基于非期望產(chǎn)出模型的山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率評價(jià)分析

張紅彥, 劉迎洲

(西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

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基于非期望產(chǎn)出模型的山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率評價(jià)分析

張紅彥, 劉迎洲

(西北農(nóng)林科技大學(xué)理學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

為了分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊考慮在內(nèi)，利用層次分析法得到山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊量，在C2R模型基礎(chǔ)上建立了新模型，計(jì)算得到山東省2008—2012年17個(gè)地市的農(nóng)業(yè)綜合效率和農(nóng)業(yè)環(huán)境效率，并對其進(jìn)行分析。結(jié)果表明：(1)綜合效率方面：17個(gè)地市農(nóng)業(yè)綜合效率明顯小于經(jīng)濟(jì)效率，農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展能力普遍需要提高，有效控制和治理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊量是關(guān)鍵；(2)環(huán)境效率方面：17個(gè)地市的農(nóng)業(yè)環(huán)境效率約為0.9，即在當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀下，當(dāng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)有效時(shí)，9萬元的農(nóng)林業(yè)產(chǎn)值，給環(huán)境帶來約1 t的環(huán)境沖擊量；當(dāng)經(jīng)濟(jì)無效時(shí)，收獲9萬元的農(nóng)林產(chǎn)值，要給環(huán)境帶來超過1 t的環(huán)境沖擊量；同時(shí)，全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊量有逐漸減少的趨勢。

層次分析法；C2R模型；農(nóng)業(yè)綜合效率；農(nóng)業(yè)環(huán)境效率

農(nóng)業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展是我國實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的根本保證。由于長期對農(nóng)業(yè)掠奪性經(jīng)營，中國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村生態(tài)環(huán)境問題日益突出，農(nóng)業(yè)污染量占全國總污染量(指工業(yè)污染、生活污染及農(nóng)業(yè)污染的總和)的1/3～1/2[1]，已成為水體、土壤、大氣污染的重要來源，對農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重威脅。山東農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)雄厚，是中國重要的農(nóng)業(yè)商品基地之一。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，山東農(nóng)業(yè)生態(tài)問題日益嚴(yán)重，嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，對山東農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率進(jìn)行測算分析已成為必然。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析[2](DEA)模型能很好地減少權(quán)重確定時(shí)的主觀因素的影響，運(yùn)用DEA方法對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況的評價(jià)已經(jīng)在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。宋增基等[3]應(yīng)用DEA模型對中國農(nóng)業(yè)效率進(jìn)行了評價(jià)；王棵等[4]應(yīng)用 DEA 對四川農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)進(jìn)行了評價(jià)；汪旭暉等[5]應(yīng)用DEA模型對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率也進(jìn)行了評價(jià)。但這些研究中，并沒有考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)給環(huán)境帶來的沖擊量。從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀來看，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成很大的負(fù)面影響，如，農(nóng)藥、化肥、地膜過量使用對環(huán)境造成污染，是影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素[6]。此外，農(nóng)藥、化肥、地膜等的不合理利用，造成不同程度的農(nóng)業(yè)面源污染[7]；農(nóng)田塑料地膜污染現(xiàn)狀及殘留對土壤產(chǎn)生的不良影響[8]等等。所以，需要考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的負(fù)面影響，才能更全面、準(zhǔn)確地反映農(nóng)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。運(yùn)用層次分析法研究得到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的環(huán)境沖擊量(環(huán)境負(fù)面影響)，并在投入導(dǎo)向C2R模型的基礎(chǔ)上建立新模型，這樣，結(jié)合二者來分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。本研究以山東農(nóng)業(yè)為研究對象，對其進(jìn)行農(nóng)業(yè)綜合效率指數(shù)和農(nóng)業(yè)環(huán)境效率指數(shù)的測算分析，以正確認(rèn)識山東省農(nóng)業(yè)的發(fā)展問題。同時(shí)，基于非期望產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率評價(jià)研究，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有一定理論指導(dǎo)意義。

