黄河流域沿线省区农业环境效率研究——基于非期望产出视角的SBM模型

许世杰，薛选登

(河南科技大学 经济学院，河南 洛阳 471003)

黄河流域是我国人口经济活动和社会发展的重要区域[1]，其生态环境较为脆弱。2019年9月，习近平总书记在河南郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会，强调黄河流域生态保护和高质量发展已上升为国家重要发展战略。黄河流域以生态保护推动高质量发展作为主线[2]，将“生态兴”与“产业兴”相融合，成为我国乡村振兴的主力军[3]。随着农业生产条件不断改善，化肥、农药等投入要素的广泛使用，我国农业产值得到了显著提高，但化学药品的使用也给农田及农村生活环境带来了较为严重的后果。基于黄河流域生态环境具有的脆弱性特征，沿线9省(区)农业生态环境面临严峻挑战。因此，有必要将农业生产的非期望产出纳入评价体系，研究9省(区)的农业环境效率情况，分析各地区之间存在的差异。

一、相关研究综述

农业环境效率强调农业生产与生态保护相协调，是衡量农业可持续发展能力的重要指标[4]。农业投入与产出早已成为学界的研究热点，在此基础上，研究者们开始关注农业生产所带来的环境污染(也即非期望产出)。近年来，我国学者对全国范围内各省份的农业环境效率进行测度并展开分析。如：徐维祥等对30个省(区、市)面板数据运用SBM模型与空间计量模型进行测度，分析各省份农业环境效率的时空演变特征[5]；李燕对28个省份的投入产出数据进行处理，测算各省份的农业环境效率，并运用技术分析的方法解析效率值存在偏差的原因[6]；彭静等对长江经济带沿线省份的农业生产的投入产出进行处理，运用超效率SBM模型测度各省份的农业环境效率[7]；刘德娟等[8]、蔡玲等[9]都对某一省域范围进行农业环境效率测算，并分别采用EBM模型和非径向、非角度的超效率SBM模型分析区域间农业环境效率的差异状况；王雪莹等将农用化肥残留量(吨)和农用塑料薄膜残留量(吨)作为农业生产的非期望产出，并运用SBM模型测算陕西省各市的农业环境效率值，并分析各市的冗余情况[10]。

综上所述，虽然农业生产过程中的环境污染问题已引起学界广泛关注，但大多数文献以全国或某一省份作为研究对象。其中，对某一流域的研究大多以长江流域为研究对象，对黄河流域沿线9省(区)的农业环境效率研究相对较少。鉴于此，本文将农业生产过程中所产生的碳排放量作为农业生产的非期望产出，对黄河流域沿线9省(区)2009—2019年的农业环境效率进行测算分析。

二、研究方法与指标构建

(一)研究方法

本研究采用基于非径向、非角度的SBM模型，即以农业生产的碳排放作为非期望产出，运用非期望产出的SBM模型对农业环境效率进行测度。托恩(Kaoru Tone)提出了基于松弛变量的SBM模型，使对效率值进行测度的过程中松弛改进的部分未能体现的问题得到了极大解决。Tone随后又将非期望产出纳入SBM模型，即非期望产出的SBM模型[11]。

包含非期望产出的SBM模型计算公式如下：

(1)

(2)

其中，ρ表示决策单元农业环境效率的测度值，o是决策单元，S表示投入和产出的松弛变量，m是投入指标的个数，s1和s2分别表示期望产出和非期望产出指标的个数，λ表示决策单元的权重。

(二)指标数据选取

本研究主要测度黄河流域沿线9省(区)2009—2018年的农业环境效率，而农业包含的范围相对较宽泛，故主要以种植业为考察对象，并将黄河流域沿线9省(区)2009—2019年的劳动力、土地、化肥、机械和灌溉作为投入要素。本文所选的投入指标具体如表1所示。

