楊福霞，王曉曉

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，湖北 武漢 430070）

充足的灌溉用水是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)乃至國(guó)家糧食安全的重要保障。由于獨(dú)特的地理環(huán)境及氣候，降雨時(shí)空分布不均，當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)灌溉用水的依賴性依然較強(qiáng)[1]。與此同時(shí)，農(nóng)業(yè)灌溉用水供給受非農(nóng)用水部門擠占的情況仍在加劇[2]，且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉中水資源浪費(fèi)現(xiàn)象較為嚴(yán)重[3]?？紤]到節(jié)水技術(shù)的開(kāi)發(fā)和推廣普及是農(nóng)業(yè)用水效率提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[4-5]，中央政府最早從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，陸續(xù)從節(jié)水技術(shù)引進(jìn)、技術(shù)研發(fā)與推廣、水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及農(nóng)業(yè)用水管理制度創(chuàng)新等方面，對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)推廣進(jìn)行全面部署，并取得了顯著成效。然而，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)農(nóng)田作物水分利用率和噴滴灌節(jié)水技術(shù)采用比例仍處于較低水平[6]。近年來(lái)，學(xué)者們對(duì)我國(guó)灌溉水利用效率進(jìn)一步提升的有效途徑進(jìn)行了深入探究，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期過(guò)低的灌溉水價(jià)[7]和高昂的節(jié)水技術(shù)采用成本[8-9]，導(dǎo)致農(nóng)戶采納節(jié)水技術(shù)動(dòng)力極為不足[10]。在此背景下，定量評(píng)估現(xiàn)行的灌溉水價(jià)、農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)作物用水強(qiáng)度的影響程度對(duì)于科學(xué)制定農(nóng)業(yè)節(jié)水政策具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

圍繞農(nóng)業(yè)用水效率相關(guān)議題，現(xiàn)有研究主要從水資源利用效率的測(cè)度及其影響因素兩方面進(jìn)行探討。關(guān)于用水效率水平的核算，學(xué)者們通常采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法[11-12]和隨機(jī)前沿分析方法[13-15]分別展開(kāi)研究，其相對(duì)一致的觀點(diǎn)認(rèn)為長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率處于較低水平。而對(duì)于農(nóng)業(yè)用水效率影響因素，已有研究主要基于兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立視角展開(kāi)分析。一是從生產(chǎn)側(cè)考察農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響機(jī)制，先后證實(shí)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新及其技術(shù)效率改善在農(nóng)業(yè)節(jié)水目標(biāo)實(shí)現(xiàn)中均發(fā)揮了積極作用[16-17]。一方面，農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)農(nóng)業(yè)技術(shù)手段更新，提高農(nóng)田灌溉效率，主要表現(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性技術(shù)與農(nóng)田節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新兩個(gè)層面。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性技術(shù)創(chuàng)新是以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備革新、生產(chǎn)工藝改進(jìn)為代表的技術(shù)更新及以實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品提質(zhì)增產(chǎn)，降低生產(chǎn)要素投入消耗（如灌溉水）為代表的新技術(shù)創(chuàng)新[18-19]。類似地，農(nóng)田節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新主要包括以改良地面灌水技術(shù)和灌溉設(shè)備為代表的技術(shù)更新和以研發(fā)新型灌溉技術(shù)與設(shè)備與生物節(jié)水技術(shù)為核心的技術(shù)創(chuàng)造[20]。另一方面，技術(shù)效率對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響更多是通過(guò)規(guī)模經(jīng)濟(jì)、技術(shù)培訓(xùn)、組織管理體系完善等生產(chǎn)“軟”環(huán)境的變化發(fā)揮作用[21-22]。不同于上述研究思路，另一些學(xué)者從成本側(cè)基于微觀視角分析灌溉水價(jià)變動(dòng)對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響路徑。根據(jù)誘致性技術(shù)變遷理論，要素相對(duì)價(jià)格的變化會(huì)誘使生產(chǎn)者更多采用節(jié)約昂貴生產(chǎn)要素的生產(chǎn)方式。隨著水價(jià)的上漲，農(nóng)戶會(huì)有意識(shí)地調(diào)整其灌溉行為減少用水量，進(jìn)而對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水產(chǎn)生積極影響[23-25]。然而，過(guò)高的灌溉水價(jià)不利于農(nóng)民收入的穩(wěn)步增加[26]，導(dǎo)致我國(guó)灌溉水價(jià)未能充分反映其稀缺程度。加之，農(nóng)業(yè)灌溉用水的需求相對(duì)缺乏彈性[27-29]，致使水價(jià)對(duì)用水效率的調(diào)節(jié)作用無(wú)法充分發(fā)揮。

