王潔萍，劉國(guó)勇，朱美玲

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)與貿(mào)易學(xué)院，烏魯木齊 830052)

中國(guó)是水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水資源短缺日益嚴(yán)重，人均水資源僅為2 038.87 m3，不足世界人均水平的1/4。地處西北內(nèi)陸的新疆廣袤博大、物產(chǎn)豐富，但因?yàn)樗Y源時(shí)空分布不均衡，水資源短缺日益成為影響新疆經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長(zhǎng)的嚴(yán)重制約因素。新疆的水資源總量由2001年1 024.4億m3下降為2013年的956.07億m3，其中農(nóng)業(yè)是新疆的用水大戶，其用水量占到總用水量的92.69%，但農(nóng)業(yè)灌溉水利用系數(shù)僅為0.4～0.5[1]。在農(nóng)業(yè)用水緊缺的同時(shí)也存在著水資源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。2011年起中央一號(hào)文件已明確提出，實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度，建立用水總量控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污“3項(xiàng)制度”，相應(yīng)地劃定用水總量、用水效率和水功能區(qū)限制納污“3條紅線”。就如何增水和節(jié)水并舉，千方百計(jì)解決水資源制約新疆經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和各族群眾生活水平提高的難題，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)用水效率，已成為當(dāng)前一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

在學(xué)術(shù)界，對(duì)水資源的利用效率問(wèn)題的研究已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。對(duì)于農(nóng)業(yè)用水效率的定義，有水分生產(chǎn)率、農(nóng)業(yè)萬(wàn)元GDP用水量，但這些指標(biāo)比較單一[1]；還有用非參數(shù)數(shù)據(jù)包絡(luò)模型和隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)，將灌溉用水作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入要素，在此基礎(chǔ)上測(cè)算灌溉用水效率。對(duì)于農(nóng)業(yè)用水效率的研究，主要從2個(gè)層次進(jìn)行研究：有的學(xué)者基于微觀農(nóng)戶視角進(jìn)行農(nóng)業(yè)用水效率的研究，王曉娟(2005年)和張曉恒(2014年)在農(nóng)戶調(diào)查資料的基礎(chǔ)上采用超越對(duì)數(shù)生產(chǎn)函數(shù)[2,3]，許朗(2012年)采用C-D函數(shù)式的隨機(jī)前沿分析方法對(duì)該灌區(qū)的生產(chǎn)技術(shù)效率、灌溉用水效率進(jìn)行了實(shí)證研究并進(jìn)行影響因素分析[3]。有的學(xué)者基于地域視角對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)算，王學(xué)淵(2008年)用省級(jí)面板數(shù)據(jù),采用隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)和DEA分別測(cè)算了中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)效率與灌溉用水效率,并利用Tobit模型對(duì)灌溉用水效率的影響因素進(jìn)行了分析[4]。佟金萍(2014年)，運(yùn)用DEA的方法基于全要素用水效率的角度對(duì)全國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)度，并運(yùn)用tobit模型分析了影響各地區(qū)用水效率的影響因素。焦勇(2014年)通過(guò)建立農(nóng)業(yè)用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系對(duì)新疆農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。國(guó)內(nèi)對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的研究有的站在農(nóng)戶角度從微觀層面來(lái)測(cè)量，有的從省域宏觀層面來(lái)測(cè)量，但是鮮有對(duì)不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)算。本文從新疆各地州市的角度入手，在北疆、東疆、南疆技術(shù)效率測(cè)算的基礎(chǔ)上對(duì)新疆農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行研究，并找出影響灌溉用水效率的因素，這對(duì)提高用水效率及促進(jìn)新疆這樣一個(gè)水資源時(shí)空分布差異地區(qū)的水利改革發(fā)展具有重要意義。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 農(nóng)業(yè)用水效率的測(cè)度方法

在測(cè)算技術(shù)效率時(shí)常用的方法有數(shù)據(jù)包絡(luò)模型(DEA)和隨機(jī)前沿模型(SFA)，隨機(jī)前沿函數(shù)的生產(chǎn)前沿面是隨機(jī)的，所以測(cè)算的結(jié)果更接近于實(shí)際值[2]。假設(shè)Yit作為各地州市i在時(shí)間t的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，該函數(shù)可以描述為：

