中国农业大学学报 2021，26(4) :213-224 h ttp://zgnydxxb.ijournals Journal of China Agricultural University DOI：10. 11841/j.issn. 1007-4333. 2021. 04. 20城镇化对耕地利用强度的影响及中介效应分析 祝伟王瑞梅*
(中国农业大学经济管理学院，北京100083)
摘要为探讨城镇化对耕地利用强度的影响及作用机制，利用31个省份（统计数据未含港、澳、台地区）1995—2018年的数据，分析城镇化对复种指数、化肥施用强度、粮食单产、种植业碳排放强度等4个耕地利用强度指标的
影响，并对土地经营规模、城镇扩张、城镇人口、居民消费水平、城乡收入差距等因素进行中介效应分析。结果表
明：1)城镇化对农业生产具有土地规模效应、劳动力替代效应和需求拉动效应，进而影响耕地利用强度。总体上，城镇化对化肥施用强度和粮食单产具有正向影响，对复种指数和种植业碳排放强度没有显著影响。2)城镇化有利
于扩大土地经营规模，从而有利于提高复种指数，降低化肥施用强度和碳排放强度，同时不影响粮食单
产；城镇化
造成农业劳动力的相对稀缺，从而导致其他投入要素对劳动力的替代，以及复种指数的下降；居民消费水平的提高
对各个耕地利用强度指标都产生正向影响。
关键词城镇化；耕地；利用强度；中介效应
中图分类号F323. 2 文章编号1007-4333(2021)04-0213-12 文献标志码A
Effect of urbanization on agricultural land-use intensity and
mediation analysis
ZHU W ei, WANG Ruimei*
(College of Economics and Management，China Agricultural U niversity，巳eijing 100193，China)
Abstract To investigate the effect of urbanization on agricultural land-use intensity and its mechanism, using the data of 31 provinces (The data do not include those of Hong Kong, Macao an
d Taiwan regions) from 1995 to 2018，this study analyzes the impact of urbanization on four indicators of agricultural land-use intensity, including multiple cropping index, fertilizer use intensity, grain output per unit area, and carbon emission intensity of crop production, and analyzes the mediation effect of land scale, urban expansion, urban population, resident consumption level, and urban- rural income gap. The results show that：1) Urbanization has land scale effect, labor substitution effect and demand pull effect on agricultural production, which in turn affects agricultural land-use intensity. In general, urbanization has a positive impact on fertilizer use intensity and grain yield per unit area, but has no significant impact on multiple crop index and carbon emission intensity. 2) Urbanization can promote the expansion of land scale, which can increase multiple cropping index, reduce fertilizer use intensity and carbon emission intensity, without affecting the grain yield.
