農產品質量安全生產技術對要素替代彈性的影響

康 婷，穆月英※，侯玲玲

（1.中國農業大學經濟管理學院，北京100083； 2.北京大學現代農學院，北京100871）

0 引 言

保障農產品質量安全是把控食品安全的首要前提，提升農產品質量安全的關鍵在生產環節，促進質量安全生產技術采用是確保生產環節乃至全產業鏈農產品質量安全的關鍵。農產品多具有鮮食性和易腐性特征，保障生產環節的農產品質量安全是“從田間到餐桌”全產業鏈質量安全管控的基礎。面臨農產品供需結構性失衡的挑戰，加強農產品質量安全生產、穩定優質農產品供應有利于實現農業產業結構升級，滿足居民對安全優質農產品的需求。促進質量安全生產技術采用是保障生產環節農產品質量安全的有效途徑。投入品使用被定義為質量安全生產的重要構成部分，尤其化肥、農藥的使用與農產品質量安全有密切關系[1-5]。理論上講，質量安全生產技術與農藥和化肥等影響農產品質量安全的生產要素間存在相互作用[6-7]，即質量安全生產技術通過作用于農藥和化肥等生產要素投入及生產要素間互補替代關系影響到農產品質量安全。

在農戶質量安全生產技術的采用過程中，容易因信息不對稱而導致“逆選擇”問題[8]，因此厘清質量安全技術對生產要素及要素間互補替代關系的作用有助于明確農戶采用質量安全技術時所受到的要素投入制約。實際生產中，防蟲網、防蟲板等病蟲害物理防控技術、測土配方施肥等投入品管理技術、高溫熏悶棚和土壤消毒等生產過程控制技術得到各級政府的大力推廣。然而，由于農產品具有“信任品”特征，生產和銷售過程中存在的嚴重信息不對稱問題使得農產品“優質優價”難以實現，農戶缺乏采用質量安全生產技術的內生動力，進而導致質量安全生產技術的可持續采用難以實現，農戶角度的技術障礙制約農產品質量安全水平的進一步提升[9]。通過質量安全生產技術對生產要素及生產要素間互補替代關系的影響揭示質量安全生產技術的作用機制，有利于明確農戶視角下質量安全生產技術采用的要素制約條件，為促進農產品質量安全生產技術可持續采用、確保農產品質量安全提供參考。

關于質量安全生產技術的定義，根據《中國食品安全報告（2007）》，保障農產品質量安全的生產技術包括安全投入品及管理技術、生產地環境調節技術、生產過程控制技術、產地溯源技術和安全性評價檢測技術五類[10]。當前階段，現代信息技術、現代生物技術和可追溯體系等先進農業技術為全產業鏈的農產品質量安全保障做出了突出貢獻[11-13],但生產環節仍存在農藥投入過量[14]、化肥投入過量和有機肥使用不足的情況[15-16]，對農產品質量安全造成威脅。在生產環節影響農產品質量安全的諸多因素中，技術因素與農戶生產行為的聯系更加緊密[17]。已有大量文獻說明，質量安全技術對投入品使用產生極大影響[18-21]。就農藥而言，技術信息和技術指導能夠從農戶購藥、用藥行為和農藥用量等方面影響農藥使用[15,22-24]。就化肥來說，技術培訓和對技術的了解程度影響農戶是否采用測土配方施肥及平衡肥的施用頻率，有效促進農戶安全施肥[25-27]；科學施肥技術的缺乏是導致化肥過量施用的主要原因。就其他方面來看，質量安全生產技術還通過提高農戶參與可追溯體系的意愿[28]、帶來正向的經濟效應和環境外部性以及降低用戶道德風險作用于農產品質量安全[29-30]。在質量安全技術采用方面，農戶個人、家庭和生產特征[31]，農戶對技術的認知和是否參與技術培訓是影響農戶采用質量安全生產技術的內部因素[32]；行業標準和私人標準[33-34]、政府扶持和管制[18]是關系質量安全生產技術采用的外部因素。

