王建鵬, 尹 士, 馬立軍, 甘天琦, 徐 磊,4

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 國(guó)土資源學(xué)院, 河北 保定 071001; 2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 河北 保定 071000; 3.中南民族大學(xué) 經(jīng)濟(jì)學(xué)院, 武漢 430074； 4.河北省農(nóng)田生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071000)

1992年生態(tài)效率被德國(guó)學(xué)家Schaltegger和Sturn提出后，受國(guó)內(nèi)外眾多不同領(lǐng)域?qū)W者的青睞，被用于不同的領(lǐng)域[3-4]。國(guó)內(nèi)外的研究主要集中在產(chǎn)品[5]、行業(yè)[6]、城市[7-8]及區(qū)域等[9]方面，而對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)效率，特別是耕地生態(tài)效率的研究相對(duì)較少。這與農(nóng)業(yè)相較于其他產(chǎn)業(yè)更易受到輕視有關(guān)。隨著對(duì)農(nóng)業(yè)的重視和可持續(xù)發(fā)展的必然要求，國(guó)內(nèi)逐漸開展對(duì)耕地生態(tài)效率的研究，并取得顯著的成果。從研究?jī)?nèi)容的視角上，研究主要集中于生態(tài)效率的測(cè)度[10-12]、時(shí)空特征[13-15]、影響因素[16-18]、收斂性等[19-21]方面。除此之外，還有學(xué)者對(duì)以低碳視角來分析耕地生態(tài)效率的研究，如劉麗欽[22]將碳排放和碳匯納入耕地生態(tài)效率中進(jìn)行測(cè)度等。從研究單元尺度視角上，耕地生態(tài)效率的研究可分為宏觀、中觀和微觀，并有逐步向微觀研究方向發(fā)展的趨勢(shì)[16]。宏觀上，即以省為研究單元，如潘丹等[23]對(duì)全國(guó)各省的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率進(jìn)行測(cè)度和分析；中觀上，即以市為研究單元的研究，如張紅梅等[4]采 用DEA模型和協(xié)調(diào)發(fā)展模型分析黑龍江省各市耕地生態(tài)效率；微觀尺度上，即以縣鎮(zhèn)為研究單元，如王玲[24]對(duì)西吉縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的耕地生態(tài)效率進(jìn)行分析。從研究的方法上，關(guān)于耕地生態(tài)效率的測(cè)度有DEA模型[4]、SBM模型[23]、超效率SBM模型[15]、混合方向性距離函數(shù)模型等[25]方法進(jìn)行測(cè)度。

綜上所述，已有耕地生態(tài)效率的研究成果較為豐富，為本文的選題與寫作提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)和參考。對(duì)于耕地生態(tài)效率的研究有以下特征：從研究單元尺度上，大多從中宏觀角度考慮，以縣為研究單元研究耕地生態(tài)效率的研究還比較鮮見；從研究方法上，應(yīng)用SBM模型測(cè)度耕地生態(tài)效率已經(jīng)比較成熟，但考慮生態(tài)效果，即低碳減排將CO2作為非期望產(chǎn)出，并同時(shí)考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益將農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和糧食產(chǎn)量作為期望產(chǎn)出的研究相對(duì)較薄弱；從研究?jī)?nèi)容上，相關(guān)研究大多分析耕地生態(tài)效率時(shí)空特征和影響因素，針對(duì)耕地生態(tài)效率收斂性的研究還較為欠缺，而分析耕地生態(tài)效率收斂水平有助于分析不同區(qū)域間耕地生態(tài)效率是否存在差異，并剖析該區(qū)域差異是否會(huì)隨時(shí)間而消失。區(qū)域內(nèi)及區(qū)域之間耕地生態(tài)效率差異擴(kuò)大，不僅加劇耕地生態(tài)效率較低地區(qū)的資源浪費(fèi)和環(huán)境負(fù)外部效應(yīng)，而且不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展，甚至阻礙地區(qū)鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)發(fā)展的步伐。基于此，本文運(yùn)用MATLAB軟件，采用基于規(guī)模報(bào)酬可變的非徑向SBM模型，對(duì)2000—2017年河北省137個(gè)縣級(jí)單元耕地生態(tài)效率在考慮經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、社會(huì)效應(yīng)、生態(tài)效應(yīng)下進(jìn)行測(cè)算，并結(jié)合GIS空間分析技術(shù)，從中宏觀尺度(省域和各市，其中省域和各市的數(shù)據(jù)均為其范圍內(nèi)的各縣平均值)和微觀尺度(縣級(jí)單元)出發(fā)，分析河北省耕地生態(tài)效率的時(shí)空特征，并通過收斂性分析，探究河北省全省的耕地生態(tài)效率的收斂情況，以期尋求河北省縣域耕地生態(tài)效率提升的內(nèi)在機(jī)制和演變規(guī)律、縮小地區(qū)及區(qū)域間耕地生態(tài)效率的差距，為促進(jìn)河北省農(nóng)業(yè)向低排放、低消耗、高產(chǎn)出的方向發(fā)展提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