表1 农业环境效率投入产出指标

关于农业碳排量，并没有专门的统计数据。因此，需要对黄河流域9省(区)2009—2019年的农业碳排量进行计算。本文农业碳排量主要借鉴李波等的计算方法，农业生产的碳排放量(万吨)主要由化肥、农药、农膜、柴油、农业翻耕、灌溉等污染源引起的碳排放量求和而得[12]，其计算公式为：

E=∑Ei=∑Ti×δi

(3)

(3)式中E表示农业生产碳排放总量，Ei表示某一种投入所产生的碳排放量，Ti表示某一种投入要素的数量，δi表示各类农业投入要素的碳排放系数。根据李波等[12]的研究可知，各种农业生产投入的碳排放系数如表2所示。

表2 农业生产要素碳排放系数

为保证测度结果的科学性与合理性，本文指标体系的设定结合多篇文献，黄河流域9省(区)农业生产的投入包含5项内容，产出包含2项内容，本文所选指标的原始数据均来源于2010—2020年《中国统计年鉴》和《中国农村统计年鉴》。利用SPSS 20软件对原始数据进行指标变量的描述性统计，具体情况如表3所示。

表3 指标变量的描述性统计

三、农业环境效率测度分析

本文以农业生产碳排放作为非期望产出，采用MaxDEA软件，根据非期望产出的SBM模型测算得到2009—2019年黄河流域沿线9省(区)考虑农业碳排放条件下的农业环境效率结果(具体如表4所示)。

由表4可知，9省(区)2009—2019年农业环境效率均值最高的是四川省(0.606)，均值最低的是内蒙古(0.339)，具体如图1所示。在考虑非期望产出的条件下，黄河流域整体农业环境效率均值为0.451，其中，宁夏、内蒙古、山西、河南4个省(区)的农业环境效率值低于平均水平。黄河流域沿线9省(区)的农业环境效率存在较大差异，农业环境效率前3位的省份是四川、陕西和山东。四川省位于我国西南部，素有“天府之国”之称，其土壤条件好，气候湿润且较为温和，是我国重要的农业大省。得天独厚的农业生产环境为其农业生产节省了较多投入，减少了农业生产过程中的碳排放量。陕西拥有我国第一个农业高新技术产业示范区——杨凌，利用科技优势有效控制农业生产过程中的污染物排放，减轻因农业生产而产生的对农业生态环境的影响[13]。山东位于黄河入海口，紧挨渤海。2021年，山东的GDP为83 096亿元，增速为8.3%，经济总量位居全国第三，在北方各省中居于前列。如图1所示，山东的农业环境效率均值在黄河流域沿线9省(区)中位居第三。此外，山东的工业化水平相对较高。工业化的发展一方面可以提升农业生产的机械化水平，促进农业生产率的提高；另一方面还将造成农业污染排放量增大，使非期望产出增加。

表4 2009—2019年黄河流域9省(区)农业环境效率测度结果

图1 黄河流域沿线9省(区)2009—2019年农业环境效率均值

如图2所示，9省(区)的农业环境效率值均表现出递增态势。2009年，9省(区)农业环境效率差异较小，随着时间推移，差异逐渐增大。其中，农业环境效率变化最大的是青海，2018—2019年，青海省农业环境效率呈现较大提升。内蒙古的农业环境效率则增长乏力，并未出现较大提升。究其原因，内蒙古位于我国北部，气候类型多样，农业以畜牧业为主，种植业所占比重较小，农业生产与生态保护未能协调发展。宁夏的农业环境效率在2011—2016年处于9省(区)最低水平，其气候较为干旱，耕地多戈壁，农业生产环境较为恶劣，且经济发展水平也相对落后，农业基础设施及财政支农水平较低。2009—2019年，四川的农业环境效率一直位于黄河流域沿线9省(区)前列，与陕西一起表现出强劲优势。山西2009年的农业环境效率值为0.238，与其余8省(区)差距相对较小；2016年，其农业环境效率为0.413；2016—2017年，出现短暂下降；2019年, 山西农业环境效率与四川、陕西等省存在较大差距，原因可能在于山西位于黄土高原，其气候相对干旱，农业生产环境较差，且农村基础设施相对落后。河南作为我国的粮食大省，其农业环境效率并未表现出良好态势，农业生产与环境保护存在较大偏差，在黄河流域9省(区)中居于较低位置，农业、农村的生态环境问题仍需重点关注。

