内容提要：本文基于中国县级农业生产数据以及卫星遥感数据，从农机购置补贴政策实施的视角，依托该政策推广的准自然实验特征，利用双重差分模型识别了农机购置补贴政策对农业机械化水平和污染性农业生产行为的影响及其作用机制，回答了农业机械化如何影响生态环境的问题。研究发现，农机购置补贴政策显著提高了试点县的农业机械化水平，政策对不同污染性农业生产行为的影响存在差异，且具有一定滞后性。具体地，农机购置补贴政策显著减少了当年及下一年的地膜使用量，增加了下一年的秸秆焚烧火点数目，但对化肥施用量和农药使用量的影响不显著。机制分析表明，农机购置补贴政策通过扩大粮食播种面积占比以及促进农业劳动力转移，改变了农户使用污染性投入要素和处理农业生产废弃物的方式，从而对生态环境产生了相应的影响。
一、引言
图12004-2019年中央财政农机购置补贴额及农业机械总动力变化情况
本文试图以农机购置补贴政策为视角来探究农业机械化对生态环境的影响。农机购置补贴政策的实施具有“先试点、再逐步推广”的准自然实验特征，这为识别农业机械化对生态环境影响的因果关系提供了机会。鉴于农机购置补贴政策从开始试点到全国推广期间（2004－2009年），中国尚无公开的大范围的县级环境监测数据，本文选取了四种典型的污染性农业生产行为作为对生态环境影响的代理变量，即农药使用、化肥施用、地膜使用和秸秆焚烧。基于中国县级层面的面板数据和遥感卫星数据，本文构建了多时点双重差分模型，首先估计了农机购置补贴政策实施对地区农业机械化水平的影响，然后识别了政策对四种污染性农业生产行为的影响，最后检验了农机购置补贴政策影响各类污染性农业生产行为的作用机制。
二、理论分析
（一）典型的污染性农业生产行为及其影响生态环境的机制
图2农业生产、机械化与生态环境的关联
（二）农业机械化影响污染性农业生产行为的路径
具体来说，农业机械化可以通过以下两条路径对污染性农业生产行为产生影响：
1.改变农业种植结构。机械化水平的提升往往伴随着农业种植结构的变化。Yangetal.（2013）的研究表明，农机补贴政策有助于加快农业规模化发展，提高粮食播种面积占比。粮食播种面积占比提高对污染性农业生产行为的潜在影响表现在以下三个方面：第一，不同农作物对化学品的需求量存在差异，相对于蔬菜、水果等经济作物，更容易实现机械化生产的小麦、水稻、玉米等粮食作物所需的污染性投入要素（如化肥、农药）数量更少（葛继红、周曙东，2011）。第二，粮食作物对地膜的需求量较少，粮食播种面积占比提高会自然地减少地膜使用量，从而减少污染。第三，粮食作物产生的秸秆数量一般多于菜、果、花等经济作物，因此粮食种植规模扩大会增加秸秆总量。可见，农业机械化水平提升后，粮食作物播种面积占比将提高，化肥、农药、地膜的使用量会相应减少，秸秆总量则会相应增加。综上，农业机械化会通过改变农业种植结构，影响化学品投入和废弃物处理，从而间接地对生态环境产生影响。
2.加快农业劳动力转移。周振等（2016a）的研究表明，农业机械化能有效促进农业劳动力向非农部门转移。一般来说，农业劳动力数量减少会降低劳动密集型生产行为的频次，同时也有可能改变单次劳动中其他要素投入的数量。以化肥投入为例，农业劳动力流出可能会减少化肥的施用次数，但增加单次的施肥量。此外，农业劳动力流出会强化劳动力这一生产要素的稀缺性，从而提高农户在农业生产中利用化肥替代劳动力的意愿。由此可知，农业劳动力转移对化肥施用量的总体影响是不确定的。与化肥类似，秸秆回收再利用属于劳动密集型生产行为，农业劳动力减少必然会提高秸秆废弃及焚烧行为的发生频率。综上，农业机械化会通过加快农业劳动力向非农部门转移，改变农户使用污染性投入要素和处理农业生产废弃物的行为，进而间接地影响生态环境。