Yit=f(Xit,Wit,β) exp(Vit-Uit)

(1)

式中：Xit代表其他要素投入；Wit代表農(nóng)業(yè)用水量投入；β為待估計(jì)參數(shù)；Vit為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的隨機(jī)性因素，服從獨(dú)立同分布假設(shè)的隨機(jī)殘差項(xiàng)，具有0均值和不變方差；Uit是技術(shù)生產(chǎn)效率，反應(yīng)實(shí)際產(chǎn)出與生產(chǎn)前沿面的差距，一般假設(shè)服從半正態(tài)分布，獨(dú)立于同分布的半正態(tài)隨機(jī)變量或指數(shù)隨機(jī)變量，并且獨(dú)立于Vit。

使用最大似然法或調(diào)整最小二乘法估計(jì)參數(shù)和誤差項(xiàng)(Vit-Uit),進(jìn)而得到技術(shù)效率為：

TEit=Yit/f(Xit,Zit,β) exp(Vit)=E(-Uit)

(2)

另外還需要對(duì)隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)的形式進(jìn)行設(shè)定，本文通過(guò)構(gòu)建C-D生產(chǎn)函數(shù)形式的隨機(jī)前沿模型對(duì)用水效率進(jìn)行分析，可表示為：

lnYit=β0+β1lnKit+β2lnLit+β3lnFit+

β4lnSit+β5lnWit+Vit-Uit

(3)

式中：Kit代表農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力投入；Lit代表勞動(dòng)力投入；Fit代表化肥用量投入；Sit代表農(nóng)作物播種面積投入；Wit代表農(nóng)業(yè)用水投入；β1、β2、β3、β4、β5為要素投入的產(chǎn)出彈性系數(shù)；Vit為觀測(cè)誤差和隨機(jī)因素，它獨(dú)立于投入和技術(shù)水平；Uit為技術(shù)損失誤差項(xiàng)，是可以控制的影響因素。

根據(jù)Kopp對(duì)灌溉用水效率的定義，可以將其表示為：

IEi=[min{λ:f(xi,λwi,β)=yi}]→(0,1]

(4)

式中：灌溉用水效率IEi為除灌溉用外其他投入要素xi和產(chǎn)出水平y(tǒng)i均保持不變時(shí)可能達(dá)到的最小用水比例；λ∈(0,1][4]。

(5)

假設(shè)公式(4)和公式(5)相等，那么：

(6)

由公式(6)可得農(nóng)戶的灌溉用水效率為：

1.2 變量選擇及數(shù)據(jù)來(lái)源

在變量選取方面，選取農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力作為資本投入，農(nóng)林牧漁就業(yè)人數(shù)作為勞動(dòng)力投入，化肥總用量作為物質(zhì)投入，農(nóng)作物播種面積作為土地投入和第一產(chǎn)業(yè)用水量作為水資源投入量，以各地州的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值作為種植業(yè)產(chǎn)出。為了剔除價(jià)格因素的影響本文以2003年為基期進(jìn)行不變價(jià)格折算。

本文使用的數(shù)據(jù)來(lái)源于新疆統(tǒng)計(jì)年鑒(2005-2014年)、新疆水資源公報(bào)(2004-2013年)、新疆農(nóng)牧產(chǎn)品成本匯編(2004-2013年)。鑒于氣候條件和地理位置的差異以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同，可以將新疆14個(gè)地州市分為北疆、東疆、南疆3個(gè)區(qū)域，其中北疆包括烏魯木齊、克拉瑪依、昌吉州、伊犁州、塔城、阿勒泰、博州；南疆包括巴州、阿克蘇、克州、喀什、和田；東疆包括哈密、吐魯番。表1為不同年份各地區(qū)變量指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由于受到篇幅的限制本文只列了主要年份的數(shù)據(jù)。

2 新疆農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)度的結(jié)果

利用Fronter 4.1軟件，對(duì)基于隨機(jī)前沿SFA模型中的各地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)算，見(jiàn)表2。

