浅谈b抗虫棉的发展

浅谈b抗虫棉的发展

自1997年中国政府批准开展抵制有害作物商业化以来，种植面积从1997年的2400公顷增加到2001年的209公顷。这是近年来罕见的快速农业技术之一。Bt抗虫棉的快速扩散与其治虫次数减少所导致的成本节约有关。根据我们对1999年农户调查数据的研究,种植Bt抗虫棉的农户不仅由于农药施用量的减少而增加了棉农生产的经济效益(苏军等,2000年;Prayetal,2001;Huangetal,2002),而且同时也有效地降低了农民由于施用农药所引起的农药中毒人数与比例(Prayetal,2001)。然而,过去的研究由于多数是对一年调查数据的分析,而一些批评者则认为,Bt抗虫棉的持续采用会导致对棉铃虫抗性的下降(如Xue,2002)。多年来农业政策研究中心对河北、山东、河南、江苏与安徽五省种植Bt抗虫棉的农户进行了跟踪调查,根据这些跟踪调查的数据,我们分析了种植Bt抗虫棉农户在连续多年种植以后农药施用量的变化情况及其决定因素,并分析了Bt棉种子质量差异对农药施用的影响,在此基础上,提出了有关Bt抗虫棉技术管理的政策建议。一、数据来自农民使用农药(一)样本选择前的调查为了了解Bt抗虫棉的种植对农户棉花生产的影响,中国科学院农业政策研究中心自1999年以来,连续三年对我国黄河流域和长江流域的棉花主产省河北(1999～2001)、山东(1999～2001)、河南(2000～2001)、安徽(2001)和江苏(2001)5省的1055个棉花种植农户进行了跟踪调查,其中1999年调查了283户,2000年调查了407户,2001年调查了366户。在样本选择前,首先对这些省份棉花种植的基本情况进行分析,然后根据各地抗虫棉的推广情况和分布,确定有代表性的调查县和调查村,最后在农户层次上进行随机抽样,对农民做入户调查。这种抽样方法既保证了所选择样本村为抗虫棉种植村,同时保证了样本的随机性。表1为三年调查的样本农户种植抗虫棉与非抗虫棉的基本情况。(二)农药投入的差异表2列出了不同省份样本农户农药投入量的比较。由表2看出,除了江苏省Bt抗虫棉与非Bt棉的农药施用量之间的差异接近5%的显著水平外(这是因为江苏省调查的农户2001年的棉铃虫发生程度较轻的缘故),其余都达到1%的显著水平。不同年份被调查样本农户农药投入量差别较大。从样本总体分析,1999年调查的种植非Bt棉花品种的样本农户每公顷要投入60.7公斤农药,而种植Bt抗虫棉的农户每公顷只须投入11.8公斤农药,前者比后者多48.9公斤。2000年调查的样本农户,前者要比后者多28公斤/公顷;2001年调查的样本农户,前者要比后者多54公斤/公顷。年度间农药施用量的差异除了每年被调查的样本农户所在的地区不同外,不同年份棉铃虫的发生程度差别较大是一个重要原因。另外,不同地区间的农药投入量也存在着差异。表2的数据表明,河北省的农药投入量较少,安徽省的农药投入量较多。然而,据我们调查,虽然Bt抗虫棉的农药投入量都明显少于非Bt棉的农药施用量,但是并非所有地区都充分利用了抗虫棉的抗虫性。2001年我们在江苏省调查时,一些农户反映,当年最严重的虫害是红蜘蛛,棉铃虫的发生程度很轻,所以一些样本村农民对两种棉花的农药投入差别并不大;而同是长江流域棉区的安徽省,不但棉铃虫害严重发生,其他虫害也同样严重,农民虽然对两种棉花的农药投入都较多,但对非Bt棉的农药投入比对Bt抗虫棉的农药投入多近57公斤/公顷,Bt抗虫棉的抗虫特性还是得到了充分发挥。(三)bt抗虫棉农户农药施用量表3列出了1999～2001年被调查农户棉花生产农药施用量与棉花种子质量等因素之间的相关关系。其中Bt抗虫棉的农药施用量明显少于非Bt棉的农药施用量。表3表明了农民采用不同质量的种子与其农药施用量之间存在的差异关系。简单的统计分析表明,采用包衣种子Bt抗虫棉农户的农药施用量要比采用未包衣Bt抗虫棉的农户农药施用量平均少4.3公斤/公顷,采用包衣的非Bt棉种子要比采用未包衣的非Bt棉种子农药施用量少28公斤/公顷。这说明包衣种子的确可以有效减少农药投入。同是Bt棉,种子质量属于“I”级的Bt棉花其农药用量也略小于种子质量属于“II”级的Bt棉花。