洞庭湖生态经济区农业经济与生态环境耦合效率探究

曹学琳 许烜 杨林欣

摘 要 为实现生态环境保护和农业经济协调发展，洞庭湖生态经济区正经历着一场巨大的变革，重点在于如何科学地处理农业经济与生态环境的相互关系。基于2011—2018年洞庭湖生态经济区的相关统计数据，运用DEA模型对农业经济和生态环境的耦合效率进行了测度并分析。结果表明：1）洞庭湖生态经济区农业经济与环境耦合效率处于较高水平，耦合效率主要受规模效率的掣肘;2）规模效率是提升耦合效率的主导因素，需要进一步推进农业规模化生产，由分散化经营转为大规模经营。

关键词 农业经济;生态环境;耦合效率;DEA模型;洞庭湖生态经济区

中图分类号：X171.1 文献标志码：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.03.014

2014年，洞庭湖生态经济区发展上升为国家层面战略，成为湖南省经济发展的四大板块之一。洞庭湖生态经济区农业经济发达，是我国重要的商品粮基地。但在农业经济蓬勃发展的同时，也带来了不少环境问题。例如，近10年以来，湖区发生过2次大面积的“水华”现象;洪水调蓄功能逐年减退，洞庭湖的局部地区充满了泥沙;农药、化肥的过多使用导致土地污染等。由此可见，处理好洞庭湖生态经济区农业经济与生态环境的关系尤为重要。

1  文献综述与研究区概况

1.1  文献综述

在农业经济与生态环境耦合关系层面，20世纪90年代初Jeroen JCJM等试圖运用动态模拟模型对生态环境系统可持续发展的经济学实现方式进行研究，从系统反馈角度测度生态—经济系统耦合状况并验证2个子系统间的相互作用机理[1]。国内较早对农业生态经济系统耦合进行研究的学者是任继周等[2]，他以河西走廊为例（1994），对山地—绿洲—荒漠农业生态系统进行耦合，并分别计算着3个农业子系统之间的能源和物质的流动方向及流速。此后，国内许多学者受到启发，使耦合扩展到生态环境和经济耦合的研究，并不断应用量化评估方法来评估农业经济与环境的协调问题。

在耦合协调度方面，主要从耦合双方的关系进行数量测度。如李宗伟（2018）以内蒙古自治区为研究目标，运用灰色关联分析法和耦合度模型评估农业经济与生态环境2个系统间的关联度、耦合度和协调度[3]。李小娟（2020）基于2009—2018年陕西省相关数据，构建评价指标体系，利用熵值法和耦合度模型对农业经济与农业生态间的耦合关系进行阐明[4]。高静等（2020）基于2004—2017年全国统计数据，借助耦合协调度模型分析农业生态系统与经济系统发展的耦合协调关系[5]。

在测度耦合效率层面，魏言妮（2017）以黑龙江省为例，为进一步把握系统耦合发展程度，从效率的角度出发[6]。运用DEA模型（数据包络分析）对该省的农业经济、农业生态环境和玉米产业三者之间的耦合效率进行测度。易婷婷等（2020）采用数据包络分析法和Malmquist指数法，对广东省21个地级市2005—2018年的面板数据进行分析，探索旅游业与城镇化耦合效率的特征与演进规律[7]。综上所述，国内外对系统耦合的研究已经深入到各个层次和领域，并形成了较为成熟的理论体系。但是，大多数研究都是停留在测度耦合协调度上，未全面反映系统的耦合效果，还需测度子系统间的耦合效率才能继续深化反映子系统之间耦合关系的发展水平和情况。因此，本文基于洞庭湖生态经济区2011—2018年的数据资料，运用DEA模型对农业经济与生态环境的耦合效率进行测算与分析。

1.2  研究区概况

洞庭湖生态经济区规划包括岳阳、常德、益阳3市，长沙市望城区和湖北省荆州市，区域内33个县（市、区）中，有22个商品粮基地县、9个商品棉基地县、13个水产基地县、5个国家级基本农田保护示范区。洞庭湖是著名的鱼米之乡，是我国重要的农业经济示范区和大宗农产品生产基地，对农业经济发展的需求十分迫切，相对的环境维护责任也十分重大。

2  耦合系统及耦合效率

2.1  耦合系统

耦合系统源于物理学，现被学者们广泛用于各个领域，尤其是农业、生态、人文等学科。农业经济的发展为生态环境的发展提供了基础，生态环境的发展能够促进农业经济的发展，农业经济的发展与生态环境具有明显的耦合关系，说明农业经济和生态环境的组成要素之间相互影响、彼此作用，形成了一个综合复杂的耦合系统。随着人们环保意识的增强，以及国家对“三农”问题的高度重视，农业经济与生态环境两者相互影响的范围明显扩大，程度显著增强。