表2給出了C-D隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)中各參數(shù)的估計(jì)結(jié)果。在C-D生產(chǎn)函數(shù)中技術(shù)無(wú)效率的方差占總方差的比例為γ=0.98，且在1%的水平下顯著，這說(shuō)明實(shí)際生產(chǎn)和前沿面的差距主要是由于技術(shù)非效率引起的，總體來(lái)看模型的擬合度良好，各參數(shù)都在1%或5%的水平上顯著，說(shuō)明用SFA來(lái)測(cè)算技術(shù)效率是可行的。計(jì)算結(jié)果表明在5個(gè)投入要素中，農(nóng)業(yè)機(jī)械總投入、化肥用量投入、農(nóng)作物播種面積、農(nóng)業(yè)用水投入彈性為正，勞動(dòng)力對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)值是負(fù)向影響，符合經(jīng)濟(jì)學(xué)原理。

表1 主要年份各投入產(chǎn)出統(tǒng)計(jì)

表2 C-D隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)模型的參數(shù)估計(jì)結(jié)果

注：*代表10%的顯著性水平，**代表5%的顯著性水平，***代表1%的顯著性水平。

表3為新疆地區(qū)生產(chǎn)技術(shù)效率和灌溉用水效率的測(cè)算值，其中技術(shù)效率平均值為0.706 4，灌溉用水效率平均值為0.464 1,且各地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率低于技術(shù)生產(chǎn)效率，這說(shuō)明農(nóng)業(yè)用水存在著嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象，應(yīng)加快節(jié)水技術(shù)的推廣以提高農(nóng)業(yè)用水效率。從各地區(qū)用水效率差異來(lái)看，東疆、南疆地區(qū)用水效率明顯高于北疆地區(qū)，這說(shuō)明北疆地區(qū)是最具有節(jié)水潛力的地區(qū)，應(yīng)該提高北疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率。

從區(qū)域?qū)用婵慈安煌瑓^(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率的主要變動(dòng)特征為，全疆的農(nóng)業(yè)用水效率處于不斷上漲的態(tài)勢(shì)，南疆和東疆地區(qū)的用水效率顯著高于北疆地區(qū)，且自從新疆大面積推廣節(jié)水灌溉技術(shù)以來(lái)不同地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率差異在不斷縮減，見(jiàn)圖1。

表3 不同地區(qū)生產(chǎn)技術(shù)效率和用水效率估計(jì)值

圖1 新疆及各地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率

3 新疆農(nóng)業(yè)用水效率影響因素分析

3.1 模型與變量選擇

為了更深層次地分析影響農(nóng)業(yè)用水效率的因素，選用Tobit回歸模型利用最大似然估計(jì)方法對(duì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)。農(nóng)業(yè)用水效率值為WEit∈[0,1]，符合Tobit模型對(duì)因變量范圍的要求[7]?；貧w函數(shù)為：

式中：WEit=μ0+∑μitzit+εit是一個(gè)不可觀測(cè)的分段變量；zit為影響農(nóng)業(yè)用水效率的自變量；εit為服從正態(tài)分布的隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

在查閱文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合新疆當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況本文主要選取以下指標(biāo)：選取全年降雨量及全年日照時(shí)間反映自然條件對(duì)用水效率的影響，預(yù)期它為雙向影響，降雨量多的地區(qū)，水資源相對(duì)充沛農(nóng)戶灌溉方式相對(duì)傳統(tǒng)，農(nóng)業(yè)用水效率較低，另一方面降水量充沛有利于作物的生長(zhǎng)從而提高了農(nóng)業(yè)產(chǎn)值，同時(shí)降水量的增多減少了農(nóng)業(yè)灌溉用水提高農(nóng)業(yè)用水效率；日照時(shí)間長(zhǎng)有利于作物的生長(zhǎng)，提高用水效率，同時(shí)也增加水分蒸發(fā)，降低農(nóng)業(yè)用水效率；人均水資源占有量作為反映水資源稀缺性的變量，預(yù)期對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率為負(fù)向影響；水庫(kù)數(shù)量及有效灌溉面積代表農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施情況，預(yù)期它為正向影響，農(nóng)田水利建設(shè)的增加更有利于滿足作物的用水需求，提高用水效率；地表水占供水總量的份額反映水資源的供水結(jié)構(gòu)，預(yù)期為負(fù)向影響；單位面積灌溉水費(fèi)代表農(nóng)業(yè)用水政策，預(yù)期為正向影響；糧食作物播種面積比重、棉花播種面積比重、油料播種面積比重反映農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，預(yù)期糧食作物及油料播種面積的增加對(duì)用水效率呈負(fù)向影響，棉花播種面積的增加對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率呈正向影響；人均GDP反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率呈正向影響。