表3的数据还显示,无论农户种植的是Bt抗虫棉还是非Bt棉,采用自留种子还是交换种子,农户棉花生产的农药施用量都要多于购买种子的农药施用量。其中,采用购买种子的农户其种植Bt抗虫棉比采用自留或者交换种子的农户农药施用量少4公斤/公顷,而采用购买种子的农户其种植非Bt棉比采用自留或交换种子的农户少施用农药27公斤/公顷。除此之外,表3的结果显示出随着农药价格的提高,两种棉花的农药施用量都是减少的,农药价格和农药施用量之间存在着明显的负相关关系。二、研究区和模型设定以上两节是对Bt抗虫棉和非Bt棉农药施用量的差异及其影响因素所做的简单的统计描述分析,但棉农施用农药的多少是多种因素共同作用的结果。为此,本节我们对棉农在棉花生产中的农药施用数量作了多因素计量分析。影响农户农药施用量的因素主要包括农户本身的特征、农药价格、技术因素、种子质量、病虫害发生的严重程度(包括年份、地区与灾害性气候)等因素。农药施用量的计量经济模型的表达式为:农药施用量=f[农药价格,技术因素,种子质量,农户特征,年份,地区,气候]式中农户特征包括年龄、受教育年限、是否村干部、是否接受过Bt抗虫棉培训、种植规模和农户的预期损失估计等变量,其中个人素质变量采用的是被调查农户户主的特征变量。农药价格采用被调查户当年所施用各种农药的平均价格。其他两年的农药价格都被换算为1999年的不变价,这样可以消除通货膨胀的影响。技术因素包括抗虫棉/非抗虫棉变量、抗虫棉基因来源变量、杂交种/常规品种变量和春棉/夏棉变量,所有这些变量均用虚变量表示。其中抗虫棉/非抗虫棉变量是以非抗虫棉作对照;抗虫棉基因来源以非Bt品种作对照,包括中国农科院基因、孟山都基因和其他不可确定基因共三个变量;杂交品种/常规品种变量以常规品种作对照;春棉/夏棉变量以夏棉作对照。种子质量变量包括包衣种子/非包衣种子、农民自留或交换种子/农民购买种子和种子等级I/II三类变量,一般来说购买的种子和包衣种子的质量较好,其中农民购买种子的渠道包括种子公司、县棉花办公室、良种场和轧花厂、农业技术推广站等;模型中只把来源于种子公司的种子按照其价格分为等级I和等级II两类,主要是考虑到目前种子公司混乱,售出的种子质量差异很大。年份变量引入的是2000年和2001年虚变量,以1999年为对照。地区变量引入的是河南、山东、安徽、江苏四省虚变量,以河北省为对照。气候变量引入的是洪涝灾害虚变量,以正常气候条件为对照。为了避免变量之间的相互重复,本研究对技术变量和种子质量变量分别纳入不同的模型中进行估计。所有模型均采用最小二乘法(OLS)来估计,其结果见表4-A和表4-B。(一)模型拟合度检验由表4-A和表4-B看出四个模型调整后的拟合优度都是0.55,这对横截面数据而言拟合度是比较高的,并且出现在不同模型中同一个变量的估计系数和显著水平都比较接近,表明这些模型的结果稳定,估计结果比较好。以下分别就不同因素对抗虫棉农药施用的影响进行分析。1.东南角表4-A中Bt抗虫棉虚变量的系数为-34.32,并且达到极显著水平,表明农户采用Bt抗虫棉种子要比采用非Bt棉花种子每公顷少投入农药34.3公斤。这与我们以前的研究结果基本相同(以前我们的研究结果显示,Bt抗虫棉比非抗虫棉每公顷少施用农药35公斤,见Huang等,2002)。Huang等的研究是以1999年黄河流域棉区样本省份的农户调查数据为基础的,而本研究中被调查的样本农户扩大到了长江流域棉区并且包含了3年(1999～2001)的时间跨度,Bt抗虫棉对农药的估计系数并没有多大变化,这充分说明了该Bt抗虫棉的抗虫效果比较稳定。2.不同基因来源的抗虫性能由于Bt抗虫棉的抗虫性主要来源于种子携带的Bt抗虫基因,所以抗虫基因的不同来源应该对农药施用有影响。按照基因来源将Bt抗虫棉虚变量分为中国农科院基因品种、孟山都基因品种和其他不可确定基因来源的品种。估计结果发现,三种基因来源的Bt抗虫棉品种都与农药投入量极显著地负相关,但回归系数之间存在差别。能够明确的是采用中国农科院和孟山都基因来源的种子可以减少农药施用量34～35公斤/公顷,二者几乎没有差别;而采用其他不可确定基因来源(不能确定是上述基因的哪一种)的品种比确定基因来源的品种要多投入农药4公斤/公顷,说明后者其抗虫性要比以上两种基因来源的种子稍微差一些(见表4-A模型2)。