河北省位于36°03′—42°40′N，113°27′—119°50′E，其下設(shè)11個(gè)地級(jí)市，共有49個(gè)市區(qū)、21個(gè)縣級(jí)市、91個(gè)縣。東鄰北京、天津，是京津冀地區(qū)重要組成部分，北與遼寧省和內(nèi)蒙古自治區(qū)接壤，西與山西省交界，南緊鄰河南省和山東省。河北省屬于大陸性季風(fēng)氣候，轄內(nèi)地形多樣，有平原、高原、山地和丘陵，是華北地區(qū)產(chǎn)糧大省[26]。市區(qū)耕地較少，而縣域耕地更具研究?jī)r(jià)值。因此，本文將137個(gè)縣域(包括縣，縣級(jí)市以及一些近幾年才劃入市區(qū)的市區(qū))作為研究區(qū)。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文利用河北省縣域單元的面板數(shù)據(jù)，主要來源于2001—2018年《河北農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》《中國(guó)縣(市)社會(huì)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒》，部分缺失數(shù)據(jù)采用插值法或相鄰兩年均值來替代。此外，為了剔除價(jià)值變動(dòng)的影響，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值全部換算成基期為2000年的可比數(shù)據(jù)。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

耕地生態(tài)效率的研究旨在盡可能降低資源投入，不斷提高期望產(chǎn)出水平，同時(shí)降低非期望產(chǎn)出。本文評(píng)價(jià)耕地生態(tài)效率的投入指標(biāo)參考劉海龍等[16]研究成果，分別取土地、勞動(dòng)、機(jī)械、化肥、農(nóng)膜作為資源投入。考慮社會(huì)和經(jīng)濟(jì)上的影響，期望產(chǎn)出指標(biāo)選擇糧食產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的糧食產(chǎn)量關(guān)乎社會(huì)的穩(wěn)定，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值則關(guān)乎從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員的收入水平。考慮生態(tài)影響，非期望產(chǎn)出指標(biāo)選取農(nóng)業(yè)碳排放。參考已有文獻(xiàn)[16,27-28]，結(jié)合數(shù)據(jù)可獲性及口徑一致性的原則，構(gòu)建河北省耕地生態(tài)效率測(cè)度指標(biāo)體系，見表1。

表1 耕地生態(tài)效率測(cè)度指標(biāo)

2.2 非期望產(chǎn)出SBM模型

DEA作為研究組織效率的模型已被廣泛運(yùn)用，并延伸到各個(gè)領(lǐng)域。其采用帕累托最優(yōu)原理，追求一種效率境界，即只有增加投入或減少其他項(xiàng)產(chǎn)出，產(chǎn)出項(xiàng)的產(chǎn)量才能增加或是只有減少產(chǎn)出量或者增加其他投入項(xiàng)的量，投入項(xiàng)才能減少[29]。DEA測(cè)算效率也有其弊端，國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷修正和完善，如麥?zhǔn)螪EA、SBM、超效率SBM，也早已將其用于農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的測(cè)算，并取得眾多學(xué)術(shù)成果[2-3,29-30]。

本文采用非期望SBM模型，其是Tone[31]在前人的基礎(chǔ)上提出的一種可以處理非期望產(chǎn)出的并考慮松弛性的模型，公式為：

(1)

(2)

