屈曉娟，方蘭

（陜西師范大學(xué)西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)研究院，西安710162）

西部地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率實(shí)證分析

屈曉娟，方蘭

（陜西師范大學(xué)西北歷史環(huán)境與經(jīng)濟(jì)社會(huì)研究院，西安710162）

文章基于DEA中的BC2模型和Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)建立農(nóng)業(yè)水資源利用效率和全要素生產(chǎn)率評(píng)價(jià)模型，對(duì)西部地區(qū)11個(gè)省2003—2015年的農(nóng)業(yè)水資源利用效率和全要素生產(chǎn)率進(jìn)行了實(shí)證分析。研究發(fā)現(xiàn)，西部地區(qū)平均農(nóng)業(yè)水資源利用效率逐步下降，但各地區(qū)之間呈現(xiàn)出不同的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)投入冗余和產(chǎn)出不足分析，西部地區(qū)個(gè)別省份具有較高的節(jié)水潛力。從Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)的分解來(lái)看，現(xiàn)有的技術(shù)水平下，西部地區(qū)很好地實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)水資源的節(jié)約，但是部分省份農(nóng)業(yè)水資源的節(jié)約并未建立在技術(shù)水平提高的前提下。

農(nóng)業(yè)水資源；利用效率；BC2模型；Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)

0 引言

水資源是人類(lèi)賴(lài)以生存的自然資源，直接關(guān)系著人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。然而隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的劇增，對(duì)水資源的浪費(fèi)和污染也日益嚴(yán)重。水資源短缺成為世界各國(guó)共同面臨的重大問(wèn)題之一。中國(guó)雖然水資源豐富，但人均水資源占有量低，僅為世界人均占有量的1/4，是世界13個(gè)貧水國(guó)家之一。而且我國(guó)水資源地域分布不均，表現(xiàn)為南多北少、東多西少。北方部分地區(qū)水資源的利用已超過(guò)了環(huán)境的承載能力，而南方地區(qū)水資源利用浪費(fèi)嚴(yán)重。加之水污染的日益嚴(yán)重，提高水資源的利用效率成為解決中國(guó)水資源可持續(xù)利用的核心。

1 模型、數(shù)據(jù)與變量

1.1 農(nóng)業(yè)水資源利用效率模型C2R是DEA的第一個(gè)模型，在其基礎(chǔ)上加上了凸性假設(shè)就得到了BC2模型。BC2模型假定規(guī)模報(bào)酬可變，將C2R求解的技術(shù)效率進(jìn)一步分解為純技術(shù)效率和規(guī)模效率。分析西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用效率的BC2模型如下：欲縱向研究西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用效率，故決策單元DMU為年份，假定有m種投入和s種產(chǎn)出，DMUj的投入向量為產(chǎn)出向量為yj=(y1j，y2j，。設(shè)DMUj0的投入產(chǎn)出為，記為，BC2模型如下：

其中：n為決策單元DMU的個(gè)數(shù)，s-和s+為松弛變量；θ為決策單元的有效值，也就是投入和產(chǎn)出的相對(duì)效率值。

若θ=1，且s-=s+=0，則決策單元為DEA有效；若θ＜1，則決策單元為非DEA有效。若決策單元為非DEA有效，則可以通過(guò)其在相對(duì)有效平面上的投影來(lái)改進(jìn)。

1.2 農(nóng)業(yè)水資源全要素生產(chǎn)率模型

Malmquist指數(shù)最初由Malmqiuist(1953)[9]提出，Caves和Diewer(1982)[10]首先將該指數(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)率變化的測(cè)算。該指數(shù)根據(jù)距離函數(shù)來(lái)定義，用來(lái)描述不需要說(shuō)明具體行為標(biāo)準(zhǔn)的多個(gè)投入變量和多個(gè)產(chǎn)出變量的生產(chǎn)技術(shù)。在實(shí)證分析中，研究者普遍采用Fare等(1994)[11]建立的基于DEA的Malmquist指數(shù)。Malmquist指數(shù)的具體構(gòu)建如下：

以t時(shí)期的技術(shù)T為參照，基于產(chǎn)出角度的Malmquist指數(shù)可以表示為：

以t+1時(shí)期的技術(shù)T+1為參照，基于產(chǎn)出角度的Malmquist指數(shù)可以表示為：Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)是通過(guò)計(jì)算不同時(shí)期數(shù)據(jù)點(diǎn)距離的比率進(jìn)行幾何平均來(lái)測(cè)算不同時(shí)期的變化率。Caves和Diewer(1982)[10]利用(2)式作為衡量從t時(shí)期到t+1時(shí)期生產(chǎn)率變化的Malmquist指數(shù)。當(dāng)該指數(shù)大于1時(shí)，表明從t時(shí)期到t+1時(shí)期的全要素生產(chǎn)率是增長(zhǎng)的，反之，全要素生產(chǎn)率指數(shù)則是下降的。

