JDE | 农业中的幽灵威胁:干旱对农民投入决策的影响

01 背景与问题

化肥过量使用已成为全球农业生态与人类健康的重大威胁。全球每年施用超过1.2亿吨氮肥，其中一半以上流失到环境中，引发水体富营养化、温室气体大量排放、土壤酸化及生物多样性下降。尽管已有研究从化肥补贴、土地规模、移民政策等角度解释了化肥过度使用的成因，但一个长期被忽视的重要因素是—农民对过去干旱的响应。

干旱冲击通常被视为外生的、不可预测且非持续的事件。理性农民应当认识到，在控制长期平均气候条件后，过去的干旱并不能用于预测当前或未来的干旱。因此，化肥施用决策应仅依赖于长期平均干旱状况和当期天气，而不应受到过去干旱的影响。

然而，本研究发现，中国玉米种植户在遭遇干旱后的1至2年内，会显著增加化肥施用量，但未带来任何产量提升。这种行为偏误将造成显著的经济与环境损失。在气候变化加剧、干旱频率预计上升的背景下，理解并纠正这一“干旱记忆”效应，对于推动农业可持续发展和实现精准环境治理具有重要的现实意义。

02 数据与方法

2.1 数据

（1）本研究数据来源于中国科学院中国农业政策中心在2010年和2012年开展的两轮农户调查，覆盖中国四大玉米主产省份（黑龙江、吉林、山东、河南），采用分层随机抽样方法选取县、村、户及地块，最终获得456个地块构成的面板数据（共912个观测值），详细记录每块地的化肥使用量、干旱导致的产量损失以及其他生产与灾害信息。

（2）被解释变量为化肥施用量，具体包括每公顷化肥施用总量，以及氮肥、磷肥、钾肥各细分品类的单位面积施用量；核心解释变量为滞后干旱冲击，研究主要采用基于实际作物产量损失的农业干旱指标，将造成玉米产量损失超过40%的年份定义为干旱发生年份，同时也设置了30%产量损失的阈值作为备选的干旱定义方式，保证干旱指标设定的合理性。为捕捉滞后效应，研究引入了“滞后干旱”变量，即过去一年（t-1）和过去两年（t-2）是否发生干旱。

（3）研究采用ERA5-Land再分析数据集构建县级每日降水和温度，并据此计算生长季节有效积温（GDD）和有害高温日数（HDD）作为控制变量。稳健性检验中，进一步采用帕尔默干旱强度指数（PDSI）和标准化降水蒸散指数（SPEI）作为替代干旱测度。此外，研究还补充了2004–2018年的省级宏观经济和自然灾害数据，包括玉米价格、小麦价格、化肥支出、雇工成本、保险保费，以及洪涝、风灾、霜冻、虫害等各类灾害的受灾面积。

2.2  实证方法

（1）干旱对化肥使用的影响

其中，Fertilizer_ijt表示第t年农户i在地块j上的化肥使用量（以每公顷千克数的对数形式表示）。在基准分析中，化肥使用量指所有类型化肥的总使用量；在补充分析中，进一步分别估计不同类型化肥的效果。

干旱变量Dijt、Dij(t-1)和Dij(t-2)为虚拟变量，分别表示该地块在当年、上一年以及前两年是否发生干旱。若某地块在对应年份经历了干旱，则该变量取值为1，否则为0。在主分析中，将干旱定义为导致产量损失超过40%的情形。具体而言，当某地块在该年度因干旱造成的产量损失超过40%时，干旱虚拟变量取值为1，否则为0。

（2）化肥使用对玉米产量的影响

其中，Yield_ijt表示第t年农户i在地块j上的玉米产量（以每公顷千克数的对数形式表示），Dij(t-1，t-2)是一个虚拟变量，如果在过去两年中至少发生过一次干旱，则为1，否则为0。系数α3反映了过去干旱通过当前化肥投入对当期产量的影响。如果α3的估计值显著为正，说明农户针对过去干旱所作出的投入调整可能是有效率的，这取决于产量增加带来的收益与化肥成本之间的相对大小。如果α3接近于零甚至为负，则可以认为农户针对过去干旱所做出的化肥投入调整是无效率的。

