基于LMDI方法的恩施州化肥施用驅動因素分析

毛中明，楊豪毅，劉陳思雨，馬 珠

基于LMDI方法的恩施州化肥施用驅動因素分析

毛中明，楊豪毅，劉陳思雨，馬 珠

（中南民族大學經濟學院，武漢 430074）

近年來由化肥過量施用造成的農業面源污染問題日益突出，加大農業污染治理力度，探究化肥施用強度的變化特征及其驅動因素，可以為減肥增效、推進農業綠色發展提供科學依據。研究以湖北省恩施州為實證對象，在研究其時空變化特征的基礎上，通過綜合考慮化肥施用效率、區域施肥結構、農業技術發展、復種指數、耕地面積等因素，構建對數平均迪氏指數法（Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI）指數分解模型與面板回歸模型。結果表明：1）近10 a來，恩施州化肥施用量呈現先增長后平穩再下降趨勢，氮、磷、鉀比例由2007年的1∶0.30∶0.15增長到2018年的1∶0.39∶0.26，逐漸向世界發達國家水平靠攏。截至2018年，恩施州化肥施用共有1個低強度區、2個中強度區、4個高強度區、1個超高強度區。2）2016年恩施州化肥施用量比上年減少7 008.32 t，2017年減少3 341.65 t，2018年減少15 059.81 t。其中化肥施用效率提高使化肥施用量在近3 a分別減少11 159.44、14 051.95和8 644.21 t，復種指數使化肥施用量在2017年減少5 229.76 t，2018年減少30 889.98 t，2016年效應數值不大。農業技術發展使化肥施用量增加了4 089.71、11 136.97和12 215.74 t，區域結構的驅動效應不大。3）經濟發展、農業結構調整、金融規模擴大對化肥施用量起正向作用，人口數量增加對化肥施用量起負向作用。建議轉變農業技術發展方向由增產至高效增產，合理調整有效耕地面積，進一步提升化肥施用效率，培育生態安全綠色發展模式，促進化肥減量增效。

農業；化肥；時空特征；LMDI模型；驅動因素；恩施州

0 引 言

在增產導向型農業政策推動下，中國農業糧食產量從1980年32 055.53萬t增長到2019年66 384.21萬t，實現了快速增長[1]。與此同時，存在另外一個易被忽視又極為重要的事實：中國化肥施用量從1980年1 269.40萬t增長到2019年5 403.59萬t，化肥施用強度由1980年的82 kg/hm2增長到2019年的293 kg/hm2[2]，大量化肥施用帶來水體污染[3]、土壤污染等一系列農業面源污染[4]問題。因此，客觀分析農業化肥施用強度影響因素及其作用機制，找準降低化肥施用強度有效途徑，為“十四五”期間涉及農業綠色發展有關決策提出針對性政策建議[5]，成為當前農業發展的研究重點之一。

為了控制化肥過度施用所帶來的面源污染，國內外在化肥安全用量及其影響因素方面做了大量研究。Green等[6]通過Logit模型確定耕作制度、作物品種、信貸獲取、非農勞動力收入是影響肥料采用的主要因素，因此影響這些變量的政策對肥料用量的影響最大。Endale[7]通過消費模型得出，戶主受教育程度是影響肥料施用最重要的變量。畜牧業所有權，擁有土地的多少，信貸數量以及接受過義務教育的家庭成員數量是對肥料施用產生積極影響的其他因素。同時確定了解決肥料使用及其消耗問題的優先干預措施領域，供應方干預的最優先領域是化肥價格。幾乎50％的農民認為價格是他們施用化肥最大的限制。這就需要考慮其他替代手段，例如作物特定的肥料部分補貼和現金轉移。非洲的肥料施用率僅為亞洲、歐洲和美洲的肥料使用率的10%～20%，具有較強的借鑒意義，Burke等[8]通過對“非洲綠色革命”的研究與實地考察，得出發展農作物多樣化，提高化肥施用效率，可以有效減少化肥施用。國內學者主要從種植結構[9]、播種面積[10-11]、施肥強度[12]等方面進行分析。欒江等[13]利用指標分解方法分析種植結構調整、施肥強度增加、播種面積變化對化肥施用量變動的影響，但僅使用3個指標衡量化肥施用量變動還不夠全面。趙明正等[14]從全國整體、分區域、分品種3個維度出發分析種植結構、區域結構、播種面積對于化肥施用的影響，指出種植結構變化是導致中國化肥施用量下降的主要驅動因素。上述研究中所選取指標較為寬泛，且多是基于田間試驗、農戶調查等方法，而綜合考慮各因素與農業化肥施用間聯系方向與作用程度大小的研究甚少。地處鄂西的恩施土家族苗族自治州是一個典型的農耕區，農業在全州國民經濟中的地位極其重要，其化肥施用在湖北一直處于高位狀態。因此本文通過構建化肥施用驅動因素深層次分解的方法，對恩施州2007—2018年化肥施用的時空變化特征及驅動因素、深層次影響因素進行研究。一方面，完善化肥施用影響評價方法，另一方面為恩施州實行化肥施用總量控制和農業綠色發展提供政策依據。