綜上來(lái)看，現(xiàn)有研究為深入理解農(nóng)業(yè)用水效率與其影響機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，但仍有可以討論的空間。本文采用理論與實(shí)證相結(jié)合的方法綜合考察農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的影響因素，并識(shí)別出不同需水習(xí)性作物灌溉用水強(qiáng)度的主要驅(qū)動(dòng)力。同已有文獻(xiàn)相比，嘗試從如下兩個(gè)方面進(jìn)行拓展：一是與以往研究基于經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)選取用水效率影響因素的方法不同，本文通過(guò)嚴(yán)密的數(shù)理推演構(gòu)建農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的理論分解模型，將農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步和灌溉水價(jià)等因素納入同一分析框架，以探尋農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度各類驅(qū)動(dòng)因素的作用方式。二是考慮到不同作物生長(zhǎng)需水習(xí)性存在顯著差異，其用水強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)因素將不盡相同，區(qū)別于現(xiàn)有研究從宏觀層面以整體農(nóng)業(yè)用水為研究對(duì)象，本文聚焦于小麥、玉米、水稻三種作物用水強(qiáng)度及其影響因素的差異化狀況，甄別出不同需水特性農(nóng)作物用水效率的主要決定因素，以期為農(nóng)業(yè)節(jié)水政策的科學(xué)制定提供理論支撐。

1 模型構(gòu)建與研究假說(shuō)

1.1 模型構(gòu)建

本部分首先綜合運(yùn)用因素分解和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，對(duì)農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度進(jìn)行理論分解，探究灌溉水相對(duì)價(jià)格變動(dòng)、農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與效率改進(jìn)對(duì)用水強(qiáng)度的影響機(jī)制。然后，在考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件不確定性及農(nóng)戶生產(chǎn)行為慣性的基礎(chǔ)上，構(gòu)建農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度影響因素的實(shí)證分析模型。

1.1.1 農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的全分解模型 參考Fisher-Vanden 等[30]的研究思路，在對(duì)典型生產(chǎn)者的成本函數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)定的基礎(chǔ)上，運(yùn)用謝潑德引理（Shephard’s Lemma）求得該生產(chǎn)者灌溉用水的需求量（W），進(jìn)而推演出其灌溉用水強(qiáng)度（WI）的理論表達(dá)式，即：

式中：Y為農(nóng)作物產(chǎn)量，αW表示灌溉用水的價(jià)格彈性，A表征技術(shù)進(jìn)步水平，PY與PW則分別代表糧食價(jià)格和灌溉水價(jià)；該式表明農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度受農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步水平（A）和灌溉用水相對(duì)價(jià)格（PW/PY）的影響。同時(shí)，為了對(duì)技術(shù)進(jìn)步項(xiàng)A進(jìn)行深度解析，此處用全要素生產(chǎn)率指數(shù)表征農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步率，并基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法對(duì)該指數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分解，從而演繹出技術(shù)進(jìn)步影響農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的具體路徑。其基本步驟為：首先在全局生產(chǎn)前沿的框架下，定義一個(gè)非徑向方向性距離函數(shù)，構(gòu)造出全要素生產(chǎn)率指數(shù)（GM）；然后，借鑒Zhou等[31]設(shè)定投入要素權(quán)重的做法，在對(duì)非徑向方向性距離函數(shù)求解時(shí)，將權(quán)重向量ω設(shè)定為ω=(1/8, 1/8, 1/8, 1/8, 1/2)T，即勞動(dòng)力、機(jī)械、化肥和灌溉水的權(quán)重均為1/8；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其分解為技術(shù)創(chuàng)新指數(shù)（GT）、純技術(shù)效率指數(shù)（GP）和規(guī)模效率指數(shù)（GS），即：

GM GTGPGS

A= = × × （2）式中：GT表征實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中由于先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)使用所引致的最優(yōu)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)前沿面的移動(dòng)，GT＞1（GT＜1或GT=1）表示農(nóng)業(yè)科技水平的進(jìn)步（相對(duì)退步或停滯）；GP指規(guī)模報(bào)酬可變時(shí)決策單元實(shí)際產(chǎn)出與最優(yōu)產(chǎn)出距離的變動(dòng)，反映由于管理、制度以及勞動(dòng)者技能水平變化所產(chǎn)生的技術(shù)效率水平的變動(dòng)，GP＞1說(shuō)明受管理、制度等因素影響，農(nóng)業(yè)技術(shù)效率水平有所改善，相反，其取值小于1表明技 術(shù)效率相對(duì)退化；GS度量的是規(guī)模報(bào)酬不變與可變條件下生產(chǎn)前沿面之間距離的變化，反映實(shí)際生產(chǎn)中由于生產(chǎn)規(guī)模調(diào)整所導(dǎo)致的生產(chǎn)效率變動(dòng)；類似地，GS ＞1、GS＜1或GS=1則分別代表跨期內(nèi)受規(guī)模因素影響技術(shù)效率水平相對(duì)提升、下降或停滯。將（2）式代入（1）式，并對(duì)其兩邊取對(duì)數(shù)，可得：

上述表明，農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度變化受農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、純技術(shù)效率、規(guī)模效率及灌溉用水相對(duì)價(jià)格（PW/PY） 等因素的綜合影響。

