APP下载

面源污染下三峡库区农业生态环境效率及影子价格测算

2017-07-12李南洁肖新成曹国勇何丙辉

农业工程学报 2017年11期
关键词:三峡库区面源影子

李南洁,肖新成,曹国勇,何丙辉

(1. 西南大学资源环境学院,重庆 400715;2. 重庆工商大学重庆市发展信息管理工程技术研究中心,重庆 400067;3. 宜春学院经济管理学院,宜春 336000)

面源污染下三峡库区农业生态环境效率及影子价格测算

李南洁1,2,肖新成3,曹国勇3,何丙辉1※

(1. 西南大学资源环境学院,重庆 400715;2. 重庆工商大学重庆市发展信息管理工程技术研究中心,重庆 400067;3. 宜春学院经济管理学院,宜春 336000)

农业的现代化进程产生了较为严重的农业面源污染,将农业的生态环境效应纳入农业生产效率评价框架是研究的新方向。采用非径向、非角度的SBM-DEA模型,结合方向性距离函数,考察了2003-2015年期间重庆三峡库区农业生态环境效率,引入影子价格测算了各区(县)农业面源污染的边际减排成本。研究结果表明:2003-2015年期间,重庆三峡库区农业生态环境效率趋于稳步提升态势,但整体水平较低,平均值仅为0.508,全样本期投入无效率和非期望产出无效率平均值分别为27.3%和24.7%。农业生态环境效率较高的地区集中在都市核心区和库尾都市外围区,江北和大渡口的农业生态环境效率值为0.7;而库尾低山丘陵区、库中平行岭谷区、腹地山地丘陵区和腹地外围山地区的农业生态环境效率相对较低,尤其是巫溪、万州与开县农业生态环境效率值仅为0.4左右。从效率损失的原因看,化肥、农药的过度投入及其相应的逆生态环境效应表现突出,在投入无效率的来源分解中贡献最大,达35.82%;大渡口、南岸、江北、北碚与渝北农业面源污染排放的影子价格居前,分别为3.503、3.478、3.370、3.317、3.302亿元/万t,污染减排空间较小;万州、丰都与开县农业面源污染排放影子价格较低,分别为2.167、2.321和2.492亿元/万t。在制定区域排放目标时,应考虑区域农业生态环境效率的空间异质性,针对不同区域的农业生态环境效率和影子价格制定具有针对性的减排策略,尤其应当把生态环境效率改进余地较大和边际减排成本相对较低的地区作为减排重点地区。

农业;生态;污染控制;面源污染;生态环境效率;影子价格;三峡库区

0 引 言

重庆三峡库区是以传统农业为主的大农村、大山区,农业发展基础较差,人地矛盾关系突出,库区人均耕地仅为0.06 hm2,中低产田占耕地总面积的70%以上[1]。近10 a来,重庆三峡库区农业产出水平不断提高,粮食产量由2006年的420万t增加到2015年的580万t,这与大幅度使用农药、化肥等现代农业生产资料的石化农业生产方式的推行不无关系。根据《重庆统计年鉴2016》各区县农业和农村经济数据整理后得出,2015年重庆三峡库区21个区(县)平均化肥、农药使用强度分别达305、26.48 kg/hm2,化肥使用量已超过发达国家设置的(225 kg/hm2)安全上限,农药使用量比发达国家高出3倍之多[2-3]。“石化农业”在提高农作物产量、促进农业经济快速发展的同时,也造成了多种形式的环境污染[4]。为加强农业生态环境保护,大力推进化肥减量提效、农药减量控害,农业部制定了化肥、农药使用量零增长行动方案。但是严格的农业生态环境管制势必会降低农产品的产量,进而影响到国家粮食安全与农民收入。这就有必要对农业生态环境管制政策的边际成本进行合理测算,在增强农业生态环境保护力度的同时,推动农业高效稳步发展。

