农户资本禀赋对水稻生产生态效率的影响*——以湖北省为例

黄玛兰，李晓云，曾琳琳

（1.湖北大学商学院，武汉 430062；2.湖北大学中国农业碳减排碳交易研究中心，武汉 430062；3.华中农业大学经济管理学院，湖北 武汉 430070）

0 引言

长期以来农用化学品，尤其是化肥的使用，对粮食增产起到历史性作用。然而，化肥、农药等的大量投入，在提高农业生产效率的同时，也破坏了农业生态系统。虽然我国化肥、农药利用率持续提高，2020年水稻等三大粮食作物化肥、农药利用率分别达40.2%、40.6%，比2015年分别提升5%、4%，但与欧美发达国家相比，仍存在较大差距。十九大报告指出，建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念。在农村生态环境形势严峻背景下，农业经济发展应保持农业生产投入产出与资源消耗、环境保护三者间的统筹协调。

水稻是重要的主粮作物，水稻种植引起的环境问题受到国内外广泛关注。大量文献研究了水稻种植过程伴随化学品大量投入带来的生态环境影响，包括气候变暖、环境酸化、富营养化、重金属污染[1-3]，以及不合理的秸秆还田[4]、灌溉[5]造成的生态环境问题。当前，流行联合运用生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)和DEA方法测量具体农产品生产的生态效率[6-7]。在水稻效率研究方面，现有研究侧重关注水稻的传统生产效率[8]，仅极少数研究关注水稻生产生态效率问题[9]。

诸多学者对农业生态效率的影响因素、经济学原理等展开了研究[10-11]。有学者另辟蹊径，将农业绿色生产决策视为一种投资，从资本禀赋视角分析其对农户绿色生产投资意愿的影响[12]。通常，农户的决策选择面临一定的资本禀赋约束，不同约束条件会造成农户个体间差异化的行为目标与选择，最终导致农户绿色生产行为的执行意愿与程度存在差异。换句话说，资本禀赋约束在农户水稻生产生态效率表现上会呈现差异化的作用效力，如若忽略农户资本禀赋约束，将无法全面解释农户水稻生产生态效率差异巨大甚至不尽如人意的内在原因。

那么，水稻生产生态效率是否受农户资本禀赋影响？上述问题的答案对于寻求推进水稻绿色生产工作的突破口，提高水稻生产生态效率以及实现水稻生产方式绿色转型至关重要。现有研究成果具有一定借鉴意义，但仍存在完善空间。第一，在研究尺度上，水稻生产生态效率是农业生态效率的重要组成部分，但国内农业生态效率研究由于数据获取限制，集中在全国及省级农业生态效率研究，缺少从水稻单个农产品视角的微观研究。第二，在研究方法上，国内利用LCA方法研究农作物系统环境影响评价的成果较多，但缺乏联合运用LCA和DEA方法测算水稻生产生态效率的研究。第三，在农业生态效率影响因素方面，缺少从农户资本禀赋视角，分析其对水稻生产生态效率影响的研究。因此，文章借助调查数据并综合利用LCA法、超效率SBM模型、熵值法、Tobit和OLS回归等模型和方法，尝试解决以下两个问题：一是联合运用LCA和DEA方法测算水稻生产生态效率；二是实证分析与检验资本禀赋对农户水稻生产生态效率的影响效应。该文以期通过水稻生产生态效率问题更为全面地透视与考察农户资本禀赋对水稻生产方式绿色转型的作用水平与差异，深化拓展相关研究，为提升水稻生产生态效率提供有益参考。

1 研究方法

1.1 农业生命周期评价方法

该文以长江中游单季水稻系统生命周期评价为研究目标，以1t稻谷为评价的功能单元，分析生产1t稻谷的资源消耗与环境影响。本研究的水稻生产生命周期系统边界如下图1所示，研究的起始边界是与水稻生命周期相关的土地、淡水和化石能源等资源投入，终止边界为水稻生产播种至收获输出农产品和污染物，包括农资生产和农作生产2个子系统。

