基于DEA模型的农业生产效率综合评价——以陕西省为例

张晓敏

（中共陕西省委党校/陕西行政学院,陕西 西安 710061）

党的十九大报告提出实施乡村振兴战略,对传统产业优化升级加大支持力度,加快推进农业农村现代化,划定生态保护红线。陕西省《关于实施乡村振兴战略的实施意见》要求深化农业供给侧结构性改革,加快构建现代农业产业体系,提高农业综合生产能力和全要素生产率。

现代农业的发展与所在地区自然资源环境、经济发展水平、社会治理能力等诸多因素相关,农业生产效率是衡量农业发展水平的重要指标。因此,对现代农业生产效率进行客观的综合评价,对推动农业现代化有重要意义。近年来,研究者就此问题展开了诸多研究。匡远凤（2012）[1]根据我国1988—2009 年的数据,分析了技术进步、要素积累对农业生产率的影响。杨桐彬等（2020）[2]利用2001—2017 年相关省份面板数据,从集聚经济的理论视角,分析了技术进步对农业生产效率的作用,指出纯技术效率和规模效率对农业生产效率具有明显促进作用。在农业生产效率研究中,数据包络分析模型（DEA）的应用十分广泛。张秋月和吕文靖（2018）[3]根据青岛市休闲农业与乡村旅游示范点的数据,运用数据包络分析法对青岛市休闲农业效率进行了评价。马凤才等（2019）[4]运用三阶段DEA模型,对辽宁省的14 个主要城市农业生产投入产出进行分析,认为综合技术效率受规模效率影响较大。李久林等（2020）[5]运用DEA模型,对皖北农耕地区进行效率、冗余及空间差异分析,认为皖北地区农业生产效率较低,投入要素配置不够合理,存在一定程度的冗余。

目前的研究选取指标时侧重农业经济效率,多从土地要素（如农作物总播种面积）、资本要素（如农药使用量、化肥施用量、农用塑料薄膜、农业机械总动力）、劳动力要素（如农林牧渔业劳动力人数）、经济效益（如农林牧渔业总产值）等方面选取投入和产出指标。本研究认为,在乡村振兴战略背景下,现代农业发展除了提高农业综合生产能力外,还应当加快推动农业农村高质量发展,推动农业产业绿色发展,改善农村居民生活水平。因此,进行农业生产效率评价时,除考虑经济效率外,不能忽视社会效率和生态效率。为此,本研究以陕西省为例,用DEA模型从经济效率、社会效率、生态效率三方面分析现代农业生产效率即各要素冗余率,以期对陕西省农业现代化发展有所借鉴。

一、研究区概况、研究方法和指标选取

（一）研究对象概况

研究对象陕西省地处我国西北,地势南北高、中间低,有高原、山地、平原和盆地等多种地貌,区域内有黄河、长江两大水系,生态复杂,从北到南有10 个明显的农业气候区。近年来,陕西省以实现高质量发展为主线,以增加农民收入为核心,积极转变农业发展方式,加快推进农业机械化进程,农业生产能力不断提升。2019 年全年农业增加值1 501.35 亿元,农业机械总动力2 183 万千瓦,农村居民人均可支配收入12 326 元,城乡居民收入比为2.93 ∶1。

（二）研究方法

1978 年,美国著名运筹学家Charnes 等（1978）[6]提出了数据包络分析法（DEA）,根据多项投入和产出指标,利用线性规划方法,进行相对有效性评价。1984 年,Banker 等人提出了一个评价决策单元技术有效性的BCC模型,丰富了DEA 方法的应用场景。本研究采用DEA 方法中的BCC模型,运用DEAP 2.1 软件,从经济效率、社会效率、生态效率等方面对陕西省农业生产效率进行综合评价。

假设在一个经济体中有n个决策单元（DMU）,每个决策单元都有m个投入和s个产出,若n个决策单元的投入数据和产出数据分别为:

其中,θ表示效率,λj表示各项投入与产出的权重,x0、y0为最优解的投入与产出目标值,s-表示投入松弛变量,s+表示产出松弛变量。

（三）指标选取

根据陕西省统计局发布的《陕西统计年鉴》,选取2010—2018 年农业数据作为决策单元。指标选取方面,采用德尔菲法[7],综合考虑农业生产的经济效率、社会效率、生态效率,选择投入产出指标,形成了农业生产效率的综合评价指标体系,如表1所示。其中,财政支农力度用财政农林水事务支出占财政支出比重计算。林地耕地碳吸收量根据文献[8]计算,碳吸收量F的计算公式为F=A ×NEP,A是林地面积,林地碳吸收系数NEP=6.44,耕地碳吸收系数,n表示农作物的种类,Ci、Yi、Hi分别表示第i种农作物的碳吸收率、产量与经济系数,本研究选用陕西省常见农作物小麦、玉米,其碳吸收率、经济系数采用文献[9]的成果。

表1 农业生产效率综合评价指标体系

二、陕西省农业生产效率评价分析

（一）陕西省农业生产经济效率评价分析

根据2010—2018 年陕西省农业数据,选取反映农业现代化水平的三个投入指标（农业化肥施用量（万吨）、农用薄膜用量（万吨）、农牧业机械总动力（万千瓦））和一个产出指标（农林牧渔业总产值（亿元））,运用DEAP 2.1 软件,经济方面的综合效率、纯技术效率、规模效率计算结果如图1 所示。

图1 2010—2018 年陕西省农业生产经济效率

通过计算可以得到,陕西省农业生产在经济方面综合效率、纯技术效率、规模效率的平均值分别为0.87、0.92、0.93,说明陕西省农业生产发展总体平稳,规模化程度较高。农业生产经济效率总体呈上升趋势,尤其是十三五期间,农业生产综合效率都在0.97 以上,说明随着产业结构调整,农业生产方式转变,陕西省农业发展活力明显增强,逐步进入农业现代化快车道。纯技术效率都在0.85 以上,最低点在2011 年,说明陕西省农业生产的管理水平较高,能有效利用现代农业技术。2018 年综合效率达到1,说明陕西省农业技术水平、管理能力与其经营规模相适应,农业生产要素投入配置效率最优,农业生产处于最佳效率和最佳规模。

计算结果显示,2010—2017 年陕西省农业经济生产效率始终呈现出规模报酬递增,说明适当增加农业生产的投入要素,产出有不低于一倍的增加。事实上,尽管陕西省近年来农业劳动力人口、农作物实际播种面积呈逐年下降趋势,但随着现代农业生产要素的增加,农林牧渔业总产值仍呈大幅上升趋势。2010 年陕西省有农业劳动力人口856 万人,农作物播种面积421.62 万公顷,农业机械总动力为1 889.30 万千瓦,农林牧渔业总产值为1 669.08亿元,2018 年农业劳动力人口788 万人,农作物播种面积409.21 万公顷,分别下降8%和3%,与此同时,农业机械总动力为2 311.80 万千瓦,农林牧渔业总产值为3 239.99 亿元,农业生产要素投入增加22%,农业生产产出增加达到94%。尽管陕西省农业生产经济效率较高,但未来仍要秉持绿色发展理念,转变要素投入方式,推动农业技术升级,增强农业生产发展的后劲。

2010—2018 年陕西省农业经济效率冗余率如表2 所示。从产出来看,除2015 年外,冗余率逐年递减,说明陕西农业生产产出效率有所提升,对生产要素的投入利用更加合理。投入方面,农用薄膜冗余率相对较低,说明陕西省农用薄膜的投入较为合理。2012—2015 年,陕西省农牧业机械总动力冗余率呈明显上升趋势,农业机械总动力缺乏有效应用。尤其是2015 年,冗余率达到17.2%,多达392.2 万千瓦的农业机械总动力缺乏有效利用。陕西省农业化肥施用量冗余率的最高点在2012 年,造成近30 万吨的冗余,但随后农业化肥施用量冗余率逐年下降。总体来看,十三五期间,随着产业结构升级调整,陕西省农业结构更加合理,农业现代化水平程度大幅提高,更加注重绿色发展和循环经济,农业生产要素的配置趋于合理,农业生产效率大大提高。

