基于DEA模型的武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率評(píng)價(jià)

高夢(mèng)雅+方世明+許基偉

摘要：為了解武漢市郊區(qū)農(nóng)用地利用效率的時(shí)空分布情況，利用DEA模型對(duì)2008～2014年武漢郊區(qū)農(nóng)用地效率進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，在時(shí)間序列上，農(nóng)用地利用效率呈逐年下降的趨勢(shì)，并且變異系數(shù)逐年增加，表明各區(qū)間農(nóng)用地利用效率差異呈逐年擴(kuò)大的趨勢(shì)；從空間角度，新洲區(qū)和蔡甸區(qū)的農(nóng)用地利用效率偏低。通過(guò)純技術(shù)效率和規(guī)模效率的計(jì)算得到新洲區(qū)和蔡甸區(qū)DEA值非有效的主要原因是純技術(shù)效率偏低，并在DEA模型中找到改進(jìn)的途徑以及潛力。

關(guān)鍵詞：DEA模型；農(nóng)用地利用；投入產(chǎn)出效率

中圖分類號(hào)：F301.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2017）12-2377-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.12.044

Evaluation of Agricultural Land Use Efficiency in Wuhan Suburbss Based on DEA Model

GAO Meng-ya，F(xiàn)ANG Shi-ming，XU Ji-wei

（School of Public Administration，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

Abstract： In order to understand the temporal and spatial distribution of agricultural land use efficiency in Wuhan suburb，the DEA model was used to calculate the farmland efficiency in Wuhan suburb from 2008 to 2014. The results showed that the agricultural land use efficiency decreased year by year，and the coefficient of variation increased year by year，which indicated that the difference of agricultural land use efficiency was increasing year by year. The utilization efficiency of agricultural land is low in Xinzhou and Caidian districts. The main reason for the inefficiency of the DEA of Xinzhou and Caidian is that the pure technical efficiency is low，and the improvement approach and potential are found in the DEA model.

Key words： DEA model； agricultural land use； input-output efficiency

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，土地供給與需求間的矛盾越來(lái)越嚴(yán)重，土地資源的稀缺性和重要性要求人們必須集約利用土地，努力提高土地資源利用效率[1，2]。其中農(nóng)用地的利用效率和中國(guó)糧食安全問(wèn)題直接相關(guān)，尤其值得深入研究。然而目前關(guān)于土地利用效率評(píng)價(jià)的主要研究對(duì)象是城市土地，很少研究農(nóng)用地利用效率。因此亟需對(duì)農(nóng)用地利用效率進(jìn)行深入研究。

農(nóng)用地是農(nóng)民進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所依賴的土地，包含耕地、園地、林地、牧草地和養(yǎng)殖水面等。由于農(nóng)用地的利用過(guò)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程，因此農(nóng)用地利用效率在時(shí)間序列上也呈現(xiàn)出逐步變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。農(nóng)用地利用效率能夠衡量農(nóng)用地資源利用水平的高低以及判斷各要素配置是否合理，它的高低與農(nóng)用地資源利用水平呈高度正相關(guān)性，農(nóng)用地利用效率越高說(shuō)明農(nóng)用地資源利用水平越高，農(nóng)用地投入資源配置也就越合理。

1 研究方法與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 數(shù)據(jù)包絡(luò)分析的CCR模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）是一種多輸入多輸出的分析方法，也就是一種要素投入與產(chǎn)出之間的相對(duì)效率評(píng)價(jià)的分析方法[3，4]。因?yàn)椴恍枰_定各變量間函數(shù)關(guān)系、不需要主觀地賦予權(quán)重以及可以分析決策單元無(wú)效率的原因并提出改進(jìn)措施等優(yōu)點(diǎn)，DEA方法已經(jīng)成為了評(píng)價(jià)相對(duì)效率的主要工具[5，6]。DEA方法的基本思想是由每一個(gè)被評(píng)價(jià)單元構(gòu)成一個(gè)決策單元（DMU），經(jīng)過(guò)對(duì)投入指標(biāo)和產(chǎn)出指標(biāo)的整體分析，判斷各決策單元是否有效，如果決策單元非有效，則對(duì)其提出改進(jìn)措施及改進(jìn)潛力[7，8]。CCR模型是DEA模型中最經(jīng)典的模型，其假定生產(chǎn)規(guī)模報(bào)酬不變，通過(guò)線性規(guī)劃估計(jì)生產(chǎn)前沿，并估算出各決策單元的相對(duì)效率。假設(shè)對(duì)n個(gè)決策單元的效率進(jìn)行評(píng)價(jià)，每個(gè)決策單元有m個(gè)投入變量和s個(gè)產(chǎn)出變量，決策單元的輸入變量為Xj=（x1j，x2j，…，xmj）T，決策單元的輸出變量為Yj=（y

1.2 變異系數(shù)

1.3 指標(biāo)體系的建立

在運(yùn)用DEA方法的過(guò)程中，指標(biāo)選擇至關(guān)重要。根據(jù)已有研究，并考慮到指標(biāo)的可獲得性以及CCR模型的特點(diǎn)來(lái)選擇指標(biāo)，最終確定了指標(biāo)體系（表1）。