不少学者在测算农业面源污染物COD、TN、TP排放量、分解农业面源污染影响因素、探索农业面源污染减排机制与政策等方面,进行了深入的研究。关于农业生态环境效率的概念,自1990年Schaltegger和Sturn[5]首次提出后,Kuosmanen和Kortelainen[6]用生产活动的经济增加值与其带来的环境破坏之比评价了生态环境效率,Huppes和Ishikawa[7]从环境生产率、环境生产强度与环境改善成本的视角考察了生态环境效率等。尽管对生态环境效率的定义较多,但其核心思想均是在生产评价中引入经济和生态环境的双重维度[8-10]。关于农业生态环境效率的研究方法可以总结为以下4类:其一是对单因素进行评价的比值分析法[11-12],此方法简便易行,但难以发现阻碍农业资源潜力充分利用的限制因素。其二是利用生态足迹和能值构建不同的评价指标对农业生态环境效率与可持续性进行评价[13-14],但其评价结果反映的是综合效率,不能从生产要素的合理投入给出生态环境效率优化的路径与策略[15-16]。其三是指标体系评价法,用来定量反映和衡量农业资源利用的有效性状况,综合评估农业领域各子系统的发展水平和协调发展程度[17-18],但该方法存在指标选取任意性、指标权重主观性等缺陷。四是前沿计量模型法,此类方法的共同基础是距离函数[19],即结合投入数据和产出数据,通过随机前沿生产函数SFA(stochastic frontier approach)或数据包络分析法DEA(data envelopment analysis),分析考虑资源环境约束下农业生产的技术效率或者农业系统的资源利用效率。SFA属于参数分析方法,考虑了随机因素对于产出的影响[20];而DEA属于非参数分析方法,通过线性规划模型来度量效率,能方便处理决策单元是多产出的情况[21]。这两种前沿分析法均有较高的灵敏度和可靠性,在生态环境效率评价中广泛应用。但传统的径向DEA模型中期望产出和非期望产出只能同比例地放大或缩小,难以考察松弛变量对效率值的影响,也忽视了使期望产出增加、非期望产出减少的技术变化,因而度量的农业生态环境效率是有偏差的。因此,为对农业环境管制政策成本进行合理评估,本文将生态环境因素纳入到农业生产体系,拟在分析2003―2015年间重庆三峡库区农业生态环境效率时空演变的基础上,借用非径向、非角度的方向性距离函数,对农业生产过程中生态环境效率进行测算和比较,并利用农业面源污染物排放影子价格对重庆三峡库区的农业边际减排成本进行分析,确定控制农业面源污染的合理减排成本,为农业环境管制政策的制定提供参考,进而为实现资源节约型、环境友好型和农业经济增长三者之间的协调发展提供科学依据。

1 研究方法、指标与数据

1.1 研究方法

农业产出不仅仅表现为农业总产值或总产量,而且应当还包括农业生产过程中产生的不利于生态环境的农业面源污染物(TN、TP总体排放量),因此,应考虑将生态环境因素的农业面源污染纳入农业生产效率核算框架,作为非期望产出。Färe and Grosskopf[22]将这种同时考虑投入与期望产出、非期望产出(污染物)的技术结构称之为环境技术效率。在该框架下,假定农业生产有r个决策单元,每个决策单元有n类投入要素、m类期望产出与i类非期望产出,分别用向量x∈Rn,y∈Rm,u∈Ri表示,投入矩阵、期望产出矩阵和非期望产出分别用矩阵表示,且X>0、Y>0、U >0。表示决策单元k=1,2,,K的权重,用zk值的大小确定同等投入条件下,追求期望产出尽可能增加、非期望产出尽可能减少,则生态环境技术的生产可能性集可以表示为

对于决策单元的非期望产出借鉴Tone[23]提出的基于松弛测度的非径向、非角度的SBM模型(Slack Based Model),对生态环境约束下的农业生产效率进行测算。SBM模型的基本公式为

式中xn0、ym0、ui0分别表示决策单元的生产要素投入、期望产出与非期望产出;向量分别代表生产要素投入、期望产出和非期望产出的松弛变量;ρ表示生态环境效率值,其取值范围介于0和1之间,如果ρ=1,即=0时,则评价的决策单元是有效率的,不存在投入与非期望产出的冗余以及期望产出的不足。当生产单元存在效率损失时,可将生态环境效率损失的来生产要素可以缩减的比例; 2)期望产出无效率表示期望产出(农业产值)的可扩张比例; 3)非期望产出无效率表示非期望产出(农业面源污染物)的可缩减比例。

通过距离函数法,度量环境管制下环境污染物的影子价格,从而确定污染物的边际减排成本。引入方向性距离函数思想,假设产出增长方向向量g=(gy,−gu),该向量用来约束期望产出(gy)与非期望产出(gu)的变动状况。可定义基于产出角度的方向性距离函数:

假定投入不变,且仅考虑期望产出最大化增加,非期望产出尽可能减少,设定方向为g=(y,-u),那么,在规模报酬不变的情况下,可以通过如式(5)的线性规划来计算距离函数值。

在式(5)中,0β表示与处于获取最大产出的投入要素组合比例的决策单元相比,给定单元期望产出扩张或非期望产出减少的程度。如果0=0β,则决策单元效率最高。

假定π为农业的产出收益,其收益函数应为

式中py、pu为期望产出和非期望产出的价格,(1)−表示产出的无效率。

农业生产的成本函数为

式中jω表示第j种生产要素的价格,jx生产要素投入的数量。则农业生产的利润函数为

根据方向性距离函数与利润函数的关系,在非参数化方向性距离函数形式下,期望产出与非期望产出的价格相对比值就是放弃1单位非期望产出所减少的期望产出,可以表述为方向距离函数分别对非期望产出与期望产出一阶导数的比例,这样就可以得到非期望产出的影子价格模型,即期望产出的影子价格与非期望产出的影子价格的关系如下

