基于DEA-Tobit法的生豬養(yǎng)殖生態(tài)效率估算及影響因素分析
——以黑龍江省為例

王剛毅 申玉琢 王 舫

（東北農(nóng)業(yè)大學，黑龍江 哈爾濱 150030）

引言

《水污染防治行動計劃》和《農(nóng)業(yè)部關(guān)于促進南方水網(wǎng)地區(qū)生豬養(yǎng)殖布局調(diào)整優(yōu)化的指導意見》促使南方大部分省份開始規(guī)范生豬養(yǎng)殖。大范圍限養(yǎng)、禁養(yǎng)區(qū)的劃定，導致南方生豬養(yǎng)殖成本大幅提高，相比之下北方在生豬養(yǎng)殖上具有優(yōu)勢。2017年8月10日，農(nóng)業(yè)部發(fā)布《關(guān)于加快東北糧食主產(chǎn)區(qū)現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的指導意見》中明確指出，東北是我國生豬產(chǎn)業(yè)重要的潛力增長區(qū)，應把現(xiàn)代化養(yǎng)殖作為落實中央推進供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的大事，政策上給予重點支持，制度上給予特殊安排。

在東北大力推進生豬養(yǎng)殖的同時污染問題伴隨而來，將養(yǎng)殖污染納入產(chǎn)業(yè)發(fā)展評估框架成為衡量生豬產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ年P(guān)鍵環(huán)節(jié)。在效率分析中引入環(huán)境因素便產(chǎn)生生態(tài)效率。推進潛力增長區(qū)生豬養(yǎng)殖發(fā)展前提下，兼顧政策優(yōu)勢和環(huán)境保護，提升養(yǎng)殖生態(tài)效率尤為重要。鑒于東北各省生豬年出欄量增長情況，本文選取黑龍江作為東北生豬養(yǎng)殖潛力增長區(qū)代表，估算其生態(tài)效率，并結(jié)合生豬產(chǎn)業(yè)實際分析生態(tài)效率影響因素。

一、文獻綜述

生態(tài)效率是資源轉(zhuǎn)化成商品的能力。S·Schaltegger將生態(tài)效率定義為“提供有價格競爭優(yōu)勢的、滿足人類需求和保證生活質(zhì)量的產(chǎn)品或服務(wù)，同時逐步降低產(chǎn)品或服務(wù)生命周期的生態(tài)影響和資源強度，其降低程度要與估算的地球承載力相一致”[1]，并在1992年獲得世界可持續(xù)發(fā)展工商業(yè)聯(lián)合會（WBCSD）認可。世界經(jīng)濟發(fā)展合作組織（OECD）將生態(tài)效率解釋為“為符合人類需求而使用生態(tài)資源的效率”，將生態(tài)效率視為產(chǎn)出和投入比值[2]；歐洲環(huán)境署（EEA）從社會福利出發(fā)，認為生態(tài)效率是“以最少的自然界投入創(chuàng)造更多的福利”[3]；聯(lián)合國貿(mào)易與發(fā)展會議（UNCTAD）從企業(yè)角度出發(fā)，認為生態(tài)效率是“增加（至少不減少）股東價值的同時，減少對環(huán)境的破壞”[4]。

各行業(yè)研究中均有學者用生態(tài)效率綜合評價環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展情況。Xu Tianqun用生態(tài)效率衡量可持續(xù)發(fā)展水平，認為生態(tài)效率包含環(huán)境部分和經(jīng)濟部分，并用比例差額模型估算不同城市的生態(tài)效率[5]。王寶義對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)指標歸類，并估算中國20年間各省農(nóng)業(yè)生態(tài)效率[6]。Yuan Baolong和Peng Hongsong分別分析制造業(yè)和旅游業(yè)的生態(tài)效率，認為生態(tài)效率受技術(shù)水平、規(guī)模效應和政策因素影響[7-8]。估算生態(tài)效率核心方法是數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）。大多數(shù)研究者如Li D和朱付彪均是將不同產(chǎn)業(yè)特殊變量引入傳統(tǒng)DEA模型分析[9-10]。也有人將DEA模型與其他方法一同使用，估算生態(tài)效率。如Arabi和Lijo分別將DEA與ML指數(shù)和生命周期評價（LCA）方法結(jié)合估算生態(tài)效率[11-12]。

