基于DEA 模型的河南省糧食生產(chǎn)要素投入效率評價分析

田 瑞

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南鄭州 450046）

“三農(nóng)”一直以來都是國家重點關(guān)注的對象，農(nóng)業(yè)又是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。河南省作為農(nóng)業(yè)大省，在糧食安全上發(fā)揮著不可替代的作用。糧食產(chǎn)量不斷增長的成就背后，來源于大量化肥、農(nóng)藥等工業(yè)品生產(chǎn)要素投入。在這種粗獷的生產(chǎn)方式下，帶來了一系列問題：土壤污染、水質(zhì)變差等，這不僅不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)的發(fā)展，而且對人們的身體健康和食品安全帶來了危害。如何在保證產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，把這些負(fù)面作用減少到最低，避免生產(chǎn)要素的冗余，提高糧食生產(chǎn)的效率顯得尤為重要。

1 前人研究進(jìn)展

目前對糧食生產(chǎn)效率的研究很豐富，學(xué)者們的觀點隨著不同的農(nóng)業(yè)發(fā)展階段，研究側(cè)重點也有所不同。學(xué)者們集中研究農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的計算方法和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，致力于擴大規(guī)模，增加產(chǎn)量，解決人們基本的溫飽問題。張敏如（1962）提出“正確計算農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率的意義，農(nóng)業(yè)勞動生產(chǎn)率是指單位勞動時間內(nèi)所生產(chǎn)的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量，或生產(chǎn)單位農(nóng)產(chǎn)品所需要的勞動時間?！彪S著改革開放到來，農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施也明顯加強，生產(chǎn)條件大大改善。此時對農(nóng)業(yè)效率的研究集中于不同地區(qū)的不同省份之間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的研究及地區(qū)之間的比較研究。例如，張淑輝等（2012）采用典型相關(guān)分析方法，構(gòu)建了山西農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長及其影響因素的典型相關(guān)模型，分析了各影響因素對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟增長的作用程度，為實現(xiàn)山西農(nóng)業(yè)經(jīng)濟可持續(xù)增長的政策措施提供客觀依據(jù)。李中東等（2019）運用超效率DEA 和Malmquist 指數(shù)的方法，對2011—2016 年間的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)地級市生產(chǎn)效率有效，但是在時間對比和空間對比中發(fā)現(xiàn)17 個地市的全要素生產(chǎn)率都在穩(wěn)步上升[1]。何永華等（2019）對江西省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率進(jìn)行了研究，認(rèn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率總體上是逐年遞增的，但在主要生產(chǎn)要素投入指標(biāo)上的投入力度和利用率需要調(diào)整[2]。由此可知，對農(nóng)業(yè)效率研究得出的結(jié)果，是我國生產(chǎn)效率在不斷提升，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不斷進(jìn)步，但普遍未達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。