根据Lee与Park等[24]的研究,若期望产出的影子价格(py)等于其市场价格(或标准化为1),则与之相关的非期望产出的影子价格(pu)可以表述为期望产出价格与期望产出—非期望产出的边际转换率的乘积,也就是宏观经济意义上的农业面源污染减排成本。

1.2 指标体系

可持续农业强调农业发展必须合理利用自然资源,保护和改善生态环境,并在此基础上不断提高农业的生产水平。因此,在构建农业生产投入产出效率指标体系时应当综合考虑资源节约、环境友好和农业经济增长三者间的统筹协调发展。农业面源污染是指在农业生产活动中氮素、磷素等营养物质、农药以及其他有机或无机污染物质通过农田的地表径流和农田渗漏形成的环境污染,主要包括化肥和农药等。本文以重庆三峡库区2003-2015年农业投入产出数据为研究样本,结合现有文献成果,将农业生产要素的投入指标土地投入、灌溉投入、劳动力投入、化肥投入、农药投入、资本投入分别用农作物播种面积(hm2)、有效灌溉面积(hm2)、乡村从业人员(万人)、折纯后的年度农用化肥施用量(万t)、农药使用量(万t)、农业机械动力(万kW)表示。同时,选择种植业总产值作为期望产出指标、选取农业面源污染作为非期望产出指标。

1.3 数据来源

重庆三峡库区包括都市核心区(大渡口、江北、沙坪坝、九龙坡和南岸)、库尾都市外围区(北碚、渝北和巴南)、库尾低山丘陵区(江津)、库中平行岭谷区(长寿、涪陵、武隆、丰都、石柱和忠县)、腹地山地丘陵区(万州、云阳和奉节)和腹地外围山地区(开县、巫山和巫溪)六大区域21个区(县)。研究数据主要来源于重庆市统计局网站2003-2015年期间的统计年鉴数据,部分数据是三峡库区各区(县)2003-2015年期间的统计数据整理后得出。由于缺乏重庆市以及各区(县)农业污染物排放总量统计数据,本文中各污染源污染物排放量是采用清单分析法估算的。非期望产出的农业面源污染具有分散性、隐蔽性、随机性、不易监测等特点,而清单分析法是以综合调查为基础,形式简单、参数较少、适合在该种难以量化和缺乏试验条件的情况下采用[25-26]。其中,各污染源排污系数主要是参考第一次全国污染源普查农业源系数手册,对各区(县)农田化肥和农药面源污染进行测算得到的,具体方法参见肖新成等[27-30]的研究。

2 结果与分析

2.1 生态环境效率的时间维度分析

根据重庆市三峡库区2003-2015年间的统计数据和农业面源污染物的测算结果进行分析,乡村从业人员即从事农业生产劳动力呈现下降趋势,而农业化肥、农药等生产要素的投入增加明显,农作物播种面积和灌溉投入变动不大。意味着库区农业的发展一定程度上是化肥、农药对劳动力投入的替代。此外,化肥、农药生产要素投入的不断增加在带来期望产出增加的同时,也不可避免地造成非期望产出的增加,农作物产出的增长是以牺牲生态环境福祉为代价换取的。根据农业投入产出的时间序列数据,测算2003-2015年的农业生态环境技术效率,结果见图1。测算结果表明:1)样本期的农业生态环境效率总体呈现“升-降-升”的趋势,2003-2006年期间农业生态环境效率出现波动中下降的趋势,2007年以后农业生态环境效率开始稳步上升。2006年农业生态环境效率出现下降的态势,原因可能在于:2006年重庆遭受了百年不遇特大旱灾,农作物大量减产,与此同时,国内对农业面源污染的认识不足,农业生产对生态环境的破坏没有引起足够地重视,对农业生态环境管制较弱;2007年三峡库区有7条长江一级支流出现水华现象。农业部、环保部与重庆市相关部门为加强流域水资源安全性,围绕三峡库区水土流失与面源污染及消落带生态环境退化问题,出台了一系列控制农业面源污染的政策和措施,如推广测土配方施肥技术减少化肥的施用量、采取病虫害综合防治技术减少农药使用量、通过农业生态园建设防止水土流失等,有针对性地开展农业面源污染防治工作,在一定程度上促进了农业生态环境效率的上升。2)2003-2015年间重庆三峡库区农业生态环境效率的平均值为0.508,说明重庆三峡库区农业生态环境效率整体处于较低水平,迫切需要资源节约型、环境友好型、生态保育型等现代生态农业生产方式来破解农业资源环境约束问题,实现农业可持续发展。3)根据前述无效率分解式测算,全样本期投入无效率和非期望产出无效率平均值分别为27.3%和24.7%,其中2003-2006年样本期无效率平均值分别为24.6%、22.5%,2007-2015年样本期无效率平均值分别为20.4%、18.9%,全样本期和分样本期投入产出无效率均高于非期望产出无效率。