1.1.2 實(shí)證評(píng)估模型 考慮到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植模式較為固定，且農(nóng)戶從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)具有一定的慣性，生產(chǎn)活動(dòng)存在著路徑依賴，即本期灌溉行為會(huì)受到上一期灌溉用水情況的影響。同時(shí)，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)受諸如光照、降水、地形等自然條件的影響較為顯著，而自然環(huán)境變幻莫測(cè)，造成農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度不可避免受到一些無(wú)法觀測(cè)的隨機(jī)因素的影響。因此，本文將農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度一期滯后項(xiàng)WIi,t-1、隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)εi,t共同納入模型中，構(gòu)建如下動(dòng)態(tài)面板模型：

式中：WIi,t為決策單元i在第t年的用水強(qiáng)度，WIi,t-1代表其滯后一期項(xiàng)，用于刻畫上一期用水強(qiáng)度對(duì)當(dāng)期值的影響；GTi,t、GPi,t、GSi,t分別表示技術(shù)創(chuàng)新指數(shù)、純技術(shù)效率變化指數(shù)、規(guī)模效率變化指數(shù)；WRPi,t是灌溉用水的相對(duì)價(jià)格，用灌溉水價(jià)與糧食價(jià)格之比度量；α為常數(shù)項(xiàng)，μi表示不可觀測(cè)的決策單元個(gè)體異質(zhì)性。待估參數(shù)φ、β1、β2、β3、γ依次代表各個(gè)解釋變量的彈性，分別測(cè)度了農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度對(duì)上述各因素變動(dòng)的敏感度。

1.2 研究假說(shuō)

上述結(jié)論表明：農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度變動(dòng)是水價(jià)調(diào)整、農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與效率改進(jìn)共同作用的結(jié)果。在生產(chǎn)過(guò)程中，農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性科技進(jìn)步和農(nóng)田節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新兩個(gè)層面。前者通過(guò)良種選育、生產(chǎn)設(shè)備革新、病蟲害防控技術(shù)及信息技術(shù)等農(nóng)業(yè)技術(shù)手段更新，在提高作物抗病抗旱防澇能力的基礎(chǔ)上，應(yīng)用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)模擬作物生長(zhǎng)發(fā)育，開(kāi)展根系生長(zhǎng)與土壤水分、養(yǎng)分吸收的機(jī)理性模型研究，促進(jìn)了水肥監(jiān)管智能化設(shè)施的完善和優(yōu)化，有助于改善農(nóng)業(yè)用水效率。后者則表現(xiàn)在微噴灌、渠道防滲等現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)創(chuàng)新及灌溉設(shè)施的研發(fā)上，其較大程度地解決了農(nóng)業(yè)灌溉方式落后問(wèn)題，減少農(nóng)民在生產(chǎn)過(guò)程中因缺乏先進(jìn)技術(shù)而造成用水浪費(fèi)現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)而提高節(jié)水灌溉系數(shù)。

純技術(shù)效率與規(guī)模效率的改善更多地促進(jìn)農(nóng)業(yè)灌溉方式由較為粗放的地面灌溉式向集約高效式的加速轉(zhuǎn)型。首先，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的純技術(shù)效率提升主要表現(xiàn)為基層信息與技術(shù)服務(wù)體系的完善，其通過(guò)建立高效快捷的農(nóng)業(yè)技術(shù)指導(dǎo)與服務(wù)渠道，完善技術(shù)服務(wù)熱線、開(kāi)展節(jié)水技術(shù)科普活動(dòng)以及農(nóng)戶主體技能培育等農(nóng)業(yè)科技公共服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，及時(shí)解決當(dāng)?shù)剞r(nóng)民在節(jié)水生產(chǎn)過(guò)程中遇到的技術(shù)及設(shè)施使用方面的難題，保證新技術(shù)及時(shí)有效地應(yīng)用到田間地頭，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)。規(guī)模效率則更多表現(xiàn)為大型機(jī)械的普及、灌區(qū)節(jié)水改造工程的開(kāi)展以及農(nóng)村水利基礎(chǔ)設(shè)施的完善，提升農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)水平，通過(guò)新建和整治農(nóng)村小型蓄水工程，增強(qiáng)蓄水排澇能力，合理利用自然雨水資源，為田間節(jié)水行動(dòng)的有效開(kāi)展創(chuàng)造有利條件。此外，當(dāng)其他生產(chǎn)要素價(jià)格不變，灌溉水價(jià)格的上漲會(huì)引發(fā)個(gè)體生產(chǎn)邊際成本的增加，生產(chǎn)可能性邊界線向內(nèi)收縮，在某種程度上促使個(gè)體節(jié)約相對(duì)價(jià)格高的要素使用。因此，在其他條件不變的條件下，農(nóng)業(yè)灌溉用水相對(duì)價(jià)格的升高會(huì)激勵(lì)農(nóng)戶減少灌溉水的使用量[32-33]?；谝陨戏治觯疚奶岢鋈缦录僬f(shuō)：