如何實現(xiàn)生產(chǎn)要素投入發(fā)揮其最大作用，服務(wù)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)？學(xué)者們對該問題有以下研究。黃季焜(2005)基于標(biāo)準(zhǔn)的Divisia 指數(shù)，研究發(fā)現(xiàn)中國主要糧食的全要素增長率為2%，認(rèn)為產(chǎn)量持續(xù)增長不能靠化肥農(nóng)藥的過度投入[3]。但在過去20 多年，中國農(nóng)業(yè)則是依靠投入增長來實現(xiàn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的不斷增長。環(huán)境意識和資源約束要求減少投入，因此中國未來的農(nóng)業(yè)發(fā)展不能過分依賴于投入增長，而要依靠農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率的增長和對產(chǎn)出貢獻(xiàn)的增加。揭示了我國現(xiàn)在農(nóng)業(yè)的增長過分依賴于生產(chǎn)要素的投入，這不是好現(xiàn)象，而注重利用效率將是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的突破口。與此同時，現(xiàn)有文獻(xiàn)中，對河南省糧食生產(chǎn)效率的研究也有不少，例如，薛龍等（2013）發(fā)現(xiàn)規(guī)模效率低下是制約河南省糧食生產(chǎn)綜合技術(shù)效率的主要原因。楊鶴鶴等（2018）研究表明，在研究期內(nèi)，河南省糧食生產(chǎn)主要投入要素效率，經(jīng)歷了由規(guī)模效益遞增到規(guī)模效益遞減的轉(zhuǎn)變過程，要素投入冗余很大，有明顯的優(yōu)化空間[4]。贠鴻婉等（2010）運用DEA 方法研究分析了1990—2008 年河南省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入要素方面的運行效率，發(fā)現(xiàn)有4 年存在投入過多，要素投入有松弛量，尤其是農(nóng)牧漁林勞動力、化肥施用量和農(nóng)業(yè)機械總動力的投入[5]。由此看來，在以往研究中，多集中于河南省整體生產(chǎn)效率的分析，對河南省內(nèi)具體省轄市之間生產(chǎn)效率的研究也有，但相對較少。本文就利用可變規(guī)模的DEA 模型—VRS 模型對河南省內(nèi)18 個省轄市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率進(jìn)行了具體分析，目的是促進(jìn)河南省18 個省轄市生產(chǎn)效率組合的優(yōu)化和提升，在成本最低的情況下，仍繼續(xù)保持糧食產(chǎn)量的增加。

2 河南省糧食生產(chǎn)要素投入效率評價

2.1 模型選取

本文運用的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（Data Envelopment Analysis，簡稱DEA）模型，自1978 年由美國著名運籌學(xué)家A.Charnes 和W.W.Cooper 首次提出以來，已廣泛應(yīng)用于不同行業(yè)及部門，它是根據(jù)多項投入指標(biāo)和多項產(chǎn)出指標(biāo)，利用線性規(guī)劃的方法，以相對效率為基礎(chǔ)，用于評價相同部門或決策單元間相對有效性的一種數(shù)量分析方法。尤其在處理多指標(biāo)投入和多指標(biāo)產(chǎn)出方面，具有得天獨厚的優(yōu)勢。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投入要素眾多，其產(chǎn)出也豐富多樣，運用該模型符合農(nóng)業(yè)一般投入-產(chǎn)出的模型的特征。

本研究選取可變規(guī)模報酬模型，其設(shè)定如下：（1）式中，θ為決策單元的效率；ε為非阿基米德無窮小量；xj和yj為第j個決策單元的投入和產(chǎn)出量；λj為第j個決策單元的權(quán)值；s+和s-為松弛量，若θ＜1，s+、s-不全為0，表明決策單元處于DEA 無效率狀態(tài)；若θ=1，s+、s-有一個不為0，則表明決策單元處于效率弱有效狀態(tài)；若θ=1，s+、s-均為0，則表明決策單元處于DEA有效狀態(tài)。

2.2 數(shù)據(jù)來源

本文數(shù)據(jù)來源于國家統(tǒng)計局和2016 年《河南省統(tǒng)計年鑒》。選取該年河南省糧食作物主要農(nóng)資使用總量的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)作為測算依據(jù)。其中，產(chǎn)出指標(biāo)是糧食總產(chǎn)量；農(nóng)藥、化肥、用電量等投入是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的中間消耗部分，也是影響農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要指標(biāo)，作為投入指標(biāo)。

2.3 計量結(jié)果分析

2.3.1 各個省轄市化肥、農(nóng)藥的使用效率和松弛

從表1 可以看出，隨著國家一直以來對農(nóng)業(yè)的重視，農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新及人們環(huán)保意識的增強，化肥和農(nóng)藥的使用量呈下降趨勢，河南省轄市之間的化肥和農(nóng)藥的使用量上有著一定的差距，其所帶來的收益差距也不小。例如在農(nóng)藥使用量相差不大的情況下，平頂山使用的化肥折純量比洛陽多了13.67 萬噸，但產(chǎn)量上卻比洛陽少了24.64萬噸。