但从总体看,不同基因来源的抗虫棉品种的抗虫性差别不大。这个结果表明,两种正规Bt基因在大田生产中的抗虫效果很接近。但是由于一些机构为了获得非法利润,将一些未通过审定和转基因安全生产评定的品种,主要是那些基因来源不可确定的品种直接投放到市场,所以其抗虫效果比正规Bt棉要略差一些。另外,四个农药施用模型的估计结果都表明,杂交品种虚变量与农药投入量极显著地正相关,采用杂交品种要比采用非杂交品种多投入农药13公斤/公顷以上。3.种子质量变量的影响(1)抗虫效果分析从表4-B模型4的估计结果发现,虽然两种Bt抗虫棉种子(等级I和II)都可以极显著地减少农药投入,但是种子公司销售的优质Bt棉种子(等级I)要比质量较差的种子(等级II)多减少农药投入5公斤/公顷。说明种子公司销售的高质量的Bt抗虫棉种子具有更为有效的抗虫效果。前者比后者相当于节约农药投入125元/公顷(农药价格按本研究样本农户农药的平均价格25元/公斤计算)。如果采用等级II种子的农户占种植Bt抗虫棉的农户的比例按照本研究2001年样本的39%计算,则会发现采用Bt棉种子的农户比采用正规优质Bt抗虫棉种子的农户多投入农药0.41万吨(5公斤/公顷*全国抗虫棉面积209.1万公顷*39%/1000=0.41万吨),相当于比种植优质Bt抗虫棉的农户多投入农药成本1.03亿元((0.41万吨*25元/公斤*1000公斤/吨)/10000=1.03亿元)。(2)农民每豪杰的收益包衣种子变量系数是-4.76～-4.83,均达到极显著水平,表明包衣的棉花种子要比没有包衣的棉花种子每公顷少投入农药约5公斤(见表4-A的模型1、2和表4-B中的模型3)。这说明在控制其他因素的情况下,棉花种子经过包衣加工可以提高种子质量,从而减少农药施用。根据计算结果,所有样本农药的平均价格为25元/公斤,农户可以通过种植包衣棉花种子减少农药投入成本约125元。调查样本地块种植的包衣棉花种子平均价格为40元/公斤,而没有包衣的棉花种子平均价格为10元/公斤;包衣种子每公顷投入量平均为16公斤,而非包衣种子每公顷投入量平均为45公斤,所以每公顷投入的包衣种子成本为640元,非包衣种子成本为450元,农民每公顷包衣种子投入成本比非包衣种子投入成本高190元。包衣种子每公顷的平均产量为3456公斤,平均籽棉价格为3.34元/公斤,非包衣种子每公顷的平均产量为2948公斤,平均籽棉价格为3.78元/公斤,所以种植包衣棉花种子每公顷的产值要比种植非包衣棉花种子多400元。如果不考虑其他投入的变化,仅通过提高产量和降低农药投入成本,农民采用包衣棉花种子就会比采用非包衣棉花种子每公顷增加收入335元(125+400-190=335元)。(3)农民和兄弟抗虫棉种子虚变量的比较同样是Bt抗虫棉种子,农民可以从种子销售部门购买,也可以自己留种。因为Bt抗虫棉种子价格与非Bt棉花种子价格相比,普遍较高。有些农户为了减少种子投入成本,会试图自己留种或者与亲戚朋友交换自留的种子。估计结果表明,Bt抗虫棉自留或交换种子虚变量和购买Bt抗虫棉种子虚变量都与农药施用量极显著地负相关,但其系数与购买的Bt抗虫棉种子虚变量的系数相差不大(见表4-B模型3),并且与其他抗虫棉种子来源相比,减少农药施用的效果也并不逊色(见表4-B模型4)。这说明农民对于自留种子是很谨慎的,留种的目的不单纯是为了节约成本,保证种子质量也是其重要的考虑因素。三年的调查数据表明,农户对于Bt抗虫棉自留种子的年限平均为1.9年,这可能是采用自留种子与购买种子带来的农药施用量差别不大的主要原因。4.农药施用量的季节变化决定农民农药投入最重要的变量就是当年、当地棉花病虫害的发生程度。表4-A和表4-B中四个模型的估计结果都表明,2000年和2001年的农药投入量显著高于1999年的农药投入量,其中2000年大约高14公斤/公顷,2001年大约比1999年高12公斤/公顷,但比2000年低2公斤/公顷。