图1 水稻生产生命周期系统边界

水稻生命周期清单分析是收集水稻系统投入和产出数据的清单（表1），本研究农资阶段考虑能源等原材料开采的资源消耗与环境排放，农作阶段考虑水土资源、化肥、农药等资源消耗和污染排放，其能耗等技术指标和CO2、NH3、SO2、N2O、NOX等污染排放系数参考梁龙[3]和王利[13]的相关研究。土地利用是生产1t稻谷所占用土地数量。水资源消耗仅考虑农田环节灌溉水消耗总量。氮磷钾肥有效成分施用量根据生产过程所用复合肥、碳酸氢氨和尿素有效成分进行换算。稻田N损失参数NH3、NO3、NO2、NOX参考田玉华等[14]、尹娟等[15]、Brentrup[16]等的研究成果。稻田磷流失参数参考纪雄辉[17]的相关研究，磷养分径流流失率为化肥的0.86%。农药残留参考Calker等[18]的研究成果，研究中进入大气、水体、土壤的农药残留污染物分别为有效成分投入量的10%、1%、43%。农田重金属污染仅考虑肥料和灌溉水带入Cu、Zn、Pb、Cd等对环境的影响。样本农户水稻秸秆全部还田，仅考虑籽粒离开农作系统带走的重金属量。与该系统相关的厂房设备、建筑设施、运输工具生产和原材料运输等环境影响未予考虑。

表1 湖北省单季水稻投入产出清单kg∕t

生态环境影响分为特征化、标准化和加权评估3个步骤。首先，采用当量系数等方法将该文考虑的全球变暖、环境酸化、富营养化、人体毒性、水体毒性、土壤毒性、土地利用、能源消耗和淡水消耗9种环境影响类型[3,19]进行核算汇总。其次，以2000年世界人均环境影响潜力[20]作为环境影响基准值进行标准化处理。然后，借鉴彭小瑜等[19]研究中设定的权重系数，对各类环境影响指数汇总，得到水稻环境影响综合指数。

1.2 非期望产出超效率SBM模型

该文以水稻总产值为期望产出，以水稻生命周期环境影响综合指数为非期望产出。以DEA-SOLVER Pro 5.0为计算平台，选择能够有效区分效率等于1以及超过1的决策单元（DMUs）间效率差异的超效率DEA（SE-DEA）测度农户水稻生产生态效率。通过模型为：

式（1）（2）中，n是决策单元DMUs的数量，每个DMUs由投入m，期望产出r1和非期望产出r2组成，x，yd，yu分别是投入、期望产出和非期望产出矩阵中的元素。

2 数据来源与变量选取

2.1 数据来源

该文数据来源于课题组2020年11—12月对2020年湖北省水稻主产县（市）农户投入产出的随机抽样调查。湖北是中国水稻种植大省，2020年水稻种植面积和产量均居全国第5位，研究样本点枣阳市和钟祥市均是湖北单季中稻种植的主要县市，具有较好区域代表性。调研采取分层逐级抽样和随机抽样相结合，调研员与农户“一对一”访谈的方式进行。首先，每个市随机选取2个镇；其次，每个镇随机选取3个村；最后，每个村选择30～35户进行访谈。最终，剔除未回收、漏答或中途停止作答等无效问卷外，获得有效问卷370份。该文采用科克伦样本量（Cochran′s sample size）确定公式计算最小样本量，样本量同时满足置信度为90%、抽样误差为5%以下（272份），以及置信度为95%、抽样误差为6%以下（267份）简单随机抽样的最小样本量要求。问卷内容涉及农户家庭特征、水稻生产经营情况、各类资本禀赋情况等方面。

2.2 变量选择与处理

2.2.1 水稻生产生态效率

该文以水稻为研究对象测算其生产的生态效率，评价指标体系构建借鉴相关文献[21-22]，同时考虑数据可获得性，选择水稻种植面积、劳动用工天数、机械使用总费用、灌溉水用量、化肥、农药、农用汽油柴油作为生产投入指标，以水稻总产值为期望产出指标，以水稻系统环境影响综合指数为非期望产出指标。最终构建水稻生产生态效率指标体系见表2。

表2 水稻生产生态效率指标体系

2.2.2 农户资本禀赋评价指标

该文借鉴英国国家开发部（DFID）创立的可持续性生计框架标准，将资本禀赋分为自然资本、物质资本、人力资本、社会资本和金融资本。在参考现有关于生计资本评价指标体系研究成果[12,23-24]基础上，结合样本地区农户水稻生产实际对部分指标进行调整，形成该文样本农户各类资本禀赋的测量指标（表3）。

