中国农业用水效率的动态演变及其影响因素

吴英巨

(河海大学 商学院，江苏 常州213022)

0 引言

【研究意义】我国水资源时空分布不均且地区间供求不平衡，水资源短缺一直是我国经济特别是农业经济可持续发展的重要限制要素之一[1]。虽然随着南水北调中线、东线工程的完工以及三峡、葛洲坝等水利设施的投入使用，中国水资源时空分布不均的问题得到缓解，但农业生产上仍存在灌溉方式落后、水利设施不健全、管理机制不合理等问题[2]。2012年国务院办公厅发布的《国家农业节水纲要(2012—2020年)》明确强调运用综合性的措施，采用经济、行政、法律、科技、工程等方式，推动建设中国特色的农业节水体系[3]。提高农业用水效率是节约农业用水资源的重要举措，分析农业用水效率的时空变化趋势及影响因素，可为提高农业用水效率的相关政策与措施制定提供依据。【前人研究进展】现有相关研究主要从以下方面展开：一是从农田、农作物等微观层面分析。李全起等[4]对中国北方冬小麦高效节水灌溉模式中冬小麦的产量和水分利用效率进行分析，筛选出适宜的灌溉用水量。高海燕等[5]分析宁夏主要农作物生产水足迹及其变化趋势得出，适当调整种植结构及灌溉模式能够缓解水资源短缺问题。郎婷婷等[6]利用GIS(地理信息系统)技术与DSSAT(农业技术转移决策支持系统)模型分析京津冀地区冬小麦和夏玉米生长的用水需求并提出灌溉建议。二是聚焦流域地区的农业用水生产效率和农业用水管理等宏观层面。佟金萍等[7]利用超效率DEA(数据包络分析)和Tobit模型分析长江流域农业用水效率得出，长江流域农业用水效率呈波动式上升态势；利用Malmquist指数法分析得出，技术进步推动了农业用水效率，且导致农业用水的“回弹效应”[8]。张小清等[9]构建农业用水效率的空间模型分析新疆农业用水的空间联系性表明，新疆农业用水效率存在空间聚集效应。周玉玺等[10]对山东省农户节水技术采用差异的影响因素进行分析表明，水管理制度对农户采用节水技术的适用性和便利性存在深刻影响。三是对中国各地区农业用水效率状况和差异进行分析。杨骞等[11]利用Global超效率DEA模型和全要素用水效率及VAR脉冲响应函数分析1998—2013年中国省际农业用水效率，结果表明，中国农业用水效率呈持续升高趋势，不同区域的农业用水效率存在空间交互影响。王普查等[12]运用非期望产出的SBM-Undesirable模型测算2011—2014年中国31个省(区、市)的农业用水效率，结果表明，中国农业用水效率总体呈上升趋势。刘涛[13]利用EBM超效率模型测算2011—2013年中国20个农业省份的农业用水效率得出，中国用水效率呈现“西部高、东部低、中部居中”的分布态势；利用SBM-Undesirable超效率模型分析中国农业生态用水效率及区域差异得出，中国农业生态用水效率总体偏低且呈现下降趋势[14]。刘双双等[15]利用Super-SBM模型和门槛面板回归模型分析1998—2015年中国30个省份农业用水效率及其对用水量的影响，结果表明，农业用水量以及农业用水效率呈现下降趋势。张玲玲等[16]利用超效率DEA模型和地理加权回归方法分析2015年中国31个省(区、市)的农业用水效率状况以及空间分布特征，结果表明，中国农业用水水平总体较低且空间差异明显。【研究切入点】到目前为止鲜见对2015年后中国农业用水效率动态变化和区域差异的研究，需要从更长的时间跨度和较新的时间阶段开展分析；另外，在模型变量的选择上，产出变量中鲜见对农业受灾面积的考虑，与我国农业生产易受极端天气影响的现实情况并不十分相符，应对该指标有所关注。【拟解决的关键问题】以中国30个省(区、市)为研究对象，以其农业用水量、耕地灌溉面积等作为投入指标，农业总产值与农业受灾面积作为产出指标，运用动态超效率非合意SBM模型测算其2010—2017年的农业用水效率，并利用Malmquist指数法对其农业用水效率进行分解，分析中国农业用水效率的动态演变、地区差异及主要驱动因素，提出提升农业用水效率的建议，为在宏观上探明中国农业用水效率状况和制定相关的政策措施提供参考。