3.2 實(shí)證結(jié)果分析

基于以上理論分析，本文運(yùn)用Stata1 2.0對(duì)Tobit面板數(shù)據(jù)模型進(jìn)行回歸分析，模型的參數(shù)估計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 全疆及各地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率影響因素的面板Tobit估計(jì)結(jié)果

注：*代表10%的顯著性水平，**代表5%的顯著性水平，***代表1%的顯著性水平。

(1)關(guān)于自然條件。年降水量對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響與我們預(yù)期的一致，呈現(xiàn)雙向影響，全疆和北疆地區(qū)模型估計(jì)結(jié)果為顯著負(fù)向相關(guān)，東疆、南疆模型估計(jì)結(jié)果為正向相關(guān)。表明降水量充足的地區(qū)(北疆)水資源浪費(fèi)對(duì)用水效率的負(fù)向影響大于農(nóng)業(yè)產(chǎn)值增加及灌溉水用量減少對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的正向影響，但是該結(jié)論對(duì)于降水量較少的南疆及東疆正好相反。日照時(shí)間對(duì)于用水效率的影響只有東疆地區(qū)的估計(jì)結(jié)果為顯著的正向影響，造成這種情況的原因是東疆地區(qū)以種植棉花瓜果等經(jīng)濟(jì)作物為主，日照時(shí)間長(zhǎng)提高農(nóng)作物品質(zhì)進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值且新疆節(jié)水灌溉技術(shù)主要作用于棉花上提高了用水效率，所以對(duì)東疆是正向影響，但對(duì)于南疆北疆地區(qū)以糧食作物為主，對(duì)于經(jīng)濟(jì)價(jià)值較低的糧食作物很少采用節(jié)水灌溉技術(shù)，水分蒸發(fā)量大用水效率較低。

(2)關(guān)于水資源的稀缺性。人均水資源占有量對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率具有負(fù)向影響，與我們預(yù)期的方向相同，但是模型估計(jì)結(jié)果基本都不顯著。人均水資源占有量反映當(dāng)?shù)厮Y源的稀缺程度，水資源稀缺的地區(qū)農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)較強(qiáng)進(jìn)而提高了農(nóng)業(yè)用水效率。供水結(jié)構(gòu)中地表水占供水總量的比重與農(nóng)業(yè)用水效率呈負(fù)向相關(guān)這表明地表水灌溉增加了輸水過(guò)程中的損失，且地表水的價(jià)格較地下水而言較低從而造成了用水量的增加降低了用水效率。

(3)在農(nóng)田水利設(shè)施方面，反映耕地的抗旱能力的有效灌溉面積對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響大體符合我們的預(yù)期，具有顯著的正向關(guān)系，作物在需要水分時(shí)可以得到及時(shí)的灌溉進(jìn)而提高用水效率。水庫(kù)數(shù)量對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響基本符合預(yù)期具有顯著的正向影響，這是因?yàn)樗畮?kù)數(shù)量代表農(nóng)田水利設(shè)施建設(shè)的基本情況，水庫(kù)數(shù)量的增加有利于及時(shí)滿足作物的用水需求進(jìn)而促進(jìn)農(nóng)業(yè)用水效率提高。

(4)單位面積農(nóng)業(yè)灌溉水費(fèi)的估算結(jié)果除北疆地區(qū)外其余地區(qū)與農(nóng)業(yè)用水效率呈顯著的負(fù)向相關(guān)，這與我們預(yù)期的結(jié)果不相符，這與水價(jià)能夠促進(jìn)水資源優(yōu)化配置的基本理論相悖。為了找到造成這種情況的原因，我們對(duì)各地區(qū)的單位面積用水量與單位面積灌溉水費(fèi)做了線性回歸模型，結(jié)果顯示單位面積用水量與單位面積灌溉水費(fèi)呈負(fù)向關(guān)系，這表明農(nóng)業(yè)灌溉水價(jià)對(duì)農(nóng)業(yè)用水的經(jīng)濟(jì)杠桿作用明顯，但是由于灌溉水費(fèi)增加對(duì)農(nóng)業(yè)用水量減少的彈性小于農(nóng)業(yè)用水量的減少對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)出彈性的影響，因此對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率為負(fù)向影響。

