第33卷 第9期 2011年9月 2011，33（9）：1768-1774
Resources Science
, Sep.,2011
收稿日期：2010-07-10；修订日期：2011-06-05
基金项目：中国国际科技合作项目（编号：2008DFA62040）。
作者简介：胡莉莉，女，甘肃陇南人，博士生，主要研究方向为环境经济与区域发展。E-mail: hull06@
通讯作者：牛叔文, E-mail：shuwenn@
文章编号：1007-7588（2011）09-1768-07
中国区域农业生产用能与农业经济增长关系研究
胡莉莉，牛叔文，李怡涵，张 馨
（兰州大学资源环境学院，兰州 730000）
摘 要：我国农业生产用能与农业产出具有明显的区域差异性，本文根据我国各省份1990年-2008年农业生产
用能和农业产值数据，把我国划分为四类区域，并构筑面板数据模型进行相关研究。结果表明，各地区农业生产用
能与农业经济增长均存在协整关系，模型分析进一步定量揭示各地区间农业生产用能与农业产出增长之间关系的
差异，以及分区内部各省份之间也存在差异；详述了区域经济发展水平与农业经济增长关系的密切程度，以及继续
增加农业投入与农业经济持续增长出现差异的原因。最后指出，在农业现代化普及地区，重点是提高农业物资利
用效率和实施合理的种植结构，而在农业现代化中等及欠发达地区，应注重农业物资投入及效率提高。
关键词：区域；农业生产用能；农业经济；面板数据；关系
1 引言
农业是人类社会发展的物质基础，人类生产生
活离不开农产品的供给与支持。我国是一个农业
大国，面临着人多地少，资源匮乏，耕地破坏严重的
现象，经济发达省份和粮食主产区非农占地尤为突
出[1]，农业发展关乎13亿人口温饱问题，对于国家的
可持续发展举足轻重。随着工业发展，人工辅助能
通过现代耕作方式投入大量的工业产品，其对农业
生产增产作用已超过自然界能源循环作用，为全面
衡量农业投入，把各种农业投入物质折算为能量或
生产其消耗的能量形式，因此，本文所研究的农业
投入除有人力、畜力、禽畜粪便外，还包括机械、化
肥、农药、薄膜等工业产品。虽然影响耕地产出的
主要因素包括物质投入、科技进步和耕作制度[2]，但
这些因素最终都是通过耕地面积、农用机械、工业
生产品投入、劳动力数量等实物来表现的，而这些
都能包含在农业生产用能中。
农业生产用能投入一直是国内外研究热点，有
关农业生产用能投入产出相关研究的文献也很
多。国外在这方面具有代表性的研究有，Scott
Kennedy[3]以美国为例对农业生产用能利用效率、利
用结构分类进行了详细研究。Selim Adem Hatirli[4]
和Osman Karkacier[5-7]等人以土耳其为例，利用经济
学方法对农业生产用能投入产出进行了详细分析，
定量阐述了土耳其农业生产用能投入产出变化情
况，并得出农业政策对农业生产用能可持续利用和
利用效率提高具有指导作用。Pervanchon, F.等人[8]
对农业生产用能可持续利用进行了详细研究。我
国对农业能源研究最早的是刘巽浩 [9]，通过投入耕
地中各种物资能量折算及投入产出研究，开辟了农
业物资折算能源的先河，全面分析了我国农业能量
转换效率。对农业生产用能研究比较全面的是闻
大中 [10-12]，随后李连禄、黄育珠等人[13]通过地区农业
生产用能研究，对农业生态系统工业投能的折能系
数进行了补充。李兰海[14]对农业生态系统能流分析
指标进行了较为全面的研究。可以看出，国外研究
范围虽然涉及区域，但也缺少对不同区域农业生产
用能对比分析，以及一定时期内二者关系的定量研
究。国内研究涉及了不同地区农业用能转换效率
的对比，但针对农业生产用能与农业产出关系及在
一定时期内的变化未提及，其他多数相关研究以某
一区域为研究对象，得出结果不一定能适用于其他
地区，现实意义较差。我国地域辽阔，地形复杂多
样，不同地区农业发展特点多样，发展水平不均衡，
经济发展呈现两极分化。地区经济越发达，投入人
工辅助能可能越大，持续的人工辅助能投入是否会
2011年9月 胡莉莉等：中国区域农业生产用能与农业经济增长关系研究
带动农业产出的增长；而经济不发达地区其农业产
出与农业生产投入又会是怎样关系；是否我国农业
投入增长已达到饱和，为保持农业产出继续增长，
该采取怎样的技术措施，这些问题将是本文要研究
的主要内容。因此，本文以此为出发点，对我国各
区域二者之间的关系以及存在差异进行系统分析，
以期能够得出以上问题的答案。
2 区域划分与变量选取
区域划分
我国经济发展呈现多元化，如东部、中部、西部
三个经济发展程度不同的区域，这种划分对农业发
展程度是否适用有待研究。区域的划分不仅要考
虑农业产出的增长速度，还要考虑农业生产用能水
平，即单位耕地面积农业生产用能投入大小。考虑
对我国农业生产用能使用状况进行区域划分，对准
确掌握我国农业发展和农业生产用能利用情况，针
对性的制定区域农业生产用能利用发展规划，以及
区域间相互借鉴农业生产用能发展经验提供支持。
区域划分，首先计算各省市 1990年-2008年平
均单位耕地面积农业产值增长率和平均单位耕地
面积农业生产用能，然后取二者的中位数作为分割
线，将所选取的省、直辖市和自治区划分为四个区
域，各区域省份划分见表1。
划分的四个区域分别称为高增长高用能区域
I、低增长高用能区域 II、低增长低用能区域 III及高
增长低用能区域 IV。高增长区域定义为在其研究
期内平均农业产值增长率高于各地区平均农业产
