三峡库区农业生态效率测度及其影响因素分析

黄 娟,刘 玥

（1.中国地质大学（武汉）a.数理学院；b.经济管理学院，武汉 430074;2.江汉大学 大数据研究中心，武汉 430056）

0 引言

作为我国史上最大的水利枢纽工程建设，三峡工程改变了库区的自然环境、生态环境和人类的生活环境。当前三峡库区每平方公里的承载人口约为359人，是全国平均水平的2.6倍，是同类型山地丘陵的4倍，当地资源环境承载压力巨大。而作为长江中上游的咽喉要道，库区的生态环境重要性不言而喻。为保证三峡库区农业持续、稳定、健康发展，关注三峡库区农业生产效率问题的研究具有重大意义。

1990年Schaltegger和Sturm首次提出了生态效率的概念：即增加的价值与增加的环境影响的比值[1]。农业生态效率是评价农业可持续发展能力的一个非常重要的指标，可以准确评估农业生态系统的真实价值，从而实现农业资源的高效率利用，并减轻农业废弃物导致的内源性污染[2]。我国作为农业大国，有诸多学者基于农业生态效率对我国的农业可持续化发展作了相应研究[3-5]。但目前对于三峡库区农业生态效率的研究工作尚不多，邓叔娟（2015）[6]运用三阶段DEA和Malmquist生产率指数方法，对库区区县2003—2012年农业生产效率进行系统测度，并分析农业生产效率变动规律、波动趋势和区域差异。李南浩等（2017）[7]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。

本文拟基于超效率DEA和Malmquist指数对三峡库区农业生态效率进行测度和分解，挖掘其变化趋势和效率驱动因素，进而基于Tobit模型分析三峡库区农业生态效率的影响因素。

1 指标体系构建

测算效率的目的在于希望达到最小的投入，最大的产出。因此只要厘清投入与产出的关系，DEA方法同样适用于测算环境效率。德国环境经济核算账户主要从两个方面展开分析与应用：绝对量的“经济活动中使用了多少自然资产”；相对量的“自然资产使用与经济产出的产出的比较如何”。本文参考德国环境经济核算账户中的生态效率指标，将成本指标作为投入指标，将收益指标作为产出指标，构建度量三峡库区农业生态效率的指标体系。相应地，农业资源的消耗与农业生产带来的污染作为投入指标，经济的发展作为产出指标（见表1）。

表1 三峡库区农业生态效率指标体系

2 研究方法和数据来源

2.1 超效率DEA方法

本文运用超效率DEA方法测算三峡库区农业生态效率。传统的DEA效率的测算值通常在0～1之间，那么测算结果会显示出该方法的一个缺陷，即结果可能出现多个评价单元同时处于前沿面，并且都相对有效，因而无法对这些相对有效的单元做出进一步评价。而Adersen提出的超效率DEA模型要对某决策单元进行效率评价时，先将其排除在外。在测评时，就无效的决策单元而言，其生产前沿面不变，因此其最终效率值与用传统DEA模型测量出来的一样；但就有效决策单元而言，在其效率值不变的前提下，投入按比例增加，将投入增加的比例记为超效率评价值。因其生产前沿面后移，故测定出的效率值要大于利用传统DEA模型测定的效率值。超效率DEA模型与传统的DEA模型相比，使得相对有效决策单元之间也能进行效率高低的比较。

假定对k个地区分别进行评价，对于每一个地区而言，有n种农业生态效率的投入要素，对应的有m种因应生态效率的投入而产生的产出。对任何一个地区的投入集和产出集分别表示如公式（1）和公式（2）所示：

相应地，超效率DEA模型的数学公式如公式（3）所示：

2.2 Malmquist指数模型

Malmquist指数主要用于生产分析上，其分解思路是将生产率的变化原因归为两类：技术变化和技术效率变化。技术变化是指生产前沿面的移动；技术效率变化是指生产前沿面和实际产出量之间的距离变化。

Malmquist指数的数学定义如公式（4）所示：

Malmquist指数即TPF表示某一决策单元在t至t+1期生产率的变化程度。若TPF＞1，表示生产率呈现上升的趋势；反之，表示衰退趋势。TPF可以分解为技术变化（technicalchange,TC）和效率变化（efficientchange,EC）。