1 數據與方法

1.1 研究區概況

恩施州位于湖北省西南部（109°29′10″E，30°15′12″N），地處湘、鄂、渝三?。ㄊ校┙粎R處，地形錯綜復雜，地勢高低懸殊，呈現出極其明顯的氣候垂直地域差異。2018年恩施州土地總面積2 406 026 hm2，其中農業用地面積367 233 hm2。全州巖溶發育強烈，暗河伏流多，地表水資源總量為124.92億m3，地下水資源總量44.13億m3，為當地糧食安全與農業灌溉提供良好的保障。恩施州大氣環境良好，生態價值突出，2018年恩施州空氣質量優良天數為352 d，縣市城區可吸入顆粒物（PM10）濃度均值為34g/m3，細顆粒物（PM2.5）濃度均值為23g/m3。近年來，恩施州大量建設生態農業產業園、無公害綠色農產品生產基地，建立并完善生態安全格局，為該地及周邊地區提供良好的自然環境。

恩施州包含恩施市、利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、來鳳縣、鶴峰縣8個縣市。2005以來恩施州經濟發展趨勢具有階段性的特征，2005—2011年恩施州經濟高速發展，2012—2018年恩施州經濟發展速度逐漸放緩。GDP增長速度與湖北省GDP增長速度趨勢大體相同，但2009年、2012—2015年恩施州GDP增長速度高于湖北省GDP增長速度。2005以來恩施州產業結構調整明顯，第一產業整體呈現下降趨勢，第二、三產業大體呈現穩步上升趨勢，在2011年第二產業占比超過第一產業占比。

近年來（2005—2018年），農林牧漁業占恩施州各縣市生產總值比例的平均水平呈現下降趨勢，均值由2005年40.88%下降到2018年的17.65%（圖1）。利川市、宣恩縣、建始縣、咸豐縣農林牧漁業占比超過平均水平，其余四縣市低于平均水平。

1.2 LMDI指數分解模型

采用對數平均迪氏指數法（Logarithmic Mean Divisia Index，LMDI）[15]方法探討化肥施用的驅動因素，該方法具有完全分解、無殘差、無零值等優點。根據LMDI方法構建恩施州模型（式（1））和分縣域模型（式（2））：

式中C表示年恩施州化肥施用總量，kg；表示所屬恩施州的8個縣域（恩施市、利川市、建始縣、巴東縣、宣恩縣、咸豐縣、來鳳縣、鶴峰縣）；C表示縣化肥施用量，kg；C表示年縣的化肥施用量，kg；Q表示年縣的農作物產量，t；S表示年縣的農作物種植面積，hm2；T表示年縣的耕地面積，hm2；Q表示年恩施州的農作物產量，t；S表示年恩施州的農作物種植面積，hm2；T表示年恩施州的耕地面積，hm2。故表示化肥施用量與農作物產量的比值（kg/t），由LMDI指數分解模型性質，可表征為化肥施用效率；表示各個縣農作物產量與恩施州農作物產量的比值，即區域結構；表示農作物產量與農作物種植面積的比值（t/hm2），即農業技術發展；表示農作物種植面積與耕地面積的比值，即復種指數；是耕地面積，hm2。

由式（1）可知，恩施州化肥施用量受恩施州化肥施用效率、區域結構、農業技術發展、復種指數、耕地面積5個因素的影響。一段時期后恩施州化肥施用量的差異可以分解為

式中ΔC、ΔC、ΔC、ΔC、ΔC分別為化肥施用效率、區域結構、農業技術發展、復種指數、耕地面積對化肥施用量的影響。

對于某個縣，該縣的化肥施用量僅受該縣化肥施用效率、農業技術發展、復種指數、耕地面積4個因素影響。一段時期后縣化肥施用量的差異可以分解為

根據LMDI分解技術的基本原理，測度逐年各驅動因素效應，有

其中：

1.3 影響因素面板回歸模型

由式（4）可知，恩施州各縣的化肥施用量受化肥施用效率、農業技術發展、復種指數、耕地面積4個因素所驅動。進一步分析，這些驅動因素背后有更深層次的影響因素，如圖2所示。

1）人口數量，人口的增多會導致城鎮化速度加快，進而會造成人多地少的矛盾，增大復種指數是解決這種矛盾的最有效的方法，所以人口數量在一定程度上影響了復種指數[16-17]。2）經濟發展，一方面影響著農業勞動者的機會成本，導致農業勞動者轉向其他行業，使部分耕地成為荒地，另一方面，經濟發展的同時人們會更加注重生活質量，環境忍受度也會隨之改變，從而減少化肥施用量[18]。3）農業結構，湖北省多項促進農民增收的政策，帶動了農林牧漁業、發展，促進了農業結構調整。農業結構的變化會帶動耕地面積的變化，林牧漁業的發展使部分耕地轉為園林、養殖地等，實現多樣化經營，從而耕地面積減少[19]。4）農民收入水平，一方面，農民收入水平的提高，使得農民有更多的資金購買化肥，增加了化肥施用量，另一方面，由于農民收入水平的提高，更多的農民開始購買新品種化肥，提高化肥施用效率，又減少了化肥施用量[20]。5）金融規模，金融規模的擴大促進內源融資、外源融資等多種融資方式的產生，這些融資方式可以降低融資約束和融資成本，更好地滿足了企業對資金的需求，大量的資金注入對農業技術創新以及產品創新提供基礎，進而減少化肥施用量[21-22]。根據上述分析，設定面板回歸模型如下：