值增长率中位数的地区集合，低增长区域则相反；
高用能区域定义为在研究期内平均单位耕地面积
农业生产用能高于各地区平均单位耕地面积农业
生产用能中位数的地区集合，低用能区域则相反。
通过统计各地区平均农业生产用能投入和农业产
值，从表2可看出，单位耕地面积农业生产用能高的
地区农业产值增长率普遍较低，单位耕地面积农业
生产用能较低的地区农业产值增长率则较高。这
种现象也说明我国农业生产用能水平与农业产出
增长不协调特点，也充分证明分区研究的必要性。
变量选取
农业有广义和狭义之分，广义的农业包括种植
业、林业、畜牧业、副业和渔业，狭义的农业仅指种
植业或农作物栽培业。本文研究的农业指狭义的
农业，相应农业生产用能只包括投入种植业中的
生产用能。农业产出有两种表示方式，一种是用农
作物产量表示，另一种用农业产值表示，本文选用
后者代表农业产出。农业生产用能主要包括投入
区域划分
I
II
III
IV
地区名称
河北、辽宁、吉林、山东、河南、湖南、新疆
北京、天津、上海、江苏、浙江、广东、西藏
山西、江西、安徽、湖北、四川、贵州、陕西、青海
内蒙古、黑龙江、福建、广西、海南、云南、甘肃、宁夏
表1 区域划分
Table 1 Regional division
表2 各省份农业产值增长率和农业生产用能
Table 2 Agricultural energy consumption and growth rate of
agricultural output value in different provinces
分区
I
II
III
IV
省份
河北
辽宁
吉林
山东
河南
湖南
新疆
北京
天津
上海
江苏
浙江
广东
西藏
山西
江西
安徽
湖北
四川
贵州
陕西
青海
内蒙古
黑龙江
福建
广西
海南
云南
甘肃
宁夏
农业产值增长率
（%）
农业生产用能
(亿KJ/hm2)
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第33卷第9期资 源 科 学
到农业生产过程中的各种能源形式，笔者统计了化
肥、农药、薄膜、电力、燃油、机械设备、人力、畜力、
有机肥等数据，根据前人研究经验[15-18]，统一折算成
能源单位形式（见表 3），其中化肥包括氮肥、磷肥、
钾肥和复合肥，以其主要成分根据其生产所需能量
进行折算，农药、薄膜、机械设备根据其生产所需能
量进行折算，人力和畜力根据平均耕作时间和能量
进行折算，电力、燃油和有机肥根据其蕴含能量进
行折算。区域之间耕地面积不同是影响产出和能
源投入的重要因素，本文研究指标选取单位耕地面
积农业产值和单位耕地面积农业生产用能来表示
农业产出和农业生产用能水平。为研究方便，用
NE表示单位耕地面积农业生产用能，用NV表示单
位耕地面积农业产值，取对数后分别记做 LNE和
LNV。
数据来源
文中涉及的各种农业物资数据来自中国及各
省市统计年鉴（1991年-2009年）。“八五”前后农业
地位得到提升，这一时期以后成为我国农业现代化
发展的重要时期，因此本文收集到1990年-2008年
间各类数据用于论文分析，其中，农业产值是基于
1990年等价换算。
3 面板数据理论
面板数据既包括时间序列又包括截面数据特
征，为众多研究提供非常好的方法。本文正是基于
面板数据模型的优点，按照单位根检验、协整检验、
模型估计步骤进行分析。
面板数据协整检验
常用面板数据协整检验是基于Engle和Granger
(1987)提出的两步检验法，在以上指标都是同阶单
整的情况下，应用最小二乘法进行回归，得到残差
序列，并建立回归方程：
εit = ρiεit-1 + ζit （1）
式中 ε为残差; ρ为残差系数; ζ 为扰动项。应
用最小二乘法对公式（1）进行回归，得到系数的估
计值。最后利用面板单位根检验方法对残差序列
进行检验，如果残差序列 εit 是平稳的，则说明长期
均衡关系成立。
面板数据模型估计
面板数据模型主要有三种类型，无个体影响的
变系数模型、变截距模型和不变系数模型。考虑各
区域作为整体，为方便个体内部之间差异分析以及
与其他区域进行对比分析，各区域面板数据模型选
择不变系数模型：
yit = ait + xit βit + εit （2）
式中 y代表农业产出；x代表农业生产用能；ait为
随机变量，βit 为系数；t 为时间标识。 yit 和 xit 的
第 i个分量代表 i地区的农业产值和农业生产用能
指标的时间序列。
4 实证分析
单位根检验
利用软件分别对区域 I、II、III、IV面板
数据进行单位根检验，结果显示各区域LNV和LNE
在经过一阶差分后在1%显著性水平下都拒绝原假
设，详见表 4。即单位耕地面积农业生产用能和单
位耕地面积农业产值经过一阶差分后都是平稳的，
可以进行后续检验。
协整检验
在各区域序列平稳的基础上，利用 Pedroni
（1999）基于E-G两步法协整检验方法继续检验各
区域LNV和LNE协整关系，结果见表5。
指标
尿素(折纯)
磷肥(折纯)
钾肥(折纯)
复合肥(折纯)
电力
柴油
农药
薄膜
劳动力
畜力
有机肥
大拖拉机
小拖拉机
联合收割机
机动脱粒机
大中型拖拉机配套农具
小型拖拉机配套农具
农用排灌电动机农具
农用水泵
农用排灌柴油机
折能系数
/kwh
MJ/kg
MJ/kg
MJ/kg
MJ/人
MJ/头
MJ/ kg
MJ/台
MJ/台
MJ/台
MJ/台
MJ/台
MJ/台
MJ/台
MJ/台
MJ/台
