长江经济带农业生态效率测算及优化路径

高志英 管熊灿

[提要] 长江经济带作为中国农业发展的重要支撑，如何实现农业的可持续发展成为该地区亟待解决的重大问题。构建衡量农业生产的生态效率与可持续水平，本文采用基于SBM的超效率DEA方法，测算出长江经济带11省农业生态效率值，结果显示：长江经济带下游地区农业生态效率远高于中下游地区。同时，根据测算的冗余率，给出上中下游提高农业生态效率的优化路径。

关键词：长江经济带；农业生态效率；超效率DEA

中图分类号：F0 文献标识码：A

收录日期：2018年3月7日

长江经济带横跨我国东、中、西三大区域，覆盖上海、江苏、湖北、湖南、重庆、四川等11个省市，面积约205万平方公里，人口和生产总值均超过全国的40%，具有独特优势和巨大发展潜力。长江经济带是中国最重要的农产品生产区域之一，但区域内无论农业还是工业，经济综合实力差距都十分明显。研究长江经济带的农业生产的生态效率状况，对缩小区域内农业发展差距、挖掘农业长久性发展潜力、整合区域内农业资源技术、推进整个区域农业低碳化及其与环境的协调可持续发展意义重大。

一、理论背景

（一）生态效率的定义。“生态效率”的概念源于生态学，最早由Schaltegger和Stum提出，他们将生态效率定义为经济的增加值与所带来环境影响的比值。到20世纪90年代世界企业可持续发展协会（WBCSD）将生态效率这一概念进行推广，提出“‘生态效率是指在提供满足人类需要和提高生活质量的商品与服务的同时，降低产品在整个生命周期内的生态影响与资源强度，使之与地球的估计承载能力一致”。随后其他研究机构也纷纷对生态效率的概念做深入的研究，如经济发展合作组织（OECD）认为生态效率是生态资源满足人类需求的效率；联合国贸易与发展协会（UNCTAD）指出提高生态效率即增加（至少不减少）股东价值的同时，减少对环境的破坏。可以认为“生态效率”是经济社会发展的价值量（即GDP总量）和资源环境消耗的实物量比值，它表示经济增长与环境压力的分离关系，是一国绿色竞争力的重要体现。

具体到农业领域，潘丹等认为“农业生态效率要求以较少的资源消耗和较低的环境破坏来生产更多的产品，较好地符合可持续发展理念”；王宝义指出农业生态效率要求要平衡好农业投入产出、农业产出和生态影响三者的关系，在农业生产过程中不仅要注重短期利益更要注重长期利益，不仅要注重经济效益也要注重生态效益。

（二）农业生态效率测算方法。现有的农业生态效率测算方法大致有三类：第一类是单一比值法，单一比值法只适合对单个非连续对象的分析，操作简单，但是无法研究不同地区对生态效率的不同影响；第二类是指标体系法，相对于单一比值法，指标体系法能够综合评价研究对象的生态效率，但是指标体系法在构建指标时需要人为对环境和经济效益进行赋予权重，存在着一定的主观性；第三类则是模型法，常见的模型是数据包络分析法，即DEA模型。DEA方法是基于投入产出数据，分析决策单元相对有效性的非参数分析法，DEA方法避免了人为赋权带来的主观偏差，弥补了单一比值法和指标体系法的偏差。总体来说，DEA是评价农业生态效率的有效方法。

作为一种有效的测度生态效率的方法，DEA方法已经被国内外学者广泛运用，除去传统的DEA方法，大致还有四种类型的DEA方法。第一类是改进的DEA模型，主要有非期望非径向的SBM模型、超效率DEA模型，如潘丹等利用非期望產出的SBM模型对中国农业生态效率进行分析；第二类是组合DEA模型，主要有Malmquist指数与DEA模型的结合、主成分分析法与DEA模型的结合，如郑家喜等基于DEA-Malmquist分析法测算长江中下游四省的农业生态效率；第三类是多阶段DEA模型主要包含两阶段模型和三阶段模型，如张召华等在分析陕西省2002～2008年农业生产效率及其影响因素时采用了DEA-Tobit两步法，邓波等借助三阶段DEA模型描述我国各省（市）生态效率；第四类是网络DEA模型，网络DEA是在传统DEA模型的基础上将包含决策单元的整个过程分解成若干个子过程或阶段，每一个阶段以其独自的投入和产出过程作为区分，如杨佳美等利用非期望中间产出网络DEA模型分析中国省际生态效率。

