这篇论文关注全球农业可持续转型中的一个关键问题：耕地经营规模到底应该扩大到什么程度，才能同时兼顾粮食产量、农民收入和农业碳减排。作者将耕地经营规模定义为每个农业劳动者经营的耕地面积，利用1991至2021年165个国家的面板数据，构建双向固定效应模型，分析经营规模与单位面积粮食产量、农业劳动者增加值、农业碳排放密度之间的关系，并使用NSGA III多目标优化算法识别不同规模区间的帕累托最优边界。研究发现，耕地经营规模与粮食单产呈倒U型关系，与农业碳排放密度呈U型关系，与农业劳动者增加值呈稳定正相关。中等规模经营是唯一能够在增产、增收和减排之间形成较好协同的区间。小规模系统主要受粮食生产不足约束，中等规模系统主要受收入增长不足约束，大规模系统则面临高碳排放压力。
全球农业同时面临粮食安全、农民收入和气候行动三重压力。人口增长和饮食结构升级持续推高粮食需求，但可耕地资源已经接近生态约束边界。与此同时，极端气候、水资源短缺和土壤退化要求农业在提高产出的同时降低环境压力。过去许多国家依赖农业技术进步提高产量，但技术进步也可能伴随化肥、农药、机械和能源投入增加，从而造成土壤退化和农业污染。在这一背景下，耕地经营规模被视为影响农业组织结构和可持续绩效的重要变量。小农经营可能具有精细管理优势，但劳动生产率和机械化水平较低。大规模经营可能提高劳动效率和收入，但也可能因为机械、化肥、柴油等投入增加而抬高碳排放。因此，最优规模不能只从单一产量或单一收入判断，而需要在粮食生产、收入增长和环境可持续之间进行综合权衡。
图1展示了论文的总体概念框架。图中将耕地经营规模置于粮食生产、农民收入和农业碳排放之间，并对应SDG2、SDG8和SDG13。小规模经营通常表现为低机械化、高劳动投入和分散排放；大规模经营则表现为高机械化、固定投资增加和劳动替代。论文由此强调，规模扩张既可能带来经济收益，也可能增加生态成本。
全球尺度上，耕地经营规模与粮食产量、农民收入和农业碳排放之间分别是什么关系？
耕地经营规模扩大会带来规模经济，还是会引发边际收益下降和环境成本上升？
不同收入水平和农业政策支持水平下，耕地经营规模的影响是否存在差异？
小规模、中等规模和大规模经营在增产、增收和减排之间面临哪些不同权衡？
如何利用多目标优化方法识别适合不同国家发展阶段的耕地经营规模调控策略？
论文从两个机制解释耕地经营规模的影响。
第一是规模效应。随着经营规模扩大，专业化分工、机械化和固定资产利用效率提高，可能降低单位成本并提高粮食单产。但当规模过大时，组织和监督成本上升，雇佣劳动激励不足，可能导致管理粗放、投入过度和边际收益下降。
第二是要素替代效应。小规模经营中，农户常用劳动、化肥和农药弥补机械化不足。中等规模经营中，机械和灌溉设施能够较充分使用，并减少无效投入。大规模经营中，劳动力短缺和成本上升会推动机械、化肥、柴油和塑料薄膜等现代投入替代劳动，从而增加碳排放压力。
图2展示论文的理论分析路径。随着耕地经营规模从小到大变化，粮食生产、农民收入和农业碳排放呈现不同函数关系。图中直观表达了三类关系：粮食单产可能先升后降，农民收入随规模扩大而增加，农业碳排放密度可能先降后升。
论文构建了1991至2021年165个国家的面板数据。耕地面积、农业劳动力、粮食产量和农业碳排放数据主要来自FAO。农业劳动者增加值来自世界银行，并统一为2015年不变价美元。控制变量包括通货膨胀率、人均GDP、农村人口比例、化肥消费、农药消费、灾害频次、平均地表温度变化和人均土地面积等。
核心解释变量为耕地经营规模，即耕地面积除以农业劳动者数量。被解释变量包括单位面积粮食产量、农业劳动者增加值和农业碳排放密度。农业碳排放密度表示单位耕地面积上的农业二氧化碳排放，来源包括农业能源使用、机械化作业、水稻种植、秸秆管理、化肥农药使用和食物系统废弃物处理等，但不包括森林砍伐或土地利用变化引起的排放。
第一，论文使用国家和年份双向固定效应模型，估计耕地经营规模及其平方项对三类目标的影响。平方项用于识别倒U型或U型非线性关系。
第二，论文进行稳健性检验，包括替换被解释变量、调整时间固定效应设定、筛选粮食生产较稳定国家样本、剔除异常值、缩短样本期和移除化肥控制变量等。