图1 重庆三峡库区农业生态环境效率变动趋势Fig.1 Changes of agricultural eco-environment efficiency in Chongqing of Three Gorges Reservoir Region

2.2 生态环境效率的空间维度分析

根据计算结果,2003-2015年重庆三峡库区21个区(县)的农业生态环境效率值如图2所示。江北、大渡口、渝北、北碚、巴南、沙坪坝、武隆、南岸8个区(县)的农业生态环境效率值处于重庆三峡库区平均值水平以上,其他区(县)的农业生态环境效率值处于库区平均值水平以下。其中,江北和大渡口的农业生态环境效率值为0.7,相对于其他区(县)较高,无效产出相对较低,生态环境效率的分布比较靠近生态环境生产前沿,说明这2个区(县)在农业经济发展的同时有效地兼顾了生态环境的保护。其余19个区(县)属于农业生态环境效率非有效地区,如果要达到农业生态环境效率的有效状态,就需要改变投入和产出决策单元。从空间分布看,农业生态环境效率较高的区(县)大多集中在都市核心区和库尾都市外围区,农业生态环境效率较低的区(县)大多分布在库尾低山丘陵区、库中平行岭谷区、腹地山地丘陵区和腹地外围山地区。空间维度分析结果表明都市核心区和库尾都市外围区在农业经济发展过程中兼顾了资源节约利用和环境保护,比较注重农业经济发展方式的转变。而库尾低山丘陵区、库中平行岭谷区、腹地山地丘陵区和腹地外围山地区大多位于武陵山连片特困区与秦巴山连片特困区,经济发展水平、农业生产技术水平比较低,在农业生产过程中农业资源消耗严重,农业资源利用不合理,农业经济发展方式粗放,农业环境污染问题严重。在大力倡导资源节约型、环境友好型、生态保育型农业建设的背景下,这些区域存在一定的减排潜力。

图2 21个区(县)的农业生态环境效率Fig.2 Agricultural eco-environment efficiency in 21 districts

利用重庆市三峡库区六大区域2003-2015年农业投入产出横截面数据,以区域为决策单元,测算六大区域农业生态环境效率,并分析产生差异的原因。根据投入无效率、期望产出无效率、非期望产出无效率公式,可以将要素投入无效率(IEx)进一步分解为劳动力从业人员无效率(IEl)、农作物播种面积无效率(IEh)、灌溉投入无效率(IEi)、化肥投入无效率(IEf)、农药投入无效率(IEp)与资本投入无效率(IEc)。测算结果见表1,可以看出2003-2015年,重庆三峡库区6大区域农业生态环境无效率水平平均值为0.492,化肥施用量在投入无效率的来源分解中贡献最大,达35.82%;农业面源污染排放在产出无效率中贡献最大,达63.08%。从区域分布情况看,都市核心区的农业生态环境无效率水平明显低于其他5个区域。化肥施用量的贡献率在六大区域投入无效率来源分解中均是最大的,农药和劳动力的贡献率次之,农业机械动力投入对投入无效率的贡献率最小,在5%以下。农业产出无效率主要来源于农业面源污染排放,尤其是在库尾低山丘陵区,农业面源污染排放的贡献率最高,达67.46%;都市核心区和库尾都市外围区的农业面源污染排放对产出无效率的贡献率相对低于其他区域。

表1 6大区域农业生态环境无效率及其分解Table 1 Agricultural eco-environment inefficiency and its components in six regions

2.3 影子价格分析

农业面源污染排放的影子价格反映的是农业面源污染减排的难易程度,即在投入和生产技术既定的条件下,农业面源污染减排的经济成本。农业面源污染排放影子价格越高,表明该地区农业面源污染的减排成本也就越大。测算的各区(县)的农业面源污染物影子价格见图3,可以看出大渡口、南岸、江北、北碚与渝北5个区(县)近几年平均农业面源污染排放影子价格处于前列,分别为3.503、3.478、3.370、3.317、3.302亿元/万t。以上5个区(县)分别位于都市核心区与库尾都市外围区,区域经济发展水平相对较高,农业生产中污染排放效率较高,所代表的生产技术相对于其他地区更先进,表明农业生产技术的提高带来农业增产增收的同时,也减小了农业面源污染减排的空间。要继续减少农业面源污染排放,需要付出更高的经济代价,如果给这些地方分配过高的农业面源污染减排任务,势必导致这些区域的农业大幅度减产。万州、丰都与开县农业面源污染排放影子价格较低,分别为2.167、2.321和2.492亿元/万t,农业面源污染的边际减排成本相对较低,农业面源污染减排强度大。从重庆市三峡库区整体看,影子价格随时间推移越来越大。2011、2013及2015年重庆三峡库区农业面源污染排放平均影子价格分别为2.817、2.957和3.120亿元/万t,呈逐年增大趋势,所有区(县)的影子价格呈现递增特征,表明农业面源污染减排难度在不断加大。因此,应当注重提高农业生产者的生产技术和生产效率,使农业面源污染治理和农业产出增长保持一个相对平衡的关系。

