我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率評價及DEA分析

白世秀 王宇

摘要：農(nóng)業(yè)作為第一產(chǎn)業(yè)，是我國經(jīng)濟發(fā)展與國計民生的基礎(chǔ)，而農(nóng)業(yè)生態(tài)效率是衡量一個國家或地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展情況的關(guān)鍵指標(biāo)。首先對農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的提出及評價進行回顧總結(jié)，并運用固定規(guī)模收益（CRS）模型和可變規(guī)模收益（VRS）模型對我國31個地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率進行評價分析。研究發(fā)現(xiàn)，目前我國有15個地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)效率處于有效狀態(tài)，如北京、上海、江蘇、浙江、福建、湖南等，針對剩余16個無效地區(qū)進行技術(shù)效率和規(guī)模效益分析，松弛變量分析以及標(biāo)桿分析，并提出相關(guān)建議，以期為我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率相關(guān)決策和研究提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè);生態(tài)效率;DEA分析;技術(shù)效率;規(guī)模效率

中圖分類號： F323.22 ?文獻標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）07-0328-05

21世紀是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要階段，隨著工業(yè)化農(nóng)業(yè)進程的快速發(fā)展，以投入大量物資和能源為代表，促使生產(chǎn)力大幅度提升，但同時也造成了能源衰竭、生態(tài)失衡、環(huán)境污染等嚴重問題。根據(jù)《中國統(tǒng)計年鑒2017》統(tǒng)計，2016年全國化肥使用量為5 984.1萬t，農(nóng)用膜使用量為276萬t，農(nóng)藥使用量為178.29萬t，雖然農(nóng)業(yè)部表示農(nóng)藥使用量在2016年實現(xiàn)零增長，但仍然較高。由于化肥農(nóng)藥等的不合理使用，已經(jīng)造成了嚴重的農(nóng)業(yè)污染。近幾年來農(nóng)業(yè)環(huán)境問題已經(jīng)成為我國重要議題，隨著十七大第1次提出建設(shè)生態(tài)文明，基本形成能源資源和保護生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長方式、消費模式，并指出資源節(jié)約、環(huán)境友好和生態(tài)文明是在可持續(xù)發(fā)展框架下，以生態(tài)有效的方式滿足人的需要。因此，經(jīng)濟社會發(fā)展要實現(xiàn)資源節(jié)約與環(huán)境友好“兩型社會”的關(guān)鍵在于提高生態(tài)效率。在此背景下，生態(tài)效率指標(biāo)近幾年在農(nóng)業(yè)發(fā)展中被廣泛應(yīng)用，提高農(nóng)業(yè)生態(tài)效率也成為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長和資源環(huán)境共同發(fā)展的關(guān)鍵因素。

本研究通過對我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率進行回顧評價并進行分析，有助于比較各地區(qū)的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀以及所處的位置，生態(tài)效率作為經(jīng)營管理概念以期能夠為不同地區(qū)提供相應(yīng)的決策建議。

1 農(nóng)業(yè)生態(tài)效率評價及指標(biāo)構(gòu)建

1.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)效率

“生態(tài)效率”一詞最初是由世界可持續(xù)發(fā)展工商理事會（WBCSD）于1992年提出，在2012年已經(jīng)演變成國際標(biāo)準(zhǔn)專題。根據(jù)協(xié)議定義，生態(tài)效率是指提供有競爭力價格的商品或服務(wù)，能夠滿足人們的需要并提高生活質(zhì)量，與此同時在整個生命周期內(nèi)逐步減少資源使用強度和對環(huán)境的影響，至少與地球的承載能力相符。這說明生態(tài)效率可以被理解為一種鼓勵尋求改善環(huán)境的管理哲學(xué)。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在2012年指出，生態(tài)效率是指與可持續(xù)發(fā)展相關(guān)產(chǎn)品價值系統(tǒng)的環(huán)境方面。因此，生態(tài)效率使人們能夠并行地評估環(huán)境和經(jīng)濟方面。它已成為一個連接經(jīng)濟績效與環(huán)境績效的橋梁，在減輕對環(huán)境影響的同時保持或提高生產(chǎn)價值。本研究中的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率是指在提高各地區(qū)農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的條件下，減少機械投入和化肥等使用量，使環(huán)境績效與經(jīng)濟績效達到最大化。