第三，论文开展异质性分析，分别按收入水平、农业政策支持水平和经营规模类型进行分组。经营规模被划分为小规模、中等规模和大规模，分别为0至2公顷每人、2至20公顷每人和大于20公顷每人。
第四，论文使用NSGA III多目标优化算法构建帕累托前沿。目标包括最大化单位面积粮食产量、最大化农业劳动者增加值和最小化农业碳排放密度。该方法适用于三目标优化问题，能够识别不同规模区间下的协同边界和冲突结构。
1991至2021年，美国、加拿大和澳大利亚长期保持较大耕地经营规模。阿根廷在2001至2021年间经营规模明显扩大。欧洲多数国家处于中等规模水平，法国、瑞典、芬兰、德国、白俄罗斯和俄罗斯等国规模持续增长。相比之下，亚洲和非洲大多数国家仍以小规模经营为主，规模变化较慢。这说明，发达国家更依赖机械化和大规模经营，发展中国家仍保留小农经济特征。
图3：1991至2021年全球耕地经营规模时空格局
图3展示1991、2001、2011和2021年全球CLOS空间分布，并选择若干代表性国家展示时间轨迹。该图显示，北美和澳大利亚长期保持大规模经营，欧洲逐渐扩张，亚洲和非洲经营规模整体较小且变化缓慢。
基准回归显示，耕地经营规模的一次项显著为正，平方项显著为负，说明CLOS与单位面积粮食产量呈倒U型关系。加入控制变量后，该关系仍然稳定。U检验显著，拐点约为97.091公顷每农业劳动者，且位于样本观测范围内。
这表明，在一定范围内扩大经营规模有利于提高粮食单产，因为机械化、灌溉设施和生产管理效率提高。但当规模过大后，组织成本和管理难度上升，可能导致粗放经营和边际产量下降。
农业劳动者增加值与CLOS呈显著正相关。加入控制变量后，CLOS系数为929.009，说明每增加一个单位经营规模，农业劳动者增加值平均增加约929美元。该结果支持规模扩大有利于提高农业劳动生产率和农民收入。
但论文也指出，这种收入增长主要反映平均劳动产出提升，并不等同于收益公平分配。规模化过程中可能出现小农边缘化、土地权利不稳定和收入分配不平等等问题。
结果显示，CLOS与农业碳排放密度呈U型关系。加入控制变量后，关系依然稳健。U检验显著，拐点约为66.00公顷每农业劳动者。也就是说，早期规模扩大可能通过提高机械和投入利用效率降低单位耕地碳排放，但当规模超过一定水平后，大规模机械、化肥、柴油和高碳投入增加，会使碳排放密度反弹。
图4：耕地经营规模与粮食单产、农业劳动者增加值、农业碳排放密度之间的关系
图4包括三个子图。图4a展示CLOS与GYPA的倒U型关系，峰值约在97.091处。图4b展示CLOS与AVA的线性正相关。图4c展示CLOS与ACED的U型关系，最低点约在66.00处。该图是论文验证三项核心假设的关键结果图。
按收入水平分组后，低收入和中低收入国家中，CLOS与粮食单产呈U型关系；而中高收入和高收入国家中，CLOS与粮食单产呈倒U型关系。论文认为，低收入国家普遍存在土地破碎化和基础设施不足，初期扩张可能因资本约束无法立即提高效率，只有规模达到一定水平后，机械化和技术投入才逐步发挥作用。高收入国家则具备较强技术和资源配置能力，初期规模扩大能快速提高效率，但过大规模会带来管理复杂性和环境成本上升。
同时，不论收入水平如何，CLOS均与农业劳动者增加值正相关，但高收入国家的正向作用更强。农业碳排放密度方面，高收入国家中CLOS与ACED呈U型关系，低收入国家中这一效应不显著。
6. 农业政策支持能够增产增收，但难以根本降低大规模碳成本
论文以农业取向指数AOI衡量农业政策支持水平。结果显示，在高农业政策支持国家中，CLOS对粮食单产和农业劳动者增加值的正向作用更强。高政策支持还使农业碳排放密度在较小规模处达到最低值，说明技术补贴和集约管理可能提高小规模和中等规模经营的减排效率。
但政策支持并没有从根本上消除过度大规模经营带来的边际收益下降和碳排放反弹问题。换言之，补贴和政策扶持如果偏向资本密集型投入，也可能锁定高排放农业路径。
按经营规模分组后，小规模、中等规模和大规模经营表现不同。小规模经营中，CLOS与粮食单产呈U型关系，说明小农系统存在产量瓶颈。中等规模经营中，CLOS显著提高粮食单产，并且碳排放压力相对较低。大规模经营中，CLOS对粮食单产不再显著，但仍能提高农业劳动者增加值，同时碳排放问题更加突出。