图3 各区(县)农业面源污染影子价格Fig.3 Shadow price of agricultural non-point source pollution in every district

3 讨 论

农业生产过程中化肥、农药的过量使用不可避免地会带来农业生态环境的破坏。农业经济增长、农村社会发展与资源、生态、环境间的矛盾日益突出,使得实施严格的农业生态环境管制政策,控制农业面源污染迫在眉睫。农业生态环境效率测算实质是将农业生产过程对生态环境的负面影响纳入到农业经济效率测算中,考察农业投入、期望产出与非期望产出三者之间的关系。将非期望产出纳入农业生态环境效率评价中,其实质就是倡导农业走生态化的发展道路,控制农业发展“ 逆生态化”的效应。农业生态环境效率评价、农业面源污染控制政策与措施应当遵循农业面源污染物的产生机理,采取源头控制的策略,减少农业化学品的投入,才能够实现农业经济增长、农业生产成本下降、农业面源污染减少与农业生态环境效率提升的多赢局面。在制定区域排放目标和农业面源污染减排政策时,应考虑区域农业生态环境效率的空间异质性,针对不同区域的农业生态环境效率和影子价格制定具有针对性的减排策略,尤其应当把生态环境效率改进余地较大和边际减排成本相对较低的地区作为减排重点地区。SBM-DEA模型直接把松弛变量引入目标函数,解决了投入产出的松弛问题,能够对不能价格化和难以确定权重的指标进行分析,对非期望产出存在情况下的效率测算具有较高的灵敏度和可靠性。需要指出的是,由于农业生态环境效率损失和影子价格是多因素共同作用的结果,SBM-DEA模型也仅为农业生态环境效率的改善和影子价格的测算提供了研究方向,如果要提出更为完备的农业生态效率改善政策建议,需要进一步对农业生态环境效率损失的影响因素和作用机理进行更为深入的计量。

4 结 论

1)2003-2015年期间,重庆三峡库区农业生态环境效率趋于提升态势,这与10多年中国发展生态农业、有机农业、绿色农业政策的实施不无关系。然而,资源禀赋、农业发展现状、农民增产增收的主观愿望等决定了农业生态化发展不可能只追求生态环境效益而完全忽视经济收益。因此,平衡农业经济发展与农业环境污染的关系,是重庆三峡库区农业可持续发展的关键所在。

2)从区域情况看,农业生态环境效率较高的区(县)集中在都市核心区和库尾都市外围区,而库尾低山丘陵区、库中平行岭谷区、腹地山地丘陵区和腹地外围山地区的农业生态环境效率相对较低。这表明区域经济发展水平与农业生态环境效率存在一定的关系。同时,生态环境效率只是针对一同评价的其他决策单元而言,若与国内的其他地区相比,重庆三峡库区的农业生态环境效率可能远远落后于粮食主产区。

3)从效率损失的原因看,大部分区(县)效率损失主要是由农业投入无效率和非期望产出无效率导致的。从内在结构看,化肥、农药的过度投入及其相应的逆生态环境效应表现突出,因此,从总体上应减少化肥、农药的投入。值得注意的是,倡导和发展生态农业不能采取一刀切的政策,提高农业生态环境效率,应根据不同地区的实际情况,调整农业要素投入及产出结构,分阶段解决农业发展对生态的负面影响。

4)控制农业面源污染成本负担加重。随时间推移,各区(县)的农业面源污染影子价格均呈现递增特征,农业面源污染减排边际成本不断增加。大渡口、南岸、江北、北碚与渝北5区(县)农业面源污染排放影子价格处于前列,农业面源污染减排空间较小,应委以较低的农业面源污染减排任务;万州、丰都与开县3区(县)农业面源污染排放影子价格较低,应委以农业面源污染减排的重任。

[1] 刘志欣. 近十年来重庆三峡库区农业面源污染变化研究[D].重庆:重庆师范大学,2016. Liu Zhixin. Changes of Agricultural Non-point Source Pollution in Chongqing Three Gorges Reservoir Area in Recent Ten Years[D]. Chongqing: Chongqing Normal University, 2016. (in Chinese with English abstract)

[2] 王宝义,张卫国. 中国农业生态效率测度及时空差异研究[J].中国人口⋅资源与环境,2016,26(6):11-19. Wang Baoyi, Zhang Weiguo. A research of agricultural eco-efficiency measure in China and space-time differences[J]. China Population, Resources and Environment, 2016, 26(6): 11-19. (in Chinese with English abstract)