表3 折能系数统计
Table 3 The transforming coefficient statistics
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2011年9月 胡莉莉等：中国区域农业生产用能与农业经济增长关系研究
从表 5中各区域 LNV和 LNE的检验结果可以
看出，I类区域和 II类区域二者在 10%水平上显著，
III类和 IV类区域二者在 5%水平上显著，则各区域
农业产值与农业生产用能存在协整关系。其中，III
类和 IV类区域这种关系更明显，I、II区域这种关系
相对较弱。究其原因，III类区域属于低增长低用能
区域，有向高增长低用能趋势发展的潜力；IV类区
域属于高增长低用能区域，在农业生产用能投入水
平低的情况下，依然保持较高的农业产值增长速
度，表明农业生产用能投入对农业产值增长促进作
用明显。而 II类区域属于低增长高用能区域，这种
现象不可能一直持续下去，因此长期关系较弱。I
类区域属于高增长高用能区域，单位耕地面积产出
小，在相同产出的情况下增长速度表现快，单位耕
地面积生产用能却位于全国中上水平，农业生产用
能高投入却不能带动高产出，导致农业生产用能与
农业产出协整关系较弱。
面板模型估计结果
经过前文相关检验，各区域均存在协整关系，
则可利用面板模型估计各区域二者之间关系。模
型估计结果见公式（3）-公式（6）。同时在研究期内
各省份相关系数统计见表6。
I类区域 LNV=+
（3）
R2 = DW=
II类区域 LNV=+
-
（4）
R2 = DW=
III类区域 LNV=+
-
（5）
R2 = DW=
IV类区域 LNV=+
（6）
R2 = DW=
模型估计结果显示，I类和 IV类区域农业生产
用能与农业产出呈正相关，I类区域农业生产用能
增长1%，农业产出增长%。在 I类区域中，七
区域
I
II
III
IV
变量
LNV
LNE
PP
ADF
表5 各区域协整检验结果
Table 5 The cointegration test results of all regions
名称
I类区域
LNE
I类区域
LNV
II类区域
LNE
II类区域
LNV
III类区域
LNE
III类区域
LNV
IV类区域
LNE
IV类区域
LNV
水平值
LLC
Breitung
ADF
一阶差分
LLC
Breitung
ADF
表4 各类区域面板单位根检验结果
Table 4 The panel unit root test results of each region
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第33卷第9期资 源 科 学
个省份均属于农业生产大省，其中，辽宁、吉林为玉
米大豆主产区，河南、河北、山东为小麦主产区，湖
南为水稻主产区，新疆为棉花主产区。河北、山东
两省农作物单一，小麦单产产值小，耕作方式变化
不大，在一定时期后农业产出受制于土地自身条
件，而与农业生产用能继续追加关系不大；河南则
地处平原，雨热同期，农业得到很好发展，农业产值
稳步上升；湖南水稻种植历史长，水稻种植投能较
多，农业产值增长受种植规模扩大和水稻品种改良
稳步上升；新疆种植棉花投能高，棉花产值大，在一
段时间内增长明显；山东省农业生产受土地盐碱化
及农业结构影响，农业产值增长较低。IV类区域农
业生产用能增长1%，农业产出增长%。在 IV
类区域中，福建、海南两个地区农业生产用能与农
业产值相关系数为正，福建省和海南省属于东南沿
海发达地区，其自然、社会、经济条件优越，在现代
耕作方式转变过程中农业产出增长速度加快，随着
农业生产用能水平和效率的提高，农业产出持续增
长。II、III类区域农业生产用能与农业产值呈负相
关，农业生产用能在增长率相同的情况下，农业产
值出现负增长。II类区域内除西藏之外为人均GDP
排在全国前列的京、津、沪、苏、浙、粤等六大经济发
达省市，这些省市经济发达，现代化耕作方式更容
易使用，对农业投入相对较高，现代化耕作方式应
用普遍，而农业产出增长已经达到一定水平，农业
经济很难随农业生产投入持续增长，以投入促增长
的农业生产模式需要调整。而沪、苏、浙地区农村
工业已达到相当规模，传统农业发展缓慢，农业产
值增长较小；西藏农业属于高原农业，地形复杂，农
业生产条件同样很难提高，不适宜大规模推广种植
业。在 III类区域中，贵州、安徽、江西、山西NV和
NE相关系数较低，这些省份经济发展相对落后，农
业耕作方式也比较落后，表明在这些地区农业增长
潜力较大。而陕西、青海、湖北NV和NE相关系数
较高，在这些地区农业投入增长效果明显，属于欠
发达地区高增长区，代表我国农业中等发展水平。
如表 6所示，在各类区域中，甘肃、新疆、陕西、
云南等西部地区省份农业产值与农业生产用能相
关系数较大，表明农业生产用能对农业产出增长具
有明显促进作用。这些地区农业用能水平比较低，
而农业产出占第一产业绝大比例，农业生产用能与
农业产出紧密相关，农业现代化耕作方式普及速度
很快，随着农业生产用能投入水平的提高，其对农
业产值增长依然起到推动作用。
5 结论和讨论
结论
根据农业生产用能水平和农业产值增长速度
把全国划分为四类区域，这种划分能够反映各地区
农业发展特点，然后分别进行农业生产用能和农业
产值增长关系研究，得出主要结论如下。
（1）划分的四类区域能够反映不同地区农业生