因此，中等规模经营是唯一能够同时较好兼顾增产、增收和减排的规模区间。它既避免小规模经营的效率不足，也避免大规模经营的高碳投入和管理成本问题。
图5：不同耕地经营规模区间下GYPA、AVA和ACED的帕累托最优解分布
图5展示小规模、中等规模和大规模经营的三目标帕累托前沿，并进一步给出GYPA ACED、AVA ACED和GYPA AVA的二维投影。小规模组表现为粮食单产最低、碳排放相对较低，说明其环境负担较小但生产效率不足。中等规模组粮食单产明显提高，碳排放密度达到最低，三目标最均衡。大规模组粮食单产和收入较高，但碳排放密度明显上升，说明效率收益以环境成本为代价。
论文并未简单否定小农优势，而是指出小农优势主要体现在特定条件下的单位面积产量或精细管理。全球结果显示，随着规模扩大到中等区间，产量和收入都可能提升；但进一步扩大则会出现边际收益下降。因此，小农优势并非普遍、无限和自动成立，而是具有条件性和规模边界。
单目标回归中，粮食单产峰值约为97.091公顷每人，碳排放最低点约为66.00公顷每人。但论文强调，这些拐点不等于真正的最优经营规模。真正的最优规模取决于国家对产量、收入和减排目标的权重选择，也受到收入水平、政策支持、资源禀赋和制度安排影响。
论文将结果与Hayami和Godo的三类农业问题相联系。小规模系统主要受粮食安全问题约束，类似低收入国家的第一阶段问题。中等规模系统在三目标上最均衡，但收入增长仍是主要短板，类似中等收入国家的农民相对贫困问题。大规模系统产量和收入较高，但碳排放密度急剧上升，说明当代大规模农业的结构调整问题已经转化为低碳转型问题。
论文特别提醒，帕累托最优强调总产量、平均收入和排放密度效率，不等于分配公平。现实中的土地集中和中等规模经营可能伴随小农被排挤、传统土地权利弱化和农村不平等加剧。因此，规模调控政策必须同时配套土地权利保护、公平补偿和收益共享机制。否则，即使平均产量提高，也可能削弱农业可持续发展的社会基础。
第一，1991至2021年全球耕地经营规模存在显著区域分化。发达国家普遍保持并扩大大规模经营，亚洲和非洲多数发展中国家仍以小规模经营为主。
第二，全球范围内，CLOS与粮食单产呈倒U型关系，与农业碳排放密度呈U型关系，与农业劳动者增加值呈稳定线性正相关。
第三，中等规模经营是唯一能够在增产、增收和减排之间实现较好平衡的经营规模区间。
第四，治理环境显著影响规模效应。低收入国家中，粮食单产对CLOS呈U型响应；高收入国家中则呈倒U型响应。强农业政策支持能够增强增产和增收作用，但无法根本克服过度规模扩张的边际收益下降。
第五，农业规模调控应根据国家经济发展阶段、治理能力和资源约束制定差异化路径，而不是简单追求大规模化。
第一，CLOS指标使用每个农业劳动者经营的耕地面积，难以区分主动规模整合和因劳动力外流导致的被动土地撂荒。未来应结合地块尺度土地经营数据加以改进。
第二，本文使用国家尺度面板数据，难以捕捉地块数量、土地流转制度、经营主体类型和地方治理安排等微观信息。未来可结合农户调查、地块数据和地方制度变量深化识别。
第三，本文没有使用工具变量和2SLS方法，主要因为全球尺度上很难找到同时满足多目标方程外生性要求的工具变量。未来可利用更细制度数据或外生政策冲击开展因果识别。
第四，未来应进一步纳入收入分配、公平、土地权利、粮食主权和农村社会韧性指标，避免将农业可持续性简化为平均产量、平均收入和平均排放效率。
第五，未来可将NSGA III优化结果与具体国家政策情景结合，模拟不同补贴方向、土地流转制度、低碳技术推广和小农保护政策下的规模调控路径。
Liu, C., de Vries, W. T., Li, F., & Cui, X. (2026). Optimal cultivated land operation scale for sustainable agriculture: A global multi-objective optimization framework balancing yield, income and emission. Land Use Policy, 168, Article 108085.
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