[3] 肖新成. 重庆三峡库区农业面源污染防治研究:基于农户参与、政府主导的视角[D]. 重庆:西南大学,2015. Xiao Xincheng. Study of Agricultural Non-point Source Pollution Control in Chongqing of Three Gorges Reservoir Region: Based on Farmer Participation and Government Leading Perspective[D]. Chongqing: Southwest University, 2015. (in Chinese with English abstract)

[4] 肖新成. 农业发展与环境政策对农业面源污染的实证分析:以三峡库区重庆段为例[J]. 宜春学院学报,2015,37(5):50-53. Xiao Xincheng. An empirical study of agricultural development and environmental policies on agricultural non-point source pollution: Three Gorges Reservoir Area of Chongqing[J]. Journal of Yichun College, 2015, 37(5): 50-53. (in Chinese with English abstract)

[5] Schaltegger S, Sturn A. Ökologische rationalität, Die Unternehmung: Ansatzpunkte zur ausgestaltung von. ökologieorientierten management instrumenten[J]. Die Unternehmung, 1990, 44(9): 273-290.

[6] Kuosmanen T, Kortelainen M. Measuring eco-efficiency of production with data envelopment analysis[J]. Journal of Industrial Ecology, 2005, 9(4): 59-72.

[7] Huppes G, Ishikawa M. Eco-efficiency and its xs terminology[J]. Journal of Industrial Ecology, 2005, 9(4): 43-46.

[8] Lee J D, Park J B, Kim T Y. Estimation of the shadow prices of pollutants with production/environment inefficiency taken into account: A nonparametric directional distance function approach[J]. Journal of Environmental Management, 2002, 64(4): 365-375.

[9] 梁流涛,曲福田,冯淑怡. 基于环境污染约束视角的农业技术效率测度[J]. 自然资源学报,2012,27(9):1580-1589. Liang Liutao, Qu Futian, Feng Shuyi. Agricultural technical efficiency measurement under the environmental constraints[J]. Journal of Natural Resources, 2012, 27(9): 1580-1589. (in Chinese with English abstract)

[10] 刘明磊,朱磊,范英. 我国省级碳排放绩效评价及边际减排成本估计:基于非参数距离函数方法[J]. 中国软科学,2011(3):106-114.Liu Minglei, Zhu Lei, Fan Ying. Evaluation of carbon emission performance and estimation of marginal CO2abatement costs for provinces of China: A non-parametric distance function approach[J]. China Soft Science, 2011(3): 106-114. (in Chinese with English abstract)

[11] 谢高地,齐文虎,章予舒,等. 主要农业资源利用效率研究[J]. 资源科学,1998,20(5):7-11. Xie Gaodi, Qi Wenhu, Zhang Yushu, et al. A study on utilization efficiency of main agricultural resources[J]. Resources Science, 1998, 20(5): 7-11. (in Chinese with English abstract)

[12] 吴小庆,徐阳春,陆根法. 农业生态效率评价[J]. 生态学报,2009,29(5):2481-2488. Wu Xiaoqing, Xu Yangchun, Lu Genfa. Eco-efficiency: A case of rice pot-experiment[J]. Acta Ecologica Sinica, 2009, 29(5): 2481-2488. (in Chinese with English abstract)

[13] 林永钦,熊雪,傅春. 鄱阳湖生态经济区农业循环经济发展综合评价[J]. 长江流域资源与环境,2011,20(12):1532-1536. Lin Yongqin, Xiong Xue, Fu Chun. Comprehensive evaluation on the development of agricultural circular economy in poyang lake eco-economic zone[J]. Resources and Environment in the Yangtze Basin, 2011, 20(12): 1532-1536. (in Chinese with English abstract)

[14] 朱玉林,李明杰,龙雨孜,等. 基于能值分析的环洞庭湖区农业生态系统结构功能和效率[J]. 生态学杂志,2011,20(12):1532-1536. Zhu Yulin, Lin Mingjie, Long Yuzi, et al. Structure,function,and efficiency of agro-ecosystem around dongting lake region of hu-nan province, south-central china based on energy analysis[J]. Chinese Journal of Ecology, 2011, 20(12): 1532-1536. (in Chinese with English abstract)

[15] 李谷成,陈宁陆,闵锐. 环境规制条件下中国农业全要素生产率增长与分解[J]. 中国人口⋅资源与环境,2011,21(11):153-160. Li Gucheng, Chen Ninglu, Min Rui. Growth and sources of agricultural total factor productivity in china under environmental regulations[J]. China Population, Resources and Environment, 2011, 21(11): 153-160. (in Chinese with English abstract)

[16] Wang K, Wei Y M. China’s regional industrial energy efficiency and carbon emissions abatement costs[J]. Applied Energy, 2014, 130: 617-631.