1.2 農(nóng)業(yè)生態(tài)效率評價方法

目前，對農(nóng)業(yè)生態(tài)效率評價方法主要有比值法、生命周期評價法[1]、隨機前沿分析法[2]、生態(tài)足跡分析法[3]、能值分析法[4]和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）法[5-8]。目前應(yīng)用較廣的方法主要是DEA模型，如陳遵一基于DEA方法對安徽省2009年17個地級市進行農(nóng)業(yè)生態(tài)效率分析評價[9];潘丹等基于 DEA-SBM模型發(fā)現(xiàn)，除北京、上海、海南、重慶外，其余地區(qū)都須要優(yōu)化農(nóng)業(yè)生態(tài)效率[10];洪開榮等利用網(wǎng)絡(luò)DEA模型發(fā)現(xiàn)，我國農(nóng)業(yè)生態(tài)整體效率在2013年還處于較低水平，農(nóng)業(yè)生態(tài)效率提升潛力巨大[11]。從以上研究中可以發(fā)現(xiàn)，選取何種方法主要取決于研究對象與研究目的。鑒于DEA方法能夠衡量不同單位投入與產(chǎn)出指標(biāo)，并能夠適宜地評價各個單位間的效率，為管理決策提供效率方面有用的信息，因此本研究選擇DEA方法分析農(nóng)業(yè)生態(tài)效率。

1.3 數(shù)據(jù)來源與指標(biāo)體系構(gòu)建

本研究以狹義農(nóng)業(yè)為研究對象進行相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)選取分析，根據(jù)農(nóng)業(yè)生態(tài)效率有多種投入產(chǎn)出指標(biāo)和現(xiàn)有文獻梳理分析，選取7種投入指標(biāo)，在現(xiàn)有文獻基礎(chǔ)上加入農(nóng)用柴油使用量，以便衡量資源的使用情況。為了進行統(tǒng)一分析，產(chǎn)出指標(biāo)選擇農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值。相關(guān)指標(biāo)中的數(shù)據(jù)來自于《中國農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒2013—2016年》《中國統(tǒng)計年鑒2013—2016年》《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒2013—2016年》等。

在指標(biāo)的選擇上須要考慮信度和效度等問題。一方面是選擇投入指標(biāo)的數(shù)量應(yīng)當(dāng)至少是產(chǎn)出指標(biāo)的2倍，本研究選擇7項投入指標(biāo)和1項產(chǎn)出指標(biāo)（表1），符合條件;另一方面，要考慮所選擇指標(biāo)是否符合相對效率原則，是否滿足投入一定物質(zhì)時，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值不會減少。本研究使用SPSS19軟件分析檢驗投入產(chǎn)出指標(biāo)是否合理。

從表2可以看出，農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的投入與產(chǎn)出指標(biāo)兩兩呈正相關(guān)關(guān)系，這表明所選指標(biāo)對我國31個地區(qū)的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率具有一定影響。

因此，計算農(nóng)業(yè)生態(tài)效率可以表示為農(nóng)業(yè)生態(tài)效率=Y/f（X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7）=農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值/f（耕地面積，農(nóng)業(yè)機械動力總動力， 化肥施用量，有效灌溉面積，農(nóng)用塑料膜施用量，農(nóng)藥使用量，農(nóng)用柴油使用量）。

1.4 描述性統(tǒng)計分析

從整體來看，我國各地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)化水平差距較大，我國2012—2015年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的標(biāo)準(zhǔn)差為1 212.34，最大值是最小值的74.88倍，說明我國農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值差距明顯，農(nóng)用塑料膜使用量差距最大，為207.27，最大值出現(xiàn)在山東省（31.09），最小值出現(xiàn)在西藏（0.15），主要可能是因為各地區(qū)耕地面積差距較大（表3）。

2 DEA在我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率中的應(yīng)用

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法是由Charnes等在1978年提出的基于被評價對象相對比較的非參數(shù)技術(shù)效率分析方法[17]，它的基本模型為固定規(guī)模收益（CRS）模型。由于DEA在分析多投入產(chǎn)出的情況下具有特殊的優(yōu)勢，根據(jù)選取大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為樣本，采用線性規(guī)劃技術(shù)確定不同指標(biāo)的權(quán)重，從而克服主觀造成因素。因此，近年來在農(nóng)業(yè)生態(tài)效率評價中獲得了廣泛應(yīng)用。