其中，技术变化是生产前沿面的移动对生产率的贡献程度，即：

技术效率变化是第t期和t+1期中技术效率的变化对生产率的贡献程度，即：

2.3 数据来源

本文以三峡库区为研究区域，涵盖湖北和重庆两个省（市）的夷陵、秭归、万州、重庆主城区等26个区县。三峡库区总面积约为10000平方公里，人口3000多万，三峡工程淹没耕地1.94万公顷，涉及移民117.15万人。

三峡库区涵盖重庆直辖市与湖北省的26个区县，其中重庆渝中区由于城市化率100%，相关农业数据缺失，因此予以剔除。于是本文最终采用三峡库区25个区县2004—2015年的面板数据。其中，农用化学品（化肥、农药和农膜）数据来自于三峡公报和各区县国民经济和社会发展统计公报，农业人口、农业机械投入量、农村用电量、农作物播种面积、农业投资、农林牧副渔总产值、第一产业增加值和粮食总产量等数据来自于各区县统计年鉴。

3 三峡库区农业生态效率的区域差异

采用超效率DEA模型测算出三峡库区25个区县的农业生态效率值，结果如表2所示。）

表2 三峡库区各区县农业生态效率

总体而言，本文根据每个区县的农业生态效率平均值的大小，将25个区县划分为三大类：农业生态效率较高地区（巫溪、九龙坡、沙坪坝、南岸、北碚，它们的生态效率平均值大于1），农业生态效率适中地区（夷陵、云阳、奉节、巫山、石柱、长寿、江北、巴南、江津、大渡口，生态效率平均值大于0.8且小于1），农业生态效率较低地区（秭归、巴东、武隆、兴山、忠、开、渝北、丰都、万州、涪陵，生态效率平均值小于0.8）。

从库区各地的相对位置来看，库尾各区县的农业生态效率均值显著高于其他地区。具体来说，库首地区除夷陵外，整体在库区中较为落后；库中地区除巫溪外，明显整体农业生态效率较差；而库尾地区除渝北以外排名整体靠前，生态-经济的转换效果较好。

对于处于农业生态效率较高地区的北碚、九龙坡等，测度结果符合实际情况。三峡库区资源环境承载力较为脆弱，在该区域发展经济需要更加注重生态效益。重庆市是三峡库区经济发展的领头羊，农业生态效率较高对于该区域的可持续发展大有益处。位于重庆市城郊结合部的北碚，近年来大力发展农业经济与校园经济，整改和关停了许多高污染、高排放的企业，积极推广生态农业来满足重庆市及周边地区的生产生活需求。而对于巫溪来说，旅游资源丰富，旅游配套设施相对完善。旅游经济与农业经济是该地区主要的经济发展规划，在保持当地山清水秀的自然景观的同时，也要维持当地农业的发展。两者之间相辅相成，互相促进。推进生态农业可以达成两者的兼顾，达到地区的可持续经济发展。保持高生态效率的农业发展势头能促成地区环境保护与农业旅游经济发展的双赢。

对于处于农业生态效率适中地区的夷陵、江津、大渡口等来说，分别是宜昌市与重庆市的远城区，原来为农村，近年来逐渐城市化。与主城区相比，这些地区的经济发展略慢一点。近年来被主城区带动，经济发展势头也十分迅猛。远城区的农业发展为城镇居民提供了农产品的供应。继续保持稳定向好的发展趋势，能继续促进地区的绿色发展。

对于处于农业生态效率较低地区的丰都、万州、武隆等，其大多位于库中地区，是衔接湖北与重庆主城区的狭长区域。这一地区多崇山峻岭，可耕地资源非常有限。随着三峡工程的蓄水，农民缺乏土地，又无其他生计来源的补充，更加依赖土地。由此希望通过加大农用化学品投入获得超额的回报，但这却更加破坏了当地的自然资源环境。巴东和秭归相对来说发展较落后，如不能改变生态效率较低的现状，极有可能陷入恶性循环，导致生态和经济发展的两难。因此必须调整当地的产业结构和农村人口的生计模式，从根源上遏制过度的农业生产污染及破坏。