3.1基准回归结果

如表（1）所示，在控制地块固定效应、年份固定效应及其他协变量后，当期干旱并未对同期的化肥施用量产生统计上显著的影响。相比之下，过去发生干旱则显著推高了当前的化肥投入：当采用产量损失超过40%来定义干旱时，上一年遭遇干旱会使当期单位面积化肥用量增加24.2%。若将解释变量简化为“过去两年内是否至少发生一次干旱”，该效应约为17.6%。当改用产量损失超过30%作为干旱标准时，滞后干旱的正向影响依然显著，并且干旱阈值越高，估计系数越大。

表1 干旱对化肥使用的影响

进一步地，如表（2）所示，当期化肥施用量对玉米产量具有显著的正向促进作用，这符合农业生产的基本规律。然而，滞后干旱冲击与当期化肥施用量的交互项，在各类模型设定下均未呈现出统计上显著的正向影响。这一结果表明，农户因过往干旱经历而额外追加的化肥投入，并未带来相应的产量提升。这种基于干旱记忆的施肥行为完全缺乏生产效率，属于典型的化肥过度施用，也实证地验证了研究理论模型中关于非理性农户存在行为偏差的核心假说。

表2 干旱导致的肥料过度使用对玉米产量的影响

研究利用年均干旱概率（以产量损失超过30%为阈值）与估计系数，量化了滞后干旱导致的化肥过度使用的规模（如图1所示）。平均而言，滞后干旱使当期化肥用量增加2.6%，相当于每公顷多施约10公斤；这一过度使用量约占中国化肥过度使用总量的7%。外推至全国耕地，每年因此多消耗115万吨化肥，按2010年国际化肥价格计算，相当于5.09亿美元的经济损失。环境代价同样惊人：可造成20至70亿立方米地下水污染（或50至140亿立方米地表饮用水污染），并额外排放930万吨二氧化碳当量。作为参照，这115万吨化肥约等于2010年全年东非地区的化肥使用总量。

图1 气候变化情景下的肥料过度使用预测

文章接下来进行了异质性分析。首先，从土地质量看，干旱诱导的化肥过度使用仅出现在无灌溉地块和低土壤肥力地块上，有灌溉或高肥力地块上该效应几乎为零。其次，就作物品种与农户能力而言，种植高产品种（通常兼具耐旱性）、拥有较高农业全要素生产率（TFP）或参加过农业技术培训的农户，其过度使用现象显著更少。

图2 历史干旱对肥料使用的影响

此外，如表（3）所示，历史干旱使氮肥（价格最低、补贴最高）使用量增加24.4%，磷肥增加5.0%，而对价格最贵的钾肥甚至略有减少，说明低价和补贴是过度使用的重要推手。基于上述发现，作者提出了一系列政策建议：投资小型灌溉基础设施（尤其是雨养区）；通过种子补贴推广耐旱玉米品种；将普遍化肥补贴转为有条件激励（如测土配方施肥、精准农业）；扩大农业推广服务，对低生产率农户进行培训。

表3 历史干旱对各类肥料使用的影响

最后，作者讨论了“氮有效性”这一替代解释。如果干旱‑复湿循环（即“Birch效应”）显著降低了生长季初期土壤中植物可利用的氮含量，那么农民在干旱后增加化肥施用的行为就可能是一种理性的响应，而非行为偏误。然而，现有文献表明，复湿后出现的矿化脉冲通常不足以抵消干旱期间微生物活动受到的抑制，土壤总氮储量总体上并未显著下降，甚至可能增加。对于植物可直接利用的氮，现有证据也不支持普遍净减少的结论。作者进一步利用实地调查数据，比较了经历干旱且两季之间有复湿与无复湿的地块，结果发现复湿并未显著改变化肥施用量或化肥的边际产量（尽管估计精度有限）。因此，虽然无法完全排除氮有效性机制，但现有证据更倾向于支持“行为偏误”解释。退一步讲，即使该机制本质上是农艺必要性所驱动，政策干预也应转向灌溉投资和耐旱品种推广——这与本文提出的主要政策建议高度重合。