隨研究深入，出現(xiàn)與生態(tài)效率概念相近的環(huán)境效率。有學者認為生態(tài)效率和環(huán)境效率沒有實質(zhì)差異，如羅艷[13]和杜紅梅[14]等。主要依據(jù)有二：一是生態(tài)效率和環(huán)境效率均源于單詞ecoefficiency，僅在翻譯過程中存在差異；二是在估算生態(tài)效率和環(huán)境效率時均要兼顧經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。有學者認為生態(tài)效率和環(huán)境效率存在差異。陳黎明基于混合方向性距離函數(shù)和合圖法辨析生態(tài)效率、環(huán)境效率和經(jīng)濟效率，認為生態(tài)效率是由環(huán)境效率和經(jīng)濟效率兩部分組成的更為系統(tǒng)的指標[15]。Lee從運營效率和環(huán)境效率兩個角度分解生態(tài)效率[16]。

梳理上述觀點與WBCSD定義，認為生態(tài)效率包含一個基礎(chǔ)和兩個目標，一個基礎(chǔ)是指“滿足人類需求和保證生活質(zhì)量”，兩個目標分別是“‘生態(tài)影響’盡可能小”和“‘資源投入’盡可能少”。環(huán)境效率以環(huán)境影響最小化為目標，弱化資源投入。而生態(tài)效率不僅考慮生產(chǎn)環(huán)境影響，還將生產(chǎn)資源消耗納入同一分析框架，能夠更為全面、系統(tǒng)反應生產(chǎn)環(huán)境影響。Figge等從宏觀和微觀兩個層面分析生態(tài)效率，微觀分析中，僅考慮生產(chǎn)環(huán)境影響，而忽略整體經(jīng)濟系統(tǒng)，認為能有效減少微觀層面污染的措施，并不總能在宏觀層面提高生態(tài)效率，即用生態(tài)效率分析產(chǎn)業(yè)發(fā)展污染情況優(yōu)于環(huán)境效率[17]。

二、黑龍江省生豬養(yǎng)殖生態(tài)效率的測度

（一）生態(tài)效率測算方法

為分析生態(tài)效率、環(huán)境效率和經(jīng)濟效率，本文基于DEA思想，在非期望產(chǎn)出弱處置和零結(jié)合假設(shè)下構(gòu)建一個同時包括資源投入、商品產(chǎn)出和環(huán)境影響的生產(chǎn)技術(shù)函數(shù)：

其中X ∈Rm×n、Y ∈Rl×n和Z ∈Rh×n為原始數(shù)據(jù)矩陣，n、m、s和h分別表示決策單元、資源投入、商品產(chǎn)出和環(huán)境影響數(shù)目。根據(jù)F?re R[18]研究，將方向性距離函數(shù)設(shè)為：

其中 g=（gx，gy，gz）∈ R1×（m+l+h）為投入、產(chǎn)出和環(huán)境影響的方向向量，ω=（ωx，ωy，ωz）T為資源投入、商品產(chǎn)出和環(huán)境影響的標準化權(quán)重向量，β=（βx，βy，βz）T≥0。這一非徑向方向性距離函數(shù)值通過求解分段線性規(guī)劃模型得到：

通過解線性規(guī)劃，得到一組最優(yōu)解β*（βx*，βy*，βz*），通過β*和對應方向函數(shù)將效率損失分解為三部分。

基于生態(tài)效率的兩個目標，將生態(tài)效率分解為：經(jīng)濟效率和環(huán)境效率。經(jīng)濟效率用于描述在滿足產(chǎn)品供給前提下的資源投入情況；環(huán)境效率則用于描述在滿足產(chǎn)品供給前提下產(chǎn)生的環(huán)境影響。在DEA思想中，所評價效率為相對效率，即實際觀測值與最優(yōu)值差距。