H1：在其他因素不變的情況下，農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步負(fù)向影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用水強(qiáng)度。

H2：在其他因素不變的情況下，灌溉水的相對(duì)價(jià)格負(fù)向影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的用水強(qiáng)度。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

鑒于小麥、玉米和水稻三種作物的灌溉用水總額所占農(nóng)業(yè)總用水量的比重較大[34]，同時(shí)為便于考察不同需水習(xí)性作物間用水強(qiáng)度的差異性，本文選用三大主糧作為研究對(duì)象。根據(jù)前文理論分析的內(nèi)容，此處需要獲取到各作物要素投入、產(chǎn)出量及農(nóng)業(yè)灌溉水相對(duì)價(jià)格數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證分析，其原始數(shù)據(jù)主要取自2004—2017年《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》、《中國(guó)農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》、《中國(guó)環(huán)境統(tǒng)計(jì)年鑒》及《中國(guó)科技統(tǒng)計(jì)年鑒》等權(quán)威統(tǒng)計(jì)資料。各變量的定義及詳細(xì)處理見(jiàn)表1。

表1 變量的定義與核算Table 1 Variable definition and assignments

另外，綜合考慮到糧食種植區(qū)域特征及數(shù)據(jù)可得性，本研究中小麥、玉米與水稻的種植區(qū)域分布詳見(jiàn)表2。

表2 小麥、玉米及水稻主要種植省份Table 2 Main planting provinces of wheat, corn, and rice

3 結(jié)果與分析

3.1 三種糧食作物用水強(qiáng)度的時(shí)序演變規(guī)律

為考察我國(guó)主要糧食作物用水強(qiáng)度的時(shí)序演變特征，基于樣本期內(nèi)小麥、玉米、水稻主產(chǎn)區(qū)的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)，此處首先核算出2004年以來(lái)中國(guó)三大糧食作物的用水強(qiáng)度，結(jié)果如圖1所示。整體來(lái)看，樣本期內(nèi)小麥、玉米、水稻的灌溉用水強(qiáng)度均值分別為0.44、0.40、0.47，表明就平均水平而言，三種作物用水強(qiáng)度差別不大；具體來(lái)講，用水密集型作物水稻的灌溉水資源利用效率最低。具體從動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)來(lái)看，三種作物的用水強(qiáng)度均呈波動(dòng)下降態(tài)勢(shì)，說(shuō)明自2004年以來(lái)，我國(guó)主要糧食作物的用水效率在逐步升高。分作物品種來(lái)看，樣本期內(nèi)玉米種植的用水強(qiáng)度呈持續(xù)下降趨勢(shì)，而小麥、水稻用水強(qiáng)度則在2008年前后表現(xiàn)出分異特征，2008年后水稻的用水強(qiáng)度持續(xù)高于小麥，表明小麥灌溉用水效率提升逐漸明顯。綜合來(lái)講，樣本期內(nèi)耗水密集型作物的灌溉用水效率較低，且改進(jìn)速度較為緩慢，相反，旱地作物玉米的用水效率較高，并且

3.2 農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步測(cè)算結(jié)果與分析

3.2.1 農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步時(shí)序演變特征分析 為深入分析研究期內(nèi)我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步率在時(shí)序維度上的演變規(guī)律，本文測(cè)算出2004—2016年三種作物的GM指數(shù)（表3）。從表3可知：整個(gè)樣本期內(nèi)，玉米、水稻和小麥三種作物的GM指數(shù)均值分別為1.002 2、 1.002 1、0.977 3，表明自2004年以來(lái)，我國(guó)玉米、水稻生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步較快，年均增長(zhǎng)速率均高于0.2%，而小麥生產(chǎn)技術(shù)的提升并不明顯，這一結(jié)論與王建華[37]的研究類似。從動(dòng)態(tài)演變特征來(lái)看，三種作物技術(shù)進(jìn)步率大體呈同步波動(dòng)態(tài)勢(shì)。其根源在于為 保障糧食安全，我國(guó)政府出臺(tái)的農(nóng)業(yè)保護(hù)政策絕大多數(shù)將主糧生產(chǎn)作為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，從農(nóng)業(yè)科技研究、技術(shù)推廣、基本建設(shè)服務(wù)等方面開(kāi)展了一系列幫扶工作。此外，從GM指數(shù)年度數(shù)值來(lái)看，三種作物技術(shù)進(jìn)步水平差異化明顯；其中，玉米和水稻的GM指數(shù)大多維持在1附近且整體較為平穩(wěn)，而小麥的GM值波動(dòng)幅度較大且在時(shí)序上并未表現(xiàn)出減小的趨勢(shì)，表明相對(duì)于其他兩種作物，我國(guó)小麥生產(chǎn)技術(shù)水平尚存在較大提升空間。

表3 2004—2016年三種糧食作物GM指數(shù)Table 3 GM index of three grain crops (2004-2016)