式中是化肥施用量，t；是人口數量（萬人），用來考察人口變化的影響；是人均GDP（萬元），用來考察經濟發展的影響；是農業產值（萬元）占農林牧漁總產值（萬元）之比，用來考察農業結構的影響；是農村居民人均可支配收入（元），用來考察農民收入水平的影響；是金融機構年末存貸款總額（萬元）與當地GDP（萬元）的比值，用來考察金融規模的影響；1、1～5為系數，ε誤差。

1.4 數據來源

本文所采用的數據中，農作物產量來源于2015－2018年的《全國農產品成本收益資料匯編》；種植面積、耕地面積來源于2015－2018年的《中國農村統計年鑒》；化肥施用量、人口數量、GDP、農業產值、金融機構年末貸款額來源于2009－2018年的《恩施州統計年鑒》。由于已有資料并沒有給出復合肥中氮、磷、鉀的比例，根據市場調查情況，并參考有關文獻[23-24]和聯合國糧農組織對中國復合肥中養分比例的計算方法，本文化肥施用量數據中的復合肥按氮磷鉀含量比例1∶1∶1處理。

2 結果與分析

2.1 恩施州化肥施用時空分異

2.1.1 化肥施用時間變化特征

2007—2018年恩施州化肥施用總量呈現先增長再下降趨勢（圖3），由2007年的184 653 t增加到2012年的291 554 t達到最高點，其中氮肥和復合肥上升趨勢明顯，磷肥、鉀肥稍有上升；經過3a平穩調整，在2015年開始實現連續3 a負增長，2018年施肥總量為258 534 t。說明2015年農業部印發的《到2020年化肥使用量零增長行動方案》以及提出的相關政策措施取得顯著減肥成效。

另外，氮（N）、磷（P2O5）、鉀（K2O）化肥比例由2007年的1∶0.30∶0.15增長到2018年的1∶0.39∶0.26，高于中國平均氮磷鉀化肥比例1∶0.37∶0.24[25]并逐漸向世界發達國家水平1:0.50:0.50靠攏[26]。

2.1.2 化肥施用空間變化特征

根據恩施州各縣化肥施用量與播種面積的比值，分別計算各縣2007年以來的平均化肥施用強度。以國家生態鄉鎮建設要求[27]化肥施用強度不超過250 kg/hm2的標準，以及張福鎖等[28]對化肥施用強度等級以100 kg間隔劃分法，按照化肥施用強度<250、250～350、351～450、>450 kg/hm2的變化范圍，把恩施州各縣化肥投入分為低施肥強度區、中施肥強度區、高施肥強度區、超高施肥強度區4個類型，2007－2018年化肥施用強度類型的空間分布如圖4所示。

1）由圖4可知，化肥施用強度區域差異越來越大，由2007年的1個低強度、6個中強度、1個高強度3種類型增長至2018年1個低強度、2個中強度、4個高強度、1個超高強度4種類型。2007年僅有恩施市為低施肥強度區，巴東縣為高施肥強度區，其余各縣均為中施肥強度區；2012年恩施市上升為中強度施肥區，利川市和咸豐縣從中強度上升至高強度區，而鶴峰縣的化肥施用強度超過了450 kg/hm2，成為恩施州首個超高強度施肥區；2015年恩施州的化肥施用達到頂峰，超高強度施肥區域有咸豐縣、建始縣、鶴峰縣3個，但是來鳳縣化肥施用有所下降成為了唯一的低強度施肥區，其余地區均為中強度；2018年由于零增長政策的實施顯現成效[29]，各地施肥強度較2015年均有不同程度的下降，但是鶴峰縣施肥強度依然高達555.20 kg/hm2，是施肥強度最低縣來鳳縣207.44 kg/hm2的2.676倍，為全州唯一超高強度施肥區。咸豐縣、建始縣降由超高強度至高強度，其余地區沒有變化。

2）高強度化肥施用區與低強度化肥施用區的差距逐漸趨于平穩。2007年，巴東縣和恩施市分別是全州唯一高強度施肥區和低強度施肥區；從2012年開始，恩施州最高最低強度施肥區域分別是鶴峰縣和來鳳縣。2007、2012、2015、2018這4 a的化肥施用最高區域與最低區域的強度比值分別為1.593、2.563、2.565、2.676，呈先上升后平穩的趨勢。說明所屬恩施州的各縣在農業發展方面的步伐較為一致。

2.2 恩施州化肥施用驅動因素分析

2.2.1 LMDI全州模型分解

由表1可知，2016年恩施州化肥施用量比上年減少7 008.32 t，2017年恩施州化肥施用量比上年減少3 341.65 t，2018年恩施州化肥施用量比上年減少15 059.81 t。其中化肥施用效率使化肥施用量在近3a分別減少11 159.44、14 051.95和8 644.21 t，說明恩施州化肥施用效率在逐年提高。復種指數使化肥施用量在2017年減少3 745.02 t，2018年減少32 321.67 t，說明農用耕地得到了更合理的利用，2016年效應數值不大。農業技術發展使化肥施用量增加了3 396.37、9 587.52和13 767.38 t，說明恩施州近些年大力發展農業技術導致化肥施用量水漲船高。區域結構的驅動效應不大。

表1 全州化肥施用量驅動因素分解結果

2.2.2 LMDI分縣模型分解

由表2可知，2015—2016年除鶴峰縣外其他縣的化肥施用量均為下降，其中下降超1 000 t的有恩施市、利川市、建始縣和咸豐縣。2016—2017年，巴東縣和咸豐縣的化肥施用量為上升，且增幅都超過1 000 t，其余縣化肥施用量均為下降，下降超過1 000 t的有恩施市和鶴峰縣。2017—2018年宣恩縣化肥施用量為上升，僅40 t，其余各縣均為下降，下降超過1 000 t的有恩施市、建始縣、巴東縣和鶴峰縣，下降最多的是建始縣為8 283 t。