根據(jù)生態(tài)效率內(nèi)涵和DEA思想，定義經(jīng)濟效率是實際資源消耗與最優(yōu)資源消耗比值，通過求解線性規(guī)劃已經(jīng)獲得最優(yōu)決策單元（x*，y*，z*），最優(yōu)資源消耗為實際資源消耗為，所以經(jīng)濟效率同理可得環(huán)境效率在分析生態(tài)效率時存在兩種視角，一是把即將產(chǎn)生的環(huán)境影響視為一種環(huán)境資源投入，二是將其視為一種商品的負產(chǎn)出。本文在定義生態(tài)效率時將環(huán)境影響視為非期望產(chǎn)出，于是有生態(tài)效率

（二）變量選取及數(shù)據(jù)說明

本文選取資源投入變量、商品產(chǎn)出變量和環(huán)境影響變量，用于計算生豬養(yǎng)殖經(jīng)濟效率、環(huán)境效率和生態(tài)效率。投入變量包括單位生豬養(yǎng)殖物質(zhì)服務(wù)費（元）和單位生豬養(yǎng)殖人工成本（元），其中物質(zhì)服務(wù)費包括飼料、防疫等，代表自然資源投入；人工成本則表示在生產(chǎn)過程中人力資源投入。產(chǎn)出變量包括生豬主產(chǎn)品產(chǎn)值（元）和副產(chǎn)品產(chǎn)值（元），其中主產(chǎn)品產(chǎn)值指出售活豬獲得的價值，副產(chǎn)品產(chǎn)值則包括糞肥、自食豬肉等，二者共同反映生豬養(yǎng)殖過程中商品產(chǎn)出。污染變量選取TN和TP入河量，朱梅認為養(yǎng)殖污染并非全部進入水體，環(huán)境會將污染消化一部分[19]?！叭牒恿俊笔侵葛B(yǎng)殖污染經(jīng)過環(huán)境消化后實際造成污染量。在所有變量中資源投入和商品產(chǎn)出變量均出自《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》，污染變量根據(jù)調(diào)研結(jié)果估算獲得，公式如下：

其中I為單位生豬養(yǎng)殖污染入河量，a為入河系數(shù)，D為該種畜禽飼養(yǎng)周期，r為該種畜禽污染產(chǎn)生系數(shù)。依據(jù)邢寶秀研究[20]養(yǎng)殖污染物入河系數(shù)的獲得：

其中R為降雨量。《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)與排污系數(shù)手冊》區(qū)分養(yǎng)殖規(guī)模和清糞方式產(chǎn)生污染物排放差異，實地調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)不同規(guī)模養(yǎng)殖主體清糞方式存在差異。黑龍江省13個地區(qū)47個村的調(diào)研數(shù)據(jù)顯示：散戶和小規(guī)模生豬養(yǎng)殖場全部采用干清糞，而中、大型養(yǎng)殖場分別有3.4%和27.5%采用水沖方式處理糞污。

（三）黑龍江省生豬養(yǎng)殖生態(tài)效率

運用MatlabR2015b計算獲得黑龍江不同規(guī)模生豬養(yǎng)殖主體經(jīng)濟效率E1、環(huán)境效率E2和生態(tài)效率E3見表1。圖1直觀展示三種效率變化趨勢。