3.2.2 農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動(dòng)力分析 為進(jìn)一步探究三種糧食作物技術(shù)進(jìn)步的具體作用途徑，此處分別測(cè)算了2004—2016年小麥、玉米、水稻GM指數(shù)各組成部分的數(shù)值，并將其演變趨勢(shì)分別繪制于圖2中。

由圖2a可知，樣本期內(nèi)，小麥生產(chǎn)的GT與GP的算術(shù)均值分別為1.003 2、1.002 2，而GS的均值僅為0.981 1，與賈娟琪等[38]測(cè)算的小麥技術(shù)效率0.912 9較為接近，表明自2004年以來(lái)，小麥技術(shù)進(jìn)步主要源自技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)效率的改善，但前者的貢獻(xiàn)度大于后者，且技術(shù)效率作用發(fā)揮受限的原因在于規(guī)模效率的下降，這一結(jié)論與張冬平等[39]的研究一致。

圖2b顯示，在玉米生產(chǎn)中，GT的均值為0.997 7， 且其波動(dòng)幅度較大，意味著自2004年以來(lái)與玉米生產(chǎn)相關(guān)的技術(shù)創(chuàng)新率增速有所放緩，呈現(xiàn)邊際遞減效應(yīng)。與之相反，GP和GS兩分支的年均值分別為1.004 0、1.003 1，表明樣本期內(nèi)玉米生產(chǎn)技術(shù)效率的不斷改善是其綜合技術(shù)水平提升的主要驅(qū)動(dòng)力。其原因可能是玉米收儲(chǔ)制度改革和玉米主產(chǎn)區(qū)旱澇保收高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)規(guī)劃的實(shí)施優(yōu)化了玉米生產(chǎn)的宏觀環(huán)境，從而提升了其技術(shù)效率水平。圖2c表明，水稻在樣本期內(nèi)的GT均值為1.002 9，且相比于技術(shù)效率分支其波動(dòng)幅度更大。其數(shù)值在2004年達(dá)到高點(diǎn)1.107 6之后，于2005年驟然降低為0.962 4。 這一結(jié)果表明，先進(jìn)技術(shù)的采用整體促進(jìn)了水稻生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步水平的提升，但跨年度的波動(dòng)幅度較大。與玉米生產(chǎn)的情況類似，水稻種植中GP和GS的年度均值分別為1.000 6、1.003 0，即兩者共同促進(jìn)了水稻生產(chǎn)技術(shù)效率的提升。

綜上來(lái)看，農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新是三種作物技術(shù)進(jìn)步提升的關(guān)鍵動(dòng)力，而技術(shù)效率對(duì)技術(shù)進(jìn)步的促進(jìn)作用在作物間呈現(xiàn)出差異化特征，其中，技術(shù)效率改善對(duì)玉米、水稻兩種作物生產(chǎn)技術(shù)水平提升的貢獻(xiàn)度相較于小麥的更強(qiáng)。

3.3 計(jì)量結(jié)果說(shuō)明

由于本文動(dòng)態(tài)面板數(shù)據(jù)具有短時(shí)序、寬截面的特征，因此為保證參數(shù)估計(jì)結(jié)果的一致性，并避免弱工具變量問(wèn)題，此處采用系統(tǒng)GMM（Sys-GMM）方法對(duì)（4）式進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表4。其中，第（1）、（3）、（5）列呈現(xiàn)了三種作物未考慮技術(shù)進(jìn)步分解的估計(jì)結(jié)果，第（2）、（4）、（6）列列舉了技術(shù)進(jìn)步項(xiàng)細(xì)分成三個(gè)組成部分的參數(shù)結(jié)果。另外，在參數(shù)估計(jì)之前，本文對(duì)模型進(jìn)行了AR(2)和Sargan檢驗(yàn)，用于判斷數(shù)據(jù)集合是否存在二階序列自相關(guān)與過(guò)度識(shí)別問(wèn)題。檢驗(yàn)結(jié)果表明：模型的隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)符合一階序列相關(guān)，二階序列不相關(guān)且不存在過(guò)度識(shí)別問(wèn)題，滿足Sys-GMM估計(jì)一致性的使用前提，證實(shí)了估計(jì)方法的適用性與有效性。

表4 用水強(qiáng)度影響因素回歸結(jié)果Table 4 Regression results of the influencing factors of irrigation water intensity