1）投入指標(biāo)。農(nóng)用地的投入包括土地投入、資本投入、勞動(dòng)力投入。土地投入是指各種農(nóng)用地的面積，由于數(shù)據(jù)的可獲取性，故選取具有代表性的耕地面積作為土地投入指標(biāo)?；适┯昧?、農(nóng)藥使用量、塑料薄膜使用量在一定程度上可以代表農(nóng)用地的資本投入。勞動(dòng)力投入是指在農(nóng)用地上進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的人員數(shù)量，因此可以直接用農(nóng)林牧漁業(yè)從業(yè)人員數(shù)來(lái)表示。

2）產(chǎn)出指標(biāo)。選取社會(huì)產(chǎn)出、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出兩個(gè)方面作為產(chǎn)出指標(biāo)。最能代表社會(huì)利益的重要指標(biāo)就是居民人均純收入，故將農(nóng)村居民人均純收入作為社會(huì)產(chǎn)出指標(biāo)。農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值和糧食作物產(chǎn)量可以在一定程度上體現(xiàn)出農(nóng)用地的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出情況，因此可以用作經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)來(lái)源

所有指標(biāo)數(shù)據(jù)均來(lái)自于2009～2015年《武漢統(tǒng)計(jì)年鑒》。其中，耕地面積來(lái)自于分區(qū)耕地面積，農(nóng)林牧漁從業(yè)人員來(lái)自于分區(qū)農(nóng)村戶數(shù)、人口、從業(yè)人員，化肥施用量、農(nóng)藥使用量、塑料薄膜使用量來(lái)自于分區(qū)農(nóng)業(yè)投入，農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值來(lái)自于分區(qū)按當(dāng)年價(jià)格計(jì)算的農(nóng)林牧漁業(yè)產(chǎn)值，農(nóng)村居民人均純收入來(lái)自于分區(qū)農(nóng)村居民人均純收入，糧食作物產(chǎn)量來(lái)自于分區(qū)農(nóng)作物總產(chǎn)量。

2 武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率分析

2.1 武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率時(shí)空演變分析

根據(jù)各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)利用DEA Solver Pro5.0軟件中的CCR模型對(duì)武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率進(jìn)行計(jì)算，并利用公式（2）計(jì)算出歷年各區(qū)間農(nóng)用地利用效率變異系數(shù)。由圖1可知，2008～2014年間武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率平均值為0.96，但呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢(shì)，在2013年降到了0.93，如果能夠把當(dāng)年的生產(chǎn)要素潛力全部發(fā)揮出來(lái)，產(chǎn)出效率還可以提高7%。同時(shí)，各區(qū)間的變異系數(shù)逐年增大，各區(qū)間農(nóng)用地利用效率差異呈逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。為具體分析2008～2014年武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率在空間上如何演變，利用2008、2010、2012、2014年各區(qū)的農(nóng)用地利用效率值，在ArcGIS 10.1平臺(tái)上繪制各區(qū)農(nóng)用地利用效率的空間分布圖并對(duì)其進(jìn)行空間分析（圖2）。對(duì)于DEA非有效的區(qū)域，低于數(shù)值平均值減半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差作為DEA相對(duì)低效區(qū)域，在數(shù)值平均值減半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差與數(shù)值平均值加半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之間為DEA相對(duì)中效區(qū)域，高于數(shù)值平均值加半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差作為DEA相對(duì)高效區(qū)域[12，13]。具體到2008年，DEA有效的區(qū)域?yàn)闁|西湖區(qū)、漢南區(qū)、蔡甸區(qū)、江夏區(qū)、黃陂區(qū)，僅新洲區(qū)為DEA非有效區(qū)域，效率值為0.97，相對(duì)于其他區(qū)域的效率來(lái)說(shuō)是相對(duì)低效區(qū)域。2010年蔡甸區(qū)的農(nóng)用地利用效率降低為0.99，從DEA有效區(qū)域變成DEA相對(duì)中效區(qū)域，新洲區(qū)依舊是DEA相對(duì)低效區(qū)域，相較于2008年的數(shù)值，其農(nóng)用地利用效率下降了11%。2012年各區(qū)的農(nóng)用地利用效率值變化不大，依舊是蔡甸區(qū)和新洲區(qū)DEA非有效，相較于前年的數(shù)值，蔡甸區(qū)農(nóng)用地利用效率值減少了12%，成為DEA相對(duì)低效區(qū)域，新洲區(qū)效率值維持不變。2014年蔡甸區(qū)農(nóng)用地利用效率值稍有回升，增加了4%，成為DEA相對(duì)中效區(qū)域，新洲區(qū)農(nóng)用地利用效率值持續(xù)下降到76%，依然是DEA相對(duì)低效區(qū)域。

