新中国农业机械生产理论

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1概念界定与研究思路

1.1概念界定

生产配置效率被定义为生产配置有效状态的投入或产出与实际投入或产出之比，用于反映长期均衡中的实际生产与充分考虑经营管理与技术约束的最佳生产状态之间的差异，说明生产资源真正得到有效利用的程度，计算公式为：最优投入/实际投入或实际产出/最优产出。该定义中生产配置有效状态可以用Koopmans定义的生产前沿面[11]来表示，如果在不减少其他产出（或增加其他投入）的情况下，生产技术上不可能增加任何产出（或减少任何投入），则该投入产出向量是技术有效的，技术有效的所有投入产出向量集合构成生产前沿面。农业机械生产配置效率是度量在一定市场环境和生产条件下，固定数量的农业机械投入实现农业生产达到最大产出的程度，或者在固定产出条件下所能实现最小农业机械投入的程度。根据Kopp的生产前沿面理论[12]，假设生产单位i利用要素X与农业机械M生产了农产品Y，生产可能性集合满足T(Y,X,M)≥0，生产函数的一般表达式为Y=f(X,M)。在给定产出和其他投入水平的情况下，农业机械生产配置效率等于一定生产条件约束下可行的最小农业机械使用量与实际使用量之比，即ME=Min{μ:f(X,μM)≥Y}=M′/M（1）式中，ME为农业机械生产配置效率，μ表示技术充分有效、不存在任何效率损失情形下的最低的农业机械投入量与实际投入量的比，M（kW）为实际农业机械使用量，M′（kW）为技术上可行的最小农业机械使用量，ME∈[0,1]，当ME=1时，M=M′表示农业机械实现了有效利用；当0＜ME＜1时，则意味着农业机械没有达到充分有效利用状态。

1.2研究思路

Farrell提出了利用线性规划方法构造生产前沿面的理论模型[13]，之后，众多学者对Farrell提出生产前沿面的分析方法进行验证、改进和发展，确立了确定性生产前沿面的分析方法和随机生产前沿面的分析方法（即随机前沿分析法）。确定性生产前沿面分析方法假定所有的生产单元共用一个固定的前沿面，即存在一个确定的边界生产函数；同时把生产过程的所有可能影响因素，包括不可控因素和可控因素，不加区分全部归入一个单侧的误差项中，作为生产非效率的反映，造成所估计的有效生产前沿面与真实的最大可能生产边界存在很大偏差[14]。随机前沿法的优势在于：它估计的生产前沿面是随机的，各生产单元不需共用一个前沿面；对误差项进行区分，能更准确地反映生产有效状态；可以对结果进行假设检验。本文采用随机前沿分析方法测算中国农业机械生产配置效率，其度量的基本思路如图1所示：曲线Y0为等产量线，M代表农业机械投入，X代表除农业机械以外的其他农业生产要素投入。假设第i个省区在时间t利用农业机械Ma和除农业机械以外的其他农业生产要素投入Xa的实际产出水平为Y0，而该投入组合最大的产出水平位于A点，这表明该省区在时间t的农业生产不是技术上的完全有效率；如果A点处于Y0上，该省区在时间t的农业生产技术效率是完全有效率的。对于农业机械生产配置效率的测定是以其他投入不变和产出不变时可达到的农业机械最小使用量与实际使用量之比来定义的，因此，此时该省区的农业机械生产配置效率：MEit=Mb/Ma。同理，假定农业机械投入和产出不变，其他投入的效率应为：Xb/Xa。从图1也可以看出，如果要改进该省区农业各生产要素的效率，达到技术效率充分有效的目标，即图1中的C点，农业机械和其他投入要素的节约量分别为：(Ma-MC)和(Xa-XC)。