3.3.1 技術(shù)進(jìn)步 表4顯示，小麥、玉米、水稻滯后一期的用水強(qiáng)度估計(jì)系數(shù)均接近于1且在1%的水平下顯著為正，表明上一期用水強(qiáng)度對(duì)當(dāng)期數(shù)值具有顯著的影響，反映了農(nóng)戶作物種植過(guò)程中灌溉水使用具有較強(qiáng)的慣性。觀察表4第一、三、五列發(fā)現(xiàn)，三種作物技術(shù)水平均在1%的顯著性水平下為負(fù)，說(shuō)明技術(shù)水平提升在一定程度上減緩水資源匱乏對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的阻礙效應(yīng)，與前文理論推演結(jié)果一致。從作用程度上來(lái)看，在其他條件不變的情況下，技術(shù)水平每提高1%，小麥、玉米、水稻的用水強(qiáng)度 分別降低0.448%、0.854%、0.684%，其對(duì)三種作物用水強(qiáng)度的影響從高到低依次為玉米、水稻、小麥。3.3.2 灌溉水價(jià) 表4第三、四列顯示，灌溉水價(jià)對(duì)玉米用水強(qiáng)度的影響分別表現(xiàn)為在1%和5%的顯著性水平下有反向調(diào)節(jié)作用，表明灌溉水相對(duì)價(jià)格每提升1%，玉米用水強(qiáng)度大約下降0.01個(gè)百分點(diǎn)，意味著水價(jià)上升能夠激勵(lì)農(nóng)戶節(jié)約用水以降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總成本，進(jìn)而降低玉米生產(chǎn)過(guò)程中的用水量，結(jié)果符合預(yù)期。反觀第一、二列發(fā)現(xiàn)小麥灌溉水價(jià)對(duì)其用水強(qiáng)度的影響在統(tǒng)計(jì)上并不顯著，這意味著農(nóng)業(yè)灌溉水相對(duì)價(jià)格波動(dòng)對(duì)小麥生產(chǎn)節(jié)水效率的影響并不明顯。雖然二者同為旱地作物，但與玉米相比，小麥的需水量較少，其受水資源供給量的約束較小，使得農(nóng)戶對(duì)水價(jià)變動(dòng)并不敏感，且小麥的耐旱性次于玉米，農(nóng)戶一般不會(huì)以減產(chǎn)為代價(jià)選擇減少灌水量，故而農(nóng)戶節(jié)水動(dòng)力不強(qiáng)。與之相似，第五、六列報(bào)告了水價(jià)對(duì)水稻用水效率增長(zhǎng)的影響不顯著，進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)其估計(jì)系數(shù)為正值，可能是由于水稻種植區(qū)水資源稟賦較高[40]，水價(jià)對(duì)農(nóng)戶節(jié)水行為的彈性較小，農(nóng)戶缺乏節(jié)水意識(shí)，導(dǎo)致其灌溉用水效率低下。

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉水價(jià)普遍低于其真實(shí)價(jià)值，甚至有些地區(qū)不收費(fèi)，導(dǎo)致農(nóng)戶節(jié)水意識(shí)薄弱，即過(guò)低的水價(jià)起不到調(diào)節(jié)農(nóng)戶用水行為的作用[41]， 這也是與前文關(guān)于灌溉水價(jià)能夠促進(jìn)作物用水強(qiáng)度降低的理論推演有所出入的根源。綜上來(lái)看，灌溉水價(jià)通過(guò)價(jià)格機(jī)制抑制農(nóng)業(yè)灌溉用水強(qiáng)度的假說(shuō)在三種作物之間呈現(xiàn)出差異化特征，用水價(jià)格的增加有利于提高玉米灌溉用水效率，而對(duì)小麥和水稻用水強(qiáng)度的降低則沒(méi)有顯著影響。

3.3.3 技術(shù)進(jìn)步分解指標(biāo) 表4中第二、四、六列估計(jì)了模型中GM指數(shù)分解指標(biāo)的參數(shù)，以檢驗(yàn)其組成部分對(duì)農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度下降的影響。結(jié)果顯示，技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模效率、純技術(shù)效率變量系數(shù)均為負(fù)，且除水稻規(guī)模效率在統(tǒng)計(jì)上不顯著外，其他變量均在1%顯著性水平上通過(guò)檢驗(yàn)，表明技術(shù)創(chuàng)新、效率增進(jìn)能夠有效促進(jìn)三種作物灌溉用水效率的提升，與前文理論推演結(jié)論相符。為更詳細(xì)地探尋各分解部分對(duì)三種主糧用水強(qiáng)度的影響度，此處進(jìn)一步對(duì)比小麥、玉米和水稻組內(nèi)各系數(shù)值的大小，分析結(jié)果如下：

1）技術(shù)創(chuàng)新對(duì)玉米、水稻用水強(qiáng)度降低的促進(jìn)作用最為強(qiáng)勁，其彈性估計(jì)絕對(duì)值分別為0.899、0.934，均高于組內(nèi)規(guī)模效率和純技術(shù)效率的彈性系數(shù)，而小麥科技進(jìn)步對(duì)其用水強(qiáng)度降低的影響僅次于規(guī)模效率的提升。