2.2 農(nóng)用地利用效率的分解

用BCC模型計(jì)算得出純技術(shù)效率，再將CCR模型的計(jì)算結(jié)果除以BCC模型所得結(jié)果可得到規(guī)模效率（圖3）。由圖3可知，規(guī)模效率與純技術(shù)效率大致上同步變化，均呈下降趨勢(shì)，其中純技術(shù)效率均值為0.97，低于規(guī)模效率的均值0.99，但是純技術(shù)效率與綜合技術(shù)效率的相關(guān)性明顯高于規(guī)模效率與綜合技術(shù)效率的相關(guān)性（圖4）。由圖4可知，回歸線均偏離了對(duì)角線，說(shuō)明綜合技術(shù)效率受到純技術(shù)效率和規(guī)模效率的雙重制約[14，15]，并且技術(shù)效率與綜合技術(shù)效率的回歸線相較于規(guī)模效率更接近于對(duì)角線，說(shuō)明純技術(shù)效率對(duì)武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率的影響更大，也就表明蔡甸區(qū)、新洲區(qū)效率偏低的主要因素是純技術(shù)效率較低，因此該區(qū)應(yīng)該在往后的農(nóng)用地利用中提升純技術(shù)效率。

3 各區(qū)農(nóng)用地利用效率無(wú)效率原因與改進(jìn)潛力

針對(duì)武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率現(xiàn)狀，利用CCR模型從投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)中尋找農(nóng)用地利用無(wú)效率的原因，并提出了改進(jìn)措施以及潛力。CCR模型表明，若θ<1，松弛變量S-、S+的大小可以反映各區(qū)農(nóng)用地利用效率的改進(jìn)方法[16]。選擇2014年各區(qū)農(nóng)用地利用情況進(jìn)行分析（表2）。由表2可知，蔡甸區(qū)的耕地面積投入冗余為15.82%，農(nóng)林牧漁業(yè)從業(yè)人員投入冗余為29.61%；新洲區(qū)耕地面積投入冗余為22.79%，農(nóng)林牧漁業(yè)從業(yè)人員投入冗余為22.77%，化肥施用量投入冗余為46.02%，農(nóng)藥使用量投入冗余為41.28%，塑料薄膜使用量投入冗余為51.45%。分析發(fā)現(xiàn)農(nóng)用地利用無(wú)效率區(qū)域普遍存在各要素投入冗余的現(xiàn)象，投入要素配置不盡合理以及產(chǎn)出不足的情況[17，18]。因此，優(yōu)化各要素配置結(jié)構(gòu)，增加單位面積農(nóng)用地產(chǎn)出是提高各區(qū)農(nóng)用地利用效率的主要途徑[19]。

4 小結(jié)與討論

本研究運(yùn)用CCR模型，根據(jù)2008～2014年的武漢統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)，分別從時(shí)空角度對(duì)武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率進(jìn)行了實(shí)證研究。首先計(jì)算了2008～2014年武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率，分析了各區(qū)2008、2010、2012、2014年農(nóng)用地利用效率的空間演變過(guò)程，接著對(duì)綜合技術(shù)效率進(jìn)行分解，最后對(duì)武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用無(wú)效率區(qū)域的無(wú)效率原因以及改進(jìn)潛力進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1）在研究期間，武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率呈逐年下降趨勢(shì)，從99%降到了94%。2008年僅有新洲區(qū)DEA非有效，此后蔡甸區(qū)農(nóng)用地利用效率逐步降低，成為DEA非有效區(qū)域。各區(qū)間的變異系數(shù)逐步擴(kuò)大，從2008年的1%增加到2014年的9%，表明各區(qū)農(nóng)用地利用效率差異呈逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。

2）從效率分解的角度，農(nóng)用地利用效率變化主要是受到純技術(shù)效率演變的制約，在研究期間內(nèi)武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率逐年降低，主要是因?yàn)榧兗夹g(shù)效率偏低。運(yùn)用CCR模型和BCC模型從投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)中尋找2014年武漢郊區(qū)農(nóng)用地?zé)o效率的原因，可以發(fā)現(xiàn)蔡甸區(qū)和新洲區(qū)各要素投入冗余且產(chǎn)出不足，并給出了具體的改進(jìn)措施和潛力，各區(qū)可以根據(jù)該措施對(duì)農(nóng)用地利用過(guò)程中各投入要素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化配置，增加單位面積農(nóng)用地產(chǎn)出。

5 展望

本研究運(yùn)用CCR模型研究武漢郊區(qū)農(nóng)用地利用效率時(shí)，對(duì)于產(chǎn)出指標(biāo)選用了1個(gè)社會(huì)指標(biāo)2個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，由于數(shù)據(jù)的可獲得性并未選取相應(yīng)的環(huán)境指標(biāo)，在接下來(lái)的研究中應(yīng)引入環(huán)境產(chǎn)出指標(biāo)。并且由于CCR模型本身的缺陷，本研究并未考慮農(nóng)用地利用過(guò)程中產(chǎn)生的非期望產(chǎn)出，因此會(huì)使得計(jì)算結(jié)果普遍高于實(shí)際情況，在接下來(lái)的研究中可以加入各農(nóng)用地碳排放量作為非期望產(chǎn)出的指標(biāo)。

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