平衡肥料使用的产量收益

政策研究工作论文 11134 平衡肥料使用带来的产量增长 来自东印度的证据 JulianArteagaKlausDeininger 公共公披共公露披共公授露披共权授露披权授 发展经济学发展研究组2025年5月 一份经过验证的可重复性包对于这篇论文而言是可在http://reproducibility.worldbank.org上获取，clickhere用于直接访问。 政策研究工作纸11134 摘要 如同大多数农业投入品一样，肥料的最佳使用利用了不同类型养分之间的生产互补性。养分施用强度的大幅差异表明，即使在固定的支出预算下，通过调整不同养分类型的肥料使用比例也存在着潜在的巨大生产力提升空间。本文利用东印度三个邦的大样本稻田的详细数据，研究更均衡的肥料使用——以田间钾肥与氮肥施用比例衡量——是否能够带来更高的产量和收入。为解决肥料施用决策的内生性问题，分析利用了印度农民所需求的氮肥并非内生的这一事实 它们主要在国内有限数量的制造工厂中生产，而所有钾肥基肥料都必须通过船舶从国外进口。该论文通过测量农田上氮磷钾肥施用比例、农民村庄与最近尿素生产工厂及最近国际港口之间的相对距离，评估了更均衡的肥料使用对产量和收入的影响。估计显示，在肥料使用的中位水平下，并保持肥料支出水平不变，将肥料施用选择调整为使肥料中氮磷钾比例翻倍，将使产量增加4.8%。 N I E A R C L P C A Y G ThispaperisaproductoftheDevelopmentResearchGroup,DevelopmentEconomics.Itispartofalargereffortbythe世界银行将为其研究提供开放获取，并为发展政策讨论做出贡献。 ：世界。政策研究工作论文也发布在互联网上，网址为http://www.worldbank.org/prwp。作者可以 S E ：可通过jdarteagav@gmail.com和kdeininger@worldbank.org联系。本文的经验证可重复性软件包在http://reproducibility.worldbank.org上提供，点击here用于直接访问。 政策研究工作论文系列发布正在进行的成果，以鼓励关于发展的思想交流 ：问题。该系列的一个目标是尽快发布研究结果，即使演示文稿并不完全完善。这些论文包含 ：作者姓名应予以注明。本文所表达的研究成果、解释和结论完全是作者的观点。这些观点不一定代表国际复兴开发银行/世界银行的立场。其附属机构，或世界银行执行董事或其所代表政府的机构。 由研究支持小组制作 平衡肥料使用带来的收益：来自东印度的证据 JulianArteagaKlausDeininger 关键词：农业生产力；印度；土壤肥力；投入补贴；环境管理JEL代码：Q12,O5,O13 我们感谢GayatriAcharya、DanielAli、RajeevChawla、SamCoggins、AndrewGoodland、TheaHilhorst、NoraKaoues、AvinashKishore、PritiKumar、MaxwellMkondiwa、AthiannanNatarajan、HariSankarNayak、HogeunPark、HeitorPellegrina和S.C.Rajshekar，感谢他们富有帮助的讨论和富有见地的评论，这些极大地提高了论文的质量。 1.引言 在发展中国家农业生产力提高的一个关键驱动因素是无机肥料的广泛采用，这些肥料因其增强粮食生产和推动结构转型过程的作用而被认可。Beaman等人，2013;Duflo,Kremer,&Robinson,2008;Ghose,Fraga,&Fernandes,2023;McArthur&McCord,2017).然而，即使在输入使用适度偏高的情况下，化肥的有效性也开始取决于利用不同类型养分之间的生产互补性（Ye等人，2021).