2）純技術(shù)效率對(duì)小麥、玉米和水稻用水強(qiáng)度下降的貢獻(xiàn)小于各自組內(nèi)科技進(jìn)步，表明純技術(shù)效率是制約作物用水效率提升的短板，這意味著基層農(nóng)技推廣體系尚不健全，小農(nóng)戶與現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)間的有機(jī)銜接有待進(jìn)一步完善。究其原因不難發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)仍處于由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期，部分地區(qū)農(nóng)技人員隊(duì)伍建設(shè)相對(duì)薄弱，加之農(nóng)戶接受新事物的能力不足，使得現(xiàn)代管理技術(shù)的推廣往往受到抑制。

3）與水稻相比，小麥和玉米規(guī)模效率水平的提升對(duì)其用水強(qiáng)度減少的貢獻(xiàn)較高，其彈性估計(jì)值依次為-0.631、-0.624，這可能與小麥、玉米種植區(qū)便于機(jī)械化、規(guī)模化種植的平原地形有關(guān)，便于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化經(jīng)營(yíng)。然而，水稻種植區(qū)因缺少大規(guī)模作業(yè)空間的地形優(yōu)勢(shì)，在某種程度上導(dǎo)致規(guī)模效率對(duì)水稻用水強(qiáng)度下降的促進(jìn)作用處于較低水平。這一結(jié)論與江松穎等[42]的研究結(jié)論一致。

3.4 穩(wěn)健性檢驗(yàn)

為了使估計(jì)結(jié)果更具可靠性，本文建立了動(dòng)態(tài)面板數(shù)據(jù)個(gè)體固定效應(yīng)模型，以驗(yàn)證上述估計(jì)結(jié)果的穩(wěn)健性。同時(shí)，考慮到前文的技術(shù)進(jìn)步是以全要素生產(chǎn)率指數(shù)來(lái)衡量，而該核算框架是基于各作物的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致技術(shù)進(jìn)步率指標(biāo)與用水強(qiáng)度間存在一定的內(nèi)生性，為此，此部分參數(shù)估計(jì)中將選用三種作物的研究與試驗(yàn)發(fā)展(R&D)經(jīng)費(fèi)投入作為工具變量替代GM指數(shù)。其選擇原因?yàn)椋阂环矫?，研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)投入可能影響農(nóng)業(yè)科研產(chǎn)出，農(nóng)作物科研資金的提高會(huì)促進(jìn)生產(chǎn)力發(fā)展，提升技術(shù)進(jìn)步水平，相關(guān)性檢驗(yàn)也證實(shí)其符合工具相關(guān)性條件。另一方面，研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)投入通常不會(huì)直接影響農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度，符合工具外生性條件?；貧w結(jié)果如表5所示。

表5顯示，個(gè)體固定效應(yīng)模型與表4估計(jì)的結(jié)果基本相符，表明結(jié)果的一致性與穩(wěn)健性較好。具體來(lái)看：小麥、玉米、水稻滯后一期的用水強(qiáng)度估計(jì)系數(shù)符號(hào)與前文一致且均在1%的置信水平下顯著；小麥、玉米、水稻研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)投入依次在1%、1%、5%的置信水平下對(duì)用水強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)向影響，反映了技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的降低具有強(qiáng)勁的促進(jìn)作用，且玉米技術(shù)水平的提升對(duì)其用水強(qiáng)度降低的作用最高；在作物的分維水平中，灌溉水價(jià)顯著負(fù)向影響玉米的用水強(qiáng)度，小麥與水稻灌溉水價(jià)的波動(dòng)對(duì)其用水強(qiáng)度并無(wú)顯著影響，與上文估計(jì)結(jié)果一致。因此，總體判斷以Sys-GMM方法測(cè)度灌溉水價(jià)、技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的影響結(jié)果具有較高的可信度。

表5 穩(wěn)健性檢驗(yàn)結(jié)果Table 5 Robustness test results

4 結(jié)論

日益嚴(yán)峻的水資源短缺對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提出了巨大挑戰(zhàn)，而灌溉水價(jià)過(guò)低與節(jié)水技術(shù)利用效率低下，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度居高不下，成為現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的主要問(wèn)題。因此，系統(tǒng)識(shí)別出農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的各類影響因素，探究其作用過(guò)程及影響程度，對(duì)探尋節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的潛在路徑具有重要現(xiàn)實(shí)意義。為此，本文構(gòu)建用水強(qiáng)度全分解模型，識(shí)別農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度的影響因子，并運(yùn)用Sys-GMM方法定量評(píng)估各因素對(duì)三種作物（小麥、玉米和水稻）用水強(qiáng)度的影響度及其差異化特征，甄別不同需水特性農(nóng)作物用水強(qiáng)度的主要驅(qū)動(dòng)力。本文主要研究結(jié)論可歸納如下：

1）研究期內(nèi)，三種作物的用水效率整體均呈提升趨勢(shì)，但玉米用水效率高于小麥和水稻；從各作物用水強(qiáng)度走勢(shì)來(lái)看，玉米較為平穩(wěn)，小麥與水稻波動(dòng)較大。