從俄方進(jìn)口的北洋闊葉樹(shù)種原木最近一個(gè)時(shí)期賣(mài)勢(shì)穩(wěn)中漸強(qiáng)，像柞木、樺木、水曲柳等京城市場(chǎng)常銷(xiāo)樹(shù)種，不僅需求走升勢(shì)頭明顯，價(jià)位也很堅(jiān)挺，大徑級(jí)優(yōu)質(zhì)新材售價(jià)比酷暑時(shí)節(jié)提高了100～300元/m3不等，就是一般材也都漲上了幾十元。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)得到的Malmquist指數(shù)具有良好的性質(zhì)，可以分解為規(guī)模報(bào)酬不變假定下的技術(shù)效率變化指數(shù)(EC)和技術(shù)進(jìn)步指數(shù)(TP)，分解過(guò)程如下：

Fare等(1994)[18]進(jìn)一步放松了規(guī)模報(bào)酬不變的假定，在規(guī)模報(bào)酬可變的條件下，技術(shù)效率變化指數(shù)還可以進(jìn)一步分解為純技術(shù)效率指數(shù)(PC)和規(guī)模效率指數(shù)(SC)。

1.3 變量選擇與數(shù)據(jù)來(lái)源

本文在測(cè)算西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用效率與全要素生產(chǎn)率時(shí)，選擇的投入指標(biāo)有：土地、人力資本、農(nóng)業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)機(jī)械、化肥，產(chǎn)出指標(biāo)為農(nóng)林牧漁業(yè)增加值。由于西藏自治區(qū)的許多指標(biāo)數(shù)據(jù)缺失，故不能對(duì)其進(jìn)行很好的分析。因此，本文對(duì)西部地區(qū)其他11個(gè)省2003—2015年的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各投入和產(chǎn)出指標(biāo)的解釋如下：

(1)土地。土地是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的投入變量之一，由于中國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍存在復(fù)種，休耕或者棄耕現(xiàn)象，因此，采取農(nóng)作物總播種面積代表土地投入要素比耕地面積能更加準(zhǔn)確的反映土地的實(shí)際利用率，農(nóng)作物總播種面積的原始數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。

(2)人力資本。由于農(nóng)業(yè)從業(yè)人員數(shù)只能反映出勞動(dòng)力在數(shù)量上的投入量，而不能準(zhǔn)確的反映出人力資本的質(zhì)量，當(dāng)前學(xué)術(shù)界通常已接受用平均受教育年限來(lái)代表勞動(dòng)力的素質(zhì)。本文參考劉渝和王岌(2012)[5]測(cè)算人力資本的方法對(duì)西部各省的農(nóng)業(yè)人力資本進(jìn)行了測(cè)算。

(3)農(nóng)業(yè)用水量。11個(gè)省市區(qū)每年的農(nóng)業(yè)用水量(億m3)數(shù)據(jù)來(lái)自《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》和《中國(guó)水資源公報(bào)》及各省的水資源公報(bào)。

(4)農(nóng)業(yè)機(jī)械。此指標(biāo)指的是主要用于農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的各種動(dòng)力總和(萬(wàn)KW)，包括耕作、排灌、農(nóng)業(yè)運(yùn)輸?shù)龋瑪?shù)據(jù)均來(lái)自于《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。

(5)化肥。將每年內(nèi)使用的氮、磷、鉀和復(fù)合肥按純量折算，單位為萬(wàn)噸，數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》。

(6)農(nóng)林牧漁業(yè)增加值。11個(gè)省市按當(dāng)年價(jià)格計(jì)算的農(nóng)林牧漁業(yè)增加值和增加值指數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)源于《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》，利用農(nóng)林牧漁業(yè)增加值指數(shù)將農(nóng)林牧漁業(yè)增加值(當(dāng)年價(jià)格)折算成以2003年為基期的可比數(shù)據(jù)。