2.2  耦合效率

耦合效率能够表征系统的耦合效果，本文界定耦合效率为在一定时间内耦合系统内子系统的投入通过直接或间接的影响作用对其他子系统所能创造出的最高产出[8]。耦合反映了子系统间相互作用的强弱程度，所以耦合效率反映的是子系统相互作用的效率高低。因此，本文农业经济与生态环境耦合系统的耦合效率应该分为两个方面：一方面，生态环境的优劣程度直接决定农业经济的投入量程度，形成了以生态环境为基础的投入导向型耦合效率;另一方面，农业经济的良莠性发展同样对生态环境有着重要作用，直接作用于生态环境的承载力问题，形成了以农业经济为产出的产出导向型耦合效率。但本文的目的是在保证一定产出的基础上，减少子系统的物质能量等的浪费，使资源得到合理利用和配置，因此本文选择对以生态环境为基础的投入导向型耦合效率进行定量研究。

3  指标体系构建、数据来源与研究方法

3.1  指标体系构建

DEA评价方法是通过测算不同决策单元（DMU）的效率水平来反映洞庭湖生态经济区农业经济与生态环境耦合系统的耦合效率，其中重要的一个环节就是指标的选取。若是选取不当则会大大影响评价结果的准确性。借鉴前人的研究成果，综合考虑投入—产出指标的因果关系，遵循可行性、系统性、科学性、动态性等原则，构建农业经济与生态环境投入导向型指标体系。本文选取农业经济系统中的农作物播种面积和农业投资占比作为投入指标;选取生态环境系统中的水土流失治理面积、人均水库容量作为产出指标（表1）。

此外，产出方面均存在时间滞后问题，但当年投入必然影响当年的大部分产出，所有年份数据都可能收到滞后性影响，所以不考虑时间滞后性问题[9]。

3.2  数据来源

本研究中所采用的各指标数据均来源于《湖南省统计年鉴》《湖南省国民经济和社会发展统计公报》《湖北省统计年鉴》《湖南省农村统计年鉴》

3.3  研究方法

数据包络分析法最常用的基础模型是CCR和BCC模型，后者是在前者的基础上，将决策单元生产规模的可变性引入模型中。对于某个具体的决策单元DMU0，判断其有效性的综合DMU模型[10]。综合考虑洞庭湖生态经济区农业生产过程的规模可变性等特点，本研究采用规模报酬可变的BBC模型。

[minθ，s.t.j=1kλj Xij+S−i=θXij，i=1，2，3...，mj=1kλjYrj−S+r=Yrj，r=1，2，3，...，nj=1kλj=1;λj，S−i，S+r≥0，j=1，2，3，...，n]         （1）

在公式（1）中，当θ=1时，DMUj的综合效率有效，且当S+和S-同时等于0时，DMUj为强有效，表示决策单元DMUj的生产要素已达到最佳组合，产出效果最佳。当θ=1，S+或S-等于0时，说明DMUj为弱DEA有效，相对综合效率为弱有效。而当0<θ<1时，则DMUj为DEA无效，此时越接近1，则表示效率越接近有效。

4  实证结果分析

通过DEAP2.1软件，运用投入导向型的BCC模型对洞庭湖生态经济区整体的农业经济系统和生态环境系统进行测算，测算结果见表2。

“irs”表示该年处于递增的规模报酬阶段，“-”表示该年规模报酬不变，“drs”表示该年处于递减的规模报酬阶段。

为了更直观地研究不同年份洞庭湖生态经济区整体的效率变化，绘制了2011—2018年洞庭湖生态经济区耦合效率、纯技术效率和规模效率变化折线图（见图1）。由图1发现，洞庭湖生态经济区在2013和2018年处于效率前沿面，耦合效率在2013年达到峰值后开始连续下降，直到2016年才呈现回升状态。

从纯技术效率和规模效率变化程度上来看，规模效率的变化幅度比纯技术效率的要大，这说明规模效率是提升耦合效率的主导因素。

从变化趋势上看，可以分为以下3个阶段。

第一阶段：2011—2013年处于上升趋势，是由规模效率上升引起的，可能原因是2011年“建设洞庭湖生态经济区”的提案，被全国政协列为重点协商办理提案。2010年后，洞庭湖区经济发展方式的转变主要围绕新型工业化（内含新型城市化、农业现代化和信息化）推进“集聚化、集约化、集群化”的战略[11]。