(5)種植結(jié)構(gòu)。種植結(jié)構(gòu)的變化也是影響農(nóng)業(yè)用水效率的主要影響因素，糧食作物播種面積的增加對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率除北疆外均為負(fù)向影響，但只有東疆在1%顯著，北疆地區(qū)糧食播種面積的增加會(huì)增加農(nóng)業(yè)用水效率，但是模型估計(jì)結(jié)果不顯著。油料播種面積對(duì)于農(nóng)業(yè)用水效率從全疆模型估計(jì)結(jié)果來(lái)看，對(duì)北疆及南疆具有顯著的負(fù)向影響，對(duì)東疆具有正向影響但結(jié)果不顯著，這是因?yàn)橛土显跂|疆的播種面積極少導(dǎo)致的。棉花播種面積對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響在各個(gè)地區(qū)都為顯著的正向相關(guān)，這是因?yàn)樾陆诿藁ㄗ魑镏饕捎霉?jié)水灌溉技術(shù)從而提高了農(nóng)業(yè)用水效率。

(6)衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的人均GDP對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率具有顯著的正向影響，這與我們預(yù)期的方向相同，表明經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)人們接受先進(jìn)技術(shù)的能力較強(qiáng)，農(nóng)業(yè)用水效率相對(duì)于經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)較高。

4 結(jié) 論

本研究基于投入產(chǎn)出的視角，用2004-2013年新疆14個(gè)地州的面板數(shù)據(jù)，采用隨機(jī)前沿SFA模型測(cè)算了農(nóng)業(yè)用水效率，并進(jìn)一步采用Tobit模型分析了影響農(nóng)業(yè)用水效率的主要影響因素。

(1)新疆地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率遠(yuǎn)低于生產(chǎn)技術(shù)效率，其中平均農(nóng)業(yè)用水效率僅為0.464 1，這意味著在其他投入保持不變的情況下達(dá)到目前的產(chǎn)量可以減少42%的用水量。

(2)從不同區(qū)域來(lái)看，新疆農(nóng)業(yè)用水效率整體呈緩慢增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，北疆地區(qū)用水技術(shù)效率最低，不同區(qū)域之間的用水效率差異在縮小，這表明北疆地區(qū)是新疆農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力最大的區(qū)域，應(yīng)加大對(duì)該區(qū)域節(jié)水設(shè)施和技術(shù)的投入，同時(shí)充分發(fā)揮水價(jià)的經(jīng)濟(jì)杠桿調(diào)節(jié)作用，完善水權(quán)交易市場(chǎng)，促進(jìn)新疆尤其是北疆地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率的提高。

(3)Tobit模型的估計(jì)結(jié)果顯示：水庫(kù)數(shù)量與有效灌溉面積對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率具有顯著正向影響，表明應(yīng)該加強(qiáng)農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；地表水占供水總量的比重對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率為顯著負(fù)向影響，但是對(duì)其調(diào)整我們需要謹(jǐn)慎對(duì)待，其負(fù)向影響并不表示我們就要加大開(kāi)采地下水量；在種植結(jié)構(gòu)方面，棉花的播種面積對(duì)用水效率具有顯著的正向影響，油料的種植面積對(duì)南疆和北疆的用水效率具有顯著的負(fù)向影響，糧食具有顯著的負(fù)向影響，表明各地區(qū)要根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r合理安排種植結(jié)構(gòu)，保障糧食安全。

另外用水效率也受經(jīng)濟(jì)作用的影響，水費(fèi)具有顯著的負(fù)向影響，但灌溉水費(fèi)與用水量為負(fù)相關(guān)表示水價(jià)對(duì)于節(jié)水效應(yīng)還是很明顯的，因此我們對(duì)于水價(jià)的制定要視當(dāng)?shù)氐乃Y源情況合理制定，同時(shí)要完善各地的水權(quán)市場(chǎng)及用水者協(xié)會(huì)，增強(qiáng)農(nóng)戶節(jié)水的積極性，保證農(nóng)民的收益。人均GDP越高農(nóng)業(yè)用水效率越高，因此要促進(jìn)新疆經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定發(fā)展。

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