二、研究方法

数据包络分析方法（DEA）是把每一个分析评价对象视为一个决策单元（DMU），综合分析各决策单元的投入产出：把该单元的投入产出指标的权重视为变量来运算，确定有效生产前沿面，并对各决策单元的生产效率进行有效排序；同时，利用投影的方法，分析DEA无效的对象，提出量化的改进目标值。传统的DEA模型存在着许多局限，比如：当决策单元的数量过少或者投入产出指标过多时，模型可能存在无法识别的问题；简单的DEA模型无法对面板数据进行分析处理；当分析结果中出现了多个有效率（效率值为1）的决策单元时，模型无法对有效的决策单元进行效率排序。

超效率DEA模型是由Andersen和Petersen等人于1993年提出的能够对有效DMU的有效程度做出进一步区分的方法，其核心是将被评价DMU从参考集中剔除，也就是说，被评价DMU的效率是参考其他DMU构成的前沿得出的，有效DMU的超效率值一般会大于1。超效率DEA与SBM结合的Super-SBM方法不仅能测算出各个决策单元的生态效率值，还能得出特定决策单元与最优决策单元相比较的期望产出不足率和投入、非期望产出冗余率，从而为各地市州提供相应的生态效率改善方向。根据研究需求，本文拟采用Super-SBM模型测算长江经济带各省农业生态效率。

三、指标选取及数据来源

本文选取长江经济带11省2006～2015年间，农业化肥折纯量、农业机械总动力、有效灌溉面积作为投入指标，选取农业总产值（农林牧副渔业总产值）作为期望产出指标，同时选取农业面源污染排放量作为非期望产出指标。本文的投入指标数据和期望产出数据均来自于2006～2015年中国农业统计年鉴。

在目前研究階段，清单分析法是估算农业面源污染物的常见方法，清单分析法具有参数少、应用性强和新式形式简单的特点，故结合当前的研究现状和本文的研究特点，本文拟采用清单分析法作为核算长江经济带农业面源污染物的主要方法，具体的计算方法如下：

上式中，E为农业面源污染排放量；EUi为单元i指标统计数；？籽i为单元i污染物的产污强度系数；？浊i为表征相关资源利用效率的系数；PEi为农业污染物的产生量，即不考虑资源综合利用和管理因素时农业生产和农村生活造成的最大潜在污染量；Ci为单位i污染物j的排放系数，它由单元和空间特征（S）决定，表征区域环境、降雨、水文和各种管理措施对农业和农村污染的综合影响。本文主要核算的农业面源污染物为农业生产化学需氧量（COD）与总氮排放量（TN），核算的污染来源包括农田化肥、禽畜养殖、农田固体废弃物以及农村生活四个方面。其中，产污强度系数？籽i，资源利用效率的系数？浊i，以及排放系数Ci等指标，主要参考《全国第一次污染源普查手册》中的《农业污染源肥料流失系数手册》和《农药流失系数手册》，同时根据经验法则，借鉴梁流涛和杨志敏等的指标选取方法。具体的调查单元与调查指标如表1所示。（表1）

四、研究结果及分析

（一）研究结果。利用MaxDEA Ultra 7.0软件，测算Super-SBM模型，得到2006～2015年十年间长江经济带农业生态效率值。（表2）

根据测算结果，2006～2015年长江经济带11省中，只有上海的农业生态效率是有效的（效率值大于1），其余10省农业生态效率均为无效。从均值来看，上海、浙江、江苏、湖北、四川、湖南、重庆、江西、云南、贵州依次递减，而安徽农业生态效率均值为最低。从空间上看，长江经济带下游地区农业生态效率值总体偏高，中游地区其次，上游地区农业生态效率值最低。从时间上看，长江经济带各省农业生态效率值整体呈上升趋势。

（二）结论分析。在Super-SMB模型中，松弛改进量代表着投入变量或产出变量的改进方向及改进数量，松弛改进量与需要改进的指标之比为投入或产出冗余率，冗余率为生态效率的改进提供了路径。根据2015年长江经济带各省的Super-SBM模型的测算结果，可以计算出各省各项投入和产出要素的优化路径，具体结果如3所示。（表3）