由此可見，以往文獻充分說明了質量安全技術對投入品使用產生的重要作用及技術采用的影響因素，但大多研究僅從質量安全生產技術對農藥、化肥等要素投入量和農戶生產要素投入行為2 個方面展開研究。實際上農藥和化肥要素的投入往往受到其他要素的影響和制約，而以往研究中少見關于質量安全技術對要素間作用關系的深入探討。此外，少有區分不同質量安全技術之間作用機制差異的研究，有待就不同技術對農藥、化肥產出彈性和農藥、化肥與其他要素間的替代彈性的不同作用進行深入分析和對比。基于此，本研究從質量安全生產技術的要素配置效應切入，研究質量安全生產技術對農藥、化肥產出彈性和農藥、化肥與其他要素間替代彈性的影響，明確質量安全技術對農產品質量安全的作用機制，具有以下邊際貢獻：第一，在考慮質量安全生產技術對農藥、化肥作用的基礎上，對質量安全生產技術對農藥、化肥與其他投入要素間替代關系的作用進行分析，補充了關于質量安全生產技術對要素間相互作用的文獻；第二，考慮要素生產和替代彈性間的作用關系，采用聯立方程組控制內生性問題得到技術對二者的準確影響。

1 理論基礎

首先對質量安全生產技術的作用機制進行理論分析，并構建理論框架。近年來，農業技術的偏向性已經在理論和實證方面均得到可靠驗證[35-37]。在實際生產中，防蟲網、防蟲板等病蟲害物理防控技術、測土配方施肥等投入品管理技術、高溫熏悶棚和土壤消毒等生產過程控制技術能優化要素投入結構、有效確保農產品質量安全[38-40]，得到各級政府的大力推廣，因此本研究關注防蟲網、防蟲板、高溫熏（悶）棚、土壤消毒和測土配方施肥5 項質量安全生產技術如何通過影響要素生產和替代彈性從而減少化肥和農藥的用量。為簡化說明，此處以高溫熏（悶）棚技術對化肥（F）和勞動力(N)的影響為例說明質量安全生產技術發揮作用的理論機制，將這一過程抽象為圖1。圖1 中，Q 代表應用質量安全技術前的生產情況，此時利潤最大化的均衡點為A1，最優要素施用量分別為F1和 N1；應用質量安全生產技術后，生產曲線變為Q＇, 此時，新的均衡狀態在N2點實現，分別對應F2的化肥投入和N2的勞動力投入。根據偏性技術進步，有質量安全生產技術應用前后利潤最大化時的要素邊際技術替代率存在（切線斜率）明顯不同。在這種非中性技術的作用下，節約的化肥量為△F=F1-F2，同時增加了勞動投入△N= N1- N2。

圖1 質量安全技術對要素配置的影響 Fig.1 Impact of safety-ensured technologies on factor allocation

由圖1，質量安全生產技術通過優化要素配置減少化肥投入從而保障農產品質量安全，具體有2 個方面的作用路徑：首先是偏性技術進步帶來的替代效應，具體為A1點到A3點的變化，引起的化肥投入變動為△F=-|F1-F2|；其次是要素生產率提高帶來的產出效應，在圖1 中表現為均衡狀態從A3點到A2點的變動，此時引起的化肥投入變動為△F2= F2- F3。同理，其他4 項質量安全生產技術可以通過提高要素生產率進而引致要素間替代彈性的改變從而減少化肥和農藥的投入量，保障農產品質量安全；既有研究也表明質量安全生產技術等農業技術可提高化肥等要素的生[41],基于此可以構建理論框架如圖2 所示。

圖2 質量安全技術要素配置路徑的理論框架 Fig.2 Theoretical framework of food safety production technologies factor allocation path

進而，得到以下理論假說：

H1：質量安全生產技術可能提高農藥、化肥的產出彈性。

H2：質量安全生產技術可能直接降低化肥和農藥對其他要素的替代彈性。

H3：質量安全生產技術可能通過有效提高化肥和農藥的產出彈性而降低化肥和農藥對其他要素的替代彈性。

2 模型構建

以下從要素產出、替代彈性計算和質量安全生產技術的作用路徑分析兩個方面構建實證模型，并說明本研究的數據來源和實證分析中的指標選取情況。

2.1 實證模型構建

2.1.1 要素產出彈性及替代彈性的估算

為深入挖掘質量安全生產技術的作用機制，需首先估算化肥和農藥的產出彈性及化肥、農藥與其他要素的替代彈性。

超越對數隨機前沿生產函數具有一定優勢：首先，超越對數（Translog）生產函數為變彈性生產函數模型，能更 加靈活體現出要素間的替代關系；其次，采用隨機前沿生產函數可將誤差項分解為隨機誤差項和技術損失誤差項，能更加真實反映出樣本的特征。一般的隨機前沿生產函數形式如下