式中:p為耕地生態(tài)效率值；m，a，b分別為投入、期望產(chǎn)出、非期望產(chǎn)出個(gè)數(shù)；x，yg，yb分別為投入、期望產(chǎn)出以及非期望產(chǎn)出值；λ為投入產(chǎn)出權(quán)重；s-，sg，sb分別為投入、期望產(chǎn)出、非期望產(chǎn)出的松弛變量。從嚴(yán)格意義來說，函數(shù)p關(guān)于s-，sg，sb單調(diào)遞減，且0≤p≤1，當(dāng)且僅當(dāng)p=1時(shí)決策單元效率相對(duì)有效。

2.3 空間自相關(guān)模型

耕地生態(tài)效率可能受到空間關(guān)系的影響。為了探究效率的空間關(guān)系，本文運(yùn)用全局空間自相關(guān)模型分析其空間集聚特征，其公式為：

(3)

3 結(jié)果與分析

3.1 基于SBM模型的耕地生態(tài)效率分析

3.1.1 河北省省域及市域耕地生態(tài)效率分析

(1) 河北省省域耕地生態(tài)效率分析。如圖1所示，2000—2017年河北省耕地生態(tài)效率整體呈現(xiàn)震蕩起伏的過程，其趨勢(shì)為波動(dòng)下降再波動(dòng)上升。這說明18 a來河北省耕地生態(tài)效率整體上有所提升，但考慮到歷年均未達(dá)到0.8，說明河北省耕地生態(tài)效率還具有很大的提升空間。大體呈現(xiàn)先下降后上升的原因可能是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各種農(nóng)藥化肥等的投入使耕地生態(tài)效率降低，但又隨著環(huán)保意識(shí)和認(rèn)知的提升等因素致使耕地生態(tài)效率有所提升。

圖1 2000-2017年河北省耕地生態(tài)效率變動(dòng)趨勢(shì)

(2) 河北省市域耕地生態(tài)效率分析?？紤]到數(shù)據(jù)可比性和可視化，運(yùn)用ArcGIS 10.6軟件中的自定義分類法，分別對(duì)2000年、18 a年均和2017年各市耕地生態(tài)效率數(shù)據(jù)分為5類，分類區(qū)間分別(0.5,0.6]，(0.6,0.7]，(0.7,0.8]，(0.8,0.9]，(0.9,1.0]，為了便于描述，對(duì)應(yīng)的區(qū)間分別賦予差、較差、良、較優(yōu)、優(yōu)5種描述方式，其結(jié)果見圖2。根據(jù)4幅圖以及數(shù)據(jù)得出以下兩點(diǎn)結(jié)論。

圖2 河北省各市耕地生態(tài)效率時(shí)空演變

① 2000—2017年各市耕地生態(tài)效率差距在縮短，整體上有所提升。2000年唐山市耕地生態(tài)效率整體處于優(yōu)的狀態(tài)，廊坊市、滄州市、秦皇島市3市耕地生態(tài)效率處于差的狀態(tài)；由年均數(shù)據(jù)可知，唐山市耕地生態(tài)效率的狀態(tài)由優(yōu)到較優(yōu)的轉(zhuǎn)變，而廊坊市則從差到較差發(fā)展；從2017年數(shù)據(jù)可知，處于較差狀態(tài)的滄州市和秦皇島市也已提升到更高的狀態(tài)，各市耕地生態(tài)效率為0.6～0.9。

② 耕地生態(tài)效率在空間上具有差異性，體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一方面具有區(qū)域差異，即河北中部3市(保定市、廊坊市、滄州市)的耕地生態(tài)效率明顯比北部4市(張家口市、承德市、唐山市、秦皇島市)以及南部4市(石家莊市、邢臺(tái)市、邯鄲市、衡水市)的差，但差距在縮小，中部3市耕地生態(tài)效率提升較快。2000年北部4市、中部3市和南部4市耕地生態(tài)效率處于較優(yōu)及以上的狀態(tài)分別占50%，33.3%，50%，處于較差及以下的狀態(tài)分別占25%，66.6%，0%；從年均可知，北部4市、中部3市和南部4市耕地生態(tài)效率處于較優(yōu)及以上的狀態(tài)分別占50%，0%，0%，處于較差及以下的狀態(tài)分別占25%，66.7%，50%；2017年僅有北部秦皇島市耕地生態(tài)效率處于較差狀態(tài)，其他各地耕地生態(tài)效率則均處于一般或較優(yōu)的狀態(tài)。

