随着我国农业现代化的推进,农业生产中的能源投入越来越多,农业生产成本也随之较快上涨,生产成本的上涨不利于农民纯收入提高,这对实现农民稳定增收,特别是实现贫困地区的农民脱贫是一个重大挑战。按照我国现行贫困标准(农民年人均纯收入2300元/年,2010年不变价),截止到2014年底,我国仍有7017万贫困人口。在我国592个扶贫工作重点县中,其中549个县种植马铃薯。因此,在我国推进马铃薯产业化开发的背景下,研究农业生产中的能源投入对我国马铃薯生产及农民收入的影响,对实现2020年全面建成小康社会和脱贫攻坚的目标具有重要意义。基于2007和2012年内蒙古和河北省502户马铃薯农户的面板数据,对马铃薯生产中的能源投入结构及能源强度,影响能源投入需求的因素及其对生产和收入的影响进行了研究。首先,除了测算马铃薯生产中的直接能源成本和消耗量,本研究还运用过程分析法和能源等价系数法,借鉴陶小马等(2009)和袁鹏(2014)的方法,测算了马铃薯生产的间接能源成本及间接能源消耗量,并分析了马铃薯生产的能源成本及能源强度;其次,构建超对数成本函数,推导出能源投入的需求函数模型,采用迭代似不相关方法(iterated seemingly unrelated regression,ISUR)估计能源投入的Allen偏替代弹性和要素需求价格弹性,进而分析马铃薯农户对能源需求的影响因素;再次,构建二次型(quadratic)生产函数,运用固定效应(fixed effect model)模型估计能源投入的产出弹性,进而探索能源投入对马铃薯单产的影响;最后,在利润最大化框架下,分析了平均能源成本对马铃薯农户收入的影响。本文的主要研究结论如下:第一,化肥、机械化与灌溉是马铃薯生产中最重要的三项能源支出,2007~2012年,马铃薯生产中的能源成本及能源强度均提高。2007~2012年,样本农户的马铃薯生产成本增加。能源相关投入包括机械化、灌溉、运输及农药化肥等支出占生产成本的50%以上,仅测算其中的能源成本,其在农户马铃薯生产成本的比例也在1/3以上。就马铃薯生产的能源成本构成来看,间接能源支出占比在70%左右,直接能源支出占比只有30%。具体地,化肥、机械化与灌溉是马铃薯生产中最重要的三项能源支出。就马铃薯生产的能源强度来看,2007和2012年的能源强度分别为0.67和0.83吨标准煤/万元,能源强度有所提高。一方面,说明样本地区的马铃薯生产方式发生了一定的转变,向资本密集型进行转变;另一方面,也说明能源效率有所下降。具体来看,直接能源强度由0.26提高到0.44吨标准煤/万元,而间接能源强度则保持0.40吨标准煤/万元不变,但是一直处于较高水平。第二,农户对能源投入的需求对各自的价格缺乏弹性,化肥与电力和柴油是替代关系,电力与柴油间呈互补关系。在成本最小化框架下,通过构建超对数成本函数,推导出能源投入的需求函数,并计算了能源投入的Allen偏替代弹性和要素需求的价格弹性。通过实证分析发现,要素需求随着各自价格的提高而减少,除了价格因素以外,农户对电力的需求会随着马铃薯产出的提高而增加,对化肥和雇佣劳动力的需求随着种植规模的扩大而增加,但是对电力和柴油的需求则随着种植规模的扩大而减少;拥有灌溉设备的农户对电力的需求增加,但是对柴油和雇佣劳动力的需求减少;拥有机械设备的农户对柴油的需求增加,但是对化肥的需求减少;户主年龄增加会加大对化肥需求而减少电力和雇佣劳动力需求。这表明,灌溉对马铃薯产出的提高具有重要影响,同时,灌溉及机械化存在着规模经济,适度扩大农业生产规模,可以降低电力及柴油投入。就要素价格的自弹性看,能源要素需求对自身价格缺乏弹性,即能源要素价格上涨1%,需求减少低于1%。就要素需求的交叉价格弹性看,化肥与电力、柴油及雇佣劳动间是替代关系,其中,化肥需求对劳动力价格的变动富有弹性,对电力和柴油价格的变动均缺乏弹性,具体地,劳动力价格上涨1%,化肥需求增加4.65%,电力和柴油价格上涨1%,化肥需求的增加幅度不足1%。电力与柴油间是互补关系,与雇佣劳动力是替代关系,其他要素价格上涨1%,电力需求的变动量均小于1%;柴油与雇佣劳动力间是互补关系,其他要素价格上涨1%,柴油需求的变动量低于1%。第三,对处于化肥、灌溉和机械化投入均值水平的农户而言,能源相关投入的产出弹性大于0。但是,约有40%的样本农户的化肥施用过量,较化肥而言,灌溉投入严重不足。2007~2012年,样本农户的马铃薯单位产出显著提高,同时,能源相关投入如化肥、灌溉、及机械化投入均显著增加。本研究在对二次型生产函数进行估计的基础上,测算了能源相关投入的产出弹性。结果表明,化肥与灌溉投入和马铃薯单位产出间均存在倒U型关系;对处于化肥、灌溉和机械化投入均值水平的农户而言,能源相关投入的产出弹性大于0,增加投入,仍然可以提高马铃薯单位产出。但是,约有40%的样本农户的化肥施用量高于边际产出为零的临界值;相比化肥投入,灌溉投入严重不足,样本农户的灌溉投入均值远远低于边际产出为零的临界值,因此,可以适当增加灌溉投入。此外,不同马铃薯种植规模农户的能源要素产出弹性存在差异。第四,降低马铃薯生产的平均能源成本,即提高能源效率,可以显著提高农民收入。2007~2012年,样本农户的收入显著增加,贫困农户数量大幅减少,马铃薯收入是样本农户的主要收入来源。在马铃薯生产中,农户在生产单位马铃薯中投入的能源成本,即平均能源成本越来越高,考虑到能源价格主要由市场决定,平均能源成本主要由能源投入量和马铃薯产出决定,也就是能源强度。在利润最大化框架下,构建了马铃薯生产的平均能源成本对农户收入影响的分析模型。实证结果表明,在其他变量保持不变的情况下,平均能源成本对农民收入具有显著的负向影响,表明降低平均能源成本,也就是提高能源效率,可以有效提高农民收入,改善农民的贫困状态。此外,平均能源成本对农民收入的影响在贫困户与非贫困户之间,不同种植规模的农户之间存在显著差异。提高能源效率对贫困户的收入增长幅度要高于非贫困户。基于本文的实证分析及主要结论,结合当前我国的实际情况,提出以下政策建议:第一、推广测土配方技术,减少农业生产中的化肥等间接能源投入;第二,采取多种措施,引导农民科学施用化肥和农药;第三,推广高效节能的农业机械器具,减少农业生产中的能源消耗;第四,适当增加马铃薯生产的灌溉投入;第五,提高农业生产中能源利用效率,促进农民稳定增收脱贫。