表2 2010—2018 年陕西省农业生产经济效率的冗余率

（二）陕西省农业生产社会效率和生态效率评价分析

根据2010—2018 年陕西省统计局数据,选取财政支农力度作为投入指标,城乡居民收入比作为产出指标,陕西省农业生产在社会方面综合效率、纯技术效率、规模效率计算结果如图2 所示。

图2 2010—2018 年陕西省农业生产社会效率

通过计算可以得到,综合效率、纯技术效率、规模效率的平均值分别为0.89、0.98、0.91,说明陕西省财政支农力度对缩小城乡居民收入差距效果十分明显,但农业生产社会效率基本呈下降趋势,说明仅靠财政支农力度的增加无法大幅度提升农民生活水平。同时,计算结果还显示,2012—2018 年陕西省农业生产社会效率始终呈现规模报酬递增,说明陕西省应继续提高财政支农力度,除此之外,还要考虑如何以农业现代化为契机,持续推进现代特色农业产业化经营,提高农产品附加值,提高农产品竞争力,扩大农民增收途径,改善农村基础设施建设,提高农村居民生活水平。

根据2010—2018 年陕西省统计局数据,选取造林种植面积作为投入指标,林地耕地碳吸收量作为产出指标,陕西省农业生产在生态方面综合效率、纯技术效率、规模效率计算结果如图3 所示。

图3 2010—2018 年陕西省农业生产生态效率

通过计算可以得到,综合效率、纯技术效率、规模效率的平均值分别为0.92、0.97、0.95,说明陕西省农业生产的生态效率处于较高水平,农业生产要素的投入对改善人居环境的效果可见一斑。但农业生产生态效率波动较大,尤其是规模效率,2012年最高点和2016 年最低点相差0.23,说明陕西省农业生态系统不够稳定。同时,计算结果还显示,除2012 年规模报酬不变、2016 年规模报酬递减外,陕西省农业生产生态效率基本呈现规模报酬递增,说明陕西省应继续增加农业生态方面的投入,坚定绿水青山就是金山银山的信念,坚持生态优先,绿色发展,把乡村振兴与产业发展统筹考虑,推进陕西省生态保护和农业高质量发展。

2010—2018 年陕西省农业生产社会效率和生态效率冗余率如表3 所示。总体来看,无论是社会效率方面还是生态效率方面,冗余率都处于较低水平,说明陕西省农业生产在这两方面的要素投入基本达到较为合理的分配。

表3 2010—2018 年陕西省农业生产社会效率和生态效率的冗余率

三、结论与建议

根据2010—2018 年陕西省数据,利用数据包络分析模型,从投入产出角度,运用DEAP 2.1 软件,分析了陕西省农业生产在经济、社会、生态三方面的效率,得出的结论与建议如下:

（1）陕西省农业生产经济效率总体处于较高水平,且呈上升趋势,十三五期间冗余率大大降低,表明陕西省农业产业结构基本合理,各生产要素利用率较高。规模报酬递增表明陕西省仍然可以积极探索适度扩大规模经营,使各生产要素配置更加合理,推动农业经营体系、生产体系、产业体系转型升级,全面提升农产品质量、产业效益和产品竞争力,促进产业发展和农民增收致富。

（2）陕西省农业生产社会效率冗余率不高,但综合效率呈下降趋势,应当适当调整支农项目财政投资机制,调整农业补贴方式,建立农业补贴标准随价格变动而调整的动态机制。创新现代农业投资方式,鼓励企业与政府合作,优化财政收入结构,推动企业、农民和政府合作共赢,夯实乡村振兴产业基础。

（3）陕西省农业生产生态效率冗余率较低,但综合效率波动较大,说明陕西省农业生态系统不够稳定。一方面,陕西省应当依托资源禀赋,坚持绿色循环可持续发展理念,加强推广农业科学技术应用,推动绿色农业产业升级,全力打造循环发展模式;另一方面,陕西省应当加大农业生态方面的政策和资金支持力度,加大综合治理力度,严格农业生产环节监管,完善生态保护机制和生态保护补偿机制,提高农业生产生态效率。