产用能及农业产值增长综合特征，对具有相同农业
特点的不同地区进行归纳。高用能地区主要集中
在东部地区，但这些地区农业并不一定都是高增
长，低用能地区主要集中在西部地区，但这些地区
农业并不一定都是低增长。
（2）四类区域单位耕地面积农业生产用能和单
位耕地面积农业产值之间均存在协整关系，为进一
步进行模型检验提供基础。模型检验结果显示 I类
区域和 IV类区域农业生产用能与农业产值相关系
数为正，II类地区和 III类地区相关系数为负，表明
在区域层面上高增长高用能区域和高增长低用能
区域农业生产用能对农业产值增长具有有效的促
进作用，而其他区域这种增长不明显。
（3）II类区域中经济发达地区农业生产用能投
入大，而农业产出增长速度低，反映出这类区域用
能效率相对低，III、IV类区域中欠发达地区农业生
产用能投入欠缺。划分区域农业生产用能和农业
产出增长表现迥异，但部分经济发达省份与欠发达
区域
I
II
III
IV
省份
河北
河南
吉林
北京
天津
浙江
四川
陕西
安徽
广西
福建
海南
相关
系数
省份
湖南
辽宁
上海
广东
贵州
青海
湖北
甘肃
云南
内蒙古
相关
系数
省份
新疆
山东
西藏
江苏
山西
江西
黑龙江
宁夏
相关
系数
表6 各省份NE和NV 相关系数统计结果
Table 6 The correlation coefficient statistical results between
NE and NV in different provinces
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2011年9月 胡莉莉等：中国区域农业生产用能与农业经济增长关系研究
地区省份一样农业生产用能也处于全国中下水平，
如福建省单位耕地面积农业生产用能小是用能效
率高的表现，而甘肃省单位耕地面积农业生产用能
小则是用能少的表现。
讨论
（1）低增长高用能区域造成农业生产用能浪
费。这类地区单位耕地面积用能高于全国平均水
平，而农业产值增长速度却处于全国中下水平。如
浙江、上海、天津、江苏等地区，这些地区农业发展
过于依赖机械，使得农业机械投入过剩，以化肥为
代表的人工辅助能投入量也很大，单位耕地面积农
业生产用能过高，从而导致农业生产用能的浪费。
诚然，农业机械及其他物资的大量投入，虽然解放
了劳动力，普及了农业机械化，也体现了农业现代
化耕作方式，但盲目以数量求增长的方式却有悖科
学发展思想。
（2）高增长低用能区域重点是增加农业生产用
能，诸如广西、云南、甘肃、内蒙、黑龙江等，受自然因
素影响，这类地区单位耕地面积农业生产用能小，而
在这些地区农业生产用能发展潜力大，是我国农业
现代化重点发展地区。但是以福建为代表的高增长
低用能地区，农业生产用能利用效率高，农业产出水
平高且增长速度快，反映了这些地区对农业生产用
能使用比较科学，值得我国其它地区借鉴。
（3）因地制宜，灵活应用农业生产用能。针对
我国农业生产用能利用水平差异情况，高用能低增
长区域应结合地域特点和农业发展潜力，适时考虑
转变农业生产用能方向，结合气候变化对农业的影
响，大力发展节水、生态农业和能源农业，以降低农
业生产用能利用成本，获得更大的产出。
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1773
第33卷第9期资 源 科 学
Investigating the Relationship between Agricultural Energy
Consumption and Agricultural Economic Growth
in Different Regions of China
HU Lili, NIU Shuwen, LI Yihan, ZHANG Xin
(College of Earth and Environment Science Lanzhou University, Lanzhou 730000, China)
Abstract: Agricultural energy consumption and agricultural output show obvious regional
differences in China. Based on data of agricultural energy consumption and agricultural output
value during the period 1990 to 2008, the authors used cluster analysis methods to conceptually
partition the entire country into four regions, ., high growth to high consumption (I), low growth
to high consumption (II), low growth to low consumption (III), and high growth to low
consumption (IV). Then a panel data model was built to unravel the relationship between
agricultural energy consumption and agricultural output in different regions. Results show that the