生豬養(yǎng)殖經(jīng)濟效率均值為0.78，其中養(yǎng)殖散戶經(jīng)濟效率最高，不同規(guī)模養(yǎng)殖主體歷年經(jīng)濟效率均值僅相差0.01。經(jīng)濟效率隨年份波動，最高值出現(xiàn)在2007年，次高值出現(xiàn)在2011年，這兩年均是生豬價格“低潮”過后回升階段。經(jīng)濟效率最低點出現(xiàn)在2014年，當年生豬價格較低，養(yǎng)殖企業(yè)盈利較少。不同規(guī)模生豬養(yǎng)殖主體經(jīng)濟效率變化趨勢基本相似，本文給出解釋是由于養(yǎng)殖企業(yè)被動接受市場價格，而養(yǎng)殖成本相差不大，導致不同規(guī)模養(yǎng)殖主體經(jīng)濟效率趨同。

不同規(guī)模養(yǎng)殖主體環(huán)境效率存在明顯差異。中等規(guī)模養(yǎng)殖主體環(huán)境效率最高，養(yǎng)殖散戶環(huán)境效率最低，平均歷年環(huán)境效率值，二者差值為0.17。由圖1可知，中等規(guī)模養(yǎng)殖主體環(huán)境效率處于較高位置。養(yǎng)殖規(guī)模擴大不僅會增加污染物排放總量，還使得污染集中處理更為不便；同時大規(guī)模養(yǎng)殖主體往往擁有高自動化飼養(yǎng)設(shè)備、糞污清除設(shè)備等。使用自動化設(shè)備提高效率可造成更多污染。由此，導致大規(guī)模生豬養(yǎng)殖主體環(huán)境效率低于中等規(guī)模養(yǎng)殖主體。環(huán)境效率整體趨勢逐年增加，最高值出現(xiàn)在2011年，次高值出現(xiàn)在2015年，受近年污染政策影響，生豬養(yǎng)殖、污染處理等技術(shù)水平逐年提高。

生態(tài)效率整體呈上升趨勢，同時兼具環(huán)境效率和經(jīng)濟效率特點。2015年生態(tài)效率均值為0.8938，相比2001年均值0.6657有顯著提升。生態(tài)效率最高值有兩個，分別出現(xiàn)在2007年和2011年，對應經(jīng)濟效率最高值和環(huán)境效率最高值。中規(guī)模養(yǎng)殖主體生態(tài)效率在2008年后始終保持最高，但與其他養(yǎng)殖規(guī)模主體生態(tài)效率差距較小?？梢娚鷳B(tài)效率兼具經(jīng)濟效率和環(huán)境效率的特點，故在評價產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況時，生態(tài)效率更全面。

基于上述分析提出如下假設(shè)：一、養(yǎng)殖規(guī)模對生豬養(yǎng)殖經(jīng)濟效率影響不大，對環(huán)境效率存在顯著影響，對生態(tài)效率影響未知；二、生豬養(yǎng)殖自動化程度對養(yǎng)殖主體的環(huán)境效率存在負向影響。

表1 2001—2015年不同規(guī)模生豬養(yǎng)殖主體三種效率估算結(jié)果

圖1 2001—2015年不同規(guī)模生豬養(yǎng)殖主體三種效率變化趨勢圖

三、生態(tài)效率影響因素的分析

（一）變量選擇及Tobit模型設(shè)定

為提高生態(tài)效率，需分析生態(tài)效率影響因素。王德鑫在分析規(guī)?；i養(yǎng)殖生態(tài)效率時將影響因素分為三類，分別是規(guī)模因素、技術(shù)水平和環(huán)境政策[21]。由于“水十條”和“限養(yǎng)令”出臺不久，政策響應需要一定時間，故在此忽略政策因素，僅考慮規(guī)模因素和技術(shù)水平對生豬養(yǎng)殖生態(tài)效率的影響。

為驗證假設(shè)二，在投入產(chǎn)出比外引入養(yǎng)殖自動化程度用于衡量養(yǎng)殖技術(shù)水平，由于自動化程度無法直接衡量，采用水電費占成本比重作為替代變量。由于因變量是基于DEA估算出的效率，值被限制在0～1之間，若直接采用最小二乘法估計，無偏性和一致性無法保證，因此采用Tobit模型回歸，構(gòu)建模型如下：