Urbanization causes the relative scarcity of agricultural labor force, which leads to the substitution of other inputs for labor force, and the decline of multiple cropping index. The increase in the level of residents?consumption has a positive impact on the four indicators of agricultural land-use intensity.
Keywords urbanization；agricultural land-use intensity；mediation analysis
粮食安全始终是关系国民经济发展、社会稳定 家粮食安全的资源基础。长期以来，人多地少的国 和国家自立的全局性重大战略问题。耕地是保障国 情使中国农业生产采取高投人、高产出模式，耕地长
收稿日期：2020-09-23
基金项目：国家社会科学基金重点项目（16A J Y013)
第一作者：祝伟，博士研究生，E-mail:zhuwei365@126. c o m
通讯作者：王瑞梅，教授，主要从事农业资源环境经济理论与政策研究，E-mail:wangruimei@cau. edu. cn
宏大叙事
214中国农业大学学报2021年第26卷
期高强度、超负荷利用，造成质量状况堪忧、基础地 力下降。耕地利用强度过大也会导致生态损害、环境污染和人畜的健康风险。随着中国经济的发展和 新型城镇化的深人推进，还将有一些耕地被占用，而 耕地后备资源不断减少，实现耕地占补平衡、占优补 优的难度日趋加大，耕地利用强度面临进一步增加 的压力。与此同时，农业劳动力向非农产业转移、居民消费结构加快升级、城市辐射带动农村的能力进 一步增强等因素，都可能引致耕地利用强度的变化。由此可见，城镇化是影响耕地利用强度的重要因素。
已有研究对城镇化与耕地利用强度的关系进行 了有益的探索。Jiang等[1]发现城市扩张与复种指 数呈负相关关系。等[2]发现农民外出务工与耕 地利用强度之间呈N形曲线关系。蒋黎等[3]指出 城市化和工业化的进程显著降低了东部和西部地区 的复种指数，而中部地区的复种指数受城市化影响 不大。柯新利等[4]指出城镇化对单位面积农业产值 具有显著影响。You等[5]发现城镇人口比重对耕地 利用强度有正向影响。易家林等[6]指出由于稀缺效 应和资本效应相互抵消，城市扩张对耕地利用强度 的影响不显著，工业总产值、机械投入和户均耕地面 积对城市扩张的影响具有调节作用。关于耕地利用 强度的评价，较多研究采用单一的耕地利用强度指 标（如复种指数），也有研究采用建立指标体系的方 法来综合评估耕地利用强度™，本研究借鉴后者的 方法对城镇化与投人强度、产出强度、生态环境影响 等多个维度衡量的耕地利用强度的关系进行分析。另一方面，城镇化带来的变化是多方面的，它通过多 种路径影响耕地利用强度。已有研究对其作用机制 进行了分析，但较少通过数据进行验证。因此，本研究首先根据农业生产理论与已有文献，分析和 归纳城镇化对不同的耕地利用强度指标的影响机 制，进而运用中介效应分析方法对其影响机制进行 检验。充分理解城镇化对耕地利用强度的影响机 制，对于协调新型城镇化建设与耕地保护的关系具 有现实意义。
1 理论框架
关于土地利用强度的定量分析，Erb等[8]提出 了完善的分析框架，即土地利用强度应包括3个维 度：投人强度、产出强度和基于土地的生产所产生的 系统影响。对于耕地利用强度来说，投人强度包括 复
二元二次方程的解法种指数、化肥施用强度、农药施用强度等指标；产出强度包括单位面积的作物产量和产值等指标；基 于耕地的生产所产生的系统影响，例如碳排放和对 生物多样性的损害等指标。根据舒尔茨[9]的“理性 小农”思想，农民的生产行为是理性的，他们可以根 据生产成本和预期收益的变化对生产要素做出最优 化的配置。根据单个农民的生产函数和投人要素需 求函数可知，农产品产量和投人要素需求量都是农 产品价格的增函数，是投人要素价格的减函数[1°]。对于中国来说，随着人口数量稳步上升、居民收人水 平持续提高，人们对农产品的需求不断增加，而耕地 资源总量基本保持不变。这就促使农业经营主体通 过增加复种指数、增加单位面积的其他要素投人或 改种经济作物等方式来应对市场需求增加的激励和 耕地资源稀缺的约束，从而导致耕地利用强度不断 提高。另一方面，农业生产中也存在规模经济和技 术进步，即通过适度规模经营、应用新生产技术和新 投人要素来提高单位面积的产出，提高其他投入品 的利用效率，从而减轻耕地利用强度。
城镇化是现代化的必由之路，是解决农业农村 农民问题的重要途径。改革开放以来，伴随着工业 化进程加速，中国城镇化率从1978年的17. 9%提 升到2019年的60. 60%。城镇化不仅是人口的迁 移、劳动力的转移，还是产业结构的变化、消费体 和消费结构的变化、公共服务水平和社会文明程度 的提升。城镇化带来的一些经济社会因素的变化与 耕地利用强度的变化存在关联。前人对城镇化与农 业生产之间的关系进行了丰富的研究，本研究通过 对这些文献的梳理发现，城镇化可能通过以下途径 影响耕地利用强度：①城镇化促进农业劳动力转移。第一产业就业人数已从1991年3.91亿的峰值减少 到20