表2 分縣（市）化肥施用量驅動因素分解結果

由表2和圖5可知，化肥施用效率變化使2015－2016年全州化肥施用量下降了11 159.44 t，2016－2017年全州化肥施用量下降了14 051.95 t，2017－2018年全州化肥施用量下降了8 644.21 t。如圖5所示，該效應在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市和咸豐縣；2016－2017年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市、利川市和鶴峰縣；2017－2018年使化肥施用量下降超過2 000 t的是建始縣。恩施市作為全州經濟發展最好的地區，其經濟水平最高，獲得務農相關技術培訓最多，這些都是提高化肥施用效率的重要因素[30]。其余地區則是政府實施增加農民收入、鼓勵土地流轉政策等環境使然，提高了化肥施用效率[31]。該效應在2016－2017年沒有使哪個地區化肥施用量大量增長，2017－2018年使利川市化肥施用量增加超過2 000 t，這是由于利川市在2017年減少了復合肥的施用，氮磷鉀比例低于之前年份導致化肥結構不合理從而降低了化肥施用效率。

表2表明，農業技術發展在2015－2016年使全州化肥施用量增加了4 089.71 t，2016－2017年使全州化肥施用量增加了11 136.97 t，2017－2018年使全州化肥施用量增加了12 215.74 t。如圖6所示，該效應在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是建始縣；2016－2018年沒有使化肥施用量下降超過2 000 t的地區。由于建始縣起步晚進展慢，經過努力在近年才形成有一定市場、規模的生產基地、專業合作社，同時政府按照“一產一業”、“一村一品”、“一人一?！钡囊?，做好了對農技推廣人員的培訓工作，結合基層農技推廣體系改革與建設項目實施方案，強化技術指導、輻射帶動農戶增收，實現減肥增效[32-33]。該效應在2015－2016年使化肥施用量增加超過2 000 t的是恩施市和鶴峰縣，2016－2017年使化肥施用量增加超過2 000 t的是利川市、咸豐縣和鶴峰縣，2017－2018年使化肥施用量增加超過2 000 t的是恩施市、利川市、宣恩縣和建始縣。由于上述各縣的技術提升推動糧食需求，導致化肥施用量也不斷增加[14]。

2015－2016年，復種指數的降低使得全州化肥施用量減少了384.78 t，2016－2017年使全州化肥施用量減少了5 229.76 t，2017－2018年使全州化肥施用量減少了30 889.98 t。如圖7所示，該效應在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是鶴峰縣；2016－2017年使化肥施用量下降超過2 000 t的是建始縣；2017－2018年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市、利川市、建始縣和宣恩縣。其中建始縣和鶴峰縣多處山地，機耕率和耕地的有效灌溉率很難提升，導致播種面積減少從而降低復種指數，恩施市、利川市和宣恩縣人口相對密集，糧食需求較大，需提升耕地集約度從而改變復種指數[35]。該效應在2015－2016年使化肥施用量增加超過2 000 t的是咸豐縣，2016－2017年使化肥施用量增加超過2 000 t的是咸豐縣，2017－2018年沒有使化肥施用量增加超過2 000 t的地區。咸豐縣把玉米高產高效模式作為高產創建的主要技術進行廣泛推廣，擴大種植面積，使復種指數增加[36]。

耕地面積在2015－2016年使全州化肥施用量增加了445.51 t，2016－2017年使全州化肥施用量增加了4 799.75 t，2017－2018年使全州化肥施用量增加了12 225.46 t。如圖8所示，該效應在2015－2016年使化肥施用量下降超過2 000 t的是恩施市、利川市、巴東縣、宣恩縣、來鳳縣和鶴峰縣；2016－2018年沒有使任何地區的化肥施用量下降超過2 000 t。該效應在2016－2017年使化肥施用量增加超過2 000 t的是建始縣，2017－2018年使化肥施用量增加超過2 000 t的是恩施市、建始縣。說明上述地區的耕地面積較之前有較大增長。

2.3 恩施州化肥施用量影響因素面板數據分析

2.3.1 變量測度

本文使用2009－2018年間恩施州所屬各縣市的面板數據作為研究樣本，對恩施州化肥施用影響因素進行分析。表3為各變量的統計性描述。

2.3.2模型估計結果

采用固定效應模型對面板數據進行回歸。恩施州自2008年以來實行“東部雜糧西部米”的發展目標和思路，由于不同農作物所需要化肥施用量不同，故本文把東部（巴東、建始、恩施、鶴峰）和西部（利川、咸豐、宣恩、來鳳）分別進行回歸。回歸結果如表4。

對恩施州整體回歸，經濟發展在5%的水平上顯著為正，說明隨著經濟的發展，恩施州化肥施用量在不斷上升。農業結構在10%的水平顯著且系數為正，說明農業產值提高會促進化肥的施用量。人口數量在1%水平上顯著且系數為負，說明隨著人口的增長和城市化的推進，耕地面積和復種指數發生相應的變化從而導致化肥施用的減少。金融規模在10%水平上顯著為正，說明金融資金注入較完善的地區化肥施用量相對較高。整體模型中，農民可支配收入沒有通過顯著性檢驗。

表3 各影響因素的描述性評價

表4 整體模型和分組模型估計結果

注：*、**、***分別表示結果在10%、5%、1%的水平上顯著

Note: *, ** and *** indicate that the results are significant at the level of 10%, 5% and 1%, respectively.