[17] 尹科,王如松,周传斌,等. 国内外生态效率核算方法及其应用研究述评[J]. 生态学报,2012, 32(11):3595-3605. Yin Ke, Wang Rusong, Zhou Chuanbin, et al. Review of eco-efficiency accounting method and its applications[J]. Acta Ecologica Sinica, 2012, 32(11): 3595-3605. (in Chinese with English abstract)

[18] 秦钟,王建武,章家恩,等. 广东省农业循环经济发展的DEA分析与有效性评价[J]. 自然资源学报,2010,25(6):904-913. Qin Zhong, Wang Jianwu, Zhang Jiaen, et al. Data envelopment analysis and efficiency evaluation on development of agricultural circular economy in Guangdong[J]. Journal of Natural Resources, 2010, 25(6): 904-913. (in Chinese with English abstract)

[19] Färe R, Grosskopf S, Weber W L. Shadow prices and pollution costs in US agriculture[J]. Ecological Economics, 2006, 56(1): 89-103.

[20] 张子龙,鹿晨昱,陈兴鹏,等. 陇东黄土高原农业生态效率的时空演变分析:以庆阳市为例[J]. 地理科学,2014,34(4):472-478. Zhang Zilong, Lu Chenyu, Chen Xingpeng, et al. Spatio-temporal evolution of agricultural eco-efficiency in loess plateau of East Gansu Province: A case study of Qingyang city[J]. Scientia Geographica Sinica, 2014, 34(4): 472-478. (in Chinese with English abstract)

[21] 宋马林,曹秀芬,吴杰. 一个新的考虑非期望产出的非径向:双目标DEA模型[J]. 管理科学,2011,24(4):113-120. Song Malin, Cao Xiufen, Wu Jie. A new non-radial and bi-objective DEA model considering undesirable outputs[J]. Journal of Management Science, 2011, 24(4): 113-120. (in Chinese with English abstract)

[22] Färe R, Grosskopf S. A comment on weak disposability in nonparametric production analysis[J]. American Journal of Agricultural Economics, 2009, 91(2): 535-538.

[23] Tone K. A slacks-based measure of efficiency in data envelopment analysis[J]. European Journal of Operational Research, 2001, 130(3): 498-509.

[24] Lee J D, Park J B, Kim T Y. Estimation of the shadow prices of pollutants with production/environment inefficiency taken into account: A nonparametric directional distance function approach[J]. Journal of Environmental Management, 2002, 64: 365-375.

[25] 肖新成. 农户对农业面源污染认知及其环境友好型生产行为的差异分析[J]. 环境污染与防治,2015,37(9):104-109. Xiao Xincheng. The differential analysis between farmers’cognition on agricultural non-point source pollution and their environmental friendly production behavior[J]. Environmental Pollution & Control, 2015, 37(9): 104-109. (in Chinese with English abstract)

[26] 马国霞,於方,曹东,等. 中国农业面源污染物排放量计算及中长期预测[J]. 环境科学学报,2012,32(2):489-497. Ma Guoxia, Yu Fang, Cao Dong, et al. Calculation of agricultural non-point source pollution emission in china and its long-term forecast[J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2012, 32(2): 489-497. (in Chinese with English abstract)

[27] 肖新成,何丙辉,倪九派,等. 三峡生态屏障区农业面源污染的排放效率及影响因素分析[J]. 中国人口⋅资源与环境,2014,24(11):60-68. Xiao Xincheng, He Binghui, Ni Jiupai, et al. Study on emission efficiency, shadow price and motivation factors of agricultural non-point source pollution in ecological barrier zone of three gorges reservoir area[J]. China Population, Resources and Environment, 2014, 24(11): 60-68. (in Chinese with English abstract)

[28] 肖新成,倪九派,何丙辉,等. 三峡库区重庆段农业面源污染负荷测算及其区域分异分析[J]. 应用基础与工程科学学报,2014,22(4):634-646. Xiao Xincheng, Ni Jiupai, He Binghui, et al. Estimation of agricultural non-point source pollution loads and its regional differentiation in Chongqing section of the three gorges reservoir region[J]. Journal of Basic Science and Engineering, 2014, 22(4): 634-646. (in Chinese with English abstract)

[30] 肖新成,谢德体,何丙辉,等. 基于农业面源污染控制的三峡库区种植业结构优化[J].农业工程学报,2014,30(20):219-227. Xiao Xincheng, Xie Deti, He Binghui, et al. Planting structure optimization based on agricultural non-point source pollution control in Three Gorges Reservoir Region[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2014, 30(20): 219-227. (in Chinese with English abstract).