首先，本文首次系统识别“干旱记忆”对化肥过度使用的因果效应。现有文献多关注当期天气或长期气候平均对农业投入的影响，而本研究创新性地聚焦于滞后干旱冲击，利用独特的地块层面面板数据，为理解气候冲击如何通过行为偏误影响农业生产提供了新的因果证据。

其次，本文为行为经济学中的“近因偏误”机制在农业生产决策中的应用提供了实证证据，并首次量化了由此产生的经济与环境损失。尽管已有研究指出农民可能因心理偏误而过度反应于近期冲击，但本文通过严格的因果识别策略，排除了理性响应（如土壤氮有效性下降）的主要竞争性解释，从而确证了“近因偏误”在化肥过度施用中的作用。这一发现不仅丰富了农业经济学中对有限理性的理解，也为设计“助推式”干预政策提供了行为科学依据。

最后，本文开展了丰富异质性分析，并量化未来气候变化情景下的影响。研究发现，灌溉条件、土壤肥力、耐旱品种、农户全要素生产率、技术培训以及化肥补贴强度均显著调节滞后干旱对化肥施用的效应，据此提出了投资灌溉基础设施、推广耐旱品种、改革化肥补贴、扩大农业培训等一系列切实可行的干预措施。这些发现为制定精准的农业与环境政策提供了重要的经验依据。

◆

05 思考

该研究揭示了农业系统中一个隐蔽且代价高昂的行为偏误：农民因过去发生的干旱而盲目增施化肥，却未能带来任何产量提升。将心理学中的“近因偏误”引入农业投入决策分析，并借助地块层面面板数据，严谨地识别了该偏误的因果效应。

研究进一步量化了这种行为带来的巨大经济和环境损失。此外，文章提供了丰富的政策启示：纠正行为偏误与改善基础设施、调整补贴结构同样重要。在气候变化日益加剧的背景下，帮助农民科学应对“干旱记忆”，是推动绿色农业转型不可忽视的一环。

原 文 摘 要

Excessive chemical fertilizer use damages ecosystems and human health globally. This study identifies a significant and novel correlate of fertilizer overuse: farmers’ responses to lagged droughts. Employing unique plot-level data from maize production in China, we find that while drought shocks in any given year are independent, a drought in the previous year increases fertilizer use in the current year by 17.6%, with no positive effect on yield. A simple extrapolation suggests this behavioral response could account for an annual total fertilizer overuse of 1.15 million tons in China, translating to a monetary cost of 509 million USD, water pollution affecting 2–7 billion m3, and carbon emissions of 9.3 million tons. While we cannot distinguish whether the fertilizer overuse is due to behavioral bias or a response to potentially lower soil nitrogen availability following a drought, the finding that the increased fertilizer use provides no yield benefit, combined with the projected increase in drought frequency under climate change, underscores the urgent need for mitigation. We identify investment in irrigation, land consolidation toward high-productivity farmers, and the promotion of drought-tolerant crop varieties as key approaches to addressing this complex issue, whether its root cause is behavioral bias or agronomic necessity.