因為CRS模型是假定所有的決策單元（DMU）均處于最優(yōu)的模型，但是實際情況會存在個別單元并非處于最優(yōu)模型。這樣會混淆純技術(shù)效率（PTE）和規(guī)模效率（SE），在此基礎(chǔ)上Banker等于1981年對CRS模型進行了補充，得到可變規(guī)模收益（VRS）模型，它能計算決策單元的純技術(shù)效率，從而將PTE和SE結(jié)果分開[18]。

2.1 測度綜合技術(shù)效率的投入導(dǎo)向CRS模型

投入導(dǎo)向的CRS模型用于測量決策單元的綜合技術(shù)效率即本研究定義的農(nóng)業(yè)生態(tài)效率。決策單元是在一定投入指標(biāo)的情況下所產(chǎn)出（農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值）的最小能力。在此模型中，當(dāng)效率值（綜合技術(shù)效率）為1時，為（弱）有效，同時各指標(biāo)松馳量也為0時，該決策單元即處于有效狀態(tài)，此時純技術(shù)效率和規(guī)模效率都有效;當(dāng)效率值小于1且各指標(biāo)松弛變量不為0時，則該決策單元為DEA無效，但是對于無效決策單元，CRS模型并不能判斷是純技術(shù)無效還是規(guī)模無效。

2.2 測度純技術(shù)效率的投入導(dǎo)向VRS模型

如果DMU是規(guī)模收益可變的，那么采用CRS得出的效率值并非是純粹的技術(shù)效率，其中也包括規(guī)模效率的成分，因此產(chǎn)生了VRS模型。它只評價DMU的純技術(shù)效率，排除了規(guī)模效率，PTEVRS的值大于或等于TECRS。如果純技術(shù)效率值為1且各指標(biāo)松弛變量為0，則該決策單元為技術(shù)有效，否則為技術(shù)無效。

2.3 規(guī)模效率的計算

綜合技術(shù)效率是由規(guī)模效率和純技術(shù)效率2個部分相乘得來?？梢酝ㄟ^CRS模型和VRS模型對同一組數(shù)據(jù)計算得出，如果某一個DMU綜合技術(shù)效率與純技術(shù)效率不相等，則表示此規(guī)模無效。根據(jù)前文推導(dǎo)規(guī)模效率是通過綜合技術(shù)效率和純技術(shù)效率計算得出：

規(guī)模效率=綜合技術(shù)效率（TE）純技術(shù)效率（PTE）。

VRS模型可以根據(jù)相關(guān)的參數(shù)以判斷其規(guī)模收益的情況：（1）如果綜合技術(shù)效率和技術(shù)效率相等且都為1，則DMU的規(guī)模效率為1，說明決策單元達到最大產(chǎn)出規(guī)模點并且處于規(guī)模收益不變階段;（2）當(dāng)綜合技術(shù)效率和技術(shù)效率不相等時，如果決策單元的TECRS

3 各地區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的比較分析

為評價我國各地區(qū)的生態(tài)效率和對比分析，以及在保持產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)增加值的同時如何減少投入量及污染物產(chǎn)出，本研究選取了2012—2015年我國31個地區(qū)作為決策單元，并將投入、產(chǎn)出指標(biāo)代入到模型中，利用DEAP 2.1軟件計算各地區(qū)的綜合技術(shù)效率（農(nóng)業(yè)生態(tài)效率）、純技術(shù)效率和規(guī)模效率及相應(yīng)的規(guī)模收益階段，具體結(jié)果見表4。