表3 水稻生产生态效率影响因素变量说明

（1）水稻生产具有自然属性，土地和水资源是生产的基础要素。通常，土地规模越大、质量越高、分布越集中、灌溉条件越好，则水稻生产条件越好，生产成本越低，要素投入量越少，从而有利于减少投入要素产生的碳排放。（2）物质资本包括基础设施及各类生产性工具和设备。农业资本深化是引起农业生产投入结构变迁的重要因素。基础设施条件越好，越有利于提高稻农生产积极性，促进农业资源合理利用，提高水稻绿色生产行动意愿进而绿色生产效率。（3）人力资本代表技能、知识、劳动能力和健康状况。较高的劳动能力投入更能保证水稻生产的环境效率[25]。健康状况好、具备专业技能及文化程度高更易判别水稻绿色生产的经济与环境价值，更加重视环境投入及治理，提升水稻生产生态效率。（4）社会资本是人们追求生计目标所依赖的社会资源，其对农户绿色生产行为有显著影响[26]。农户参与公共事务、加入正式组织有利于提升能力，也有利于获取市场信息、加强技术交流。参与投保是农户规避风险，社交活动能力的体现。制度信任是各项涉农政策贯彻落实的基础和保障。（5）金融资本是实现生计目标的财政资源。农户只有在收入达到一定水平，才会逐步重视起环境污染问题[12]。金融资本越多，农户越有能力规避绿色生产中面临的经济损失风险，增强绿色生产实践意愿。金融资本越多，农户越有能力对水稻生产投资，提升水稻生产的生态与经济效益。

该文选取2组变量作为资本禀赋效应回归分析的核心变量，以实现从资本禀赋整体到各指标对水稻生产生态效率影响的研究。第一组为综合资本禀赋，该指标是基于熵值法对表3中自然资本、物质资本、人力资本、社会资本和金融资本涵盖的20项指标进行运算后获得，以此反映资本禀赋的整体情况。第二组为分类别资本禀赋，此指标同样是基于熵值法对表3中的5类资本禀赋各自涵盖的指标进行运算后获得。此外，为排除干扰，该文借鉴相关研究成果[11,22]，从种植面积、劳动投工、机械投入强度、灌溉用水量、商品化率、作物种植结构等控制其可能会影响农户水稻生产生态效率的因素。

3 结果与分析

3.1 农户资本禀赋评价

农户资本禀赋差异较大（表4）。整体来看，农户综合资本均值为0.18，而最小值为0.02，最大值为0.79，相差约40倍。分类别看，农户各类资本禀赋按照均值排序为人力资本（0.37）＞社会资本（0.17）＞金融资本（0.16）＞物质资本（0.14）＞自然资本（0.10），最大值是最小值的37倍。极差方面，物质资本的极差最小，为0.67，社会资本的极差最大，为0.98。在此基础上，以资本禀赋均值为标准，分别将高于均值的农户划定为强资本型，低于均值的农户划定为弱资本型。从综合资本禀赋来看，强资本型农户占比为41.89%，弱资本型农户占比为58.11%，表明多数农户家庭的综合资本禀赋低于整体平均水平。从分类资本禀赋来看，农户间社会资本禀赋分布相对平均，两类农户占比较为均衡；金融资本分异明显，强资本型农户占比为17.57%，弱资本型农户占比为82.43%。金融资本衡量指标中所占权重最大的是“是否获得信贷”，其权重为0.75，通常借贷是农户获得金融资本的重要途径，然而样本农户仅有17.57%获得借贷。家庭人均年收入是衡量家庭经济情况的重要指标，其在样本农户的均值为2.427 499万元，63.78%的农户家庭人均年收入在均值水平以下。在补助金额方面，仅44.05%的农户获得超过平均水平的补助金额。因此，大部分农户缺乏借贷机会、家庭人均收入低、获得补助金额少是造成农户在金融资本上分异明显的主要原因。