综上所述，本文提出如下假说：
假说1：农机购置补贴政策会对污染性农业生产行为（农药使用、化肥施用、地膜使用和秸秆焚烧）产生影响。
假说2：农机购置补贴政策主要通过改变农业种植结构和促进农业劳动力转移对污染性农业生产行为产生影响。
三、研究设计
1.农业生产数据。本文使用的农业生产数据来自于农业农村部，本文选取2001－2009年中国县级农业生产面板数据，具体指标包括农业机械总动力、化肥施用量、农药使用量、地膜使用量、农作物总播种面积、粮食播种面积、粮食总产量、农林牧渔业从业人员数量、农村居民人均纯收入、农业产值、农林牧渔业总产值。
2.农机购置补贴政策试点数据。农机购置补贴试点县逐年推进名单来自于农业农村部。农机购置补贴政策自2004年起在全国试点推行，第一批试点县为66个，2005年扩展到500个，2006年为1126个，2007年为1716个，2008年为2653个，2009年覆盖到中国全部县级地区。
本文构建的是2001－2009年中国县级层面的平衡面板数据，得到1577个样本2001－2009年的平衡面板数据。
（二）模型设定
由于农机购置补贴政策是在县级层面依照试点次序逐年展开的，因此本文将农机购置补贴政策视为一项“准自然实验”，设立如下多时点双重差分模型：
进一步，本文对农机购置补贴政策影响污染性农业生产行为的作用机制进行检验，主要检验以下两种机制：一是农机购置补贴政策能否通过调整农业种植结构影响污染性农业生产行为，其中农业种植结构用粮食播种面积占农作物总播种面积的比例测度；二是农机购置补贴政策能否通过促进农业劳动力转移影响污染性农业生产行为，其中农业劳动力转移由农业人口净流失量测度。
本文的中介变量（粮食播种面积占比、农业人口净流失量）并不是外生的随机干预变量，如果将内生的中介变量简单地加入到原有的多时点双重差分模型中，可能导致估计结果有偏。此外，本文的中介变量对不同污染性农业生产行为的影响还可能存在差异。鉴于此，本文无法应用传统的中介效应检验模型进行机制检验。考虑到现有研究已经验证了粮食播种面积占比及农业人口净流失量对污染性农业生产行为的影响，本文只需检验政策变量对中介变量的影响，即可验证农机购置补贴政策影响污染性农业生产行为的机制。具体模型设定如下：
其中，Mi,t是中介变量，包括粮食播种面积占比和农业人口净流失量。其他变量含义同上。
（三）变量描述
略。
四、回归结果与讨论
（一）农机购置补贴政策对农业机械化水平的影响
表2农机购置补贴政策对农业机械化水平影响的回归结果
注：本文选择使用县级层面的聚类标准以获取稳健的估计结果：***、**和*分别表示1%、5%和10%的显著性水平，后文同。
（二）农机购置补贴政策对污染性农业生产行为的影响
