文献分享|中国北方的灌溉投资与农业生产力

灌溉长期以来被公认为农业生产力的关键决定因素，尤其在易受水资源短缺影响的地区（如Bardhan et al., 2012; Blakeslee et al., 2023; García Suárez et al., 2019; Q. Huang et al., 2006）。随着全球农业系统面临日益加剧的气候变率，理解灌溉对农业生产力的因果效应变得愈发紧迫。然而，准确估计灌溉的真实效应面临内生性问题的困扰，因为灌溉投资往往受到经济条件和地理特征等同样影响农业产出的因素驱动。此外，尽管灌溉被广泛认为能够提高作物产量，但其长期经济回报仍缺乏充分认识。同时，鲜有研究系统识别灌溉影响农业生产力的作用机制，这使得我们对其更广泛经济效益的理解存在显著空白。

本研究利用一套独特的数据集，该数据集来源于中国北方88个代表性村庄在15年间开展的五轮纵向家庭调查。样本充分代表了中国干旱灌溉农业区的特征。我们利用政府灌溉投资在这些村庄中的实施时点来识别灌溉投资对农业生产力的因果效应。¹重要的是，本研究旨在揭示这一效应背后的作用机制，并估算灌溉投资的成本效益比。与以往研究主要考察灌溉对农业产出值的影响不同，本研究纳入了四种不同的生产力指标——单位播种面积产出、单位劳动投入产出、农业全要素生产率（TFP）以及农业净收入——从而提供了灌溉在不同维度上效应的更全面图景。为增强可比性，我们聚焦于三种主要粮食作物（水稻、小麦和玉米），这三类作物占中国粮食总产量的90%以上。为指导实证分析，我们构建了一个概念框架，以考察灌溉投资影响农业生产力的主要渠道。

我们发现，灌溉投资使灌溉耕地面积占比提高了11.0个百分点，进而显著提升了全部四项农业生产力指标。估计结果表明，灌溉投资使单位面积产出提高了14.9%，农业净收入增长了15.6%，农业全要素生产率改善了13.7%。然而，灌溉投资对单位劳动农业产出的影响更为突出，使其提高了36.2%——是其他生产力指标所受影响的两倍以上。我们证明，单位劳动产出受到的显著更大影响，归因于灌溉在大幅减少农业劳动投入的同时有效扩大了耕地面积。

我们识别出灌溉提高农业生产力的四条主要渠道。第一，灌溉投资显著增加了农药、化肥和机械的使用量，增幅分别为14.1%、6.2%和14.2%。这些投入属于"高生产力投入"，能够突破传统资源约束提高农业产出（Chambers et al., 2010; McArthur & McCord, 2017; Tilman et al., 2002）。第二，灌溉投资使退耕和撂荒地占比下降了7.6%，并使耕地流转出租占比提高了2.4%，从而带来了耕地面积的净增加。这一耕地面积的净增长是单位劳动产出上升的重要来源。第三，灌溉投资使农户家庭平均农业劳动时间减少了16.1%，非农劳动时间增加了8.7%。农业劳动投入的减少是单位劳动产出增幅显著更大的另一解释。第四，灌溉投资能够抵消超过一半的干旱对农业收入造成的损失。通过对上述渠道的分析，本研究为灌溉投资如何提升农业生产力提供了新的见解，尤其是在气候变化和乡村转型的背景下。此外，我们还开展了异质性分析，结果表明初始生产力较低的土地从灌溉投资中获益更多，而女性劳动力较多且来自较贫困村庄的农户从投资带来的劳动力再配置效应中获益更多。

我们在不同气候变化情景下估算了中国北方灌溉投资的成本效益比。研究发现，即使不考虑灌溉对干旱损失的缓解效应及其对非农收入的影响，成本效益比已然很高；10年的回报几乎足以覆盖灌溉投资的全部成本。若考虑灌溉在RCP4.5和RCP8.5气候变化情景下对干旱损失的缓解效应，成本效益比将显著提高。更为重要的是，若进一步纳入灌溉通过劳动力再配置对非农收入的影响，成本效益比将翻倍以上。这一发现表明，节约农业劳动力是灌溉投资改善农户福利的一条关键渠道。

本文对灌溉与农业生产力领域的文献做出了若干重要贡献。第一，本文提供了灌溉升级对农业生产力影响的稳健因果证据。尽管已有大量研究考察了灌溉对农业结果的影响，但结论参差不齐。部分研究发现灌溉对农业产出具有显著正向影响（如García Suárez et al., 2019; Q. Huang et al., 2006），而另一些研究则发现影响不显著（如Fuglie et al., 2021; Mazur, 2023）。造成结论分歧的一个可能原因在于灌溉投资具有内生性，而多数现有研究未能充分处理内生性偏误。附录A.1回顾了发表在主流经济学期刊上的22篇相关文献。文献综述显示研究结论存在分歧，且在22篇文章中仅有4篇尝试运用标准因果识别方法处理内生性偏误（Bravo-Ureta et al., 2020; Duflo & Pande, 2007; Dyer & Shapiro, 2023; Jones et al., 2022）。本研究与这些因果效应研究最为接近。关键区别在于，本研究是唯一采用四种不同生产力指标的研究——而现有研究主要关注农业收入效应——并且利用全面的家庭调查数据计算了投资成本效益比。需要指出的是，由于大多数村庄在本研究所考察的公共灌溉投资之前已具有较高的灌溉率，且投资主要集中于提高供水可靠性的小型项目，因此本研究的发现应被理解为反映了政府灌溉升级的潜在影响，而非灌溉的边际生产力。

第二，本研究对灌溉提升农业生产力的作用机制进行了更为全面的考察。我们不仅考虑了已有充分文献记录的路径——如劳动力再配置（如Asher et al., 2022; Xiao et al., 2022）和缓解气候冲击损失（如Birthal et al., 2015; Gatti et al., 2021; Siebert et al., 2017; Troy et al., 2015; D. Wang, Zhang, et al., 2024; Zhu & Burney, 2022）——还纳入了较少被探讨的机制，包括高生产力投入品采纳的增加和耕地面积的扩展。这些发现是对现有灌溉与农业生产力研究的有益补充。据我们所知，本研究是首个利用家庭层面数据系统分析灌溉作用机制的研究。也有部分研究从集约边际（即已灌溉土地上用水强度的调整）和广延边际（即灌溉总体规模或结构的变化）的视角评估了灌溉政策的影响（如Cameron-Harp & Hendricks, 2025; Drysdale & Hendricks, 2018; Earnhart & Hendricks, 2023）。本研究表明，公共灌溉投资通过用水的集约边际和广延边际两条路径影响农业生产力，从而对这一文献做出了贡献。

第三，本研究提供了对灌溉投资政策制定至关重要的全面成本效益分析。我们的分析不仅考虑了灌溉投资对农业收入的影响，还纳入了其在不同气候变化情景下缓解干旱损失的效应，以及通过农业—非农劳动力再配置对非农收入的影响。这些分析是对仅考虑灌溉对农业结果影响的现有研究的重要补充。我们表明，考虑灌溉对干旱损失的缓解效应可显著提高灌溉投资的估计收益。更为重要的是，我们指出，若忽略劳动力再配置带来的潜在收益，可能导致对灌溉投资回报的估计偏低超过一半。

本文其余部分安排如下：第二部分介绍研究背景；第三部分构建概念框架，以阐释灌溉影响农业生产力的作用机制；第四部分描述数据与识别策略；第五部分报告估计结果；第六部分为结论。