表4 农户资本禀赋评价

3.2 水稻环境影响综合指数

该文通过对水稻环境影响潜值标准化后加权评估得出，水稻生命周期环境影响较大的是水体毒性、土壤毒性、富营养化、土壤酸化，环境影响指数分别为12.57、8.69、1.78、0.28（表5）。即生产1t稻谷产生的水体毒性、土壤毒性、富营养化、环境酸化分别相当于2000年世界人均环境影响潜力的1 257%、869%、178%、28%。此结果与胡乃娟等[2]对江苏水稻（富营养化＞水体毒性＞环境酸化＞土壤毒性）以及梁龙[3]对湖南早稻常规管理措施下的（富营养化＞水体毒性＞土壤毒性＞环境酸化）LCA分析结果相比，在主要环境影响类型上相一致，但是其排序存在差异。这说明化肥农药的过量施用是长江中下游较为普遍的现象，但不同区域存在差别，湖北是农药过量施用，江苏和湖南更多表现为化肥过量施用。水稻能源消耗、人体毒性和水资源消耗的环境影响较小，低于4%。水稻系统生命周期环境影响综合指数为2.10。

表5 水稻生命周期环境影响潜值标准化及加权分析

3.3 水稻生产生态效率

不同限定条件下，农户水稻生产生态效率存在显著差异。该文基于不变规模报酬（CRS）、一般规模报酬（GRS）、可变规模报酬（VRS）3种情况，在设定期望产出总权重和非期望产出总权重均为1时，测算了样本农户的水稻生产生态效率，其值分别为0.58、0.61、0.64（表6最后1行）。从CRS到GRS再到VRS限定条件依次放宽，水稻生产生态效率也依次提高。Battese[27]等认为，微观研究对象更适用于可变规模报酬（VRS），因此该文分析以VRS限定条件下的结果为基准，即样本农户水稻生产生态效率为0.64。此结果与王宝义和张卫国[21]测算的2004—2015年湖北省农业生态效率均值为0.51已有大幅提高，这在一定程度上表明，长江中游地区农业绿色生产实践在不断推进与深化。

表6 农户水稻生产生态效率分组

农户家庭的水稻生产生态效率存在显著差异。该文借鉴相关研究[28]，将样本农户的水稻生产生态效率划分为高、中、低3个组。其划分标准分别为农户水稻生产生态效率值大于等于1、0.8～1、小于0.8。由表6可知，从CRS到GRS再到VRS，随着限定条件放宽，处于低效率组的农户数逐渐减少，处于中、高效率组的农户数不断增加。以VRS为基准分析，低效率组农户占比为81.08%，均值为0.55；中效率组农户占比为4.86%，均值为0.85；高效率组农户占比为14.05%，均值为1.11。由此可知，样本区域水稻生产生态效率存在高低两个极端，处于低效率组的农户占比为中高效率组农户的4.29倍。这表明，扩大中高效率组农户数量，提升区域水稻生产生态效率存在巨大潜力。

3.4 回归结果分析

3.4.1 水稻生产生态效率的资本禀赋效应

利用Stata16软件，结合上文基于VRS限定条件测度的水稻生产生态效率与资本禀赋自变量进行Tobit和OLS回归估计。首先，将综合资本禀赋纳入模型进行回归，得到模型（1）和（2）；然后，将各类别资本禀赋变量纳入模型得到模型（3）和（4），结果如表7所示。

从表7可知，综合资本在5%水平显著正向影响水稻生产生态效率，即随着综合资本提升，农户水稻生产生态效率将有所提高。资本禀赋对水稻生产生态效率的影响较为复杂，但综合资本提升整体上有利于促进水稻生产生态效率提升。综合资本对水稻生产生态效率的正向影响主要得益于物质资本、社会资本和金融资本的正向效应。

表7 资本禀赋对水稻生产生态效率影响估计

物质资本在1%水平显著正向影响水稻生产生态效率，即物质资本越丰裕，越有利于水稻生产生态效率提升。其原因可能是，较高物质资本反映了农户家庭经济实力，雄厚的经济实力为保障农户水稻绿色生产提供充足的资金技术支撑。此外，物质资本越丰裕的农户，其拥有家电数量和交通工具可能越多、农机社会化服务利用程度越高、越靠近城区，在一定程度上获取信息的水平越高，较高的信息化水平促进了水稻绿色生产行为，从而提升其水稻生产生态效率。社会资本在10%水平显著正向影响水稻生产生态效率，即随着社会资本增强，水稻生产生态效率将随之提升。其原因可能是，社会资本较高的农户，其与社会联系越紧密、参与村庄事务主动性更高以及防范风险的措施更多样化，使得这类农户具有更高响应国家水稻绿色生产的意愿及参与绿色生产的行动，从而有利于提升水稻生产生态效率。金融资本在5%水平上显著正向影响水稻生产生态效率，即资金实力越强，越有利于水稻生产生态效率提升。其原因可能是，资金实力越强的农户，其家庭总资本无论来自家庭总收入、融资抑或补助金额，均有利于提升其防范风险的能力和调整行为决策的能力，从而更有利于其参与绿色生产行动，提升水稻生产生态效率。自然资本和人力资本均未通过显著性水平检验。其可能原因在于，这两个因素对水稻生产生态效率的影响具有多样性，需根据具体情况进行深入分析。