另一方面具有市間差異，即各市間耕地生態(tài)效率發(fā)展差異較大，主要體現(xiàn)在各市級(jí)單元的耕地生態(tài)效率增幅隨時(shí)間變化呈現(xiàn)不同特征。對(duì)于耕地生態(tài)效率較好的市，其增幅相對(duì)較慢并呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)；而對(duì)于耕地生態(tài)效率較差的市，其增幅相對(duì)較快。2000—2017年唐山、石家莊、保定等市的耕地生態(tài)效率相對(duì)較好，但隨著時(shí)間的推移耕地生態(tài)效率反而出現(xiàn)緩慢下降的趨勢(shì)。對(duì)于唐山和石家莊而言，其原因可能與兩個(gè)城市的經(jīng)濟(jì)水平和發(fā)展有著密切的關(guān)系(兩市的GDP常年處于全省第一和第二的水平)。其經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高，農(nóng)業(yè)消費(fèi)市場(chǎng)龐大和消費(fèi)能力較強(qiáng)，使得更多的資源和資本流入到農(nóng)業(yè)中，投入到耕地上，故其耕地生態(tài)效率長(zhǎng)期處于較好狀態(tài)。但是經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使得農(nóng)民不滿農(nóng)業(yè)的低收入，為提高產(chǎn)量而加大對(duì)化肥、農(nóng)藥、機(jī)械等資源的消耗使得耕地生態(tài)效率有所緩慢下降。對(duì)于保定和邢臺(tái)而言，其原因更多與區(qū)位有關(guān)。保定緊鄰北京，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要受到北京農(nóng)業(yè)技術(shù)和農(nóng)業(yè)消費(fèi)市場(chǎng)的影響，北京先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)以及龐大的農(nóng)業(yè)消費(fèi)市場(chǎng)，使得保定的耕地生態(tài)效率處于較高水平，但張家口和廊坊等地農(nóng)產(chǎn)品正不斷蠶食保定農(nóng)產(chǎn)品在北京的消費(fèi)市場(chǎng)份額，使得保定農(nóng)業(yè)產(chǎn)出更多依賴產(chǎn)量的提升，而產(chǎn)量的提升則更多依賴石油等資源的消耗，故耕地生態(tài)效率有緩慢下降趨勢(shì)。而其他城市，尤其是起初耕地生態(tài)效率較差地區(qū)，如廊坊市和滄州市耕地生態(tài)效率的增幅較為明顯。這可能與其區(qū)位有關(guān)，廊坊市緊鄰北京、天津，滄州緊鄰天津并處于沿海地帶，更易使資本和資源以及先進(jìn)技術(shù)和理念等優(yōu)勢(shì)條件流入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，使得其提高耕種水平，形成低碳發(fā)展和農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)型，促進(jìn)優(yōu)化投入產(chǎn)出配置，從而耕地生態(tài)效率提升較快。

3.1.2 河北省縣域耕地生態(tài)效率分析 為了便于直觀分析，本文利用ArcGIS軟件的自定義法和自然間斷點(diǎn)法，對(duì)2000年、18 a年均、2017年耕地生態(tài)效率和年均增幅數(shù)據(jù)結(jié)合遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，制作可以反映河北省各縣耕地生態(tài)效率的地圖，見圖3。

圖3 河北省各縣耕地生態(tài)效率時(shí)空演變

就分析結(jié)果而言，除少數(shù)縣的耕地生態(tài)效率處于有效狀態(tài)，絕大多數(shù)縣的耕地生態(tài)效率均處于無效狀態(tài)，有待進(jìn)一步改善。容城縣、欒城區(qū)等15個(gè)縣級(jí)單元無論是2000年或是2017年，還是年均耕地生態(tài)效率均為1，即處于有效狀態(tài)。這表明這些縣級(jí)單元的耕地生態(tài)效率在河北省長(zhǎng)期處于相對(duì)最前沿的位置。當(dāng)然，其數(shù)量?jī)H占總研究單元的10.9%，也就是說絕大多數(shù)縣級(jí)單元處于無效，甚至是低效狀態(tài)。有些縣級(jí)單元耕地生態(tài)效率雖然從年均上看處于無效狀態(tài)，但其值接近于1，如孟村回族自治縣、內(nèi)丘縣等13個(gè)單元。這些地區(qū)的耕地生態(tài)效率僅有個(gè)別年份處于無效，大部分處于有效，即投入產(chǎn)出配置與產(chǎn)出效果處于河北省同縣域單元的前沿水平。但是還有占總研究單元的79.6%，即109個(gè)縣級(jí)單元，其耕地生態(tài)效率在絕大多數(shù)年份都處于無效狀態(tài)，甚至低效率水平，并且有占15.3%，即21個(gè)縣級(jí)單元耕地生態(tài)效率長(zhǎng)期低于0.5。這進(jìn)一步說明河北省各縣的耕地生態(tài)效率有很大的改善空間。