单一类型肥料的过度使用会导致边际效益递减、因土壤酸化而降低未来生产力，并产生负面的环境和健康外部性(Bobbink等人，2010;Diaz&Rosenberg,2008;Guo等人，2010;Ward等人，2018).尽管在某些情况下，特别是在撒哈拉以南非洲，推广化肥使用的私人和社会回报率仍然很高，但Carter,Laajaj,&Yang,2021),美国和中国等主要农业生产国中 ，氮肥的低效高用和普遍失衡正日益成为一个紧迫的问题（Cui等人，2018;West等人，2014) . 在这篇论文中，我们研究了在印度农业背景下肥料失衡对农业生产力的影响。通过对印度东部三个州——安得拉邦、比哈尔邦和奥里萨邦——大量稻田的详细微观数据进行分析，我们首先记录了农民使用不同类型肥料养分的应用率存在巨大差异。在所有调查的田地中，中位数氮肥施用量是中位数钾肥施用量的7.9倍。1这一观察结果与在全国范围内针对不同地区、农户和营养类型所观测到的营养施用量显著差异的情况一致。Bora,2022)).相对于其他类型的养分，高氮使用量——这是印度农业中的一个长期趋势——由于针对不同类型肥料实施的差异化补贴而进一步加强，这些补贴通过影响相对价格扭曲了最佳投入选择(Chand&Pandey,2009; Chatterjee&Kapur,2017;Garg&Saxena,2022). 我们随后研究纠正这些失衡将如何提高农业生产。具体而言，我们研究营养素更均衡应用的影响 ——以钾（K）2对田地施用氧（O）到氮（N）——将对农业产量和农民收入产生什么影响。 1在印度化肥使用方面的省级比较中，Chand和Pavithra(2015)此外，在针对我们论文中所分析的三个州的研究中，也发现在K相对于N的应用率方面存在巨大差距。而且，通过考虑州级种植模式和作物特定养分推荐的综合情况，作者能够计算出“规范”所需的养分比率。虽然各州距离这一规范基准点的距离存在广泛差异，但论文所分析的三个州的实际K-N比率明显低于规范指标所指示的水平。 我们从数据中观察到的不同类型养分使用的生产互补性来提出这个问题，并展示了K-N比率、产量和收入之间的强相关性。为评估这些关联的因果性质并解释肥料施用决策中的内生性问题，我们的计量经济学策略利用了这样一个事实：印度农民需求的大部分氮基肥料是在有限数量的制造工厂中生产的，而所有钾基肥料都必须由船从国外进口。基于这一事实，我们用农民村庄之间的相对旅行距离来为每块田地的K-N养分比率构建工具变量。i)最近的尿素制造工厂，以及ii)最近的国际港口。这种方法利用了不同类型化肥供应链中独特的地理限制——例如McArthurandMcCord(2017)—and提供了不同营养物质在空间上的相对成本、可用性和应用率的合理外生变化。 我们的2SLS估计显示，在不考虑化肥使用基线水平的情况下，钾氮比率增加一个标准差会导致水稻产量增加16%。这种效应大约是OLS估计结果的十倍，表明将化肥使用转向更均衡的营养投入所带来的潜在效益，可能远大于简单相关性所揭示的。基于这些估计，粗略计算表明，在中等化肥施用量和价格水平下，若调整化肥选择以保持总支出不变但将钾氮比率提高一倍，则产量将增加4.8%，或按平均值计算为每季0.204吨/公顷。我们发现这些产量增长伴随着农民收入的积极影响，尽管其影响程度难以精确估计。这些结果与农业投入互补性的经济文献（Abay等人，2018;Bohr等人，2024)并提供实证证据以支持旨在优化施肥以作为提高农业生产力途径的政策 。 本文的主要贡献在于呈现平衡肥料施用选择对农业产出的因果影响证据。虽然我们的实证策略利用了不同类型肥料相对成本的变化，因此最直接地针对通过改变相对养分价格来改善投入选择的政策，但我们的估计也表明——即使是在当前价格下——重新平衡肥料需求可以提高产量，而无需增加支出水平。 因此，我们探讨可能解释农民为何不选择更均衡的肥料组合的附加因素。