2模型选择与数据选择

2.1模型选择

根据BatteseandCoelli的效率损失影响模型[15]，假定Yit（元）作为省区i在时间t的农业产出，该模型可用随机前沿生产函数描述为()(),,eititVUitititYfXMβ=（2）式中，Xit代表省区i在时间t除农业机械之外的其他生产要素投入，Mit（kW）代表省区i在时间t的农业机械投入，β为待估参数；误差项为复合结构，第一部分Vit表示观测误差和其他不可控随机因素的影响（即为随机扰动项），服从N(0,σ2)分布且为独立一致分布；第二部分Uit反映生产技术效率损失即实际产出与生产前沿面的距离，即技术非效率影响，服从N+(0,σ2)分布，且Vit与Uit相互独立。从式（2）可以看出，技术上有效的产出水平itY′（元）可以通过设定Uit=0而得到。那么，该省区在时间t的农业生产技术效率估计公式为//(,,)eeititVUiitttitititTEYYYfXMβ=′==（3）公式（3）中的参数用最大似然估计法进行估计，为了反映两项误差之间的关系及进行参数估计的方便，BatteseandCoelli设定了22uγ=σσ，其中222vuσ=σ+σ，γ的值在0和1之间，如果γ接近于1，说明生产函数的误差主要是由于生产技术的非效率引起的，采用随机前沿分析方法是有必要；如果γ接近于0，说明实际产出与最大产出之间的误差来自于其他方面，此时可直接使用最小二乘法，参数估计无需使用随机前沿分析方法。为了得到Kopp[12]定义的农业机械生产配置效率估计结果，需要指定随机前沿生产函数的形式，柯布-道格拉斯函数和超越对数函数是随机前沿分析最常采用的2种函数形式，本研究采用柯布-道格拉斯函数。此时，式（2）可表示为00lnlnlnNitjjitmitititjYββXβMVU==+∑++（4）在式（4）中，β0为常数项，βj和βm为待估参数，分别为选定的其他投入要素和农业机械投入的产出弹性。设定Uit=0，可以得到技术上有效的产出itY′（元）。与此同时，用生产一定产出的最小可行农业机械使用量itM′（kW）代替实际农业机械使用量Mit（kW），可以得到农业机械使用有效的产出MitY′（元），其表达式为00lnlnlnNMitjjitmititjYββXβMV=′=+∑+′+（5）假定式（4）和式（5）相等，可得

2.2数据来源与选择

本文数据主要采用1991－2009年中国大陆31个省、直辖市和自治区的农业投入和产出数据，在实际测算过程中，把重庆市并入到四川省进行计算。所有的数据均来自历年的《中国统计年鉴》、《中国农村统计年鉴》。以往关于中国农业生产技术效率测算的文献很多（杜文杰[16]、周端明[17]等），尽管这些实证研究采用的分析方法不同，但土地、劳动力、化肥、农业机械是生产函数的普遍投入变量，鉴于数据可获得性和参考相关文献，在产出方面，选择各省份的农业总产值（Y/亿元）作为农业产出，并运用农业总产值平减指数将其折算成1990年的可比价；在投入方面，主要设定土地、劳动力、化肥、农业机械总动力4个投入变量。1）土地投入（X1/khm2）：以农作物总播种面积而不是可耕地面积计算，因为耕地存在复种指数的差别，同时还存在抛荒和半抛荒等现象，因此，可耕地面积不是反映农业土地投入的一个好指标。2）劳动力投入（X2/万人）：选择第一产业就业人数来计算。3）化肥投入（X3/万t）：指本年内实际用于农业生产的化肥数量，包括氮肥、磷肥、钾肥和复合肥，按照折纯量来计算。4）农业机械总动力投入（M/万kW）：主要用于农、林、牧、渔业的各种动力机械的动力总和，包括耕作机械、排灌机械、收获机械、农用运输机械、植物保护机械、牧业机械、林业机械、渔业机械和其他农业机械。

3实证结果

本文采用分析软件Frontier4.1对随机前沿生产函数和农业生产技术效率进行估计。由表2可知，γ=0.8943且通过了显著水平为5%的检验，表明技术非效率在各省区的农业生产过程中是显著存在的，同时印证了本文采用的随机前沿分析方法的合理性；其模型总体拟合程度良好，大多数估计参数都在1%或5%的水平下显著，在所有投入要素中，只有劳动力对产出产生负影响，且在任何水平下都不显著，原因可能是由于该变量包含了农村地区的非农劳动力，过分夸大了农业劳动力的数量，同时，农业作为劳动密集型产业，劳动力的过多密集产生了“富集效应”，已经进入到边际报酬递减阶段，劳动投入的继续增加不能提高农业产出。根据前面的测算原理和选取的变量，计算了1991－2009年中国农业机械的生产配置效率。对于测算结果，本文主要基于农业机械生产配置效率的趋势和基于东北、华北、华东、中南、西南、西北划分的区域性2个方面进行分析。