19年的1.93亿，大量的青壮年农业劳动力进 城务工，农业劳动力呈现老龄化[11]。农业劳动力的 减少对耕地利用强度有多方面的影响。其一，引致 农业化学投入品、农业机械等要素对劳动力的替代[12]；其二，促进了新型农业经营主体和农业生产 托管的发展，土地经营规模不断扩大，而土地经营规 模对农业化学投人品的使用有负向影响[1M5]；其三，可能致使农民放弃区位偏远、零星分散地块的耕种，这种影响在人地矛盾尖锐，不利于机械化、规模化的 区域表现得更为明显[2’16173。②城镇化导致耕地被 占用，高质量农田受到威胁[18]，从而强化了耕地资 源的稀缺性。在耕地资源的约束下，农业经营主体 将通过增加复种指数、增加单位面积的其他要素投
第4期祝伟等：城镇化对耕地利用强度的影响及中介效应分析215
人等方式来获取收益[6’19]。③城镇居民规模的迅速 扩大，使得食物需求总量攀升，而且对蔬菜、水果、肉、蛋、奶类食物的需求增长更快[2°]。食物需求总 量的升高与食物需求结构的变化，将激励农业经营 主体增加农业化学品投人、提高复种指数或改种经 济作物[21]。④城镇化有利于提高居民收人水平和 受教育水平，促进全社会食品安全观念提升，消费者对无公害、绿、有机农产品的需求增加，政府加大 了对食品安全、农产品产地安全、农业资源与生态环 境保护的监管力度，从而激励农业经营主体减少农 业化学投人品使用[19’22]。⑤城镇化可促进缩小城 乡收人差距[23]，而城乡收入差距的缩小对减少农业 化学品投人有积极作用[24]。城镇化影响耕地利用 强度的机制如图1所示。
城镇化
Urbari-
ization
\
农业劳动力.减少$老龄化
R e d u c e d,aging agricul tural
labor force
耕地被占用
Agricultural land occupied
城寧居民规模扩大
Expansion ofurbanresi dents
、用其他要素臂代劳动為
Substitute labor with other inputs
->l
土地纟p营规模扩大
Expansion of land scale
增加投入霁素以提亭单位面g产量
Increase inputs to increase yield
食0需求总量增加
Increase in total food d e m a n d
•^物需求结构改变
C h a n g e in food d e m a n d structure
弃耕收益低#耕地
A b a n d o n farmland with low return
增加
丨Increase
丨减少
!Decrease
耕地利用
埤度
Agricul
tural
land-use
intensity
\居民收入水平fq受等育水，平提高
Inerease in residents *
i n come a n d education
对安全、健康农产品的需求增加
Increasing d e m a n d for safe a n d
healthy agricultural products
收.人差距缩小
信息技术的负面影响
Reduction of urban-rural
________inco m e gap________
化学投，品的卑际收益降低
Decreasing marginal returns of
chemical inputs
图1城镇化影响耕地利用强度的机制
Fig. 1Mec h a n i s m of urbanization’s effect on agricultural land-use intensity
2变量定义与数据来源
根据Erb等[8]提出的土地利用强度的分析框 架，本研究通过3个维度的4个指标衡量耕地利用 强度：①投人强度，以复种指数（农作物总播种面积 与耕地面积的比值）和化肥施用强度（单位面积化肥 施用量)衡量；②产出强度，以粮食单产（单位面积粮 食产量）衡量；③生态环境影响，以种植业碳排放强 度(单位面积碳排放)衡量。由于统计资料没有种植 业碳排放数据，因此本研究基于已有研究[25_27]对种 植业碳排放进行测算。本研究测算的种植业碳排放 的来源包括化肥、农药、农膜、柴油和灌溉所耗费电 能等直接或间接产生的二氧化碳（c o2)和氧化亚氮 (N20)排放，以及水稻种植中产生的甲烷（C H,) 排放。
本研究的核心解释变量为城镇化水平，以城镇常住人口占总人口的比重来衡量。为探索城镇化对 耕地利用强度的影响机制，选择第一产业劳均播种 面积、城镇建成区面积、城镇常驻人口、居民消费水 平指数、城乡消费水平比作为中介变量进行中介效 应检验。其中，第一产业劳均播种面积用来衡量平 均
的土地经营规模；城镇建成区面积用来衡量城镇 扩张的强度；城镇常驻人口用来捕捉城镇人口数量 变化的影响；居民消费水平指数用来衡量居民消费 能力；城乡消费水平比用来衡量城乡收人差距。