表1 2016年河南省省轄市化肥和農(nóng)藥的使用數(shù)據(jù)

從表2 可以看出，2016 年，各個省轄市的產(chǎn)出指標(biāo)的松弛變量均為0.00，表明未出現(xiàn)產(chǎn)出不足和產(chǎn)出過多的現(xiàn)象，糧食的產(chǎn)出量達(dá)到了最優(yōu)狀態(tài)?；释度胫笜?biāo)的松弛變量也均為0.00，說明化肥的投入不存在浪費。農(nóng)藥投入指標(biāo)的松弛變量中，省轄市之間存在差異，其中鄭州、平頂山、安陽、鶴壁、濮陽、許昌、漯河、駐馬店這八個省轄市的農(nóng)藥不存在浪費現(xiàn)象，而開封、洛陽、新鄉(xiāng)、焦作、三門峽、南陽、商丘、信陽、周口、濟源這10個省轄市存在農(nóng)藥投入量的冗余，造成了一定的要素浪費，由此可見，在產(chǎn)出不變的條件下，分別減少投入0.024、0.028、0.011、0.042、0.061、0.136、0.317、0.095、0.263、0.011 個單位量的農(nóng)藥，即可達(dá)到最優(yōu)?？梢钥闯?，在河南省不同省轄市和不同投入組合下，要素的利用程度和冗余程度有差異，可以通過對投入要素規(guī)模的調(diào)整來達(dá)到生產(chǎn)效率的最優(yōu)組合，實現(xiàn)各省轄市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的DEA有效。

表2 河南省省轄市化肥和農(nóng)藥使用量的松弛

2.3.2 各省轄市總體生產(chǎn)要素投入量的分析

通過將3 個投入指標(biāo)和1 個產(chǎn)出指標(biāo)進(jìn)行DEA 的VRS 模型分析，采用Deap 2.1 軟件計算，得到表3 的結(jié)果。

表3 河南省省轄市糧食作物農(nóng)資使用情況DEA效率測試結(jié)果

由表中數(shù)據(jù)可以看出，1）18 個省轄市的綜合效率水平最高值為1，最低值為0.456，說明省轄市之間的差距較大。鶴壁和駐馬店的綜合技術(shù)效率為1，技術(shù)效率達(dá)到了最佳水平。同時可觀察到，純技術(shù)水平達(dá)到1 的情況下，綜合效率未必最優(yōu)，可知綜合效率的提高，不僅受純技術(shù)效率的影響，也受規(guī)模效率的影響，二者共同作用于綜合效率。2）省轄市的純技術(shù)效率平均值0.826，相對來說偏高，其中鶴壁、信陽、周口、濟源和駐馬店均為1，該狀態(tài)下這5個地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入產(chǎn)出效率最優(yōu)，若想增加產(chǎn)出，在現(xiàn)有水平下，需增加生產(chǎn)要素的投入才能達(dá)到。剩余的省轄市均未達(dá)到最優(yōu)化狀態(tài)，存在要素投入的冗余或者不足現(xiàn)象。3）規(guī)模效率各個省轄市之間的差距不大，普遍位于0.8 左右，平均值偏高為0.838。除鶴壁和駐馬店的規(guī)模報酬不變外，規(guī)模報酬遞減的省轄市有13 個，規(guī)模報酬遞增的有3 個?；诖爽F(xiàn)象，對于規(guī)模報酬遞減的13 個省轄市來說，表明其2016年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)水平條件下，農(nóng)作物生產(chǎn)處于過度投入狀態(tài)，資源利用率低，造成過高的成本。對于規(guī)模報酬遞增的3 個省轄市來說，可以考慮繼續(xù)開發(fā)其耕地資源，進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，充分利用其規(guī)模報酬的優(yōu)勢，挖掘生產(chǎn)潛力，加大農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，達(dá)到最優(yōu)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)綜合效率。省轄市之間的差距也可能是由于地區(qū)環(huán)境等自然條件的不同而導(dǎo)致的。