3.1趋势分析

1991－2009年间中国农业机械生产配置效率的变化趋势。整体上呈现出波动之中上升的趋势。具体而言，大致分为3个阶段：第一阶段，1991－1995年，为逐年上升时期，这一时期，农业机械生产配置效率由1991年的50.08%上升至1995年的71.24%。原因有二：一是到20世纪80年代末90年代初农业机械特别是大中型农用拖拉机及其配套机具老化，大部分是六七十年代购置的，已经超过了使用期限。1990年的84.7万台大中型拖拉机中使用年限超过15a的达20万台，之后几年进行有计划的农业机械更新改造[18]。先进适用的新型农机具替代老旧农机具后，各种使用问题逐渐减少，新机具的使用率提高，促使这一阶段的农业机械生产配置效率逐渐上升；二是20世纪90年代前半期中国农产品供不应求，为了保证粮食价格供应，中央政府采取提高政府合同定购粮的收购价格和允许地方政府根据实际情况对定购粮的收购价格给予补贴[17]，这些政策措施大大提高了农民种粮的积极性，而这时农村劳动力情况也发生了改变，青壮年劳力进城打工逐渐增多，种田活劳动价格上升，农业机械化成为农民的迫切需求[18]，农业机械的购买和使用欲望增强，各类农机具的利用率不断提高，由此带来农业机械生产配置效率的提高。第二阶段，1995－2002年，为逐年下降时期，降至2002年的62.03%。1995年成为农业机械生产配置效率上升和下降的转折点的原因有以下方面：一是1995年中国农业机械化进入以市场为导向的发展阶段，国家取消了在计划经济体制下出台的全部农业机械化优惠政策，这些优惠政策包括通过价格管制保证农机产品以较低的价格供应农业、鼓励使用农业机械的优惠政策；每年安排数百吨平价柴油供应农村，以降低农民使用农业机械的成本等，这些政策的取消，使得农民购买农业机械和使用农业机械的成本提高，部分农户使用农业机械的积极性降低，导致农业机械配置效率降低。二是1994下半年开始的农机化热潮，各级政府根据工业化社会粮食消费上升、土地资源减少的严重形势，加大了对农业的投入，农业机械化被各级政府列入议事日程，1995－1999年农业机械总动力的平均增长率为7.73%，而1991－1994年、2000－2009年农业机械总动力平均增长速度分别为4.18%和5.97%。一方面是农业机械数量的快速增长，另一方面是农业机械使用成本的增加，导致部分农业机械出现闲置，由此带来农业机械生产配置效率的降低[18]。还有一个可能的原因是中国农业由于90年代前半期的粮食丰收导致了90年代后半期“卖粮难”及农业结构性矛盾致使农民增产不增收问题严重，影响了农民生产积极性，农业机械的利用率和使用效果大打折扣，导致生产配置效率下降。第三个阶段，2002－2009年农业机械生产配置效率为逐年上升时期，升至2009年的69.78%。原因有以下方面，一是因为农业机械跨区作业实现了农业机械的共同利用。2000年联合收割机跨区机收作业进入全面发展推进阶段，2002年农业机械跨区作业模式在全国推广[20]，2002年全国小麦跨区机收面积达到10423khm2，比2001年增加了95.66%，之后每年（2003年除外）的跨区作业都超过10000khm2，2004年，全国跨区机收水稻的联合收割机突破5万台，跨区机收面积为3046.7khm2，跨区作业的实施，有力的促进了农业机械利用率，闲置问题逐渐减少，农业机械生产配置效率得以提升。二是因为农机装备结构的优化。2001年、2002年中央财政设立了农业机械装备结构调整补助经费（2003年更名为“新型农机具购置补贴项目”），2000年大型拖拉机与其配套农具比、小型拖拉机与其配套农具比分别为1∶1.44和1∶1.41，而2003年这2项比分别达到了1∶1.73和1∶1.54，农机结构更加合理，动力机械得到更有效的利用，农业生产各环节机械化水平均有提升，促进了农业机械的配置效率提升。三是有关优惠政策和法律的出台。“十五”期间，国家实行了农业机械购置补贴政策，出台了跨区作业的联合收割机和运送联合收割机的车辆免收道路通行费等支持农机社会化服务的优惠政策。2004年颁布实施了《农业机械化促进法》，明确提出，国家鼓励和支持农民合作使用农业机械，提高农业机械利用率，鼓励跨行政区域开展农业机械作业服务，对农业机械的农业生产作业用燃油安排补贴，这些政策措施的实施，为农业机械化推广使用、扶持措施、科研开发、质量保障和社会化服务提供了法律保障，农业机械化依法管理水平、服务水平提高，进一步促进了农业机械配置效率提高。另外，随着农村产业结构调整和农村劳动力向二、三产业转移步伐加快，一些地方出现了有效劳动力供给不足，争劳力，抢农时的矛盾比较突出，同时随着农业产业化经营、标准化生产、规模化作业和社会化服务水平的提高，进一步拉动农业和农村社会对农业机械的需求和使用积极性[18,19]，农业机械承担农业劳动量越来越大，利用率大幅提高，使得配置效率逐年上升。