各縣耕地生態(tài)效率的時(shí)間演變分析。整體上各縣生態(tài)效率水平有所提升，特別是耕地生態(tài)效率較差的縣級(jí)單元的提升顯著，但各縣的耕地生態(tài)效率依然大多處于無效狀態(tài)，有待提升。其中，2000年、18 a年均、2017年耕地生態(tài)效率最低的縣，其值分別為0.319，0.266，0.357，且2000年排倒數(shù)第一的縣，即撫寧區(qū)年均水平和2017年水平分別已排到134名和118名，撫寧區(qū)耕地生態(tài)效率的提升主要得益于撫寧區(qū)糧食單產(chǎn)的提高，2000年其糧食單產(chǎn)為2.16 t/hm2，到了2017年糧食單產(chǎn)為3.09 t/hm2，造成2000年撫寧區(qū)耕地生態(tài)效率無效的原因是很多投入和產(chǎn)出指標(biāo)的冗余或產(chǎn)出不足，其中糧食產(chǎn)出不足是造成耕地生態(tài)效率低下的最大的制約因素，經(jīng)過18 a的發(fā)展，可能受當(dāng)?shù)嘏嘤N植耐堿糧食品種、土地平整等積極因素影響，期望產(chǎn)出中的糧食產(chǎn)量已達(dá)到有效水平，因此撫寧區(qū)耕地生態(tài)效率有所提升；2000年、18 a年均、2017年排倒數(shù)前10的縣耕地生態(tài)效率值平均水平為0.374，0.353，0.388，導(dǎo)致其耕地生態(tài)效率先下降后上升的原因是最初這些地區(qū)投入的農(nóng)藥和農(nóng)膜的過量使用造成冗余增加，期望產(chǎn)出的糧食產(chǎn)量增幅效果不大，產(chǎn)出不足率較高。隨著時(shí)間的發(fā)展，糧食產(chǎn)量的大幅提升，大大降低糧食產(chǎn)量的產(chǎn)出不足率，因此耕地生態(tài)效率得以提升。無論是撫寧縣還是耕地生態(tài)效率最低的10個(gè)縣都受制于其他投入和非期望產(chǎn)出冗余或是期望產(chǎn)出不足，尤其是農(nóng)藥冗余和農(nóng)膜冗余較大，使得耕地生態(tài)效率依舊較低，有待改善。

(2) 各縣耕地生態(tài)效率的空間演變分析。首先對(duì)2000—2017年各縣耕地生態(tài)效率利用莫蘭指數(shù)，進(jìn)行全局空間自相關(guān)分析，其結(jié)果見表2?？芍?，2000—2007年全局Moran′sI均通過5%的顯著性檢驗(yàn)，并且其值為正，說明耕地生態(tài)效率在該階段存在顯著的正向空間自相關(guān)性，即在空間上的集聚分布。但是在2008—2017年全局Moran′sI未通過顯著性檢驗(yàn)，其值也較小，說明該階段耕地生態(tài)效率空間上的集聚在全局上并不明顯。

表2 2000-2017年河北省耕地生態(tài)效率全局Moran′s I指數(shù)