1 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率評價(jià)方法

1.1 傳統(tǒng)模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析(DEA)是1978年美國著名運(yùn)籌學(xué)家CHARNES、COOPER和RHODES[9]以“相對效率”概念為基礎(chǔ)，首先提出來的方法。此方法的基本思路是把每一個(gè)被評價(jià)的對象視為一個(gè)決策單元(Decision Making Unit，簡稱DMU)，通過對各DMU投入產(chǎn)出比率的綜合分析，以各DMU投入、產(chǎn)出指標(biāo)的權(quán)重為變量進(jìn)行運(yùn)算，確定有效生產(chǎn)前沿面，并根據(jù)各DMU與有效生產(chǎn)前沿面的距離狀況，確定各DMU是否DEA有效，它是進(jìn)行相對效率比較的決策方法。

DEA投入導(dǎo)向的模型是產(chǎn)出不變情況下追求投入最小化。對于評價(jià)系統(tǒng)的各組成部分在DEA模型中有如下基本解釋：假設(shè)有n個(gè)決策單元DMUj(j=1,…,n)，每個(gè)決策單元有m種輸入，s種輸出，其中Xj=(x1j,x2j…,xmj)T和Yj=(y1j,y2j…ysj)T，j=1,…,n分別為DMUj的輸入向量和輸出向量,均為已知數(shù)據(jù),它可以根據(jù)歷史資料或統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到。同時(shí)，u和v分別是s種輸出和m種輸入所對應(yīng)的權(quán)向量，是變量。則第j個(gè)決策單元的生產(chǎn)活動可以用來表示，則規(guī)模報(bào)酬不變且面向投入導(dǎo)向的C2R模型可表示為：

(1)

(2)

其中,u=(u1,u2,…,us)T,v=(v1,v2,…,vm)T,X0=Xj0,Y0=Yj0,0≤θ≤1,(1≤j0≤n).并且，模型(1)與模型(2)最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值是相同的，所以下面只提到模型(2)。

1.2 考慮環(huán)境沖擊量的新模型

由于在運(yùn)用模型(2)進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)評價(jià)時(shí)，投入指標(biāo)的綜合是作為經(jīng)濟(jì)投入考慮的，沒有考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境沖擊量，得出的是經(jīng)濟(jì)效率，不能準(zhǔn)確評價(jià)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的狀況。針對這一狀況，在模型(2)的基礎(chǔ)上有下面的改進(jìn)：

定義綜合效率：

(3)

定義環(huán)境效率：

(4)

2 山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的實(shí)證分析

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建與數(shù)據(jù)獲取

在農(nóng)業(yè)評價(jià)指標(biāo)選取上考慮了DEA有效指數(shù)要反映資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長統(tǒng)籌協(xié)調(diào)發(fā)展的情況。利用《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)，圍繞評價(jià)山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的分析目標(biāo)，有針對性地整理出山東省17個(gè)地市在2008—2012年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)、非生態(tài)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。由于農(nóng)業(yè)環(huán)境沖擊量沒有像工業(yè)那樣數(shù)據(jù)很容易得到，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中, 氮素和磷素等營養(yǎng)物質(zhì)、農(nóng)藥以及其他有機(jī)或無機(jī)污染物質(zhì)，在降雨或澆灌過程中，造成水體及周邊環(huán)境的污染，主要包括化肥污染、農(nóng)藥污染、集約化養(yǎng)殖場污染等[10]。于是利用層次分析法對農(nóng)藥、化肥和塑料薄膜對環(huán)境的有害性進(jìn)行加權(quán)整合，作為農(nóng)業(yè)環(huán)境沖擊量。考慮到投入指標(biāo)投入生產(chǎn)時(shí)，對牧業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn)無影響，從而選取農(nóng)林業(yè)總產(chǎn)值為產(chǎn)出指標(biāo)。變量數(shù)據(jù)來自《山東省統(tǒng)計(jì)年鑒》，具體見表1。

表1 農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出指標(biāo)

2.2 建立權(quán)重矩陣

根據(jù)農(nóng)藥、化肥和農(nóng)用塑料薄膜對環(huán)境的危害性大小，通過向?qū)I(yè)人士請教，對3項(xiàng)投入利用層次分析法建立比較矩陣，矩陣滿足一致性檢驗(yàn)，并且根據(jù)方根法[11]確定農(nóng)藥、化肥、農(nóng)用塑料薄膜對應(yīng)的權(quán)重為0.571、0.286、0.143，將3項(xiàng)指標(biāo)加權(quán)作和作為每個(gè)地市的環(huán)境沖擊量。