[30] 赖斯芸. 非点源污染调查评估方法及其应用研究[D]. 北京:清华大学,2004. Lai Siyun. Research on Non-point Source Pollution Investigating and Evaluating Method and Its Application[D]. Beijing: Tsinghua University, 2004. (in Chinese with English abstract)

Agricultural eco-environment efficiency and shadow price measurement in Three Gorges Reservoir area under non-point source pollution constraints

Li Nanjie1,2, Xiao Xincheng3, Cao Guoyong3, He Binghui1※
(1. College of Resources and Environment, Southwest University, Chongqing 400715, China; 2. Chongqing Engineering Technology Research Center for Information Management in Development, Chongqing Technology and Business University, Chongqing 400067, China; 3. School of Economics and Management, Yichun University, Yichun 336000, China)

The modernization process of agriculture has led to serious agricultural non-point source pollution. It is a new direction to study the evaluation framework of agricultural production efficiency by including the ecological environment effect of agriculture. Agricultural eco-environmental efficiency which combines both economic and ecological performance is a valid way for agricultural sustainability analysis. Based on the non-radial and non-angle SBM-DEA model and the directional distance function, the agricultural eco-environmental efficiency of the Three Gorges Reservoir area in Chongqing during the period from 2003 to 2015 was investigated. The marginal price of agricultural non-point source pollution was estimated by introducing the shadow price cost of emission reduction. The results showed that: 1) During the period of 2006 to 2015, the agro-ecological environment efficiency of the Three Gorges Reservoir area in Chongqing tended to increase steadily, but the overall level was low;2) The input and output of each district (county) were needed to change to optimize the efficiency of agro-ecological environment. The areas with high agro-ecological environment were concentrated in the urban core area and the urban fringe of the reservoir, while the eco-environmental efficiency of the low mountain and hill area, parallel ridge valley area, mountainous area in the hinterland and surrounding mountain area in the hinterland were relatively low; 3) From the reasons of the efficiency loss, the excessive use of chemical fertilizers and pesticides and their corresponding adverse ecological and environmental effects were outstanding, mainly due to the inefficiency of agricultural investment and the inefficiency of undesired output; 4) The shadow prices of agricultural non-point source pollution in Dadukou, Nan’an, Jiangbei, Beibei and Yubei area were at the forefront, and the pollution abatement space was small, therefor, the task of reducing agricultural non-point source pollution should be commissioned. Fengdu, Kaixian and Wanxian district’s shadow prices of agricultural non-point source pollution emission were low, thus those three areas should be assigned to agricultural non-point source pollution reduction. Chongqing section of Three Gorges Reservoir Area had an enormous potential for reduction of agricultural non-point source pollution and for the decrease of resource inputs to enhance the agricultural eco-environmental efficiency. Agricultural eco-environmental efficiency evaluation plays an important role in promoting agriculture ecological and sustainable development. The eco-environmental efficiency optimization provides further implications on resource and environmental protection strategies in Chongqing section of Three Gorges Reservoir Area. Meanwhile, we should evaluate agricultural eco-environmental efficiency according to resources endowment, factor substitution, adverse impact on ecology and environment and consider the regional development and different stages, we should promote differently the development of ecological agriculture.

agriculture; ecology; pollution control; non-point source pollution; eco-environmental efficiency; shadow price; Three Gorges Reservoir Area

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.026

F205

A

1002-6819(2017)-11-0203-08

李南洁,肖新成,曹国勇,何丙辉. 面源污染下三峡库区农业生态环境效率及影子价格测算[J]. 农业工程学报,2017,33(11):203-210.

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.026 http://www.tcsae.org

Li Nanjie, Xiao Xincheng, Cao Guoyong, He Binghui. Agricultural eco-environment efficiency and shadow price measurement in Three Gorges Reservoir area under non-point source pollution constraints[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(11): 203-210. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2017.11.026 http://www.tcsae.org

2017-03-08

2017-05-12

国家自然科学基金项目(71663054);重庆市教委科学技术研究项目(KJ1706178);重庆工商大学科研平台开放课题(1456042、gczxkf201704)作者简介:李南洁,女,河南南阳人,博士,助理研究员,研究方向为农业资源与环境管理。重庆 西南大学资源环境学院,400715。

Email:605863208@qq.com

※通信作者:何丙辉,男,湖南汨罗人,教授,博士,博士生导师,研究方向为农业资源与环境管理。重庆 西南大学资源环境学院,400715。

Email:hebinghui@swu.edu.cn

猜你喜欢

三峡库区面源影子
农业面源污染的危害与治理
澄江市农业面源污染成因及对策
三峡库区万家坝滑坡变形区稳定性复核研究
基于SWAT模型的漳河流域面源污染模拟研究
What a Nice Friend
和影子玩耍
不可思议的影子
三峡库区产业培育及结构调整的思考
农业面源污染对水质的影响及防治对策
谁不在谁不在