對東部地區數據進行回歸，其中農民可支配收入在5%的水平上顯著且系數為負，說明高收入的農民有能力和意愿購買更高效的化肥。金融規模在1%水平顯著且系數為正，說明農業金融大大促進農業技術提升。對西部地區數據進行回歸，結果顯示，經濟發展不顯著，且系數為負，與東部地區以及整體相反，可見西部地區的經濟發展重心不在農業，化肥施用與此關聯不大。農業結構在10%的水平顯著為正，說明西部地區農業產值占比越來越大。人口數量在5%的水平顯著且系數為負，說明西部地區人口外流導致化肥對勞動的替代從而增加化肥施用。金融規模在10%的水平顯著為正，說明西部地區的農業技術發展朝向仍為增產階段，較少考慮減肥問題。綜上，東西部地區的回歸檢驗結果較為一致，相當于通過穩健性檢驗。

3 討 論

本文采用驅動因素測度模型來測量化肥施用效率、區域施肥結構、農業技術發展、復種指數、耕地面積對化肥施用的作用方向與大小。解釋變量選取不夠全面，影響農戶施肥行為的原因較復雜，自變量種類多，比如農戶的施肥習慣或慣性、土地規模經營的比例等因素也會對化肥施用造成一定的影響，農村勞動力素質水平相對較低，其固有的傳統施肥習慣難以改變，不利于科學施肥技術的推進。而一定的條件下擴大經營規模，推進適度規模經營，有助于提高化肥施用效率。LMDI方法能夠防止模型外變量的干擾，只分解所用的解釋變量，這在一定程度上彌補了上述不足。如果過細考慮驅動化肥施用的所有因素，會導致數據獲得性變低以及操作難度增大，模型結果缺乏針對性。本文得出化肥施用效率、農業技術發展和復種指數為驅動化肥施用量變化的主要因素在一定程度上較真實地反映出恩施州化肥施用環境。這不僅能夠給當地農戶行為、政府政策制定提供借鑒意義，同時對各地市的化肥減量控制都有一定參考價值。

化肥施用量還存在大量深層次影響因素。比如區域空間差異，恩施州作為第一產業占比較高地區，其化肥施用量在湖北一直排名首位，但是州下各縣市又由于主要種植農作物與地形等因素導致不同地區化肥施用同樣存在差異。比如本文時空差異部分提到，2018年鶴峰縣施肥強度有555.20 kg/hm2，來鳳縣僅為207.44 kg/hm2。同樣地，經濟發展、金融規模等并不只與近年來發展勢頭迅猛的第二、三產業有關聯，它們在某種意義上與化肥施用量的多少也息息相關，有資料顯示，經濟較發達的海南、北京與經濟欠發達的青海、西藏、貴州等相比，其化肥施用量差異巨大[36]，本文正是采用實證分析法證明這些因素對化肥施用影響顯著?；适┯眠^量帶來大量污染，倡導減肥、綠色發展農業刻不容緩。應該從宏微觀方面綜合考慮，微觀層面上，根據不同地區的情況，因地制宜，宏觀層面上從深層次方面挖掘原因，有針對性地實施減肥增效，促使糧食生產和環境保護雙贏發展。

4 結 論

1）恩施州化肥施用在2007－2018年呈先上升后下降趨勢。隨著農業經濟的發展，化肥施用強度區域差異越來越大，2007年僅有巴東縣1個高強度區，2018年有巴東縣、建始縣、宣恩縣、咸豐縣4個高強度區和1個鶴峰縣超高強度區。2007、2012、2015、2018年這4 a的化肥施用最高區域與最低區域的強度比值呈先上升后平穩的趨勢。

2）就恩施州整體而言，2016年恩施州化肥施用量比上年減少7 008.32 t，主要驅動因素為化肥施用效率和區域結構；2017年恩施州化肥施用量比上年減少3 341.65 t，主要驅動因素為化肥施用效率和復種指數；2018年恩施州化肥施用量比上年減少15 059.81 t，主要驅動因素為化肥施用效率和復種指數。就不同縣域而言，2015－2016年下降超1 000 t的有恩施市、利川市、建始縣和咸豐縣；2016－2017年下降超1 000 t的有恩施市、鶴峰縣；2017－2017年下降超1 000 t的有恩施市、建始縣、巴東縣和鶴峰縣。

3）整體上恩施州化肥施用量隨著經濟的發展而增加，農業結構調整使農業占比提高繼而增加化肥施用，金融規模擴大對化肥施用同樣起正向作用，但隨著人口的增多，化肥施用量顯著減少。對東部地區而言，農民可支配收入增多促使農民購買高效化肥從而減少化肥的施用，農村金融規模的擴大依然使化肥施用量增加，其余因素影響效應不夠明顯。對西部地區而言，不同于恩施州整體與東部地區，經濟發展雖然不顯著，但其對化肥施用產生負向影響，這是由于相對農業來說西部地區更注重其他產業的發展，農業結構與金融規模的變化對化肥施用產生正向影響，人口的增加會導致化肥施用量減少。

[1] 馬紅坤，曹原，毛世平. 歐盟共同農業政策的綠色轉型軌跡及其對我國政策改革的鏡鑒[J]. 農村經濟，2019(3)：135-144.