2.3 2008—2012年山東省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率分析

運(yùn)用DEAP 2.1軟件對所收集的生態(tài)指標(biāo)、非生態(tài)指標(biāo)和期望產(chǎn)出數(shù)據(jù)進(jìn)行了模型(2)計(jì)算，得到2008—2012年山東省17個(gè)地市不同時(shí)間不同地區(qū)的經(jīng)濟(jì)效率。利用經(jīng)濟(jì)效率和非期望產(chǎn)出，通過考慮環(huán)境沖擊量Cj(≥0)的模型(3) 和模型(4)計(jì)算得到山東省17地市相應(yīng)的農(nóng)業(yè)綜合效率、農(nóng)業(yè)環(huán)境效率。

2.3.1 2008—2012年山東省農(nóng)業(yè)綜合效率分析 本研究根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率評價(jià)方法，通過上述的計(jì)算過程，得到2008—2012年山東省17個(gè)地市相應(yīng)的農(nóng)業(yè)綜合效率及各個(gè)地市2008—2012年農(nóng)業(yè)綜合效率的平均值和全省每年綜合效率的均值(表2)。

表2 2008-2012年山東省17個(gè)地市的農(nóng)業(yè)綜合效率

為了有效比較模型(2)與模型(3)的優(yōu)缺點(diǎn)，利用山東省17個(gè)地市在2008—2012年的經(jīng)濟(jì)效率和綜合效率的均值作折線圖(圖1)。

圖1 山東省17個(gè)地市模型(2)與模型(3)效率比較分析

從表2可見，近年來山東省每年的綜合效率均值約為0.78，比較穩(wěn)定，2008—2012年山東省各個(gè)地市的農(nóng)業(yè)綜合效率值均不足1，說明山東省各個(gè)地市農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展能力普遍需要提高。從另一方面來看，圖1表示山東省綜合效率與經(jīng)濟(jì)效率進(jìn)行比較的折線圖。其中，圖1的綜合效率是指每個(gè)地市2008—2012年綜合效率的平均值；經(jīng)濟(jì)效率是指每個(gè)地市2008—2012年經(jīng)濟(jì)效率的平均值。圖1中濟(jì)南、淄博、煙臺、濟(jì)寧、泰安經(jīng)濟(jì)效率值為1，即為經(jīng)濟(jì)有效，但是綜合效率值小于1，說明為實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綜合能力的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值的同時(shí)，也需要關(guān)注和治理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊量，因?yàn)榄h(huán)境沖擊量轉(zhuǎn)化為污染不僅嚴(yán)重影響人們的身體健康，而且直接制約了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展。在以上5個(gè)地市中，淄博市綜合效率最大，為0.927，而煙臺市綜合效率為0.895，是最小的，可見煙臺市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊量相對較大。在17個(gè)地市中，菏澤市在2008—2012年的綜合效率均最小，年均值為0.535，并有下降的趨勢，說明菏澤農(nóng)業(yè)發(fā)展水平最差。菏澤整體發(fā)展水平在山東省內(nèi)較低，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)是在一定社會經(jīng)濟(jì)條件下形成的，需要加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理。綜合效率相對較低的德州、日照、東營、臨沂近年來亦有下降的趨勢，說明農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力在降低，為了全省的全面發(fā)展，需要采取措施有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)發(fā)展。

2.3.2 2008—2012年山東省農(nóng)業(yè)環(huán)境效率分析 通過上述分析，了解到經(jīng)濟(jì)有效的地市，由于環(huán)境沖擊量Cj的影響，綜合效率值小于1。環(huán)境沖擊量是影響農(nóng)業(yè)綜合效率的重要因素。為了進(jìn)一步分析環(huán)境沖擊量對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的大小，當(dāng)各個(gè)地市經(jīng)濟(jì)有效時(shí)，利用模型(4)，計(jì)算得到山東省各個(gè)地市2008—2012年的環(huán)境效率值、各個(gè)地市不同時(shí)間的環(huán)境效率均值和全省2008—2012年環(huán)境效率均值(表3)。