2 實(shí)證結(jié)果與分析

2.1 西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用效率分析

本文運(yùn)用DEAP 2.1軟件，以投入為導(dǎo)向，進(jìn)行DEA分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1和表2。如表1所示，整體上看，西部各省2003—2015年農(nóng)業(yè)用水效率呈現(xiàn)出不同的發(fā)展趨勢(shì)，但其均值不斷下降，從2003年的88.0%下降到2009年的81.2%，繼續(xù)下降到2015年的76.6%。達(dá)到DEA有效的省份從2003年的6個(gè)減少到2009年的4個(gè)，到2015年只有3個(gè)地區(qū)達(dá)到相對(duì)效率最優(yōu)。其中，重慶、四川和青海從2003—2015年DEA效率均為最優(yōu)，說(shuō)明這3個(gè)省份在農(nóng)業(yè)發(fā)展過(guò)程中勞動(dòng)、機(jī)械、化肥、水資源等的配置較好，在西部范圍內(nèi)始終處于最優(yōu)水平。貴州和內(nèi)蒙古的效率從2003—2015年呈現(xiàn)“U型”變化，即效率先降后升。貴州的農(nóng)業(yè)水資源利用效率在2009年降到最低，為0.813；內(nèi)蒙古則在2008年降到最低，為0.845。其他省份除陜西農(nóng)業(yè)水資源利用效率呈波動(dòng)趨勢(shì)外，甘肅、寧夏、新疆、廣西及云南的農(nóng)業(yè)水資源利用效率都呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，說(shuō)明這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)水資源配置距離最優(yōu)配置存在一定程度的偏離，即可能存在水資源的投入冗余或產(chǎn)出不足的情況。

表1 西部各省農(nóng)業(yè)水資源利用效率

本文對(duì)2015年西部各省農(nóng)業(yè)水資源進(jìn)行了投入冗余和產(chǎn)出不足分析，結(jié)果見(jiàn)表2。如表2所示，在現(xiàn)有產(chǎn)出水平下，非DEA有效地區(qū)大部分都存在著水資源投入冗余，即水資源存在浪費(fèi)。云南、內(nèi)蒙、甘肅、寧夏的投入冗余率較低，說(shuō)明這些地區(qū)農(nóng)業(yè)用水的節(jié)水力度較高，但仍有改進(jìn)的空間。新疆和廣西的投入冗余率較高，分別達(dá)到了87.1%和54%，說(shuō)明這兩個(gè)地區(qū)農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)嚴(yán)重，相應(yīng)地具有較高的節(jié)水潛力。

表22015 年西部各省農(nóng)業(yè)水資源投入冗余和產(chǎn)出不足

產(chǎn)出不足方面，在現(xiàn)有投入水平下，西部地區(qū)除重慶、四川和青海達(dá)到DEA有效的省份外，其他省份均存在著不同程度的產(chǎn)出不足。如表2所示，貴州和廣西的產(chǎn)出不足率較低，而陜西、云南、新疆、甘肅、內(nèi)蒙和寧夏的產(chǎn)出不足率都較高，尤其是寧夏，其產(chǎn)出不足率超過(guò)了100%，說(shuō)明西部大部分省份均存在著嚴(yán)重的產(chǎn)出不足，資源配置效率亟待提高。

2.2 西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源全要素生產(chǎn)率分析

如上所述，本文運(yùn)用DEAP 2.1軟件對(duì)西部各省農(nóng)業(yè)水資源全要素生產(chǎn)率的測(cè)算結(jié)果見(jiàn)下頁(yè)表3和表4。如表3所示，整體來(lái)看，十三年間TFP的年均增長(zhǎng)率為2.5%，但一直處于波動(dòng)狀態(tài)，尤其是2005—2006年，TFP值下降到最低值0.711，而2011—2012年，TFP值達(dá)到最大值1.561，但自2011年以來(lái)，TFP始終保持在大于1的狀態(tài)，也一定程度上反映出西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源TFP存在進(jìn)步現(xiàn)象。從技術(shù)進(jìn)步指數(shù)(TP)來(lái)看，過(guò)去的十三年間，有四年的TP值小于1，并且在2005—2006年間達(dá)到最小值0.641，年均增長(zhǎng)率為2.5%。而從技術(shù)效率指數(shù)(EC)來(lái)看，2003—2013年間，技術(shù)效率指數(shù)普遍大于1，最小值為0.875，年均增長(zhǎng)率為1%。將技術(shù)效率指數(shù)進(jìn)一步分解可以發(fā)現(xiàn)，2010—2011年間，西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用的純技術(shù)效率指數(shù)(PC)達(dá)到最小值0.906，而在2011—2012年達(dá)到最大值1.101，基本上在1上下小幅度波動(dòng)。從規(guī)模效率指數(shù)(SC)來(lái)看，其值普遍大于1，基本保持不變狀態(tài)。