Ma Hongkun, Cao Yuan, Mao Shiping. The green transformation track of EU common agricultural policy and its reference to China's policy reform[J]. Rural Economy, 2019(3): 135-144. (in Chinese with English abstract)

[2] 劉琦，趙明正. 農業現代化進程中農業要素使用強度變化規律研究：基于全球29個主要農業國家的國際經驗[J]. 農業經濟問題，2018(3)：23-32.

Liu Qi, Zhao Mingzheng. Theoretical analysis and empirical study on international experience of agricultural modernization: Based on the panel data of 29 major agricultural countries[J]. Issues in Agricultural Economy, 2018(3): 23-32. (in Chinese with English abstract)

[3] 陳慧，高麗萍，廖慶喜，等. 肥料減量深施對土壤N2O排放和冬油菜產量的影響[J]. 農業工程學報，2020，36(21)：80-87.

Chen Hui, Gao Liping, Liao Qingxi, et al. Effects of reduced and deep fertilizer on soil N2O emission and yield of winter rapeseed[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(21): 80-87. (in Chinese with English abstract)

[4] 展曉瑩，張愛平，張晴雯. 農業綠色高質量發展期面源污染治理的思考與實踐[J]. 農業工程學報，2020，36(20)：1-7.

Zhan Xiaoying, Zhang Aiping, Zhang Qingwen. Controlling agricultural non-point source pollution: Thinking andpractice in the era of agricultural green high quality development[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(20): 1-7. (in Chinese with English abstract)

[5] 金書秦，牛坤玉，韓冬梅. 農業綠色發展路徑及其“十四五”取向[J]. 改革，2020(2)：30-39.

Jin Shuqin, Niu Kunyu, Han Dongmei. The Path of agricultural green development and its orientation in the 14th five-year plan period[J]. Reform, 2020(2): 30-39. (in Chinese with English abstract)

[6] Green D A G, Ng'ong ‘ola D H. Factors affecting fertilizer adoption in less developed countries: An application of multivariate logistic analysis in Mala?i[J]. Journal of Agricultural Economics, 1993, 44(1): 99-109.

[7] Endale K. Fertilizer consumption and agricultural productivity in Ethiopia[R/OL]. Working Papers 003, Ethiopian Development Research Institute, 2011. [2021-01-10 ]https://ideas.repec.org/p/etd/wpaper/003.html.

[8] Burke W J, Jayne T S, Black J R. Factors explaining the low and variable profitability of fertilizer application to maize in Zambia[J]. Agricultural Economics, 2017, 48(1): 115-126.

[9] 劉莉，劉靜. 基于種植結構調整視角的化肥減施對策研究[J]. 中國農業資源與區劃，2019，40(1)：17-25.

Liu Li, Liu Jing. Study on the path of chemical fertilizer reduction from the perspective of planting structure adjustment[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning, 2019, 40(1): 17-25. (in Chinese with English abstract)

[10] 鄭微微，徐雪高. 江蘇省化肥施用強度變化驅動因子分解及其影響因素分析[J]. 華中農業大學學報：社會科學版，2017(4)：55-62，147.

Zheng Weiwei, Xu Xuegao. Analysis on the driving factor decomposition and its influencing factors of fertilizer application intensity change in Jiangsu province[J]. Journal of Huazhong Agricultural University: Social Sciences Edition, 2017(4): 55-62, 147. (in Chinese with English abstract)

[11] 龔琦，王雅鵬. 我國農用化肥施用的影響因素：基于省際面板數據的實證分析[J]. 生態經濟，2011(2)：33-38，43.

Gong Qi, Wang Yapeng. Influential factors of chemical fertilizer employing in China: Empirical study based on provincial panel data[J]. Ecological Economy, 2011(2): 33-38, 43. (in Chinese with English abstract)

[12] 王珊珊，張廣勝，李秋丹，等. 我國糧食主產區化肥施用量增長的驅動因素分解[J]. 農業現代化研究，2017，38(4)：658-665.

Wang Shanshan, Zhang Guangsheng, Li Qiudan, et al. Driving factor decomposition of fertilizer application growth in China’s main grain producing areas[J]. Research of Agricultural Modernization, 2017, 38(4): 658-665. (in Chinese with English abstract)

[13] 欒江，仇煥廣，井月，等. 我國化肥施用量持續增長的原因分解及趨勢預測[J]. 自然資源學報，2013，28(11)：1869-1878.

Luan Jiang, Qiu Huangunag, Jing Yue, et al. Decomposition of factors contributed to the increase of China’s chemical fertilizer use and projections for future fertilizer use in China[J]. Journal of Natural Resources, 2013, 28(11): 1869-1878. (in Chinese with English abstract)

[14] 趙明正，趙翠萍，李天祥，等.“零增長”行動背景下中國化肥使用量下降的驅動因素研究：基于LMDI分解和面板回歸分析[J]. 農業技術經濟，2019(12)：118-130.

Zhao Mingzheng, Zhao Cuiping, Li Tianxiang, et al. Driving forces analysis for China’s recent fertilizer use reduction under the “Zero Growth ”action plan: Estimation based on the LMDI approach and panel regression analysis[J]. Journal of Agrotechnical Economics, 2019(12): 118-130. (in Chinese with English abstract)

[15] Ang B W. The LMDI approach to decomposition analysis: A practical guide[J]. Energy Policy, 2005, 33: 867-871.