1 资料与方法

1.1 资料来源

2010—2017年中国30个省(区、市)的农业用水量、耕地灌溉面积、固定资产投资存量、农业总产值和农作物受灾面积数据来源于2011—2018年《中国统计年鉴》；农业就业人员数据来源于各省(区、市)的地方统计年鉴。

1.2 研究方法

1.2.1 超效率非合意产出SBM模型 结合ANDERSEN等[17]提出的超效率DEA模型与TONE[18-20]提出的SBM模型及超效率模型，采用超效率非合意动态DEA模型测算农业用水效率(ρ0t)。

上式的约束条件如下：

计算2010—2017年各省份各年的农业用水效率，同时以各省份2010—2017年的整体数据计算此期间各省份的农业用水总效率值。

全要素生产率可分解为技术效率变动(Effch)和技术进步指数(Techch)。其中,技术效率变动可进一步分解为纯技术效率变动(Pech)和规模效率变动(Sech)，即：

Tfpch=Effch×Techch=Pech×Sech×Techch

Tfpch>1时，t至t+1时期的全要素生产率呈增长趋势，表明农业用水资源配置效率提高，反之下降。Effch用于衡量农业用水过程中投入与产出之间的最佳配置状态，在相同的产出下生产单元理想的最优人力资本、物质资本投入与实际投入的比率，Effch>1时，表明考察期间农业用水过程中投入要素和产出要素之间的比率更加合理；Techch反映除农业用水投入要素以外对产出有影响无形要素，如技术水平提高、组织规模变化等产生的影响，Techch>1时，表明灌溉技术和方式改善，进而提高用水效率；Pech衡量是否有效利用生产技术使产出最大化，表示投入要素在使用上的效率，Pech>1时，反映技术水平不变的情况下，投入要素获得更优的产出；Sech反映农业用水过程中现有的投入产出规模对于其农业用水过程中的产出是否适当，Sech>1时，表明农业用水规模、生产力水平更加合理。各分解指数的具体形式如下：

1.2.3 指标选择及测算 采用农业用水量、农业就业人员、耕地灌溉面积和农业固定资产投资存量作为投入指标，农业总产值作为合意产出，农作物受灾面积作为非合意产出，共同作为产出指标。其中农业固定资产投资存量作为结转变量。各指标的计算方法如下。

1) 农业用水量(亿m3)。地区农田灌溉用水、林果地灌溉用水、草地灌溉用水、鱼塘补水和畜禽用水的总和。2) 农业从业人员(万人)。在第一产业工作并取得劳动报酬的全部人员数，包括在岗职工、再就业的离退休人员以及在各单位中工作的外方人员和港澳台方人员、兼职人员、借用的外单位人员和第二职业者等，但不包括离开第一产业仍保留劳动关系的职工。3) 耕地灌溉面积(hm2)。其是反映我国农田水利建设的重要指标，指具有一定的水源，地块比较平整，灌溉工程或设备已经配套，在一般年景下能够进行正常灌溉的耕地面积。4) 农业总产值(亿元)。指以货币表现的农、林、牧、渔业全部产品和对农林牧渔业生产活动进行的各种支持性服务活动的价值总量，反映一定时期内农林牧渔业生产总规模和总成果。5) 农作物受灾面积(hm2)。指因水旱灾害造成农作物比正常年份减产的播种面积，包括成灾面积和绝收面积。6) 农业固定资产投资存量(亿元)。以货币形式表现的建造和购置第一产业固定资产活动的工作量，以永久库存方法计算：

Kit=Ki,t-1(1-δ)+Iit

式中，kit和ki,t-1分别表示本年度的投资存量和上年的投资存量；δ表示折旧率，根据我国固定资产折旧情况，取值为0.096；Iit表示本年度的总投资。

2 结果与分析

2.1 30个省份的农业用水总效率

从表1看出，东部地区中，天津、北京、江苏的农业用水总效率值大于1，保持在较高水平，其余大部分省份大于0.8。其中，北京的农业用水总效率值在2010年达3.706，效率水平最高。河北的农业用水总效率值最低，为0.723，且总体呈下滑趋势，2010—2017年期间呈现峰值波动，2012—2013年达到峰顶，而2017年降至0.455。

