(chǎn)具有顯著影響。除（50，100]、大于100組的水稻生產(chǎn)不受勞動力投入的顯著影響之外，剩余兩個組別中勞動力投入會對水稻生產(chǎn)影響顯著為正。由于水稻在糧食中屬于精細化作物，在小規(guī)模組別中適量的勞動力投入對水稻生產(chǎn)具有促進作用，隨著水稻生產(chǎn)規(guī)模的擴大，農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的投入會體現(xiàn)出較大優(yōu)勢，勞動力投入所產(chǎn)生的邊際效用下降。在所有組別之中，其他投入會對水稻生產(chǎn)影響顯著為正，水稻生產(chǎn)中其他投入仍是重要因素。

表9 長江中下游地區(qū)的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果

對交互項，（50，100]和大于100組的系數(shù)不顯著，其余組別的機械投入和人均耕地規(guī)模交互項的系數(shù)均顯著為正，即在規(guī)模較大時，機械投入與人均耕地規(guī)模之間存在一定互補作用。而灌溉投入和灌溉條件的交互項、機械投入和耕地細碎化的交互項基本都未達到顯著水平，與整體分析估計結果基本一致。

（2）東北地區(qū)的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果分析。由表10可知，灌溉和機械投入兩個因素對水稻生產(chǎn)影響顯著為正，且在東北地區(qū)表現(xiàn)更為突出。勞動力投入對水稻生產(chǎn)的影響依次為負向不顯著、正向顯著、負向不顯著、負向不顯著，隨著水稻生產(chǎn)規(guī)模的擴大，采用農(nóng)業(yè)機械作業(yè)會體現(xiàn)出較大優(yōu)勢，勞動力投入所產(chǎn)生的邊際效用下降。所有組別之中，其他投入會對水稻生產(chǎn)影響顯著為正，水稻生產(chǎn)中其他投入仍是重要因素。

表10 東北地區(qū)的隨機前沿生產(chǎn)函數(shù)估計結果

對交互項，所有組別的灌溉投入和灌溉條件之間均存在顯著的替代作用，由于近些年該地區(qū)的水資源減少較為明顯，所以增加灌溉投入可以削弱灌溉條件的限制。機械投入與耕地細碎化交互項的系數(shù)依次為負向顯著、負向顯著、負向不顯著、負向顯著，從前三組的顯著性水平上來看，該種影響程度基本呈現(xiàn)出倒“U”型。而除大于150組的影響不顯著之外，機械投入和人均耕地規(guī)模的交互項均對水稻生產(chǎn)效率具有顯著正向影響，即只有在經(jīng)營規(guī)模小于或等于150畝時，機械投入和人均耕地規(guī)模對水稻生產(chǎn)效率的交互作用才比較明顯。

（3）不同地區(qū)技術非效率的影響因素分析。同樣地，按經(jīng)營規(guī)模劃分，分析技術非效率對水稻生產(chǎn)影響的區(qū)域差異。估計結果見表11和12。

表11 長江中下游地區(qū)的技術非效率影響因素估計結果

對長江中下游地區(qū)，技術非效率受到人均耕地規(guī)模和灌溉條件的影響為負，即增加人均耕地規(guī)模對技術效率的提高表現(xiàn)出正向促進作用，但由于農(nóng)戶對于水稻種植所采取的灌溉方式一般為“粗放型”，所以灌溉條件對技術非效率也具有一定的負向作用。（0，20]組的結果顯示技術非效率受到家庭收入的影響顯著為負，即家庭收入對小規(guī)模水稻生產(chǎn)的穩(wěn)定性更能對技術效率的提高表現(xiàn)出正向促進作用。除此之外，在（0，20]和（20，50]組的兼業(yè)情況對技術非效率的影響為正，說明這兩組的水稻生產(chǎn)技術效率會受到農(nóng)戶兼業(yè)的負面作用；耕地細碎化現(xiàn)象在長江中下游地區(qū)普遍存在，耕地細碎化對技術效率的影響為負向。