第二阶段：2013—2015年呈下降趋势，大部分原因在于纯技术效率的下降。国务院在2014年正式批复《洞庭湖生态经济区规划》，这标志着洞庭湖地区的开发上升为国家发展战略。推动洞庭湖生态经济区建设，是实施中部崛起战略的重大举措。这也就说明洞庭湖生态经济区必须改造传统农业，实现农业现代化。首先就是改变单一追求产量的农业生产粗放方式，探索先进的农业技术，这也就说明对于新的生产方式，洞庭湖生态经济区纯技术效率下降是在所难免的;其次就是缩小农业生产的规模，退耕还湖。

第三阶段：2015—2018年耦合效率逐渐回升，原因在于2016年洞庭湖生态经济区设立了专项重点工业污染源排查整治专项行动资金，与此同时，东洞庭湖全面进入禁渔期。农业规模趋于稳定的状态，农业生产要素的配置结构得到优化，有了资金的支撑，农村基础设备条件得到改善，能实现较少废弃物的生产和提高资源利用效率。

从规模报酬角度分析，规模报酬不变代表的是当前投入量为最佳规模，不用进行调整[12];规模递增表示的是农业经济系统投入量的增加，生态环境系统的响应增加的幅度超过了投入量的比例;而规模报酬递减，则是随着投入量的增加，生态环境的产出幅度小于投入量增长的幅度，从而造成了更多的投入浪费。由表2可以看出，只有2016年和2017年是规模报酬递减的，表明在这两年，农业经济系统投入过大，造成了不必要的资源浪费。

5  结论与建议

5.1  结论

本文为保持洞庭湖生态经济区农业经济与生态环境双系统之间的健康和谐关系，选取农作物播种面积和农业投资占比作为投入指标，水土流失治理面积、人均水库容量作为产出指标，采用DEA模型来测度2个系统之间的耦合效率。研究表明：在2011—2018年间，洞庭湖生态经济区耦合效率均值为0.957，处于较高的水平，其中在2013年和2018年都处于效率的前沿面。在2014年正式成为洞庭湖生态经济区后，耦合效率有略微下降，但很快就回升到前沿面。耦合效率受規模效率的影响较大，意味着合理规划农业规模是提高耦合效率的关键。

5.2  建议

1）洞庭湖生态经济区今后的农业经济发展必须转变集约化发展形式，在农业经济发展时，注重协调与生态环境之间的关系，促进农业的绿色健康发展。2）国家政策对该地区双系统耦合效率有着显著影响，政策效应随着时间的推移越来越强。随着改革的深化，区域特色越来越明显。3）对农业规模进行恰当地调整，不断深化产业改革，向农业高质量发展进发。4）根据洞庭湖生态经济上中下游的不同地区地势进行因地制宜地管理、治理，使整体协调发展。

参考文献：

[1]  Bergh JCJM， Nijkamp P. Operationalizing sustainable development： dynamic ecological economic models[J]. Elsevier，1991，4（1）：11-33.

[2]  任继周，万长贵.系统耦合与荒漠-绿洲草地农业系统——以祁连山一临泽剖面为例[J].草业学报，1994（3）：1-8.

[3]  李宗伟.内蒙古自治区农业经济与农业生态环境耦合研究[J].中国农业资源与区划，2018，39（3）：172-178.

[4]  李小娟.陕西省农业经济与农业生态系统的耦合协调发展关系[J].贵州农业科学，2020，48（5）：157-161.

[5]  高静，于建平，武彤，等.我国农业生态经济系统耦合协调发展研究[J].中国农业资源与区划，2020，41（1）：1-7.

[6]  魏言妮.黑龙江省农业经济—农业生态环境—玉米产业系统耦合协调发展研究[D].哈尔滨：东北林业大学，2017.

[7]  易婷婷，李小娴.旅游业与城镇化耦合效率的特征与演进模式研究——以广东省21市为例[J].旅游研究，2020，12（1）：19-33.

[8]  刘雨婧，杨建，罗钰坊，等.旅游业与城镇化耦合效率及其影响因素分析——以张家界为例[J].资源开发与市场，2018，34（1）：133-138.

[9]  杨斌.2000—2006年中国区域生态效率研究：基于DEA方法的实证分析[J].经济地理，2009，29（7）：1198-1202.

[10] 魏权龄.数据包络分析[M].北京：科学出版社，2004.

[11] 刘茂松.基于长株潭城市群增长极的洞庭湖腹地经济发展战略思考——创建国家级洞庭湖中国特色农业现代化示范区的建议[A]//2011年中国农业系统工程学术年会论文集;海峡两岸农业学术研讨会论文集;长沙市第五届自然科学学术年会农学研讨会论文集[C].2011：273-277.

[12] 胡扬名，刘恋.农村低保兜底扶贫绩效的省际测度与优化路径——基于三阶段DEA模型的实证分析[J].中国农业资源与区划，2021，42（8）：67-76.

（责任编辑：敬廷桃）

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