表4 顯示的是在原有產(chǎn)出不變的前提下，每種投入要素應(yīng)該改變多少，才能達(dá)到效率最高。不難看出，鄭州、鶴壁、濮陽、信陽、周口、駐馬店和濟源的DEA 均有效，要素的投入在現(xiàn)有產(chǎn)出下無需進(jìn)行調(diào)整。其中，化肥折純量冗余量最大的是商丘，需要減少使用量12.424 萬噸；平頂山次之，需減少1.687 萬噸；許昌需要減少0.722 萬噸；最少的是三門峽，減少0.415 萬噸即可。農(nóng)藥使用量和柴油使用量總體上的差別量不大，農(nóng)藥使用量冗余量最高的是商丘，柴油使用量冗余量最大的則是鄭州?？赡艿脑蚴牵?）平頂山和三門峽由于地形多為山地的原因，耕地面積少，在土地資源匱乏的情況下，只能靠大量投入生產(chǎn)要素來提高產(chǎn)量；而對于鄭州等幾個平原地形的省轄市來說，耕地面積較廣闊，更多集中于效率的提升而不是面積的擴張。2）伴隨著一系列環(huán)境問題的發(fā)生，國家把環(huán)保放于發(fā)展戰(zhàn)略的重要位置，人們的環(huán)保意識也有改善，在逐步提高。同時，在政策的大力支持下，生產(chǎn)者對化肥的使用總量相對減少，各個省轄市也在積極響應(yīng)國家號召。3）隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，農(nóng)業(yè)機械的作業(yè)水平穩(wěn)步提升，更節(jié)能、更高效。

表4 河南省省轄市投入改進(jìn)的參考值

3 結(jié)論

總體來講，河南省各省轄市農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)效率、純技術(shù)效率和規(guī)模效率平均分別達(dá)到了0.690、0.826和0.838，說明總體上各省轄市的農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)揮了很大的積極作用。但18 個省轄市的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率各異，規(guī)模效率達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)的不多，通過DEA 模型分析，可以采取以下幾條有效措施來促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率的提高。

1）支持新型農(nóng)業(yè)經(jīng)濟體的發(fā)展，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的規(guī)?；a(chǎn)。目前耕地存在的最大問題是耕地的碎片化。對于推進(jìn)規(guī)?；N植，提出一個初步構(gòu)想的新型管理方式，即“小農(nóng)戶-大戶-企業(yè)”下的共享集約化農(nóng)業(yè)。由各個農(nóng)民種植大戶中選出，他們最信賴的人作為代表，與企業(yè)進(jìn)行交涉。企業(yè)利用小農(nóng)戶對大農(nóng)戶的信任度，解決了治理成本，小農(nóng)戶也將從中獲利，避免生產(chǎn)的自發(fā)性、無序性和盲目性，帶來不必要的損失，使得生產(chǎn)效率低下。

2）提高機械化水平，更好地促進(jìn)勞動力轉(zhuǎn)移。在機械化水平不斷提高的情況下，所產(chǎn)生的后果就是實際所需勞動力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動力。促進(jìn)勞動力轉(zhuǎn)移，促使更多農(nóng)民進(jìn)入城市就業(yè)，充分發(fā)揮農(nóng)業(yè)剩余勞動力的價值，有利于在人力資源方面提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率。

3）優(yōu)化生產(chǎn)要素的組合。純技術(shù)效率在18 個省轄市中，達(dá)到最佳的寥寥無幾，說明還存在較大的調(diào)整空間。建議從化肥、農(nóng)藥、薄膜等生產(chǎn)要素的投入入手，因地制宜地探索適合各個地區(qū)的最佳投入組合，以達(dá)到生產(chǎn)事半功倍，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，減少人力和資源的浪費。