其中Y為因變量，表示經(jīng)濟效率、環(huán)境效率和生態(tài)效率；GM為養(yǎng)殖主體規(guī)模，是虛擬變量，當GM1=GM2=GM3=0時表示養(yǎng)殖散戶，當GM1=1且GM2=GM3=0時表示大規(guī)模養(yǎng)殖主體，GM2=1且GM1=GM3=0時表示中規(guī)模養(yǎng)殖主體，當GM3=1且GM1=GM2=0時表示小規(guī)模養(yǎng)殖主體；FYB為水電費占總成本比重，表示養(yǎng)殖主體自動化水平；JS為成本利潤率，用于衡量養(yǎng)殖技術(shù)水平，α、β、γ表示對應的系數(shù)，μ表示隨機誤差項。

（二）回歸結(jié)果及分析

分別以經(jīng)濟效率、環(huán)境效率和生態(tài)效率作為因變量構(gòu)建模型一、模型二和模型三，并用Stata13.0軟件回歸，結(jié)果見表2。

表2 Tobit回歸結(jié)果

養(yǎng)殖主體自動化程度提高或者技術(shù)水平提高均會提高經(jīng)濟效率。模型一中，變量FYB和JS的p值均小于0.01，且系數(shù)為正，說明提高技術(shù)水平能夠使企業(yè)在同等環(huán)境下具有競爭優(yōu)勢，從而提高獲利能力。經(jīng)濟效率實質(zhì)是企業(yè)盈利能力，因此技術(shù)水平與經(jīng)濟效率正相關(guān)符合客觀實際。變量GM對應p值均大于0.1，表明養(yǎng)殖規(guī)模對經(jīng)濟效率無顯著影響，生豬價格取決于市場供需，規(guī)模較大養(yǎng)殖主體擁有較強議價能力，但管理成本及廠房建設(shè)等成本相對較高，綜合考慮收益和成本認為經(jīng)濟效率不受養(yǎng)殖主體規(guī)模影響。陳詩波認為黑龍江生豬養(yǎng)殖在規(guī)模生產(chǎn)上處于劣勢，技術(shù)水平是提升生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素[22]。

規(guī)模、技術(shù)水平和養(yǎng)殖自動化程度均顯著影響環(huán)境效率。模型二中，通過比較變量GM系數(shù)可知，中等規(guī)模養(yǎng)殖主體環(huán)境效率最高，其次是大規(guī)模和小規(guī)模養(yǎng)殖主體，養(yǎng)殖散戶環(huán)境效率最低。變量JS和FYB對應系數(shù)分別為0.0053和-0.3003，且在1%水平下顯著，表明技術(shù)水平提升有助于提高生豬養(yǎng)殖環(huán)境效率，但提高養(yǎng)殖自動化水平使環(huán)境效率下降。

規(guī)模、技術(shù)水平和養(yǎng)殖自動化程度對生態(tài)效率影響與對環(huán)境效率影響方向一致，其中自動化程度對生態(tài)效率影響幅度明顯小于對環(huán)境效率影響幅度。模型三中，所設(shè)變量顯著性與回歸系數(shù)符號與模型二相同，但變量FYB回歸系數(shù)絕對值大幅降低。模型一中自動化水平提升促進經(jīng)濟效率提高，而生態(tài)效率同時包含經(jīng)濟效率與環(huán)境效率部分，因此變量FYB系數(shù)的絕對值會降低。養(yǎng)殖規(guī)模對生態(tài)效率影響仍遵循“中、大、小、散”順序，王德鑫在分析生豬養(yǎng)殖適度規(guī)模經(jīng)營時曾得到相似結(jié)論，即生豬養(yǎng)殖規(guī)模并非越大越好[21]。養(yǎng)殖規(guī)模擴大雖然能帶來更多經(jīng)濟效益，但環(huán)境破壞隨之增加，因此在綜合考慮生態(tài)效率時，最優(yōu)養(yǎng)殖規(guī)模順序為“中、大、小、散”。