水稻单位灌溉水量、水稻商品化率、作物种植结构3个控制变量，在综合资本禀赋模型以及各类别资本禀赋模型中均通过显著性水平检验，对水稻生产生态效率具有显著负向影响。可能原因是，水资源消耗及灌溉水带入农田的重金属污染均会带来农业环境问题，单位灌溉水量越大，产生的面源污染越严重，水稻生产生态效率越低。此外，稻田灌溉造成的土壤表面淹水也为产甲烷菌提供了生存环境，为稻田主要温室气体来源的甲烷的产生提供条件，使得稻田土壤碳排放上升，导致水稻生产生态效率低下。在当前绿色农产品市场体系不完善背景下，稻谷商品化率高的农户往往以追求利润最大化为目标，更倚重通过高农用化学品投入来获得更大的市场利润，对食品安全效用的关注不及口粮型农户，导致其呈现水稻生态低效状态。当农户家庭种植结构偏向于经济作物，则家庭农业生产重心也偏向经济作物，容易导致其对粮食作物的水稻疏于田间管理、粗放经营，不利于水稻生产生态效率提升。

3.4.2 稳健性检验

开展微观调研时，农户可能在一定程度上隐藏自己的真实想法，导致调查样本存在奇异值。为了消除奇异值对回归结果的不利影响，该文运用winsorize方法对样本上下5%的奇异值进行平滑处理后重新回归，结果如表8所示。不难发现，平滑样本奇异值的回归结果与全部样本回归相似，表明该文回归结果基本稳健。

表8 限制样本的稳健性检验

4 结论与建议

该文利用长江中游湖北省农户水稻生产调查数据，分别运用熵值法、LCA方法和超效率SBM模型对农户综合资本禀赋以及各类别资本禀赋、水稻非期望产出、水稻生产生态效率进行评价分析，然后选择Tobit和OLS模型验证综合资本禀赋和各类别资本禀赋对水稻生产生态效率的影响。研究结论建议如下。

（1）农户的资本禀赋存在较大差异。农户各类别资本禀赋按照均值排序为人力资本＞社会资本＞金融资本＞物质资本＞自然资本。强资本型的农户比例在综合资本禀赋和分类别资本禀赋上均少于弱资本型的农户比例。农户强资本型占比排序为社会资本＞人力资本＞物质资本＞自然资本＞金融资本。

（2）水稻系统生命周期的环境影响主要是水体毒性、土壤毒性、富营养化和土壤酸化。经加权评估后，水稻系统生命周期环境影响综合指数为2.10，水体毒性、土壤毒性和富营养化是其主要影响因子。农户水稻生产生态效率为0.64。同时，农户水稻生产生态效率存在高低两个极端，处于低效率组的农户占比为中高效率组农户的4.29倍。

（3）农户家庭综合资本提升，有利于水稻生产生态效率提高。综合资本对水稻生产生态效率的提升效应主要得益于物质资本、社会资本和金融资本带来的正向效应。自然资本和人力资本对水稻生产生态效率的影响因具有多样性而在统计上不显著。水稻单位灌溉水量、水稻商品化率、作物种植结构对水稻生产生态效率具有显著负向影响。

（4）为了实现区域水稻生产方式绿色转型，需要综合提升农户资本积累水平，重视农户资本禀赋在转向水稻绿色生产中的重要作用。从提升农户资本禀赋视角，通过推进农机社会化服务提升劳均资本拥有量，优化农户物质资本；通过发挥党员先锋作用、推动农业专业合作社发展、完善农业保险体系以及发挥农业绿色政策的协同作用，提升农户社会资本；重视拓展非农就业渠道提升家庭总收入、完善农村金融服务体系拓宽信贷渠道、实施水稻绿色生产补贴政策并加大补贴力度，强化农户金融资本；注重采取合理的灌溉方式、完善绿色农产品市场体系、优化作物种植结构，多策并举提升水稻生产生态效率，有效推进水稻生产的绿色转型。