根据表3的计算结果，从空间上看，长江经济带上中下游地区的冗余率存在较大差别，上游三省（上海、江苏、浙江）处于超效率状态，因此存在农业总产值的冗余；中游四省（安徽、江西、湖北、湖南）和上游四省（重庆、四川、贵州、云南）投入与非期望产出指标冗余率较高。从生产要素角度看，农作物总播种面积与化肥使用量的存在着大量的投入浪费，远远超过理想数量；农业面源污染物化学需氧量COD与总氮TN数量也大大超出了理想数量；农业机械总动力的使用较为合理，只有安徽、湖南、云南、贵州、湖北出现一定的冗余。

总体而言，长江经济带农业生态效率低下的原因来自于两个方面：农作物总播种面积过度投入和化肥的过度使用；农业污染的过度排放。因此，要提高长江经济带中上游地区的农业生态效率，面临来自要素过度投入与污染严重两个方面的问题，提高农业生态效率必须“两手抓”。

五、政策建议

根据分析，长江经济带的农业生产效率总体水平较低，其中中上游地区的农业效率尤其低下，同时存在着投入过剩和污染过度问题。

（一）推进农业用地的适度规模经营。合理利用各种农业用地，注意保护耕地并注意提高土壤质量。长江经济带中西地带应该根据地形特点和经济社会需求合理利用土地。同时由于中上游地区经济发展相对滞后，因此更应该处理好农业用地和工业用地和城市建设用地。另一方面，不断完善土地流转制度，加速推进农村土地流转。通过加强规范运作、鼓励各地市州积极探索适应本地实际的流转模式和建立健全服务体系这三个方面来实现。

（二）引导合理利用化肥农药。合理施用使用化肥和农药，提高农药化肥使用效率，开发新型有机化肥，减少农药使用量，降低化肥施用过程中对环境造成的污染，减轻农业生产对化肥的过度依赖。提高农民知识化、专业化、技术化程度，使农民掌握科学施肥技术，合理高效施肥用肥，利用相关技术，提高土壤有机质含量，提高农作物单位产量。

（三）从源头控制农业污染。农业污染已经成为环境污染的重要来源之一，农业环境保护与农业可持续发展互为条件，防止农村生态环境恶化，提高农民环境保护意识，合理开发利用农业生态资源与保护养育相结合，依靠科技进步、人才培养、技术创新来提高农业整体效率，发展生态农业，不以过度依靠农业资源投入和农业污染为前提。提高秸秆利用效率，减少秸秆的不合理处理对农村用地及大气环境造成的农业污染。

主要参考文献：

[1]Filho W L.The New Sustainability Advantage：Seven Business Case Benefits of a Triple Bottom Line[J].International Journal of Sustainability in Higher Education，2002.14.4.

[2]诸大建，朱远.生态效率与循环经济[J].复旦学报（社会科学版），2005.2.

[3]周国梅，彭昊，曹凤中.循环经济和工业生态效率指标体系[J].城市环境与城市生态，2003.6.

[4]潘丹，应瑞瑶.中国农业生态效率评价方法与实证——基于非期望产出的SBM模型分析[J].生态学报，2013.33.12.

[5]郑家喜，杨东.基于DEA-Malmquist分析法的农业生态效率测算研究——以长江中游四省份为例[J].湖北社会科学，2016.9.

[6]张召华，雷玲.陕西农业生产效率评价以及影响因素分析——基于DEA-Tobit两步法[J].农机化研究，2011.33.5.

[7]邓波，张学军，郭军华.基于三阶段DEA模型的区域生态效率研究[J].中国软科学，2011.1.

[8]张健，杨佳伟，崔海洋.基于网络DEA模型的我国区域生态效率评价研究[J].软科学，2016.30.8.

[9]杨佳伟，王美强.基于非期望中间产出网络DEA的中国省际生态效率评价研究[J].软科学，2017.31.2.

[10]Lehni M.Eco-Efficiency.Creating More Value with Less Impact[J].2000.

[11]吕彬，杨建新.生态效率方法研究进展与应用[J].生态学报，2006.26.11.

[12]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.

[13]Integrating environmental and financial performance at the enterprise level：a methodology for standardizing eco-efficiency indicators[M].United Nations，2000.

[14]李裕瑞，杨乾龙，曹智.长江经济带农业发展的现状特征与模式转型[J].地理科学进展，2015.34.11.

[15]Andersen P，Petersen N C.A Procedure for Ranking Efficient Units in Data Envelopment Analysis[J].Management Science，1993.39.10.

[16]梁流涛.农村生态环境时空特征及其演变规律研究[D].南京農业大学，2009.

[17]杨志敏.基于压力—状态—响应模型的三峡库区重庆段农业面源污染研究[D].西南大学，2009.