101307101307原文信息:FerrisAE,FrankEG.(2021).Labormarketimpactsoflandprotection:TheNorthernSpottedOwl.JournalofEnvironmentalEconomicsandManagement,2021,109. 01 背景 北方斑点猫头鹰(NSO)在美国的栖息地横跨华盛顿州、俄勒冈州和北加州，那里集中了很多古老的森林。由于对原始森林的大量砍伐，北方斑点猫头鹰的栖息地受到威胁，引起了人们对其生存的担忧。1975年，俄勒冈州将北方斑点猫头鹰列为濒危物种，北方斑点猫头鹰的灭绝风险首次得到承认。但是，鱼类和野生动物管理局(FWS)在1981年和1987年进行的两次状态审查结果认为北方斑点猫头鹰的条件不符合濒危物种法案(ESA)的规定。对此，美国环保组织对鱼类和野生动物管理局提起了诉讼。1988年11月，华盛顿州西部地区法院做出了有利于环保组织的裁决，最终通过系列谈判形成了1989年的“西北妥协”。 1990年6月26日，鱼类和野生动物管理局根据濒危物种法案将北方斑点猫头鹰列为“受威胁”物种，针对北方斑点猫头鹰栖息地范围的木材销售发布了禁令。1992年1月，为了保护北方斑点猫头鹰美国鱼类和野生动物管理局将690万英亩的森林土地指定为关键栖息地，禁止砍伐这些森林。1994年提出了西北森林计划(NWFP)，这一计划旨在保护生活在加州、俄勒冈州和华盛顿州的北方斑点猫头鹰、石斑鱼及其他珍稀物种。尽管颁布了众多的保护措施，北方斑点猫头鹰的种群数量仍未恢复，平均每年下降3.8%，北方斑点猫头鹰仍然被列为“受威胁”物种。 同时，木材行业以北方斑点猫头鹰也可以生活在次生林为理由，反对北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案。他们认为，限制木材采伐的经济影响将超过保护猫头鹰的好处。有预测显示，1990年将北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案将会导致木材行业工作岗位减少1.8万至13万。然而，依据联邦政府的估计，木材行业的工作岗位短期将减少1.3万，长期将减少2.8万。环保组织对木材行业关于工作岗位减少的预测提出了异议，他们认为由于1990年-1991年的美国的经济衰退也带来了大量的失业，不全是北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案带来的影响。 那么，1990年北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案这一政策到底给木材行业带来了多大的损失呢？本文在考虑1990年经济衰退等混淆因素的情况下对政策冲击带来的影响进行了实证研究。 02 数据 在本文中，作者使用了劳动力市场公开数据、北方斑点猫头鹰栖息地范围和关键栖息地空间数据以及相关的木材市场数据。 劳动力市场数据。本文使用的数据来自美国劳工统计局(BLS)编制的就业和工资季度普查数据。数据包括企业数量、就业人数和平均周工资。报告的数据包括县和州两级，其中选择在1984-2009年期间全面报告木材和木材产品行业就业数据的县作为样本。此外，本文还纳入了加拿大统计局林业和伐木部门的就业数据，这些数据在文中作为比较组。加拿大的数据跨度为1987年到2000年，其他数据跨度均为1984年到2000年。 北方斑点猫头鹰栖息地范围和关键栖息地数据。数据来自美国鱼类和野生动物管理局(FWS)，这些数据被划分为北方斑点猫头鹰的栖息地范围和被指定为关键栖息地的区域。文章根据距离栖息地范围的距离，来划分处理组和控制组。 木材市场数据。本文使用了美国林业局(USFS)1984年至2000年期间国家森林砍伐销售报告的数据。这些数据来自森林一级报告，文章将其汇总到州一级，数据包括销售数量、销售额和价值、实际采伐数量及价值。 03 实证方法 文章将1990年6月26日北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案（列为“受威胁”物种）看作外生政策冲击，采用了不同的实证策略来探究政策颁布对劳动力市场的影响。 （1）双重差分。州级数据中，控制组为华盛顿州、俄勒冈州和加州，处理组为美国其他州。县级数据中，处理组为加州、俄州、华盛顿州距离北方斑点猫头鹰栖息地范围25公里以内的县，区域层面的控制组为加州、俄州、华盛顿州距离北方斑点猫头鹰栖息地范围大于100公里的县，国家层面的控制组为美国大陆除华盛顿州、俄勒冈州和加州以外其他州的县。 