各縣耕地生態(tài)效率雖然在全局上的集聚效果不佳，但在局部明顯存在集聚效應(yīng)。由圖3可知，2000年河北省各縣耕地生態(tài)效率極高值集中在唐山、張家口、石家莊、保定以及邢臺(tái)地區(qū)的縣域，極低值集中在廊坊南部、保定東部、滄州、秦皇島沿海地區(qū)；河北省年均耕地生態(tài)效率極高值和極低值減少明顯，極高值集聚在唐山—秦皇島—承德交界地區(qū)以及張家口南部和東部、石家莊東南部地區(qū)，極低值分布在秦皇島、滄州、衡水地區(qū)；2017年河北省耕地生態(tài)效率極高值集中分布在張家口、石家莊—邢臺(tái)—衡水交界地區(qū)以及在唐山—秦皇島—承德交界地區(qū)，極低值較少，主要分布在承德西北地區(qū)以及衡水—邢臺(tái)交界地區(qū)；大部分地區(qū)年均變化幅度不大，石家莊部分地區(qū)(如平山縣、正定縣等縣域單元)有小幅下降，唐山部分地區(qū)(如灤州市、豐南區(qū)等縣級(jí)單元)有大幅下降，廊坊大部分地區(qū)(如廣陽區(qū)、固安區(qū)等)和滄州沿海地區(qū)(如青縣、東光縣等縣級(jí)單元)的耕地生態(tài)效率有小幅甚至大幅改善。對(duì)比2000年數(shù)據(jù)、18 a年均數(shù)據(jù)、2017年數(shù)據(jù)以及年均增幅數(shù)據(jù)，各縣耕地生態(tài)效率略有提升，體現(xiàn)在耕地生態(tài)效率集低值區(qū)域大幅減少，廊坊的廣陽區(qū)和安次區(qū)尤為突出，從2000年的極低值提升到2017年的極高值，這可能與其臨近京津地帶，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源投入和先進(jìn)技術(shù)以及節(jié)約低耗理念等積極因素更易流入該縣級(jí)單元，使其耕地生態(tài)效率得到大幅提升，而滄州沿海地區(qū)相對(duì)內(nèi)陸地區(qū)更易接觸到更多的資源和資金，加上其農(nóng)業(yè)受鹽漬化等的消極影響，該地區(qū)對(duì)農(nóng)業(yè)更加重視，故該地區(qū)各縣耕地生態(tài)效率有所提升。對(duì)于秦皇島的若干縣域單元的耕地生態(tài)效率長(zhǎng)期處于低值，其原因可能是將發(fā)展中心放在經(jīng)濟(jì)效益較高的其他行業(yè)，從而忽視相對(duì)弱勢(shì)的農(nóng)業(yè)的發(fā)展，再加上經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展也一定程度上加劇了農(nóng)業(yè)碳排放，導(dǎo)致其耕地生態(tài)效率長(zhǎng)期處于低水平的無效狀態(tài)。

3.2 耕地生態(tài)效率的收斂性分析

耕地生態(tài)效率的收斂性分析可以更清楚地了解隨時(shí)間變化，地區(qū)間是否還存在耕地生態(tài)效率差距，是否生態(tài)效率較差地區(qū)的增速比較好地區(qū)更快，從而最終都達(dá)到相同的水平?；蛘叻催^來說檢驗(yàn)是否存在效率上的“馬太效應(yīng)”，即耕地生態(tài)效率較好地區(qū)是否會(huì)與耕地生態(tài)效率差的地區(qū)差距逐漸擴(kuò)大。常用的收斂分析有σ收斂和β收斂，而β收斂又分為絕對(duì)β收斂和條件β收斂。為了解河北省內(nèi)部耕地生態(tài)效率收斂情況，本文根據(jù)地理緯度與耕地生態(tài)效率時(shí)空演變特征將河北省分為北部(即張家口市、承德市、唐山市、秦皇島市的縣級(jí)單元)、中部(即保定市、廊坊市、滄州市的縣級(jí)單元)、南部(即石家莊市、邢臺(tái)市、邯鄲市、衡水市的縣級(jí)單元)，采用σ收斂和絕對(duì)β收斂來檢驗(yàn)河北省各縣、北部各縣、中部各縣以及南部各縣的耕地生態(tài)效率的收斂性。

3.2.1 耕地生態(tài)效率σ收斂分析 耕地生態(tài)效率σ收斂是分析不同地區(qū)間的耕地生態(tài)效率差異變化的水平趨勢(shì)，通常用標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)來驗(yàn)證[32]，其公式為：

(4)

(5)

根據(jù)河北省各縣耕地生態(tài)效率計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，分析河北省和3個(gè)區(qū)域縣域耕地生態(tài)效率的σ收斂情況。