如表4所示，西部各省2003—2015年農(nóng)業(yè)水資源TFP的均值為1.025，存在進(jìn)步現(xiàn)象。大部分省份農(nóng)業(yè)水資源TFP處于提高狀態(tài)，其中廣西提高最多為18.1%，位于西部地區(qū)第一名，而重慶、四川、貴州和云南的TFP則呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，以重慶下降最多，為19.4%。各省的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)(TP)和TFP基本上呈現(xiàn)相同的狀態(tài)，仍然是重慶、四川、貴州和云南的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)(TP)小于1，而其他省份的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)(TP)均大于1。西部地區(qū)技術(shù)進(jìn)步指數(shù)(TP)的均值為1.025，表明西部地區(qū)整體呈現(xiàn)出技術(shù)進(jìn)步的狀態(tài)，同時(shí)也表明西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源TFP普遍提高的原因是技術(shù)進(jìn)步。從技術(shù)效率指數(shù)(EC)來(lái)看，西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源技術(shù)效率指數(shù)(EC)均大于1，表明各省技術(shù)效率均有所提升，均值為1.001，但各省之間基本上不存在差異，技術(shù)效率位于第一的貴州也僅僅增加了0.2%。從技術(shù)效率指數(shù)的進(jìn)一步分解來(lái)看，西部各省農(nóng)業(yè)水資源的規(guī)模效率指數(shù)(SC)和純技術(shù)效率指數(shù)(PC)均大于1。總之，西部各省技術(shù)效率均大于1，說(shuō)明在現(xiàn)有的技術(shù)水平下很好的實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)水資源的節(jié)約，但是重慶、四川、貴州和云南的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)(TP)小于1，說(shuō)明這些地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源的節(jié)約并不是建立在技術(shù)水平提高的前提下。

表3 西部地區(qū)歷年農(nóng)業(yè)水資源Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)及其分解

表4 西部各省農(nóng)業(yè)水資源Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)及其分解

3 結(jié)論

基于DEA中的BC2模型和Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)方法，本文建立了農(nóng)業(yè)水資源效率和全要素生產(chǎn)率評(píng)價(jià)模型，對(duì)西部地區(qū)2003—2015年的農(nóng)業(yè)水資源利用效率和全要素生產(chǎn)率進(jìn)行測(cè)算。研究發(fā)現(xiàn)，西部地區(qū)平均農(nóng)業(yè)水資源利用效率逐步下降，但各地區(qū)之間呈現(xiàn)出不同的發(fā)展趨勢(shì)。除了個(gè)別省份的農(nóng)業(yè)水資源利用效率到達(dá)最優(yōu)外，西部大部分地區(qū)的農(nóng)業(yè)水資源利用效率均表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，說(shuō)明這些地區(qū)的農(nóng)業(yè)水資源配置距離最優(yōu)配置出現(xiàn)了一定程度的偏離，可能存在著水資源的投入冗余或產(chǎn)出不足的情況。通過(guò)投入冗余和產(chǎn)出不足分析，非DEA有效的地區(qū)都存在著不同程度的投入冗余或產(chǎn)出不足，尤其是寧夏，其產(chǎn)出不足率超過(guò)了100%，這說(shuō)明這些地區(qū)有很高的節(jié)水潛力。

而全要素生產(chǎn)率方面，西部地區(qū)整體TFP水平在2003—2015年不斷波動(dòng)，自從2011年以來(lái)，西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源全要素始終保持大于1的狀態(tài)，也在一定程度上反映出西部地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源TFP存在進(jìn)步現(xiàn)象。從Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)的分解來(lái)看，西部地區(qū)整體的純技術(shù)效率和規(guī)模效率均在1周?chē)》秶▌?dòng)，西部地區(qū)在2003—2015年間技術(shù)和規(guī)模均已經(jīng)得到了優(yōu)化。但是從各個(gè)省份來(lái)看，四川、貴州和云南TFP則呈現(xiàn)出倒退現(xiàn)象，以重慶倒退最為嚴(yán)重，下降19.4%，而廣西TFP呈現(xiàn)增加現(xiàn)象，省際間全要素生產(chǎn)率變化差距較大。進(jìn)一步將技術(shù)效率分解后發(fā)現(xiàn)，西部地區(qū)各省技術(shù)效率均大于1，說(shuō)明西部地區(qū)在現(xiàn)有的技術(shù)水平下很好的實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)水資源的節(jié)約，但是重慶、四川、貴州和云南的技術(shù)進(jìn)步指數(shù)小于1，說(shuō)明這些地區(qū)農(nóng)業(yè)水資源的節(jié)約并不是建立在技術(shù)水平提高的前提下。

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（責(zé)任編輯/浩天）

F303.4

A

1002-6487（2017）11-0097-04

教育部人文社會(huì)科學(xué)重點(diǎn)研究基地重大項(xiàng)目（11JJD790012）

屈曉娟（1982—），女，陜西合陽(yáng)人，博士研究生，研究方向：水資源經(jīng)濟(jì)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。方蘭（1969—），女，湖北荊門(mén)人，博士，教授，研究方向：水資源經(jīng)濟(jì)學(xué)。