式中Y 為產量，x 為一系列投入要素，β為待估計參數；vi為隨機誤差項，包括觀測誤差和其他隨機因素等，且服從正態分布，即vi～N(0, σv)；ui為技術損失誤差項，包括可控因素，且服從截斷正態分布，即ui～N(m, σu)；此外， vi與 ui相互獨立。

根據理論基礎，將生產投入要素劃分為土地、勞動力、化肥、農藥和其他要素，結合超越對數函數的具體形式，待估計模型可表示為

式中y 表示棚均蔬菜產量(kg) ， s、l、f、p 和o 分別表示農戶棚均蔬菜播種面積(m2)、該茬口勞動力投入(d)、化肥投入(kg)、農藥投入金額(元)和其他投入(元)(由于肥料和農藥種類繁多，此處借鑒以往文獻中的做法用化肥投入金額和農藥投入金額代表兩種要素的有效投入；其他投入中包含種苗費、機耕費、農膜費、水電費和耕地機折舊);β為一系列待估計參數，D 為農戶生產年份的虛擬變量。

進行模型估計后，可計算各要素的產出彈性及替代彈性，此處以化肥和農藥的產出彈性(ηf和ηp)及化肥對勞動的替代彈性（σlf）為例進行說明：

式中ηf為化肥產出彈性，ηp為農藥產出彈性；在得到要素產出彈性的基礎上，化肥對勞動的替代彈性可表示為如下形式:

以上定義下，當σ＜0時，要素之間呈現互補關系。當σ＞0時，要素之間為替代關系。具體的，又可以有3 種不同情形：1）0＜σ＜1,要素間缺乏彈性，替代較困難；2）σ=1, 生產函數可以簡化為C-D 生產函數形式；3）σ＞1, 要素間富有彈性，易于替代。

2.1.2 質量安全生產技術的影響機制

根據理論分析，質量安全生產技術通過直接作用于要素替代彈性和間接通過要素產出彈性而作用于要素替代彈性兩條路徑影響農產品質量安全，采用單一方程估計可能會造成遺漏重要變量的問題從而導致參數估計結果的不一致，因此采用聯立方程組模型對因果關系進行檢驗。由于化肥和農藥投入具有可分性，分別構建兩個方程組進行實證分析，即每個方程組中均包含1 個產出彈性方程和3 個替代彈性方程（由于化肥和農藥投入具有可分性，分別建立兩個聯立方程組進行分析，且每個方程組中包含化肥（農藥）產出彈性方程、化肥（農藥）對土地的替代彈性方程、化肥（農藥）對勞動的替代彈性方程和化肥（農藥）對其他投入的替代彈性方程4 個方程）。則質量安全技術對化肥作用路徑的方程組（以下簡稱化肥方程組）可分別表示為如下形式

式中T1至T5分別代表不同的質量安全生產技術，α為化肥方程組中的一系列待估計參數，控制變量的具體含義詳見變量選取部分。類似地，質量安全技術對農藥的作用路徑方程組形式如下：

式中γ為農藥方程組的待估計參數，控制變量詳見變量選取部分。

2.2 數據來源及變量選取

2.2.1 數據來源

實證分析使用的數據來自課題組于2017 年和2018年4—7 月在環渤海蔬菜主產區的調研數據，實證分析時將2a 的截面數據作為混合數據使用。根據《全國蔬菜產業發展規劃（2011—2020）》，選取六大蔬菜優勢產區之一的環渤海設施蔬菜主產區作為調研地點，具體包括遼寧、山東、北京、河北和天津五省市。采取兩階段抽樣的方式，將分層抽樣和隨機抽樣進行有機結合：第一階段在每個指定縣（區、市）抽取2～8 個村莊，第二階段在每個村莊內部隨機抽取農戶樣本。調研涵蓋農戶基本特征（戶主年齡、受教育程度、種植經驗和家庭收入等）、成本收益情況（蔬菜生產成本和收益）、技術采用情況（生產中采用的增產增效性、環境保護型和質量安全型技術采用情況）和質量安全生產情況（質量安全生產技術采用和農戶對質量安全的認知），兩年回收問卷合計1 158 份，其中有效問卷1 089 份。