2）灌溉水價(jià)對(duì)用水效率的影響在作物間呈現(xiàn)出差異化特征，其顯著促進(jìn)了玉米生產(chǎn)用水強(qiáng)度的降低，而這種促進(jìn)效應(yīng)在小麥和水稻上卻表現(xiàn)不 明顯。

3）農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)效率顯著提高了農(nóng)業(yè)灌溉用水效率，且兩者在用水效率的影響程度上具有異質(zhì)性。具體表現(xiàn)為前者對(duì)玉米和水稻用水強(qiáng)度下降的作用較為強(qiáng)勁，而后者對(duì)小麥用水強(qiáng)度降低的促進(jìn)作用最大。從技術(shù)效率分解層面來(lái)看，規(guī)模效率在小麥與玉米節(jié)水效果增強(qiáng)過(guò)程中發(fā)揮了主要作用，而純技術(shù)效率對(duì)玉米和水稻用水強(qiáng)度改進(jìn)的貢獻(xiàn)較為明顯。

5 政策建議

盡管我國(guó)三大主糧的用水強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸改善的局面，但仍存在較大提升空間。由此，本文基于農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度影響因素分析，從灌溉水價(jià)與技術(shù)進(jìn)步在不同作物中的表現(xiàn)出發(fā)，提出以下對(duì)策建議：

1）完善農(nóng)業(yè)水價(jià)形成機(jī)制，保障市場(chǎng)在農(nóng)業(yè)水資源配置中的決定作用。政府要在綜合供水成本、水資源稀缺度、地區(qū)差異及農(nóng)戶承受力的前提下，采用政府定價(jià)與協(xié)商定價(jià)相結(jié)合的方式設(shè)定農(nóng)業(yè)水價(jià)。此外，考慮到不同作物需水特性和各地農(nóng)業(yè)發(fā)展政策支持方向的差異，可實(shí)行分類分檔水價(jià)或超定額累進(jìn)加價(jià)制度，充分發(fā)揮水價(jià)的調(diào)節(jié)作用。

2）加大對(duì)農(nóng)業(yè)科研技術(shù)攻關(guān)的支持力度，繼續(xù)發(fā)揮科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水中的積極作用。政府要增加對(duì)灌溉技術(shù)的科研投入，根據(jù)不同作物的用水特征，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)精準(zhǔn)高效的節(jié)水灌溉技術(shù)與設(shè)備，逐步改變落后的灌溉方式。此外，加強(qiáng)旱作農(nóng)業(yè)技術(shù)的研發(fā)，在選育節(jié)水品種的同時(shí)開(kāi)發(fā)有效的保水技術(shù)和保水材料，減少大水漫灌造成的水資源浪費(fèi)。

3）提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理水平和規(guī)模效率。一方 面，推進(jìn)農(nóng)田水利設(shè)施運(yùn)行管理體制改革，完善基于信息技術(shù)的現(xiàn)代灌溉技術(shù)，提高農(nóng)田灌溉效率。在這一過(guò)程中，囿于節(jié)水設(shè)備前期投資較大，需要政府給予相宜的財(cái)政專項(xiàng)補(bǔ)貼，擴(kuò)大對(duì)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的投入力度。另一方面，地方政府要強(qiáng)化農(nóng)戶節(jié)水技能的培訓(xùn)力度，推動(dòng)農(nóng)業(yè)用水朝著綠色可持續(xù)發(fā)展的方向轉(zhuǎn)型。

4）加強(qiáng)農(nóng)用水稀缺性的宣傳。地方政府以互聯(lián)網(wǎng)傳播媒介為主，以印標(biāo)語(yǔ)、鄉(xiāng)村廣播等傳統(tǒng)宣傳方式為輔，建設(shè)新時(shí)代獨(dú)具特色的“三農(nóng)”知識(shí)傳播平臺(tái)，使農(nóng)戶真切感受并接受水資源亦是商品的觀念，使用灌溉水需支付相應(yīng)費(fèi)用，提高農(nóng)戶節(jié)水意識(shí)，激發(fā)農(nóng)戶節(jié)水的內(nèi)生動(dòng)力。

本文提供了一種探討農(nóng)業(yè)用水效率影響因素的新思路，在用水強(qiáng)度模型基礎(chǔ)上，將技術(shù)進(jìn)步與灌溉水價(jià)納入計(jì)量模型中，分析其對(duì)不同作物用水強(qiáng)度的影響程度。文中的影響因素模型還可以進(jìn)一步擴(kuò)張，例如，在模型中加入貧困率或政府補(bǔ)貼，或者增設(shè)作物種植結(jié)構(gòu)變動(dòng)的選項(xiàng)，甚至考慮到非農(nóng)用水對(duì)農(nóng)業(yè)用水的擠占效應(yīng)。此外，考慮到過(guò)高的水價(jià)不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與農(nóng)戶收入，給糧食安全和農(nóng)村減貧帶來(lái)負(fù)面影響，因此對(duì)于如何調(diào)控水價(jià)才能在不影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)最大化節(jié)水效應(yīng)，也將是后續(xù)深入研究的方向。