從全省視角分析(圖4)，可知河北省縣域耕地生態(tài)效率的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)在2000—2017年同步呈現(xiàn)波動(dòng)起伏的趨勢(shì)，但整體呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，說明河北省縣域耕地生態(tài)效率整體上σ收斂，但這種收斂性并不穩(wěn)定，具有“總體收斂，局部發(fā)散”的特點(diǎn)。

圖4 河北省縣域耕地生態(tài)效率σ收斂結(jié)果

從北部、中部、南部3個(gè)區(qū)域分析，由于全省和3個(gè)區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)的變化趨勢(shì)十分相近，本文僅展示變異系數(shù)，見圖5?？梢园l(fā)現(xiàn)北部、中部和南部同河北省收斂變化趨勢(shì)大致相似，其中北部和中部整體上具有同全省相同特點(diǎn)的不穩(wěn)定的σ收斂，但相比較而言，北部穩(wěn)定性最好，中部穩(wěn)定性最差，但中部的σ收斂效果最好。這是因?yàn)橹胁康貐^(qū)的廊坊和滄州大部分縣在2000年耕地生態(tài)效率較低，到2017年耕地生態(tài)效率提升較快，耕地生態(tài)效率年增速分別達(dá)到了1.37%，1.10%，而保定大部分縣耕地生態(tài)效率在2000年處于較好狀態(tài)，但2017年有所下降，年均增幅為-0.4%，因此σ收斂效果較好一些。而南部整體上有微弱的上升，但局部有下降趨勢(shì)，這表明南部不存在σ收斂，具有“總體發(fā)散，局部收斂”的特點(diǎn)。

圖5 河北省及其北中南部縣域耕地生態(tài)效率σ收斂結(jié)果

3.2.2 耕地生態(tài)效率絕對(duì)β收斂分析 耕地生態(tài)效率絕對(duì)β收斂是檢驗(yàn)是否存在耕地生態(tài)效率暫時(shí)落后地區(qū)追趕暫時(shí)領(lǐng)先地區(qū)的趨勢(shì)，最終都達(dá)到一個(gè)共同穩(wěn)定值的現(xiàn)象[33]，其公式為：

(6)

式中：Ii,t，Ii,t+T分別為各地區(qū)在t期、t+T期的耕地生態(tài)效率；T為時(shí)間跨度；α為常數(shù)項(xiàng)；β為收斂系數(shù)；εi，t為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。若β為負(fù)值且顯著，說明存在絕對(duì)β收斂。

根據(jù)表3顯示可知，β系數(shù)小于0，且結(jié)果具有顯著性，河北省縣域耕地生態(tài)效率存在絕對(duì)β收斂，即各縣級(jí)單元之間存在隨時(shí)間推移，耕地生態(tài)效率較差的地區(qū)在追趕較好地區(qū)，各地區(qū)間差距在逐漸縮小。但是北部、中部以及南部都不存在絕對(duì)β收斂，說明在北部、中部、南部地區(qū)各縣耕地生態(tài)效率差異不會(huì)消失，這與全省收斂情況有一定出入，綜合考慮說明在全省范圍內(nèi)存在絕對(duì)β收斂，但并不存在于北部、中部、南部區(qū)域內(nèi)，而存在于3個(gè)區(qū)域間，即隨著時(shí)間的推移，河北省北部、中部、南部?jī)?nèi)的各縣的耕地生態(tài)效率之間差距會(huì)拉大，但3個(gè)區(qū)域間各縣的耕地生態(tài)效率之間的差距會(huì)縮小。

表3 河北省及其北中南部縣域耕地生態(tài)效率絕對(duì)β收斂結(jié)果

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié) 論

(1) 從省、市角度來看，河北省總體耕地生態(tài)效率在18 a內(nèi)波動(dòng)起伏，大致呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，整體水平有待提高，各市耕地生態(tài)效率存在差距縮小和水平提升的時(shí)間特征以及區(qū)域差異和市間差異的空間特征。在區(qū)域差異上，河北中部3市的耕地生態(tài)效率明顯比北部4市以及南部4市的差，但差距在縮小，中部3市耕地生態(tài)效率提升較快。在城市之間差異上，各市之間耕地生態(tài)效率發(fā)展差異較大，主要體現(xiàn)在各市級(jí)單元的耕地生態(tài)效率增幅隨時(shí)間變化呈現(xiàn)不同特征，此外，各市耕地生態(tài)效率增幅情況不一，且耕地生態(tài)效率較好的地區(qū)增幅較慢甚至略有下降趨勢(shì)，較差地區(qū)增幅較快。