3.2区域性分析

1991－2009年中国各省、直辖市、自治区和按华北、东北、华东、中南、西南和西北划分的区域农业机械生产配置效率的计算结果。1991－2009年间，中国农业机械的平均生产配置效率为64.65%，这表明，较低水平的生产配置效率状况使得中国农业机械没有充分地挖掘出现有的潜力，因此，提高农业机械生产配置效率以促进农业增长还有较大的余地。从各区域来看，东北地区最高，华东地区次之，这2个地区的农业机械生产配置效率都超过70%；西北地区最低，仅为50.16%；西南地区、华北地区和中南地区的农业机械生产配置效率位于60%~70%之间。从时间阶段来看，把1991－2009年分为3个阶段：1991－1995年、1995－2002年和2002－2009年，东北地区的农业机械生产配置效率在前两个阶段都处于首位，西南地区紧随其后，但第三阶段华东地区超越了西南地区和东北地区，占据了首位；中南地区和华北地区的农业机械生产配置效率在第一阶段处于分别第四、第五的位置，但是到了第二阶段和第三阶段，华北地区超越了中南地区；西北地区的农业机械生产配置效率在各个阶段都处于最后的位置。从1991－2009年各省、直辖市和自治区之间农业机械生产配置效率的差异很大，最高的5个省份依次是：浙江、四川、广东、上海、黑龙江，位于75%～80%之间；而最低的省份为宁夏，仅为21.77%，其他较低的省份依次是：陕西、山西、海南、广西，位于43%～55%之间。从变动趋势来看，1991－1995年、1995－2002年和2002－2009年3个时期的农业机械生产配置效率在全国呈现持续上升的演进轨迹。从各区域来看，东北地区、华东地区和西北地区农业机械生产配置效率与全国的变动趋势一致，而华北地区、中南地区和西南地区则呈现先升后降的倒“U”型。从各个省、直辖市和自治区的单独演进看，三阶段持续降低的有：天津、广西、海南、西藏4个省区；先升后降呈倒“U”型的有：内蒙古、吉林、河南、广东、陕西、甘肃、新疆6个省区；宁夏则表现出先降后升的“U”型趋势：其余省份皆表现为三阶段持续上升的变动趋势。由此可见，中国农业机械生产配置效率的演进规律在各区域、各省、直辖市和自治区之间呈现多元化。

4结论

本文参照生产配置效率的概念框架，采用随机前沿分析方法测算了1991－2009年中国大陆31个省（市、区）的农业机械生产配置效率，分析了其变化趋势和空间分布特征。主要研究结论如下：从1991－2009年的19年间，中国农业机械生产配置效率呈现出波动之中上升的趋势，平均为64.65%，表明较低水平的生产配置效率状况使得中国农业机械没有充分地挖掘出现有的潜力，因此，提高农业机械生产配置效率以促进农业增长还有较大的余地。从1991－2009年农业机械生产配置效率的平均值来看，东北地区最高，华东地区次之，西北地区最低，西南地区、华北地区和中南地区位于中间。1991－2009年间中国农业机械生产配置效率的演进规律在各区域之间呈现多元化。