基于非期望产出模型的山东省农业生产效率评价分析
2015-07-01张红彦刘迎洲
张红彦, 刘迎洲
(西北农林科技大学理学院，陕西 杨凌 712100)
基于非期望产出模型的山东省农业生产效率评价分析
张红彦, 刘迎洲
(西北农林科技大学理学院，陕西 杨凌 712100)
为了分析农业生产效率，把农业生产对环境的冲击考虑在内，利用层次分析法得到山东省农业生产对环境的冲击量，在C2R模型基础上建立了新模型，计算得到山东省2008—2012年17个地市的农业综合效率和农业环境效率，并对其进行分析。结果表明：(1)综合效率方面：17个地市农业综合效率明显小于经济效率，农业综合发展能力普遍需要提高，有效控制和治理农业生产对环境的冲击量是关键；(2)环境效率方面：17个地市的农业环境效率约为0.9，即在当时农业生产现状下，当农业生产经济有效时，9万元的农林业产值，给环境带来约1 t的环境冲击量；当经济无效时，收获9万元的农林产值，要给环境带来超过1 t的环境冲击量；同时，全省农业生产对环境的冲击量有逐渐减少的趋势。
层次分析法；C2R模型；农业综合效率；农业环境效率
农业是国民经济的基础，农业的可持续发展是我国实施可持续发展的根本保证。由于长期对农业掠夺性经营，中国农业和农村生态环境问题日益突出，农业污染量占全国总污染量(指工业污染、生活污染及农业污染的总和)的1/3～1/2[1]，已成为水体、土壤、大气污染的重要来源，对农业和农村经济的可持续发展构成严重威胁。山东农业基础雄厚，是中国重要的农业商品基地之一。随着经济和社会的发展，山东农业生态问题日益严重，严重制约农业的稳定可持续发展，对山东农业生产效率进行测算分析已成为必然。数据包络分析[2](DEA)模型能很好地减少权重确定时的主观因素的影响，运用DEA方法对农业生产状况的评价已经在国内得到广泛应用。宋增基等[3]应用DEA模型对中国农业效率进行了评价；王棵等[4]应用 DEA 对四川农业循环经济进行了评价；汪旭晖等[5]应用DEA模型对我国农业生产效率也进行了评价。但这些研究中，并没有考虑农业生产给环境带来的冲击量。从农业经济发展的现状来看，农业生产对环境造成很大的负面影响，如，农药、化肥、地膜过量使用对环境造成污染，是影响农业可持续发展的主要因素[6]。此外，农药、化肥、地膜等的不合理利用，造成不同程度的农业面源污染[7]；农田塑料地膜污染现状及残留对土壤产生的不良影响[8]等等。所以，需要考虑农业生产对环境的负面影响，才能更全面、准确地反映农业的发展状况。运用层次分析法研究得到农业生产产生的环境冲击量(环境负面影响)，并在投入导向C2R模型的基础上建立新模型，这样，结合二者来分析农业生产效率。本研究以山东农业为研究对象，对其进行农业综合效率指数和农业环境效率指数的测算分析，以正确认识山东省农业的发展问题。同时，基于非期望产出的农业生产效率评价研究，对农业的可持续发展具有一定理论指导意义。
1 农业生产效率评价方法
1.1 传统模型
数据包络分析(DEA)是1978年美国著名运筹学家CHARNES、COOPER和RHODES[9]以“相对效率”概念为基础，首先提出来的方法。此方法的基本思路是把每一个被评价的对象视为一个决策单元(Decision Making Unit，简称DMU)，通过对各DMU投入产出比率的综合分析，以各DMU投入、产出指标的权重为变量进行运算，确定有效生产前沿面，并根据各DMU与有效生产前沿面的距离状况，确定各DMU是否DEA有效，它是进行相对效率比较的决策方法。
DEA投入导向的模型是产出不变情况下追求投入最小化。对于评价系统的各组成部分在DEA模型中有如下基本解释：假设有n个决策单元DMUj(j=1,…,n)，每个决策单元有m种输入，s种输出，其中Xj=(x1j,x2j…,xmj)T和Yj=(y1j,y2j…ysj)T，j=1,…,n分别为DMUj的输入向量和输出向量,均为已知数据,它可以根据历史资料或统计数据得到。同时，u和v分别是s种输出和m种输入所对应的权向量，是变量。则第j个决策单元的生产活动可以用
(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)与模型(2)最优目标函数值是相同的，所以下面只提到模型(2)。
1.2 考虑环境冲击量的新模型
由于在运用模型(2)进行农业生产评价时，投入指标的综合是作为经济投入考虑的，没有考虑农业生产的环境冲击量，得出的是经济效率，不能准确评价农业生产的状况。针对这一状况，在模型(2)的基础上有下面的改进：
定义综合效率：
(3)
定义环境效率：
(4)
2 山东省农业生产效率的实证分析
2.1 指标体系构建与数据获取
在农业评价指标选取上考虑了DEA有效指数要反映资源节约、环境保护和农业经济增长统筹协调发展的情况。利用《山东省统计年鉴》数据，围绕评价山东省农业生产效率的分析目标，有针对性地整理出山东省17个地市在2008—2012年农业生产的生态、非生态和农业经济产值等统计数据。由于农业环境冲击量没有像工业那样数据很容易得到，而农业生产活动中, 氮素和磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质，在降雨或浇灌过程中，造成水体及周边环境的污染，主要包括化肥污染、农药污染、集约化养殖场污染等[10]。于是利用层次分析法对农药、化肥和塑料薄膜对环境的有害性进行加权整合，作为农业环境冲击量。考虑到投入指标投入生产时，对牧业和渔业生产无影响，从而选取农林业总产值为产出指标。变量数据来自《山东省统计年鉴》，具体见表1。