[16] 曹銳，錢海婷. 新型城鎮化發展視角下農村人力資源現狀與發展對策研究[J]. 農業經濟，2020(3)：65-67.

Cao Rui, Qian Haiting. Research on the current situation and development countermeasures of rural human resources from the perspective of new-type urbanization development[J]. Agricultural Economy, 2020(3): 65-67. (in Chinese with English abstract)

[17] 申健，常慶瑞，李粉玲，等. 2000－2013年關中地區耕地復種指數遙感動態監測[J]. 農業機械學報，2016，47(8)：280-287.

Shen Jian, Chang Qingrui, Li Fenling, et al. Dynamic monitoring of cropping index in Guanzhong area using remote sensing in 2000-2013[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2016, 47(8): 280-287. (in Chinese with English abstract)

[18] 姚成勝，黃琳，呂晞，等. 基于能值理論的中國耕地利用集約度時空變化分析[J]. 農業工程學報，2014，30(8)：1-12.

Yao Chengsheng, Huang Lin, Lyu Xi, et al. Temporal and spatial change of cultivated land use intensity in China based on emergy theory[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(8): 1-12. (in Chinese with English abstract)

[19] 孫亮，商蕾. 巴西農業發展及其現代化[J]. 世界農業，2014(5)：160-162.

Sun Liang, Shang Lei. Agricultural development and modernization in Brazil[J]. World Agriculture, 2014(5): 160-162. (in Chinese with English abstract)

[20] 尹峻，黨敬淇，孫小霞. 價格與替代效應對農業生產中化肥施用的影響：以玉米和圓白菜為例[J]. 中國農業大學學報，2020，25(5)：209-220.

Yin Jun, Dang Jingqi, Sun Xiaoxia. Effect of price and substitution on fertilizer use in agricultural production:An empirical analysis of corn and cabbage[J]. Journal of China Agricultural University, 2020, 25(5): 209-220. (in Chinese with English abstract)

[21] 李志平. 促進農村地區技術進步的模塊化金融創新研究：以湖北為例[J]. 科技管理研究，2010，30(14)：100-103.

Li Zhiping. Module financial innovation for technological advances: A case study of Hubei rural area[J]. Science and Technology Management Research, 2010, 30(14): 100-103. (in Chinese with English abstract)

[22] 張惠茹. 農村金融市場靈活性缺口：理論與實證分析[J]. 農村經濟，2012(7)：46-50.

Zhang Huiru. Ruralfinancial market flexibility gap: Theoretical and empirical analysis[J]. Rural Economy, 2012(7): 46-50. (in Chinese with English abstract)

[23] 宋大平，左強，劉本生，等.農業面源污染中氮排放時空變化及其健康風險評價研究：以淮河流域為例[J]. 農業環境科學學報，2018，37(6)：1219-1231.

Song Daping, Zuo Qiang, Liu Bensheng, et al. Estimation of spatio-temporal variability and health risks of nitrogen emissions from agricultural non-pointsource pollution：A case study of the Huaihe River Basin, China[J]. Journal of Agro-Environment Science, 2018, 37(6): 1219-1231. (in Chinese with English abstract)

[24] 趙建勛，程燚. 安徽省肥料施用現狀與對策[J]. 安徽農學通報(上半月刊)，2011，17(1)：102-103，131.

Zhao Jianxun, Cheng Yi. Current situation and countermeasure of fertilizer application in Anhui province[J]. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2011, 17(1): 102-103,131. (in Chinese with English abstract)

[25] 宋秀杰，程大軍，張鑫，等. 北京種植業結構調整及化肥面源污染控制[A]. 中國環境科學學會. 2010中國環境科學學會學術年會論文集(第一卷) [C]. 中國環境科學學會，2010.

[26] Motesharezadeh B, Etesami H, Bagheri-Novair S, et al. Fertilizer consumption trend in developing countries vs. developed countries[J/OL]. Environmental Monitoring and Assessment, 2017, 189(3): 103.

[27] 環境保護部. 關于印發《國家級生態鄉鎮申報及管理規定（試行）》的通知(環發 [2010]75) [EB/OL]. (2010-06-23) [2019-02-20].http://www.jhepb.gov.cn/html/news/20150818/15303.shtml.

[28] 張福鎖，王激清，張衛峰，等. 中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J]. 土壤學報，2008，45(5)：915-924.

Zhang Fusuo, Wang Jiqing, Zhang Weifeng, et al. Current situation and improving ways of fertilizer utilization rate of main grain crops in China[J]. Acta Pedologica Sinica, 2008, 45(5): 915-924. (in Chinese with English abstract)

[29] 農業部.農業部關于印發《到2020年化肥使用量零增長行動方案》的通知[J]. 中華人民共和國農業部公報，2015(3)：19-27.

[30] 王萍萍，韓一軍，張益. 中國農業化肥施用技術效率演變特征及影響因素[J]. 資源科學，2020，42(9)：1764-1776.

Wang Pingping, Han Yijun, Zhang Yi. Characteristics of change and influencing factors of the technical efficiency of chemical fertilizer use for agricultural production in China[J]. Resources Science, 2020, 42(9): 1764-1776. (in Chinese with English abstract)

[31] 劉小玄，鄭京海. 國有企業效率的決定因素：1985-1994[J]. 經濟研究，1998(1)：39-48.