對東北地區(qū)，人均耕地規(guī)模對技術非效率的影響依次為負向不顯著、負向顯著、負向不顯著、正向不顯著，人均耕地規(guī)模的作用隨著經(jīng)營規(guī)模的增加先增加后減少，呈現(xiàn)倒“U”型；耕地細碎化在小規(guī)模組中對技術非效率表現(xiàn)出了正向影響，這是由于小規(guī)模組的耕地細碎化程度往往較高，限制了農(nóng)業(yè)機械技術的應用，所以技術效率受到耕地細碎化程度的負向影響也就較為顯著。灌溉條件對技術非效率表現(xiàn)為負向影響，除（100，150]組之外，均達到顯著水平，即灌溉條件是制約東北地區(qū)技術效率提高的重要因素，如表12。

表12 東北地區(qū)的技術非效率影響因素估計結果

總之，按經(jīng)營規(guī)模分組的估計結果與未分組的估計結果基本一致，即經(jīng)營規(guī)模的影響未對前文結論帶來較大差異，也在一定程度上證明前文結論的可靠性。

四、結論與建議

1.結 論

基于以上研究結果，關于水土資源約束下灌溉和機械投入對水稻生產(chǎn)效率的影響，主要結論如下：1）對長江中下游地區(qū)，水稻生產(chǎn)效率受到灌溉投入的影響不顯著，但受到機械投入的顯著正向影響。原因是該地區(qū)水資源較豐裕，農(nóng)戶在水稻生產(chǎn)時，灌溉用水效率普遍較低，水稻生產(chǎn)效率受到農(nóng)業(yè)灌溉投入的提高的影響作用并不明顯，而受到勞動力投入和其他投入的影響作用較為顯著。同時，機械投入與人均耕地規(guī)模表現(xiàn)出了相互促進作用。2）對東北地區(qū)，機械投入和灌溉投入與水稻生產(chǎn)效率呈正相關，即增加機械投入和灌溉投入是提高水稻生產(chǎn)效率的重要途徑之一，水稻效率受到勞動力投入和其他投入的影響作用顯著，但前者作用為負，后者作用為正。同時，灌溉投入和灌溉條件之間存在一定的替代作用，耕地細碎化對機械投入的影響具有一定的削弱作用，而機械投入與人均耕地規(guī)模表現(xiàn)出互補作用。3）從技術非效率的影響因素來看，灌溉條件對長江中下游地區(qū)水稻生產(chǎn)的技術非效率具有正向影響，而對東北地區(qū)具有負向影響。除此之外，耕地資源對兩個地區(qū)技術非效率的影響也具有差異性，長江中下游地區(qū)技術非效率主要是受到人均耕地規(guī)模的影響，而東北地區(qū)則主要是受到耕地細碎化的影響。

2.政策建議

為提高水稻生產(chǎn)效率，結合研究結論，本文建議如下：1）針對灌溉投入和機械投入可以顯著提高水稻生產(chǎn)效率的地區(qū)，應加大農(nóng)業(yè)灌溉和機械市場的投入，保證農(nóng)業(yè)灌溉和機械的供給，以提高水稻種植戶的灌溉和機械投入率。2）因地制宜進行技術的推廣與使用，盡管我國水稻生產(chǎn)的農(nóng)業(yè)機械投入普遍較高，但針對山地等特殊地形難以使用大中型農(nóng)業(yè)機械作業(yè)的情況，在農(nóng)業(yè)機械技術的研發(fā)上應該大力支持，以便研發(fā)出適用于各地的技術。3）針對水資源豐富地區(qū)，應提高水稻種植戶的節(jié)約意識，調(diào)整水稻生產(chǎn)投入方案，避免水資源的浪費。4）應提高耕地連片化程度，這樣不僅可以為農(nóng)業(yè)機械作業(yè)提供有利條件，而且有利于提高水稻生產(chǎn)效率，推進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設。