本文分别检验了农机购置补贴政策对当年污染性农业生产行为的影响效果，和对下一年污染性农业生产行为的影响效果。估计结果表明：第一，农机购置补贴政策的实施显著减少了当年及下一年的地膜使用量。农机购置补贴政策的实施，使试点县当年地膜使用量平均减少了4.5%，下一年地膜使用量平均减少了4.7%。第二，农机购置补贴政策的实施会显著增加下一年的秸秆焚烧火点数目。政策实施后，当年秸秆焚烧火点数目没有显著变化，下一年秸秆焚烧火点数目平均增加了7.8%，这表明农机购置补贴政策对秸秆焚烧火点数目的影响具有滞后性。第三，农机购置补贴政策对化肥施用量和农药使用量的影响不显著。农机购置补贴政策对当年及下一年的化肥施用量和农药使用量均没有显著影响，可能的原因在于，政策补贴的农机具主要适用于机耕、机播等生产环节，对有助于化肥和农药减量的农机具补贴力度较弱。综上可知，农机购置补贴政策会对污染性农业生产行为中的地膜使用和秸秆焚烧行为产生影响，而对农药使用、化肥施用行为无显著影响，且这种政策的影响具有一定的滞后性。研究假说1得证。
（三）农机购置补贴政策影响污染性农业生产行为的机制
本文进一步检验了农机购置补贴政策影响污染性农业生产行为的机制，农机购置补贴政策实施后，实施县当年粮食播种面积占农作物总播种面积的比值平均提高了0.941，下一年比值平均提高了1.470，这表明农机购置补贴政策的实施会促使试点县粮食播种面积占比显著提高。农机购置补贴政策导致的农业种植结构变化会对生态环境产生两方面影响：第一，考虑到大部分的农业机械适用于粮食作物（郑旭媛、徐志刚，2016），而地膜主要用于蔬菜、花卉、水果等经济作物，因此地膜使用量会伴随着粮食播种面积占比提高而减少。第二，由于秸秆主要来自于玉米、水稻、小麦等粮食作物，在回收渠道有限的情况下，政策试点县的秸秆总量会增加，秸秆焚烧火点数目也会相应增加（王舒娟、蔡荣，2014）。综上，农机购置补贴政策会通过改变农业种植结构对污染性农业生产行为产生影响，进而影响生态环境。
农机购置补贴政策对下一年农业人口净流失量有显著的负向影响，这表明农机购置补贴政策可以加快农业劳动力转移。政策实施一年后，更多的农业劳动力流向非农部门，这意味着农机购置补贴政策实施带来的机械化水平提高强化了农业机械对人工的替代作用，这与徐建国、张勋（2016）、李谷成等（2018）的研究结论一致。农业机械化实际上是机械对人力和畜力的替代，也是资本对劳动力的替代。当机械要素相对劳动力更加丰富时，农户倾向于利用机械代替劳动力，从而将劳动力从农业生产中解放出来，从事报酬更高的非农行业。劳动力向非农部门转移带来的另一个结果是劳动密集型农业生产行为减少，如地膜使用和秸秆综合回收利用行为的减少（黄武等，2012）。可见，农业机械化水平提高导致的农业劳动力流出，会改变农户对污染性投入要素的使用方式和对农业生产废弃物的处理方式，进而对生态环境产生影响。综上，研究假说2得证。
（四）稳健性检验
本文分别进行了平行趋势检验和安慰剂检验，平行趋势检验发现样本基本满足使用多时点双重差分法所要求的平行趋势。安慰剂检验证明本文的实证结果并非是由不可观测的其他因素导致，因此，本文核心结论得到进一步验证。
五、主要结论与政策含义
本文利用农机购置补贴政策“先试点、再逐步推广”的准自然实验特征，通过构建多时点双重差分模型估计了农机购置补贴政策对试点县农业机械化水平和四种污染性农业生产行为的影响，并检验了农机购置补贴政策影响污染性农业生产行为的作用机制，以此来评估农业机械化的环境效应。
研究发现：第一，农机购置补贴政策显著提升了地区农业机械化水平，且该影响具有持续性。第二，农机购置补贴政策对不同污染性农业生产行为的影响存在差异，且具有一定的滞后性。具体而言，农机购置补贴政策显著减少了当年及下一年的地膜使用量，增加了下一年秸秆焚烧火点数目，但对化肥施用量和农药使用量的影响不显著。第三，农机购置补贴政策主要是通过提高粮食作物播种面积占比和促进农业劳动力转移间接影响生态环境。