4 三峡库区农业生态效率Malmquist指数及其分解

进一步地，为了从效率变动要素的角度更加深入地分析三峡库区25个区县的农业生态效率变化趋势，本文采用Malmquist指数和所有区县2002—2015年之间的面板数据，分析其效率变动状况。

本文以区县为单位，计算年均农业生态效率的Malmquist指数及进行分解，如表3所示。

由表3可见，2004—2015年三峡库区各区县的全要素生产率TFP值都大于1，其中增长率均值为2.41%。所有指标中，只有技术进步在增长，年均增长率为3.78%。而其余指标的增长率均呈现降低的趋势，综合技术效率、纯技术效率和规模效率年均分别下降2.33%、0.5%和1.27%。

从各个区县来看，沙坪坝、巫溪、南岸的TFP增长最快，其TFP增长率分别为22.60%、12.7%和12.03%。而从上文分析中可知，巫溪既属于农业生态效率较高区域，又属于规模经济递增区域，因此可见其农业发展前景还是乐观的。武隆、兴山和云阳的TFP增长是最低的，其TFP增长率分别为-9.61%、-7.25%和-6.15%，可见这三个地区的农业生态效率恶化速度很快，情况愈来愈差，继续扭转。

从各指标贡献上看，技术进步是促进农业生态效率提升的主要动因，各区县技术增长率基本均有提高，其中技术进步增长率最为迅速的是沙坪坝、夷陵与南岸，分别为22.60%、20.50%和12.70%。而从规模效率上看，三峡库区只有52%的区县规模效率值小于1，这意味着在农业生态效率发展的过程中，库区规模效率在逐渐减小。

表3 各区县Malmquist指数及其分解

5 三峡库区农业生态效率影响因素分析

5.1 影响因素的选择

影响区域生态效率的因素很多，本文参考已有的研究和区域农业生态效率之间的差异性，主要考虑以下5个影响因素：①产业结构（X1），各区县第一产业占比。第一产业占比越高，则该区县对农业经济的依赖度越高，在现在规模化农业发展尚不充分的情况下，家庭农业生产较粗放，不够科学，因此农业生态效率相对较低。②城市化率（X2），各地区城市人口占总人口比重。城市人口比重提高和城市数量增加、规模扩大，城市文明向农村逐渐扩散。这有助于促进农村提高绿色农业生产的意识，因此城市化的健康发展有利于降低农业生产对环境造成的污染。③城乡差异（X3），以各区县农村人口收入与城镇人口收入的比值表示。农民通过农业生产赚取收入，获得经济收益。当城乡差异加大，收入不平等情况加重时，会促使农民加大农药、化肥等农用化学品的投入，饮鸩止渴的做法会降低农业生态效率。④农业经济相对增速（X4），以第一产业增速与地区生产总值增速之比表示。当农业经济的增长速度与地区经济发展速度越趋近，农业经济的相对发展速度就越快，这会促进农业生产规模化与产业化的进一步发展，更加关注高效、生态环保的绿色农业发展，因此将提高农业生态效率。⑤农民消费情况（X5），以农村居民人均生活费支出表示。消费情况能体现农民的生活水平。农民生活水平越高，其科学生产的意识相对越强，也会提高农业生态效率。

5.2 Tobit回归结果

考虑到被解释变量农业生态效率值的数据特点，其由超效率DEA模型计算得到，与传统DEA模型输出的结果在0～1之间不同，部分单元的效率值输出会大于1。因此比起Logit回归和Probit回归，Tobit回归模型在这种数据类型之下更适用于分析农业生态效率值的影响因素。

表4 面板数据单位根检验结果

由表4的单位根检验结果可知，农业生态效率值、产业结构、城市化率、城乡差异等变量均水平平稳，而农业经济相对增速、农民消费情况等变量为一阶平稳。因此，满足继续进行Tobit模型检验的前提条件。