3.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的區(qū)間分布分析

根據(jù)Norman等的研究將DMU綜合技術(shù)效率值強度分為4類[18]：（1）綜合技術(shù)效率等于1，且為其他地區(qū)的標(biāo)桿對象，為強勢有效單位，包括北京、上海、江蘇、福建、湖南、廣東、浙江、四川、西藏、青海等10個地區(qū)，占比約為32.26%。（2）綜合技術(shù)效率為1，不為其他省份標(biāo)桿的為邊緣效率單位，包括重慶、海南、陜西、貴州、新疆等地區(qū)，占比約為16.13%。（3）綜合效率大于0.8小于1則為邊緣非效率單位，如天津、遼寧、黑龍江、山東等10個地區(qū)，所占比例為32.26%。（4）當(dāng)綜合技術(shù)效率小于0.8時為非效率單位，如山西等6個地區(qū)，所占比例約為19.35%。均值在0.903以下的省份有9個，約占29.03%。從分析中可以發(fā)現(xiàn)，我國還有一部分地區(qū)須要對投入產(chǎn)出指標(biāo)進行改進和完善以達到有效生產(chǎn)前沿面。

3.2 純技術(shù)效率與規(guī)模效率分析

從CRS模型分析結(jié)果來看，目前北京、上海、江蘇、浙江、福建、湖南、廣東、海南、貴州、陜西、四川、西藏、青海、重慶、新疆等15個地區(qū)為相對有效狀態(tài)，處于CRS生產(chǎn)前沿面。農(nóng)業(yè)生態(tài)效率綜合技術(shù)效率由純技術(shù)效率和規(guī)模效率相乘得來，這15個地區(qū)的PTE和SE都為有效狀態(tài)。

其余16個地區(qū)生態(tài)效率均處于為無效狀態(tài)，因為CRS模型不能有效地剔除規(guī)模效率所混雜的因素，即不能準(zhǔn)確地區(qū)分純技術(shù)效率與規(guī)模效率的具體無效情況，因此將CRS和VRS模型進行結(jié)合，分為3種情況進行分析。由表4可知，在2012—2015年沒有地區(qū)處于技術(shù)無效規(guī)模有效情況，技術(shù)有效規(guī)模無效的有黑龍江、山東和河南。說明這3個地區(qū)純技術(shù)效率值為1，技術(shù)具有有效性，但是相對來說規(guī)模效率相對其他地區(qū)較低，進而導(dǎo)致綜合效率較低。其余13個地區(qū)無論是技術(shù)效率還是規(guī)模效率都處于無效狀態(tài)，相對較低，所以乘積更低，因此綜合技術(shù)效率低下，說明這些地區(qū)投入產(chǎn)出指標(biāo)都須要加強優(yōu)化，很難在短時間內(nèi)完成。

3.3 規(guī)模收益分析

從規(guī)模收益角度分析，在16個農(nóng)業(yè)生態(tài)效率無效的地區(qū)中，其中有8個地區(qū)處于規(guī)模遞減狀態(tài)，即增加一定比例的能源消耗只能帶來少于該比例的農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，這些地區(qū)須要控制農(nóng)業(yè)經(jīng)營規(guī)模，減少化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用膜等的投入。另外8個地區(qū)處于規(guī)模遞增狀態(tài)，說明適當(dāng)增加一定比例的能源投入能夠提高高于此比例的農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值，說明這些地區(qū)要努力維持規(guī)模效益遞增狀態(tài)。

3.4 松弛變量分析

對于生態(tài)效率處于無效狀態(tài)的地區(qū)，VCR模型給出了各個指標(biāo)的松弛變量，這可以反映相關(guān)變量可以通過調(diào)節(jié)達到DEA有效。具體非DEA有效松弛變量統(tǒng)計結(jié)果如表5所示。

從投入指標(biāo)角度分析，2012—2015年耕地面積和有效灌溉面積的松弛變量所占比例相對較大，特別是有效灌溉面積松弛變量調(diào)整比例達到38.71%，說明耕地面積和有效灌溉面積不能夠得到合理的利用從而導(dǎo)致總產(chǎn)值農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值沒有充分得到提高，我國各地區(qū)政策制定者可以制定相關(guān)調(diào)整政策進行調(diào)整。其次是農(nóng)用機械動力和柴油使用量，各地區(qū)應(yīng)提高農(nóng)用機械設(shè)備技術(shù)研發(fā)投入，避免造成不必要的浪費，加重環(huán)境負擔(dān)。