需要说明的是，本研究对城镇化水平、城镇建成 区面积、城镇常驻人口、居民消费水平指数、城乡消 费水平比作滞后一期处理。这样处理主要是基于两 方面的考虑：其一，农业经营主体主要依据上一年的 市场情况作出生产决策；其二，如果采用当年数据进 行回归分析将面临潜在的内生性问题，作滞后一期 处理则可以减少潜在的内生性问题的影响[〜29]。
216中国农业大学学报2021年第26卷
为提高回归估计值获得因果解释的可能性以及 提高模型的估计精度，本研究在模型中引人了相关 的控制变量，包括：有效灌溉面积比重，用来控制技 术进步的影响；成灾面积比重，用来控制自然灾害的 影响；粮食、蔬菜和果园面积的比重，用来控制种植 品种结构变化的影响；农林水事务支出（用农业生产 资料价格指数平减），用来控制政府对农支出的影响。
本研究将研究对象设定为全国31个省份（统计
数据未含香港、澳门和台湾地区），样本考察期为
1995—2018年，样本量为744，数据为平衡的面板数
据。所需数据来源于《中国统计年鉴》[3°]、《中国农 业年鉴》[«和《中国农村统计年鉴》变量描述性
统计见表1。
3模型设定及检验
在前述分析及已有研究的基础上，本研究采用
面板数据固定效应模型进行数据分析；为了消除异 方差的影响、提高估计的准确度，选择对数形式的回 归方程，模型设定如下：
lnY^ = a〇 +ailnUrban；, +ctjZij, +d i+e u,
(1)式中d和i分别表示第f个省份和第r年;Y，表示 被解释变量，包括复种指数、化肥施用强度、粮食单 产和种植业碳排放强度；Urban。表示城镇化水平；
表示控制变量，包括有效灌溉面积比重、成灾面 积比重、粮食、蔬菜和果园面积的比重和农林水事务 支出成表示省份固定效应，这里主要指土地质量和 降水、光照、气温等气候因素；a。、a i^为待估计的参数;eu表示随机误差项。
为探索城镇化对耕地利用强度的影响机制，借
鉴温忠麟等[33]阐述的中介效应分析方法，本研究构 建如下的中介效应模型对各个中介变量进行检验：InMi =/?〇l n U r b a n,i ++£2i
(2)
l n V i, = y〇 +y i lnUrban；, +y2\nMu +
^+6i+e3i,(3)式中:iW，表示中介变量，包括第一产业劳均播种面 积、城镇建成区面积、城镇常驻人口、居民消费水平 指数和城乡消费水平比；戽、A、A、y。、>〇为待 估计的参数；和表示随机误差项；其他参数的 含义与前述相同。
中介效应模型可以用来分析自变量对因变量影 响的过程和作用机制。根据中介效应的定义[33]，式（1)〜（3)的关系可用图2所示的示意图来表示。其中，m为城镇化水平对耕地利用强度的总效应
为城镇化水平对中介变量的效应是在控制中介变量的影响后，城镇化水平对耕地利用强度的直接效 应;y2是在控制城镇化水平的影响后，中介变量对耕 地利用强度的效应；中介效应等于系数乘积译y2。
本研究首先对式（1)进行豪斯曼检验（Hausman t e s t)，以判断选择固定效应模型还是随机效应模 型；再进行组间异方差的沃尔德检验（Wald t e s t), 以判断是否存在组间异方差；最后进行组间同期相 关的检验(Pesaran ’s t e s t)，以判断是否存在组间同 期相关。每个耕地利用强度指标的检验结果都
表明 应采用固定效应模型，存在组间异方差，存在组间同 期相关。因此，本研究采用组间异方差、组间同期相 关稳健的标准误差的固定效应模型，即面板校正标 准误差（P a n e l-C o r r e c t i o n Standard Error,PCSE)的方法对模型进行估计。
4结果与分析
4.1城镇化对复种指数的影响
从估计结果（如表2所示）可以发现，城镇化水 平的系数不显著（模型1)，这可能是由于城镇化对 复种指数的正向作用和负向作用相互抵消从而导致 总效应不显著。因此，再进行中介效应检验。中介 变量对城镇化水平的回归结果如表3所示，可以发 现回归系数都在1%的显著性水平上显著，城镇化 对劳均播种面积、城镇建成区面积、城镇常驻人口、居民消费水平指数都具有显著的正向影响，而对城 乡消费水平比具有显著的负向影响，与理论框架分 析的预期一致。逐步检验和Sobel检验表明：劳均 播种面积的中介效应显著（P值为〇. 〇〇〇)；城镇建 成区面积的中介效应不显著（P值为〇. 180)；城镇 常驻人口的中介效应显著（P值为0.076)；居民消 费水平指数的中介效应显著（P值为0.057)；城乡 消费水平比的中介效应不显著（P值为0.712)。中介效应的分析结果表明：劳均播种面积对复种指数 产生正向作用（模型2)；城镇建成区面积对复种指 数没有显著影响（模型3)；城镇常驻人口对复种指 数产生负向作用（模型4)；居民消费水平对复种指 数产生正向作用（模型5)；城乡消费水平比对复种 指数没有显著影响（模型6)。
第4期祝伟等：城镇化对耕地利用强度的影响及中介效应分析217
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