Liu Xiaoxuan, Zheng Jinghai. Determinants of the efficiency of state owned enterprises: 1985-1994[J]. Economic Research Journal, 1998(1): 39-48. (in Chinese with English abstract)

[32] 張典香. 建始縣農業技術推廣體系建設的基本思路與對策[J]. 中國農業信息，2015(5)：124.

Zhang Dianxiang. The basic idea and countermeasure of construction of agricultural technology extension system in Jianshi county[J]. China Agricultural Informatics, 2015(5): 124. (in Chinese with English abstract)

[33] 江方波. 建始縣農業特色優質資源產業化發展思考[J]. 現代農村科技，2015(19)：5-6.

Jiang Fangbo. Reflection on industrialization development of agricultural characteristic high quality resources in Jianshi county[J]. Modern Rural Science and Technology, 2015(19): 5-6. (in Chinese with English abstract)

[34] 曹銀貴，周偉，王靜，等. 基于主成分分析與層次分析的三峽庫區耕地集約利用對比[J]. 農業工程學報，2010，26(4)：291-296.

Cao Yingui, Zhou Wei, Wang Jing, et al. Comparative on regional cultivated land intensive use based on principal component analysis and analytic hierarchy process in Three Gorges Reservoir Area[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2010, 26(4): 291-296. (in Chinese with English abstract)

[35] 洪凱，郭發吉，覃信立，等. 咸豐縣玉米高產高效模式探究[J]. 現代農業科技，2014(2)：85-88.

Hong Kai, Guo Faji, Qin Xinli, et al. Study on high yield and high efficiency model of maize in Xianfeng county[J]. Modern Agricultural Science and Technology, 2014(2): 85-88. (inChinese with English abstract)

[36] 劉欽普.中國化肥施用強度及環境安全閾值時空變化[J]. 農業工程學報，2017，33(6)：214-221.

Liu Qinpu. Spatio-temporal changes of fertilization intensity and environmental safety threshold in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(6): 214-221. (in Chinese with English abstract)

Analysis of driving factors of chemical fertilizer application by LMDI method at Enshi of Hubei Province in China

Mao Zhongming, Yang Haoyi, Liu Chensiyu, Ma Zhu

(,,430074,)

Excessive application of chemical fertilizer has caused the ever-increasing agricultural non-point source pollution in recent years. Great efforts were made to control agricultural pollution, and thereby explore the changing characteristics and driving factors for the application intensity of chemical fertilizer. The amount of chemical fertilizer was widely expected to be reduced, further to enhance the efficiency of chemical fertilizer application and green development of agriculture. Taking the Enshi Prefecture of Hubei Province in central China as an empirical case, this study aims to determine the spatio-temporal variation characteristics and the driving force of chemical fertilizer application. Logarithmic Mean Divisia Index (EMDI) exponential decomposition and panel regression models were established to comprehensively consider the efficiency of fertilizer application, regional fertilization structure, agricultural technology development, multiple planting index, and agricultural acreage. The results showed as follows: 1) The fertilizer application in the study area increased firstly, then steadily, and finally decreased over the last ten years. The ratio of nitrogen, phosphorus and potassium increased from 1:0.30:0.15 in 2007 to 1:0.39:0.26 in 2018, gradually approaching the level of developed countries in the world. There were one low-intensity zone, two medium-intensity zones, four high-intensity zones, and one ultra-high intensity zone by 2018 for chemical fertilizer application in the study area. 2) Chemical fertilizer application in the study area decreased by 7 008.32 t in 2016, 3 341.65 t in 2017, and 15 059.81 t in 2018, compared with the previous year. The efficiency increase of fertilizer application reduced the amount of fertilizer application by 11 159.44, 14 051.95 and 8 644.21 t in the last three years. The multiple cropping index reduced the amount of fertilizer application by 5 229.76 t in 2017, and 30 889.98 t in 2018. There was no significant effect value in 2016. The development of agricultural technology increased the amount of fertilizer application by 4 089.71, 11 136.97 and 12 215.74 t in 2016, 2017 and 2018. But there was no significant driving effect of regional structure. 3) There were positive effects of three factors to reduce the application amount of chemical fertilizer, including the economic development, adjustment of agricultural structure, and expansion of financial scale. But the population increase presented negative effects in this case. It is suggested to change the direction of agricultural technology development, from merely increasing production to multi production with high efficiency. The effective arable land area should also be reasonably adjusted, in order to further improve the efficiency of chemical fertilizer application. A model of ecological security and green development should be fostered to promote the reduction of chemical fertilizers and the increase of efficiency in modern agriculture.

agriculture; fertilizers; spatio-temporal characteristics; LMDI model; driving factors; Enshi prefecture

毛中明，楊豪毅，劉陳思雨，等. 基于LMDI方法的恩施州化肥施用驅動因素分析[J]. 農業工程學報，2021，37(13)：111-120.

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.013 http://www.tcsae.org

Mao Zhongming, Yang Haoyi, Liu Chensiyu, et al. Analysis of driving factors of chemical fertilizer application by LMDI method at Enshi of Hubei Province in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(13): 111-120. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.013 http://www.tcsae.org

2021-02-24

2021-05-10

湖北省社會科學基金項目（HBSK2019ZXYB036）；中國科學院--國家民委農業信息技術研究與開發聯合實驗室2019年度招標課題（PJW060011906）

毛中明，博士，教授，研究方向為產業組織理論。Email：782673444@qq.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.13.013

F327

A

1002-6819(2021)-13-0111-10