表1 2010—2017年中国30个省份的农业用水效率值

续表1

中部地区中，河南的农业用水总效率值最高，为0.927。其余大部分省份，如吉林、安徽和江西等的农业用水总效率值在0.7以下。湖北和湖南的农业用水总效率值波动呈现相关态势，两者在2010—2011年的农业用水效率水平最高，均在0.9以上。从现实层面看，河南作为传统种植业大省，通过农业风险补助项目为农业提供投资，使河南的农业效率得到改善和优化。而安徽由于上海、江苏以及浙江的“虹吸效应”出现农业劳动力人口流失，影响其农业产出水平，导致其农业用水效率的损失。

西部地区的农业用水总效率呈现两极分化趋势。重庆、贵州和陕西的农业用水总效率值在1以上，而甘肃、宁夏和内蒙古的总效率值在0.4以下，宁夏与青海的总效率值较低，总效率值均在0.3左右波动。

整体来看，三大地区的农业用水总效率水平存在差异，东部地区最优，西部地区和中部地区的内部呈现较大差异(图1)。从地理环境的角度看，中国南水北调东线工程在东部地区发挥了重要作用，有利于改善东部地区的农业用水条件，进而促进其农业用水总效率的提高；而内蒙古、宁夏和甘肃地区是黄河流经区域，由于黄河泥沙淤积、支流曲折等因素的影响，水资源条件不利，对其农业用水总效率的提高带来不利影响。

图1 2010—2017年中国农业用水总效率的空间分布

2.2 30个省份农业用水效率的Malmquist指数分解

从表2看出，2010—2017年中国农业用水的全要素生产率均值为1.057，即年均增长率为5.7%，表明此期间中国农业用水的效率水平总体是提高的，反映出中国农业用水的灌溉技术进步及组织方式的改善对提高农业用水效率发挥了促进作用。纯技术效率均值为0.986<1，对全要素生产率的提升产生负面影响，表明在现有技术水平条件下，中国农业用水的投入未能实现最大化产出。技术进步指数均值为1.075>1，带动中国农业用水的全要素生产率增长。规模效率总体呈先升后降趋势，均值为0.998<1。规模效率的变化与中国水利设施大规模投入使用(三峡、灌排渠系统)存在关联，在使用初期其规模效率呈递增态势，进入大规模投入使用阶段则呈现递减。

表2 2010—2017年中国农业用水效率的Malmquist指数分解

由图2可见，从各分解指数的变化趋势看，2010—2017年农业用水效率的各分解指数呈下降趋势，其中降幅最显著的是2014—2016年的技术进步指数，降幅在15%左右。2015—2016年全要素生产率水平最低，但由于技术效率变动值 (1.026)和规模效率(1.029)均大于1，其正向增长使该年份农业用水全要素生产率为1.001，即保持0.1%的增长。其后的2016—2017年，尽管同期的规模效率指数、技术效率变动值及纯技术效率指数出现不同幅度的下降，但受技术进步指数提高的影响，全要素生产效率仍保持一定的增长态势。

图2 2010—2017年中国农业用水效率的各分解指数变化

由表3可知，从地区角度看，除北京、天津、湖南、吉林外，大部分省份农业用水效率Malmquist指数的各项分解值在1以上，与全国农业用水全要素生产率的整体提高态势相符。东部地区中，上海和海南的全要素生产率较高，分别达1.128和1.116，即年均增长率在10%以上；其技术进步指数分别为1.136和1.116，对全要素生产率增长起到核心作用；北京的全要素生产率较低，仅为0.985，其主要制约因素为技术变动值和规模效率，两者均为0.994，均小于1，中部地区中，黑龙江的技术效率变动值和规模效率在30个省份中为最高，分别为1.057和1.021。结合现实情况看，黑龙江农业的产业集群生产模式使农业用水的规模化优势得以发挥，进而促进了全要素生产率的提升；湖南的技术效率变动值较最低，为0.924。西部地区中，四川、贵州、青海的农业用水全要素生产率较高，均在1.1以上，其农业用水全要素生产率的驱动因素均主要是技术进步，指数值均在1以上。