2.2.2 變量選取

根據模型設定，表1 和表 2 匯總了隨機前沿超越對數生產函數及化肥和農藥兩個聯立方程組中所涉及變量的含義及描述性統計情況。

表1 SFA 模型變量含義及描述性統計 Table1 Variable meaning and descriptive statistics of SFA model

3 結果與分析

3.1 要素產出及替代彈性測算結果

表3 隨機前沿超越對數生產函數估計結果 Table 3 Estimation results of stochastic frontier transcendental logarithmicproduction function

根據表4，就產出彈性而言，化肥的產出彈性為負，農藥的產出彈性為正，且絕對值均接近于0，表明目前農產品生產中存在化肥過量施用的問題，且農藥的作用體現為降低產量損失。就化肥和農藥對其他生產要素的替代來看，除化肥對勞動的替代彈性為負外，其他5 對替代彈性均為正，表明化肥和勞動間為互補關系；化肥與土地和其他要素間呈現替代關系，且化肥對土地的替代彈性大于對其他投入的替代彈性。農藥對土地、勞動和其他要素的替代彈性均為正，其中農藥對勞動的替代彈性最大，且大于1；其次分別為農藥對土地和對其他要素的替代，表明農藥和勞動間的替代最易發生。

3.2 聯立方程組估計結果

得到要素產出及替代彈性的基礎上，對化肥和農藥兩個聯立方程組進行估計，結果匯總為表4。就化肥方程組來說（表5），從化肥的產出彈性角度來看，防蟲網對化肥的產出彈性具有負向影響；考慮到防蟲網的使用和病蟲害的發生具有相關性，而病蟲害爆發會導致產量下降，在化肥投入不變的情況下，化肥的產出彈性下降，因此呈現出防蟲網技術對化肥產出彈性具有負向影響的特征。高溫熏（悶）棚和土壤消毒對化肥產出彈性具有正向影響，且高溫熏（悶）棚技術前的系數絕對值更大，說明高溫熏（悶）棚技術的作用更加明顯，假說H1 得到驗證。從化肥對勞動、土地和其他要素的替代彈性角度說，5 項質量安全生產技術均未顯著作用于化肥對土地和其他生產要素的替代彈性，結合實際生產中土地和其他生產要素（種苗費、機耕費、農膜費和耕地機折舊等）的投入具有難以在短期 內進行調整的特點，表明土地和其他生產要素是農戶采用質量安全生產技術時的緊約束。在五項質量安全生產技術中，防蟲板對化肥與勞動的替代彈性有著顯著的正向影響。由于使用防蟲板對產量的影響主要表現在降低產量的波動（即減小產量的方差）而非增加產量（即提高產量的均值），且懸掛防蟲板等需要大量勞動投入，因此會導致勞動產出彈性的降低，而提高化肥的產出彈性，進而表現出促進了化肥對勞動進行替代的特征。這一結果表明，防蟲板技術呈現勞動密集型特征，在進行相應技術推廣服務時有必要考慮農戶勞動力的可得性。

表4 化肥和農藥的產出彈性及化肥和農藥對其他 要素的替代彈性 Table 4 Output elasticity of fertilizers and pesticides and substitution elasticity of fertilizers and pesticides for other elements