根据我们的实地调查,当地农民也反映2000年和2001年的病虫害发生强度确实比1999年高,同时,三年调查样本农户的农药施用量并不是递增的,该结果与有关文献关于多年种植Bt抗虫棉可能会导致棉铃虫对Bt抗虫基因产生抗性,从而使得农药施用量逐年递增的推测不符(Xue,2002)。从样本所在省份虚变量的估计结果可以看出,河南省样本农户的农药施用量极显著地少于河北省样本农户的农药施用量,山东省样本农户的农药投入与河北省样本农户差别不大,安徽和江苏两省样本农户的农药投入量则要极显著地高于河北省样本农户的农药投入。这可能是由于黄河流域棉区样本省份虫害尤其是红蜘蛛等其他虫害的发生程度要相对低于长江流域棉区样本省份虫害的发生程度。有研究表明,黄河流域棉区棉花的主要虫害是棉铃虫和棉蚜虫,而长江流域棉区的主要虫害是红铃虫和棉红蜘蛛,棉铃虫偶尔暴发(黄俊麟等,1998)。如果转基因抗虫棉具有显著的抗虫性,在黄河流域棉区的抗虫效果一般要比在长江流域棉区的抗虫效果更明显,这可能也是长江流域棉区样本省份农药施用较多的原因。气候虚变量(是否有洪涝灾害)和播种季节虚变量(是否为春棉)是其他两个反映虫害发生程度的变量,估计结果表明它们对农药投入量没有显著影响。5.农民使用bt抗虫棉的几何变化其他控制变量主要是农户特征变量和农药价格。农户特征变量中,三个回归结果都表明农民的受教育年限与农药投入量显著负相关,系数在1.3左右,说明受教育程度每增加1年,农药投入量会减少约1.3公斤/公顷(见表4-A模型1、2和表4-B模型3、4)。已有的研究表明,我国农民在棉花生产中的农药投入量太多(Huangetc.,2002),这个回归结果表明受教育程度较高的农民在种植Bt抗虫棉的过程中会更合理地使用农药。农民是否接受过Bt抗虫棉培训与农药投入量显著负相关,接受过培训的农户比没有接受过培训的农户平均每公顷少用农药2.3公斤以上(见表4-A模型1、2和表4-B模型3、4)。这表明农民需要有关Bt抗虫种植的信息,给他们提供有关Bt抗虫棉的充分信息,可以使其农药施用趋向合理化。农户的种植规模与农药投入量极显著地负相关,种植规模每增加1公顷,每公顷可以减少农药投入13公斤以上。有研究表明,农户适度规模经营可以激励其更合理地进行农业投入,提高水、化肥和农药等投入品的利用效率,以降低生产成本,小规模农户则缺乏节约农业生产成本的意识(孙自铎,2001)。本研究的结果支持了这种推论。农户对棉花损失的估计与农药施用量极显著地正相关,损失估计每增加1%,农药施用量要每公顷增加约0.14公斤(见表4-A模型1、2和表4-B模型3、4)。黄季焜等的农药施用模型估计结果表明,农户对棉花开花后的预期损失估计系数为0.148,t检验值极显著(Huang,2002)。与本研究的结果很接近。说明农户使用农药的目的很大程度上是为了回避风险。考虑到我国的农户多为小农,种植规模普遍较小,由于受经济实力和信息的限制,农户对农业生产和消费大多采取风险回避的态度,这一结果与国内外有关小农经济的研究结论相吻合(Morduch,1995;Parketc,1995)。四个模型估计的农药价格的系数都是-0.20,并且都极显著。说明其他条件一样的情况下,农药价格每增加1元,农户将减少0.2公斤/公顷的农药施用量,表明农民对于农药价格的变动较为敏感。这一结果也表明,质量较好的农药其投入量也较低,提高农药质量可以减少农药投入量。(二)bt抗虫棉种植效益根据以上农药施用模型1的估计数据,在其他因素固定的情况下,种植Bt抗虫棉要比种植非Bt棉花品种少投入农药35公斤/公顷左右,如果按照农户调查中农药的平均价格为25元/公斤计算,相当于每公顷减少农药投入875元。根据5年来全国Bt抗虫棉播种面积,可以分别估计每年由于种植Bt抗虫棉农民节约的农药数量和成本(见表5)。从表5可以看出,1997年由于Bt抗虫棉的采用率很低,全国农民仅减少了120万公斤农药投入,折合农药成本节约仅为0.3亿元。到2001年,由于Bt抗虫棉的大面积推广,播种面积达到了209万公顷,棉花种植农户共节约了农药投入约7.3万吨。1997～2001年合计节约成本高达18.3亿元,五年累计节约农药投入量近15万吨,相应地节约的生产成本共计37亿多元。四、种子政策内涵的重要意义(一)Bt抗虫棉在我国棉区的大面积推