利用一个包含奥里萨邦农民调查回复的补充数据集，我们提供了证据表明，农民对养分多样性的缺乏了解可能是阻碍更高效投入使用的主要障碍之一。我们主张，向农民提供关于均衡养分应用的益处的一般信息，并帮助他们识别可提供此类均衡的不同类型肥料，可能是一种提高农业生产力的成本效益政策。从这个意义上说， 本文也为研究数字扩展服务对农业生产率影响的文献做出了贡献。Beg,Islam,&Rahman,2024;Corral等人，2020;Fabregas等人，2025;Gars等人，2025; Harou等人，2022;Islam&Beg,2021通过强调通用知识信息传递可能既更具有成本效益，也是基于单个地块特定特征传递更复杂、更精细信息的前提条件。 在论文的下一部分，我们描述了用于分析的不同数据来源。第3节介绍了研究的背景，并描述了推动这一研究的要点。第4节概述了实证策略，包括其动机和细节。第5节呈现并讨论了估计结果 ，第6节得出结论。 2.数据 我们调查了肥力平衡与农业生产力之间的关系，使用了由多个研究团队在2017年至2019年间收集和协调的详细农户级调查数据。南亚谷物系统倡议：(CSISA).Weusefarmer-leveldataoriginallycompiledbyCoggins等(2025)为研究三个南亚国家的几个水稻种植地区的氮肥利用效率，我们将此数据通篇称为CSISA-NUE数据集。鉴于我们实证策略的性质，我们仅关注印度的农民。我们选定的样本包含了2017年至2019年间在三个印度东部邦——安得拉邦、奥里萨邦和比哈尔邦——耕种水稻的小农的信息。2 TheCSISA-NUE该数据集包含农民在最近一个季风季节对家庭最大水稻田的报道数据。抽样框架旨在选取对州级粮食安全目标具有高相对重要性的区。在这些区内，选择稻田以确保样本能代表该区的稻田状况。每项调查收集了农民关于田块面积、水稻产量、水稻产地价格（我们以此计算每公顷收入指标）以及不同类型肥料施用率详细信息的反馈。该数据集还提供了关于与人口统计特征、市场准入、灌溉状况、种子可用性、土壤质量感知和天气结果等众多与田块和户级变量相关的直接收集或协调的公开可用次要数据。全部变量的汇总统计 2尽管我们在整个研究中一直将该地区称为比哈尔邦，但此次调查的样地样本还包含了来自UttarPradesh东部几个区的村庄，具体包括Ballia、Chandauli、Deoria、Ghazipur、Gorakhpur、Kushinagar、Maharajganj、Mau和Siddharthnagar。此外，虽然原始数据集也包含了旁遮普-哈里亚纳地区的农田信息，但由于部分调查村庄存在更高的缺失值率（主要受COVID-19大流行期间出行限制的影响），我们将这一样本从本次研究中排除。 用于本研究✁内容显示于附录中✁表A1。重要✁是，CSISA-NUE数据集还包含每个调查田地 ✁GPS记录坐标。 我们✁实证策略，详细描述于第4节，利用了农民相对于尿素制造厂和国际港口✁相对出行距离 ✁差异。关于主要尿素制造厂✁位置信息，是通过查阅提供全国所有主要化肥制造单位详尽清单 ✁官方政府通讯获得✁，该清单按尿素、磷酸一铵（DAP）、复合肥（NPK）和硫酸铵细分了化肥生产能力。3仅将记录为尿素生产设施✁场所纳入分析，并根据其运营状态、公司名称和厂址名称，使用谷歌地图对各场所进行地理定位。共识别并地理定位了14个州内33个主要尿素制造厂址。主要国际港口位置信息源自港口统计手册(2015),由公路运输与高速公路部运输研究局编制。该文件包含了一份涵盖全国范围内运行✁13个指定主要国际港口✁全面清单。 SincetheCSISA-NUE数据集并未明确记录所调查田地点位✁行政单位，我们将田位✁坐标与由村级形状文件构✁✁数据进行叠加分析。SHRUG 项目（Asher等人，2021),并将其分配到相应✁村庄、区（即一组村庄）和县。鉴于坐标在CSISA-NUE因保密需要而被屏蔽，且我们无法直接观测每