四、結(jié)論及建議

（一）研究結(jié)論

為合理評價東北生豬發(fā)展水平，本文以黑龍江省為例，利用DEA-Tobit兩步法測算生豬養(yǎng)殖生態(tài)效率，并以此為基礎(chǔ)分析生態(tài)效率影響因素，具體結(jié)論如下：

生態(tài)效率和環(huán)境效率近年來呈上升趨勢，經(jīng)濟效率在均值附近波動。對比經(jīng)濟效率和生態(tài)效率，發(fā)現(xiàn)經(jīng)濟效率值往往高于生態(tài)效率，因為使用經(jīng)濟效率評價產(chǎn)業(yè)發(fā)展時會忽略環(huán)境外部性。可見生態(tài)效率與經(jīng)濟效率相比，能夠更為全面地反映產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況。

養(yǎng)殖規(guī)模顯著影響生態(tài)效率和環(huán)境效率，中等規(guī)模養(yǎng)殖主體生態(tài)效率最高，隨后是大規(guī)模、小規(guī)模養(yǎng)殖主體和養(yǎng)殖散戶，經(jīng)濟效率受技術(shù)水平影響顯著，但并不受養(yǎng)殖規(guī)模影響。養(yǎng)殖規(guī)模對生態(tài)效率影響符合邊際報酬遞減規(guī)律，養(yǎng)殖規(guī)模擴大會伴隨著技術(shù)水平提高和單位污染處理成本的降低，導致散戶、小規(guī)模和中規(guī)模養(yǎng)殖主體生態(tài)效率逐漸增加，當養(yǎng)殖規(guī)模達到一定程度后，邊際成本過高和管理水平不足等因素導致企業(yè)無法維持污染治理的低成本優(yōu)勢，使得大規(guī)模養(yǎng)殖企業(yè)環(huán)境效率和生態(tài)效率低于中規(guī)模養(yǎng)殖主體。

提高技術(shù)水平有助于提升生態(tài)效率，自動化養(yǎng)殖水平提高雖然能提升經(jīng)濟效率，但也會降低生態(tài)效率和環(huán)境效率。提高技術(shù)水平有助于降低企業(yè)污染治理成本，個別企業(yè)高技術(shù)水平還會通過技術(shù)溢出提升地區(qū)整體養(yǎng)殖生態(tài)效率。自動化養(yǎng)殖可以減少養(yǎng)殖企業(yè)人工成本，提高人均飼養(yǎng)數(shù)量，但由于自動化設(shè)備在污染處理過程中，需要投入更多資源以節(jié)省人工，導致自動化水平與生態(tài)效率存在負相關(guān)關(guān)系。因此，現(xiàn)代化生豬養(yǎng)殖，應綜合提高技術(shù)水平，而非單獨強調(diào)自動化生產(chǎn)。

（二）對策建議

以環(huán)境影響為標準，適當鼓勵規(guī)?；B(yǎng)殖。衡量生豬養(yǎng)殖發(fā)展情況，應以養(yǎng)殖主體帶來的環(huán)境影響為主。在黑龍江應適當推進生豬養(yǎng)殖規(guī)?；l(fā)展，加強中等規(guī)模養(yǎng)殖主體扶持力度，對大型養(yǎng)殖主體應加強環(huán)境污染監(jiān)管，并促進小規(guī)模養(yǎng)殖主體和養(yǎng)殖散戶積極落實環(huán)境規(guī)制政策。

提高污染處理能力，謹慎推進自動化養(yǎng)殖。在推進自動化養(yǎng)殖過程中，應兼顧自動化養(yǎng)殖帶來的環(huán)境影響，不能把經(jīng)濟效益作為唯一目標；在自動化養(yǎng)殖推進中，相關(guān)部門應積極鼓勵企業(yè)探索低環(huán)境影響的自動化養(yǎng)殖方案，通過技術(shù)創(chuàng)新提高生豬養(yǎng)殖生態(tài)效率。