表5 面板Tobit回归结果

从表5的Tobit回归分析结果来看，城市化率、城乡差异、经济发展速度显著影响三峡库区农业生态效率，这与前面的分析假设一致。

城市化率在5%的统计水平上与农业生态效率显著正相关。城市化率每上升1%，三峡库区农业生态效率上升0.03%。城市化的具体表现有两种：一是人口向城市流入并聚集，二是农村地区转变为城市地区。在城市化的过程中，第二、三产业在城市中发展集聚，城市通过增长极作用将经济增长的红利（科技、教育、卫生医疗、高质的工业品等）渗透扩散到农村地区，从而提高了农村的物质与精神文明，同时为农业的可持续发展提供物质基础与技术支撑。城市化的健康发展有利于降低农业生产对环境造成的污染。而作为基础性产业的农业也需要扩大产出满足不断增长的工业生产和人们正常生活的需求。

城乡差异在10%的统计水平上与农业生态效率显著负相关。城乡差异每扩大1%，三峡库区农业生态效率下降0.04%。本文的实证结果证实农村居民与城镇居民的收入差距越小，该地区的农业生态效率值越高。收入差距的扩大主要对农民产生两种影响：（1）放弃农业生产转而入城务工以谋求出路；（2）提高农业产出以获得更多的销售利益。但三峡库区由于受到自然资源的限制比较突出，人均耕地面积少、地质灾害频发、运输条件不利等因素，使得农业生产只有通过加大单位面积生产资料的投入，如提高农药和化肥用量来达到扩大产出。在农业研发环节薄弱、农业技术推广力度不够和农村人力资本水平低的情况下，对于选择第二种方式的农民，势必会加剧对环境的污染与破坏。因此，缩小城乡收入差距不仅有利于社会稳定，对于环保同样意义重大。

农业经济相对增速在10%的统计水平与农业生态效率值正相关。农业经济相对增速每加快1%，三峡库区农业生态效率上升0.12%。本文实证结果证实库区农业经济如能在产业化、规模化的加持下，与其他产业相比，增速加快，那么其农业生态效率值越高。农业产业的迅速发展使农民的生计能够得到保障，进而开始追求生计的可持续性和稳定性，农业生产的过程中会更加关注效率与效益。如果产业发展速度的差距拉大，农业发展的空间受限，农民要么离开土地，要么会通过加大农药、化肥等投入获得更高收入的保障。因此提高农业经济的增速是留住农民发展绿色农业，提高生态效率的前提基础。

6 结论

本文基于生态效率理论，以DEA-Tobit模型分析三峡库区农业生态效率的变化及主要影响因素，并采用Malmquist指数和所有区县2002—2015年之间的面板数据，分析了三峡库区农业生态效率变动状况，结果发现：

（1）三峡库区库中的农业生态效率显著低于库首与库尾。属于库中地区的忠县、万州、武隆等地，其农业生态效率平均值在0.5～0.8之间，处于相对低农业生态效率地区。此外，奉节、巫山、长寿、石柱，其平均值在0.8～1之间。也就是说库中地区的整体农业生态效率均较差，与库首、库尾比有较大差距。

（2）技术进步对于全要素生产效率起主要推动作用，综合技术效率、纯技术效率和规模效率则是限制农业生态效率提升的瓶颈因素。从空间均值结果看来，技术进步的均值均大于1，各区县技术进步均值为1.0378，而其他各因素的均值均小于1，因此技术进步是推动农业生态效率向前发展的主要动因。

（3）城市化率、农业经济相对增速与库区农业生态效率显著正相关。实证结果表明，城市化率、农业经济相对增速分别在5%和10%的统计水平上与库区农业生态效率显著正相关。这说明城市化进程越快，农业经济相对发展越快，三峡库区的农业生态效率则会越高。城市化的加速让先进的农业生产技术和环境保护理念更快地渗透到农村，农业经济的更高效发展对农民生计的保障使得农民对土地产出回报的超额索取需求下降，因而保障了三峡库区农业生态效率的提升。

（4）城乡差异与库区农业生态效率显著负相关。实证结果表明，城乡差异在10%的统计水平上与库区农业生态效率显著负相关。这说明城乡差异越大，三峡库区的农业生态效率越低。城乡差异的持续扩大一方面刺激了部分农民脱离土地，另一方面促使部分农民希望从土地上获得更多报酬，对水土造成更大破坏，导致当地的资源环境承载力愈加脆弱，农业生态效率下降。

参考文献：

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