3.5 標(biāo)桿地區(qū)對比分析

標(biāo)桿地區(qū)對比分析是無效地區(qū)以有效地區(qū)為標(biāo)準(zhǔn)對象，通過對比分析找出自己的不足之處并進行調(diào)整。如果有效地區(qū)被無效地區(qū)參照的越多，說明有效地區(qū)有效性就越強。例如在2012—2015年，無效地區(qū)以北京、廣東、貴州為標(biāo)桿分別有5、8、9個，這說明北京、貴州和廣東無論是在經(jīng)濟還是在節(jié)能減排上，相對于其他地區(qū)都相對較好，無效地區(qū)應(yīng)該根據(jù)VRS模型中的目標(biāo)值進行調(diào)整改進，由表6、表7可知，各無效地區(qū)須要通過改變投入指標(biāo)來達到有效前沿面。綜合技術(shù)效率為1的北京、上海等地區(qū)已經(jīng)處于有效前沿，它們的投入冗余都為0。而未達到有效的地區(qū)就須要根據(jù)表7進行調(diào)整，如2015年天津須要縮減耕地面積7 273 hm2，減少機械動力投入188.719萬kW，須要提升有效灌溉面積 13.397 1萬hm2，分別減少化肥、農(nóng)用塑料膜、農(nóng)藥、農(nóng)用柴油使用量1.903、0.058、0.006、1.015萬t。

3.6 提高我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率建議

根據(jù)DEA模型分析，提高我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率主要可以從以下幾個方面考慮：（1）合理規(guī)劃耕地面積，提升有效灌溉面積。有效灌溉面積是指土地較為平坦，臨近一定水源和相應(yīng)的配套灌溉工程或設(shè)施，在一般情況下能夠進行正常灌溉的耕地面積。即在耕地面積的基礎(chǔ)之上進行有效灌溉，這說明各省份可提高灌溉設(shè)備技術(shù)，合理灌溉農(nóng)作物耕地，提高水的利用率。（2）合理使用化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用膜等污染環(huán)境的農(nóng)產(chǎn)品。提高農(nóng)藥轉(zhuǎn)化率，達到資源合理配置，對農(nóng)藥包裝物進行集中處理，減輕水污染。對農(nóng)用薄膜進行回收處理或循環(huán)再利用，改善化肥利用效率，研制新型有機化肥。增加農(nóng)業(yè)知識培訓(xùn)，提高農(nóng)民專業(yè)化，合理高效使用農(nóng)藥化肥，減少氮、磷、鉀等污染物排放。（3）提高生產(chǎn)技術(shù)，打造高科技農(nóng)業(yè)機械。提高我國在農(nóng)業(yè)機械技術(shù)方面的研發(fā)能力，減少農(nóng)用柴油消耗機器設(shè)備，改善化肥農(nóng)藥轉(zhuǎn)化率，提高利用率。對陳舊機械設(shè)備應(yīng)采取回收處理。

4 結(jié)論

通過對我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率的回顧以及從DEA模型分析發(fā)現(xiàn)，目前我國北京、上海、江蘇、浙江、福建、湖南等15個地區(qū)為相對有效狀態(tài)，也起到了一定的表率作用。很多無效的地區(qū)可以將有效地區(qū)作為標(biāo)桿對象。農(nóng)業(yè)生態(tài)效率綜合技術(shù)效率小于1的地區(qū)可以通過與有效省份進行對比分析，并找出節(jié)能減排的差距，從而使生態(tài)效率達到有效狀態(tài)。

我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率無效的地區(qū)，主要應(yīng)通過有效利用耕地面積，減少化肥、農(nóng)藥、農(nóng)用膜的使用量使相應(yīng)資源合理配置，提高農(nóng)業(yè)的有效灌溉面積，發(fā)展高技術(shù)農(nóng)業(yè)，提高純技術(shù)效率與規(guī)模效率，改善規(guī)模收益遞減趨勢，以驅(qū)使我國農(nóng)業(yè)生態(tài)效率水平得到改善。農(nóng)業(yè)生態(tài)效率有效的地區(qū)，應(yīng)在現(xiàn)有綜合技術(shù)效率有效的基礎(chǔ)上，控制如化肥、農(nóng)藥等相關(guān)變量的投入，以及重視農(nóng)業(yè)面源污染問題，研究更高科技的農(nóng)業(yè)技術(shù)，發(fā)展可循環(huán)再利用資源，保持農(nóng)業(yè)生態(tài)效率規(guī)模效益遞增趨勢，以期為我國建設(shè)資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會奠定基礎(chǔ)。

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