integrated characteristics between energy consumption and agricultural economic growth in
different areas can generally be reflected by the four regions that high energy consumption areas
are located mainly in the eastern region, but these areas are not necessarily high agricultural
growth. Low energy consumption areas are located mainly in the western region, but these areas
are not necessarily low agricultural growth. There exist co-integration relationships between
agricultural energy consumption and agricultural output in each region. Differences in the
relationship between agricultural energy consumption and economic growth for the four regions
and different provinces in each region were revealed quantitatively by model analysis. From the
model test results, it was found that the correlation coefficient is positive between agricultural
energy consumption and economic growth in region I and region IV, whereas the correlation
coefficient is negative in region II and region III. This demonstrates that energy consumption plays
an important role in promoting agricultural economic growth in high growth to high consumption
(I) and high growth to low consumption (IV); however, this rule cannot be applied to other regions.
At the same time, the close degree of the relationship between agricultural energy consumption and
economic growth was analyzed in detail, and the difference in agricultural output in different
regions caused by increasing energy input was also taken into account. The energy efficiency is
relatively low in developed areas of region II that has high energy consumption and low
agricultural economic growth, and the agricultural energy input is insufficient in underdeveloped
areas of region III and region IV. According to above results, some suggestions were put forward, i.
e., improving efficiency of agricultural energy consumption in China; implementing reasonable
development plans of agricultural energy use; and learning from each other among different
regions. This study can provide a sound basis for promoting the efficiency of agricultural energy
use and healthy development of agriculture in China.
Key words: Region; Agriculture energy consumption; Agricultural economy; Panel date model;
Relation
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