Lcyq为被解释变量，表示木材行业就业情况，包含就业人数和企业数量两个指标；Listingcyq为核心解释变量，处理组在1990年之后的值取1，之前取0，控制组在所有时期值均取0；λc为县固定效应，δy为年度固定效应，γq为季度固定效应，εcyq为扰动项。 （2）三重差分。双重差分方法将处理组的木材行业就业情况与控制组进行了比较，然而仅比较该领域时，可能会有其他混杂因素没有考虑在内。例如，1990-1991年的经济衰退可能造成了其他宏观经济影响，导致木材行业就业的下降。因而，作者利用除木材行业以外所有其他行业的就业情况作为控制组，进行进一步的分析。 Lscyq表示就业情况，包含就业人数和企业数量两个指标；SIC24s是虚拟变量，属于木材行业值取1，否则取0；λcyq表示县-年-季度固定效应，εscyq为扰动项；其余变量与双重差分中保持一致。 进一步考虑到可能存在国际宏观经济趋势等混杂因素可能会在1990年政策颁布的同一时间影响到木材行业，作者利用加拿大木材行业的数据作为对照组进行了分析。 上式为三重差分的灵活形式，r表示州或者省，USAr为一组虚拟变量，属于美国的州时取1，属于加拿大的省时取0；λyq表示年-季度固定效应。 04 结论 双重差分的结果表明，1990年北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案这一政策给木材行业就业人数及企业数量带来负面影响。如下图表1所示，县级数据中，从全国的角度来看，在1990年政策实施后的几年里，木材行业的就业人数下降了28.1%（第1列），企业数量下降了9.5%（第2列）；从区域的角度来看，就业人数下降13.9%（第3列），企业数量下降了13.9%（列4）。为解决县级数据中个别县存在数据缺失可能会影响估计的问题，作者进一步对州一级的数据进行分析，结果发现木材行业就业下降22.9%（列5），企业数量下降6.7%（列6），但不具有统计意义上的显著性。在1984年至1989年的政策处理之前，在距离NSO栖息地25公里的县，木材行业的平均就业人数为11.46万人。从这个基准来看，在区域层面1990年北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案会造成1.6万个工作岗位的减少，在全国层面则会造成3.2万个工作岗位的减少。 表1 双重差分估计结果 为了排除劳动力市场变化趋势带来的影响，作者将木材行业与所有其他行业的就业情况进行比较。三重差分的估计结果如表2所示，在县级层面，木材行业就业人数下降32.9%，企业数量下降20.5%，均具有统计上的显著性，与双重差分结果类似。然而，在三重差分结果中，机构数量的下降是双重差分结果的两倍多。这表明，与其他所有行业相比，受影响县的木材行业企业出口具有更大的边际反应。 同时，考虑到全球木材市场变化的影响，文章使用了加拿大省级林业和伐木部门的就业数据作为控制组。表二第5列报告了政策前后美国木材行业处理组（华盛顿州、俄勒冈州和加州）与控制组（美国其他州以及加拿大林业和伐木部门）之间的三重差分估计结果，平均而言，华盛顿州、俄勒冈州和加州的木材就业人数下降了22.8%。 表2 三重差分估计结果 此外，文章进行了一系列的稳健性检验。一是考虑1994年西北森林计划可能带来的影响，使用1984-1994年数据进行估计，考察1990-1994年的平均处理效应；二是考虑可能存在潜在的溢出效应，使用美国东海岸的州作为控制组；三是根据美国森林服务区域进行分组，重新构造控制组分析；四是进行了安慰剂检验。 除考虑到政策对木材行业就业情况的影响外，文章还进一步探究了政策冲击对于木材市场及价格的影响。结果表明，北方斑点猫头鹰生活地区国家森林的木材销售下降了44.6%，到1994年西北森林计划实施时，相对于其他商品，木材的未来价格翻了一番。另外，对于各州的异质分析、政策对其他行业的影响及该政策对移民的影响文章都进行了探讨。 05 创新点 第一，作者使用非常详细的数据对1990年北方斑点猫头鹰纳入濒危物种法案这一政策给木材行业（就业人数，企业数量，木材市场，木材价格等）带来的影响进行了细致的分析。 第二，在政策颁布多年北方斑点猫头鹰的种群数量仍在减少，而工业界呼吁恢复采伐的情况下，本文所得到的分析结果能够给政府决策提供一定的参考。 第三，之前学者的研究大都集中在空气质量法规对特定行业的影响，或土地使用政策对就业的总体影响，缺乏土地保护政策对特定行业的具体分析，本文填补了这一空白。 ◆ 06 思考 首先，本文使用了双重差分、多重差分、合成控制法等多种实证策略探究1990年北方斑点猫头鹰列入濒危物种法案对劳动力市场带来的影响，在文中对于政策颁布时期可能存在的各类混淆因素（如国内市场变化的影响，国际市场变化的影响）进行了探究，工作非常细致，值得学习。 其次，关于工人失业，除了外部环境带来的影响，工人自身的原因也是一大重要影响因素，因此，未来的研究可以进一步考虑研究更多工人自身原因带来的失业影响。 再次，木材行业依赖于从森林中提取资源，而1990年政策的实施禁止了北方斑点猫头鹰栖息州近40%的资源基础进行开采，因此本文估计的影响可能处于处理影响分布的右尾。 原 文 摘 要 Environmentalpoliciesoftendrawcriticismduetotheirpotentialimpactsonlabormarketoutcomes.Previousworkhasstudiedsector-specificimpactsfollowingairqualityregulations,orexaminedoverallemploymenteffectsofland-usepolicies.InthecaseoftheprotectionoftheNorthernSpottedOwlundertheEndangeredSpeciesActin1990,millionsofacresofhighlyproductivefederaltimberlandinthePacificNorthwestandnorthernCaliforniaweresetaside.ConcernsregardingdecliningemploymentinthetimberindustryfollowingthelistingareoftenmentionedasacautionarytaleregardingfuturelistingsundertheAct.However,disentanglingthepolicyimpactfromothereconomicfactorsaffectingemploymentsuchasrecessionsandsector-specifictrendsischallenging.Weusearangeofcontrolgroupstoestimatetheimpactofthe1990listingoftheNorthernSpottedOwlhadonlabormarketoutcomesintheLumberandWoodProductssector.Oursetofmainresultsindicatelong-rundeclinesintimberindustryemploymentof13.9%usingaregionalperspective,28.1%usinganationalperspective,anda9.5%declineinthenumberofestablishments.Intheowlhabitatrangetherewere114,600timberemployeesinthepre-treatmentperiod;about1.4%oftotalemploymentinthosecounties.Intermsofjobs,thedeclinesrepresentaround16,000or32,000timberjobswithinthePacificNorthwestandnorthernCalifornia.Wefindheterogeneouseffectswithareashavinglargersharesofprotectedfederaltimberlandexperiencinglargerdeclinesinemployment.Ourfindingsindicatelandprotectionpoliciesmayposesignificantemploymentimpactstoland-reliantindustries. 编辑：张静辉 审核：汪阳洁 往期精选 22 NOV 2021 ●AER | 早期降雨与健康、教育及经济状况 ●PNAS | 移动电话能促进可持续发展吗？ ●PNAS| 集体护林成效好——集体产权制度可有效减少 亚马逊雨林的砍伐吗？   图片来源：百度图片   声明：内容仅代表作者对论文的理解，非原文翻译。   如获取更详细信息，请点击下方“阅读原文”。 3E经典论文∣前沿论文分享 长按，识别二维码，加关注 编辑：方钰银 审核：汪阳洁