表3 30个省份农业用水效率的Malmquist指数分解值

从图3看出，多数省份的技术效率变动值、纯技术效率和规模效率呈较低水平(值小于1)，而技术进步指数保持在较高水平(值大于1)。整体而言，部分省份的技术效率变动值、纯技术效率和规模效率低制约其全要素生产率的提高，而技术进步指数的提升则对全要素生产率的提高发挥促进作用。由此反映出中国农业用水投入的合理分配、灌溉模式的优化及基层农业水利设施优化促进了农业产出水平的提高。

图3 30个省份农业用水全要素生产效率的各分解指数值

3 结论和建议

3.1 结论

3.1.1 全国农业用水效率总体提升且空间分布不均衡 2010—2017年中国农业用水的全要素生产率均值为1.057，年均增长率为5.7%，农业用水效率水平总体提高。其中，东部地区的农业用水效率最优，除广东和河北外，其余省份的农业用水总效率在0.8以上；中部地区低于其他地区，且地区内部的阶梯效率差距较为显著。西部地区的农业用水效率在地区内部呈现两极分化，重庆、贵州及陕西的农业用水总效率最高，而青海、宁夏及甘肃等黄河流域省份的农业用水效率水平较低。

3.1.2 全国农业用水效率的驱动因素存在地区差异 技术进步在推动全国农业用水全要素生产率提升的过程中起到核心作用，而规模效率、技术效率变动及纯技术效率产生制约作用。部分省份农业用水的规模效率小于1，农业用水的规模效益呈递减态势。不同地区农业用水的效率驱动因素存在差异。东部地区中，河北和广东的农业用水全要素生产率较低，主要受技术效率变动、纯技术效率、规模效率影响，增速仅保持在2%以上。其余省份中，天津、河北、上海、江苏、福建等省份的技术进步指数均保持较高水平，促进了其农业用水效率的提升。中部地区中，黑龙江的技术效率变动值和规模效率在30省份中均为最高，使其全要素生产率在中部地区中居于首位。其余省份，如山西、河南、安徽、江西，其技术进步指数同样保持在较高水平，驱动了其农业用水效率的提升。西部地区中，四川、贵州、青海的农业用水全要素生产率的驱动因素同样主要是技术进步。

3.2 建议

3.2.1 提高农业规模经济效益 通过地区间生产资料、管理经验的分析与有效借鉴，打破地区间的壁垒，促使农业生产资料在地区间有效流动。在农业用水的生产要素充分流动的情况下，推动各地区农业规模效益的产生，从而在现有的农业生产要素条件下，获得更高的农业总产值。针对各地区的地理分布、用水情况，发掘有利于地区农业发展的运行模式，推动各地区农业用水方式的健康发展。在此基础上逐步扩大农业投入，保证农业产出同比例乃至高于投入的增长。

3.2.2 保证农业用水供给 在东部地区，南水北调东线工程虽然缓解了该地区水资源分布不均匀带来的弊端，但并未解决农业灌溉“最后一公里”问题。该地区各省份的县、乡政府应根据当地农田及周边水域的分布状况来加强末级输水渠的修建工作，使南水北调工程真正惠及广大农户，从而摆脱长期超采地下水造成的农业用水恶性循环。中部、西部地区的黄河流经省份，如陕西、宁夏以及甘肃，尽管拥有丰富的灌溉资源，但由于黄河泥沙淤积、支流曲折等因素的影响，下游省份地区的河床抬高，产生“地上河”问题。为此，黄河流域的省份应在中央政府的支持和引导下，筹建统一、高效的地区整治部门。依据对黄河流域农业用水的统一规划安排，弱化省份差异，通过协调发展，减少地区间的农业用水差异。

3.2.3 促进农业节水技术的推广 我国农业节水技术推广针对的主体为农民，而由于农民的整体受教育程度仍较低且传统耕作方式的思维根深蒂固，对农业节水技术的接受和掌握能力较差，使节水技术推广受到一定阻碍。因此，各地区村委会应充分利用各项农业帮扶资金，并大力引进农业专业技术人才；同时，通过改良农作物品种、统筹安排灌溉管理模式、转变农业从业人员思想等措施的有机结合，并利用“外溢效应”促进农业节水技术的推广。