表3 2008-2012年山東省17個(gè)地市的農(nóng)業(yè)環(huán)境效率

3 討論與結(jié)論

在投入導(dǎo)向的C2R模型基礎(chǔ)上建立模型(3)和模型(4)，結(jié)合橫截面時(shí)間序列混合數(shù)據(jù)，計(jì)算得到山東省2008—2012年17個(gè)地市相關(guān)的農(nóng)業(yè)綜合效率和農(nóng)業(yè)環(huán)境效率，并對其進(jìn)行分析，得到以下主要結(jié)論：(1)綜合效率方面：2008—2012年山東省各個(gè)地市的農(nóng)業(yè)綜合效率值均不足1，明顯小于經(jīng)濟(jì)效率，山東省各個(gè)地市農(nóng)業(yè)綜合發(fā)展能力普遍需要提高，有效控制和治理農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊量是關(guān)鍵；綜合效率相對較低的菏澤、德州、日照、東營、臨沂農(nóng)業(yè)綜合生產(chǎn)能力有降低趨勢，需要采取措施有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，如：擴(kuò)大資金投入，推廣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)；(2)環(huán)境效率方面： 2008—2012年山東省17個(gè)地市的農(nóng)業(yè)環(huán)境效率指數(shù)約為0.9，即在當(dāng)時(shí)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀下，當(dāng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)有效時(shí)，9萬元的農(nóng)林業(yè)產(chǎn)值，要給環(huán)境帶來約1 t的環(huán)境沖擊量；當(dāng)經(jīng)濟(jì)無效時(shí)，收獲9萬元的農(nóng)林產(chǎn)值，要給環(huán)境帶來超過1 t的環(huán)境沖擊量。同時(shí)，全省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的沖擊量有逐漸減少的趨勢，但是環(huán)境沖擊量依然存在，仍然需要采取有效措施，在提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的同時(shí)，減少農(nóng)業(yè)污染量，如：加大農(nóng)業(yè)科技投入，通過提高農(nóng)業(yè)技術(shù)效率來替代農(nóng)藥、化肥等化學(xué)物質(zhì)的多投入。

本研究基于客觀評價(jià)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的目的，將環(huán)境沖擊量添加到模型(3)和模型(4)中，有效評價(jià)分析了山東省不同地市的農(nóng)業(yè)綜合效率和農(nóng)業(yè)環(huán)境效率，對農(nóng)業(yè)的綜合發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。但是由于模型的限制，模型(3)和模型(4)是單期望產(chǎn)出決策單元的計(jì)算模型，對多期望產(chǎn)出決策單元不能有效利用模型進(jìn)行效率評價(jià)分析；農(nóng)業(yè)環(huán)境沖擊量數(shù)據(jù)不是有效統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，是通過層次分析法獲得的，可能影響分析結(jié)果，還需要進(jìn)一步的研究討論，但關(guān)鍵是模型引進(jìn)環(huán)境沖擊量，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益的統(tǒng)一，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率評價(jià)提供了新的方法。

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(責(zé)任編輯：朱秀英)

Evaluation and analysis of agricultural production efficiency in Shandong Province based on undesirable output model

ZHANG Hongyan， LIU Yingzhou

(College of Science, Northwest Agriculture and Forestry University, Yangling 712100, China)

In order to analyze agricultural production efficiency more actually, AHP was used to obtain the amount of Shandong agricultural impact by taking the impact agricultural production process on the environment into account. A new model is built on the basis of C2R model to calculate the agricultural comprehensive efficiency and agricultural environmental efficiency for the 17 cities in Shandong Province from 2008 to 2012. And the efficiency is analyzed. The results show: (1)Comprehensive efficiency: agricultural comprehensive efficiency of 17 cities is significantly lower than economic efficiency; the agricultural comprehensive development capacity generally needs to improve and the key is effectively controlling and governing the amount of impact of agricultural production on the environment.(2) Environmental efficiency: agricultural environmental efficiency of 17 cities are about 0.9, indicating that ninety thousand yuan output value of agro-forestry brings the environment about one ton of environmental impact amount, when agricultural production of local city is cost-effective at the time; ninety thousand yuan output value of agro-forestry brings the environment more than one ton of environmental impact amount, when agricultural production of local city isn’t cost-effective; meanwhile, the environment impact amount of the province’s agricultural production is gradually decreasing.

analytic hierarchy process (AHP); C2R model; agricultural comprehensive efficiency; agricultural environmental efficiency

2014-06-18

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50879070)

張紅彥(1986-)，女，山東菏澤人，碩士研究生，主要從事經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)方面的研究。

劉迎洲(1964-)，男，陜西涇陽縣人，副教授，碩士生導(dǎo)師。

1000-2340(2015)03-0423-06

F303

A