表1 农业投入产出指标
2.2 建立权重矩阵
根据农药、化肥和农用塑料薄膜对环境的危害性大小，通过向专业人士请教，对3项投入利用层次分析法建立比较矩阵，矩阵满足一致性检验，并且根据方根法[11]确定农药、化肥、农用塑料薄膜对应的权重为0.571、0.286、0.143，将3项指标加权作和作为每个地市的环境冲击量。
2.3 2008—2012年山东省农业生产效率分析
运用DEAP 2.1软件对所收集的生态指标、非生态指标和期望产出数据进行了模型(2)计算，得到2008—2012年山东省17个地市不同时间不同地区的经济效率。利用经济效率和非期望产出，通过考虑环境冲击量Cj(≥0)的模型(3) 和模型(4)计算得到山东省17地市相应的农业综合效率、农业环境效率。
2.3.1 2008—2012年山东省农业综合效率分析 本研究根据农业生产效率评价方法，通过上述的计算过程，得到2008—2012年山东省17个地市相应的农业综合效率及各个地市2008—2012年农业综合效率的平均值和全省每年综合效率的均值(表2)。
表2 2008-2012年山东省17个地市的农业综合效率
为了有效比较模型(2)与模型(3)的优缺点，利用山东省17个地市在2008—2012年的经济效率和综合效率的均值作折线图(图1)。
图1 山东省17个地市模型(2)与模型(3)效率比较分析
从表2可见，近年来山东省每年的综合效率均值约为0.78，比较稳定，2008—2012年山东省各个地市的农业综合效率值均不足1，说明山东省各个地市农业综合发展能力普遍需要提高。从另一方面来看，图1表示山东省综合效率与经济效率进行比较的折线图。其中，图1的综合效率是指每个地市2008—2012年综合效率的平均值；经济效率是指每个地市2008—2012年经济效率的平均值。图1中济南、淄博、烟台、济宁、泰安经济效率值为1，即为经济有效，但是综合效率值小于1，说明为实现农业综合能力的发展，农业生产在提高经济产值的同时，也需要关注和治理农业生产对环境的冲击量，因为环境冲击量转化为污染不仅严重影响人们的身体健康，而且直接制约了农村经济社会的发展。在以上5个地市中，淄博市综合效率最大，为0.927，而烟台市综合效率为0.895，是最小的，可见烟台市的农业生产对环境的冲击量相对较大。在17个地市中，菏泽市在2008—2012年的综合效率均最小，年均值为0.535，并有下降的趋势，说明菏泽农业发展水平最差。菏泽整体发展水平在山东省内较低，农业系统是在一定社会经济条件下形成的，需要加强农业生产管理。综合效率相对较低的德州、日照、东营、临沂近年来亦有下降的趋势，说明农业综合生产能力在降低，为了全省的全面发展，需要采取措施有效促进农业发展。
2.3.2 2008—2012年山东省农业环境效率分析 通过上述分析，了解到经济有效的地市，由于环境冲击量Cj的影响，综合效率值小于1。环境冲击量是影响农业综合效率的重要因素。为了进一步分析环境冲击量对农业生产影响的大小，当各个地市经济有效时，利用模型(4)，计算得到山东省各个地市2008—2012年的环境效率值、各个地市不同时间的环境效率均值和全省2008—2012年环境效率均值(表3)。
表3 2008-2012年山东省17个地市的农业环境效率
3 讨论与结论
在投入导向的C2R模型基础上建立模型(3)和模型(4)，结合横截面时间序列混合数据，计算得到山东省2008—2012年17个地市相关的农业综合效率和农业环境效率，并对其进行分析，得到以下主要结论：(1)综合效率方面：2008—2012年山东省各个地市的农业综合效率值均不足1，明显小于经济效率，山东省各个地市农业综合发展能力普遍需要提高，有效控制和治理农业生产对环境的冲击量是关键；综合效率相对较低的菏泽、德州、日照、东营、临沂农业综合生产能力有降低趋势，需要采取措施有效促进农业的发展，如：扩大资金投入，推广农业生产技术；(2)环境效率方面： 2008—2012年山东省17个地市的农业环境效率指数约为0.9，即在当时农业生产现状下，当农业生产经济有效时，9万元的农林业产值，要给环境带来约1 t的环境冲击量；当经济无效时，收获9万元的农林产值，要给环境带来超过1 t的环境冲击量。同时，全省农业生产对环境的冲击量有逐渐减少的趋势，但是环境冲击量依然存在，仍然需要采取有效措施，在提高农业产值的同时，减少农业污染量，如：加大农业科技投入，通过提高农业技术效率来替代农药、化肥等化学物质的多投入。
本研究基于客观评价农业生产效率的目的，将环境冲击量添加到模型(3)和模型(4)中，有效评价分析了山东省不同地市的农业综合效率和农业环境效率，对农业的综合发展具有一定的指导意义。但是由于模型的限制，模型(3)和模型(4)是单期望产出决策单元的计算模型，对多期望产出决策单元不能有效利用模型进行效率评价分析；农业环境冲击量数据不是有效统计数据，是通过层次分析法获得的，可能影响分析结果，还需要进一步的研究讨论，但关键是模型引进环境冲击量，实现了农业经济和环境效益的统一，对农业生产效率评价提供了新的方法。
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(责任编辑：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
国家自然科学基金项目(50879070)
张红彦(1986-)，女，山东菏泽人，硕士研究生，主要从事经济数学方面的研究。
刘迎洲(1964-)，男，陕西泾阳县人，副教授，硕士生导师。
1000-2340(2015)03-0423-06
F303
A