以下對農藥方程組的估計結果進行分析。就農藥產出彈性來看，采用防蟲網會顯著降低農藥產出彈性，出現這一結果的機制與防蟲網采用降低化肥產出彈性的機制類似，防蟲網技術的采用與病蟲害的發生具有較強相關性，導致產出降低，因此對農藥產出彈性帶來負向影響。就農藥與其他生產要素的替代彈性來看，5 項質量安全技術均未顯著作用于農藥對勞動力和其他要素的替代彈性，但作用機制有所區別。具體來說，勞動力與農藥間存在替代關系，質量安全生產技術未能對農藥與勞動力的替代彈性產生影響表明勞動力是農戶采用質量安全生產技術時遇到的約束條件；而質量安全生產技術對農藥與其他要素的替代彈性的作用不顯著是由于農藥與其他生產要素的替代彈性較小，要素間相互替代難度較大。高溫熏（悶）棚技術能夠顯著降低農藥對土地的替代，與預期相符，表明該項質量安全生產技術通過棚室消毒有效預防病蟲害，提高產量進而提高土地產出彈性，也有效降低了農藥投入，假說H2 得到驗證。

由此可以看出，質量安全生產技術對化肥、農藥及化肥、農藥對其他生產要素的作用機制有所不同。在5 項技術中，防蟲網對化肥和農藥的產出彈性均有負向作用，高溫熏（悶）棚和土壤消毒正向作用于化肥產出彈性；通過就農藥、化肥對其他3 類要素的替代彈性進行分析可知，化肥方程組中，化肥對土地和其他要素的替代彈性方程不顯著，說明土地投入和其他要素投入是質量安全生產技術作用于化肥投入時的緊約束；類似的，勞動力投入是質量安全生產技術作用于農藥投入時的緊約束。此外，理論分析部分關注的1 個重點是質量安全生產技術是否可以通過作用于要素產出彈性進而作用于要素替代彈性從而起到降低化肥和農藥投入的作用，即2個方程組中替代彈性方程的農藥和化肥產出彈性系數是否顯著，實證結果中，農藥產出彈性和化肥產出彈性前的系數不顯著，未提供對該條影響路徑的有力支撐。

表5 化肥及農藥聯立方程組估計結果 Table 5 Estimated results of simultaneous equations for chemical fertilizers and pesticides

4 結 論

本研究利用2016 和2017 年農戶調研混合數據，采用隨機前沿超越對數生產函數和聯立方程組模型分析了質量安全生產技術對農藥、化肥產出彈性及農藥、化肥對其他要素的替代彈性的作用機制，得到以下主要研究結論：

1)化肥產出彈性為負，表明目前農產品生產存在化肥過量投入的問題；農藥的產出彈性絕對值均接近于0，表明農藥的主要作用體現為平抑產量波動。化肥對勞動的替代為負，體現出化肥和勞動的互補關系；農藥與勞動間，化肥、農藥與勞動和其他要素間均呈現替代關系。

2)質量安全生產技術同時直接作用于要素產出彈性和替代彈性，充分說明質量安全技術通過要素產出和要素替代兩條途徑發揮要素配置效應、確保農產品質量安全；此外，質量安全生產技術通過農藥、化肥產出彈性進而間接作用于要素替代彈性的影響路徑未得到實證檢驗的支持。

3)不同質量安全生產技術對要素產出彈性的作用各有不同。高溫熏(悶)棚和土壤消毒技術能通過有效提高化肥產出彈性，同時高溫熏(悶)棚技術能有效降低農藥對土地的替代，從而減少化肥和農藥的使用。

4)質量安全技術的效應具有非顯性特征，病蟲害預防類技術，如防蟲網和防蟲板，作用于產量的方差，但無法顯著提高產量的均值，因此對部分要素產出彈性造成負向作用。

5)質量安全生產技術的應用需要資本和勞動等要素的聯合投入，一方面導致技術的作用無法通過要素產出彈性而傳導至要素替代彈性；另一方面也加劇化肥對勞動的替代。土地和其他要素投入制約了質量安全生產技術對化肥投入的作用，勞動力投入制約了質量安全生產技術對農藥投入的作用。

根據以上研究結論，提出以下對策建議：第一，幫助農戶樹立科學施肥、合理用藥的觀念，深入推進質量安全生產技術的推廣，優化肥料投入結構、在農藥投入方面“以防代治”；第二，促進社會化生產服務的普及，如病蟲害“統防統治”，有效解決農業生產優質勞動力流失和質量安全生產技術應用需要投入更多勞動力之間的矛盾；第三，農業技術推廣服務需明確不同質量安全生產技術的作用條件和作用機制，促進農戶對質量安全生產技術作用的正確認知，引導農戶根據自身需求及生產實際進行技術采用決策。