(2) 從縣域來看，整體上各縣耕地生態(tài)效率水平有所提升，但耕地生態(tài)效率處于有效狀態(tài)的縣級(jí)單元較少，僅占10.9%，大多縣級(jí)單元處于無效狀態(tài)，而且存在一定的空間聚集效應(yīng)。從時(shí)間上分析，整體上各縣生態(tài)效率水平有所提升，特別是耕地生態(tài)效率較差的縣級(jí)單元的提升顯著；從空間上看，通過全局空間自相關(guān)分析，河北省各縣耕地生態(tài)效率在2000—2007年有明顯時(shí)空分布特征，即存在正向自相關(guān)，在2008—2017年全局上空間特征并不明顯，但局部仍具有空間特征，即局部空間集聚效應(yīng)，體現(xiàn)在唐山、石家莊、張家口等地區(qū)的縣級(jí)單元長(zhǎng)期處于耕地生態(tài)效率極高值，耕地生態(tài)效率增長(zhǎng)較快地區(qū)集中在廊坊地區(qū)以及滄州沿海地區(qū)。

(3) 從收斂性情況來看，河北省和北部、中部的縣域耕地生態(tài)效率整體上均存在不穩(wěn)定的σ收斂，具有“總體收斂，局部發(fā)散”的特點(diǎn)。而南部不存在σ收斂，具有“總體發(fā)散，局部收斂”的特點(diǎn)。同時(shí)河北省耕地生態(tài)效率存在絕對(duì)β收斂，但絕對(duì)β收斂體現(xiàn)在北部、中部、南部之間，其內(nèi)部各縣則不存在絕對(duì)β收斂。

4.2 建 議

(1) 從耕地生態(tài)效率的時(shí)間演變特征來看，耕地生態(tài)效率較差的地區(qū)提升較快，耕地生態(tài)效率較好地區(qū)有緩慢下降趨勢(shì)。因此，經(jīng)濟(jì)和耕地生態(tài)效率較高的縣級(jí)單元，要側(cè)重生態(tài)保護(hù)和資源節(jié)約，以防耕地生態(tài)效率下降；經(jīng)濟(jì)差但耕地生態(tài)效率好的縣級(jí)單元，應(yīng)在保障耕地生態(tài)效率不降低的前提下增加農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出；經(jīng)濟(jì)好但耕地生態(tài)效率差的單元，要充分利用經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，加大對(duì)耕地的經(jīng)濟(jì)投入，調(diào)整資源投入結(jié)構(gòu)，從而提升耕地生態(tài)效率；經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效率較差單元，要優(yōu)化資源配置，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，從而改善耕地生態(tài)效率水平。

(2) 從耕地生態(tài)效率的空間演變格局來看，耕地生態(tài)效率高高集聚區(qū)，如唐山、石家莊等地區(qū)的縣域未來應(yīng)加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)和要素配置分享，將有利要素流通到周邊耕地生態(tài)效率相對(duì)較差區(qū)域，以改善周邊耕地生態(tài)效率；耕地生態(tài)效率低低聚集區(qū)域，特別是沿海和臨近北京、天津或石家莊的縣級(jí)單元應(yīng)充分發(fā)揮區(qū)位優(yōu)勢(shì)，向周邊耕地效率較好區(qū)域?qū)W習(xí)，以提升自身耕地生態(tài)效率。

(3) 從耕地生態(tài)效率的收斂特征來看，河北省北部、中部、南部區(qū)域內(nèi)部各縣耕地生態(tài)效率差距擴(kuò)大，不利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的協(xié)調(diào)發(fā)展，如果不加約束和管控，耕地生態(tài)效率較差地區(qū)不僅會(huì)浪費(fèi)資源，帶來環(huán)境污染，還會(huì)對(duì)周邊地區(qū)帶來較強(qiáng)的負(fù)外部效應(yīng)。因此河北省北部、中部、南部各縣應(yīng)相互合作，進(jìn)一步探索耕地生態(tài)效率收斂機(jī)理，縮小區(qū)域內(nèi)部耕地生態(tài)效率差異，促進(jìn)區(qū)域各縣農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。