图2 黄河流域9省(区)2009—2019年农业环境效率动态演变情况

农业环境效率均值较低的省(区)为内蒙古(0.339)、宁夏(0.341)和山西(0.358)。三者均位于黄河上中游地区，农业生态环境较为脆弱，过多的农业生产要素投入导致农业生产非期望产出的增加，对农业生产环境造成严重影响。四川(0.606)和陕西(0.594)作为黄河流域沿线9省(区)农业环境效率的“双核”，在该区域发挥着极化扩散效应，对周围区域起到辐射带动作用。

四、结论与建议

(一)结论

本文以2009—2019年黄河流域沿线9省(区)农业生产的投入与产出为研究对象，将农业生产的碳排放作为非期望产出，构建农业环境效率评价体系，采用非期望产出的SBM模型测算9省(区)11年的农业环境效率，得出3个结论。

第一，从黄河流域沿线9省(区)农业环境效率的测度结果可知，非期望产出视角下9省(区)的农业环境效率均值位于0.339—0.606，效率值相对偏低，仍存在较大提升空间。

第二，从时空角度进行分析，9省(区)的农业环境效率在2009—2019年间均表现出逐渐提升的态势，但内蒙古与山西增长较为乏力。

第三，黄河流域沿线中上游省份的农业环境效率相对较差，相较于下游地区存在较大改善空间。

(二)对策建议

第一，转变生产经营方式，促进粗放型生产经营模式向精细化、节约化方向发展。黄河流域沿线9省(区)的农业环境效率并未表现出较高的效率水平，仍有较大改进空间。粗放型农业经营方式导致生产效率低下，给农业生产环境带来较多非期望产出。政府相关部门要加大环保宣传力度，提高广大农民的环保意识。此外，要加强农业知识技能的宣传，改变农民的落后观念，切实促进农业生产的改良。

第二，强化农业科技创新，加强农业生产技术投入[14]。科学技术是第一生产力，农业环境效率的提升离不开农业科技水平的进步。农业环境效率将环境影响纳入产出指标，测度农业生产的投入产出效率。本文的产出既包括期望产出，也包括非期望产出。要通过提升农业科技水平，加强农业机械智能化，促进农业生产与互联网应用技术相结合，推进科技成果转化为农业生产能力。陕西杨凌示范区应发挥农业科技中心的辐射带动作用，黄河流域沿线9省(区)吸收借鉴“杨凌经验”，各省(区)利用高校及农科院所的科技研发能力，加大农业技术研发投入，大力支持农业科技成果转化为生产力。

第三，加强农业生产的基础设施建设，保障农业旱涝保收。农业环境效率受自然灾害影响较大，农业生产具有脆弱性特征。若遭遇旱涝天气，农业产量将大大折损，因此，要加强农业生产的农田水利建设。黄河流域9省(区)地理环境存在较大差异，各地应结合自身情况，因地制宜地进行基础设施建设，预防农业自然灾害。农业基础设施建设有利于改善农业生产环境，促进农业机械化水平的提升。

第四，因地制宜加强农业生态环境保护，大力发展绿色农业。改善种植业结构，将生态保护纳入当地农业生产，根据自身实际合理规划。黄河流域沿线9省(区)农业环境效率虽均有所改善，但存在较大差异，各地应将自身地理环境、社会经济特征与黄河流域生态保护和高质量发展战略相结合，促进农业生产与生态环境保护协调发展，从源头上对农业生产污染进行管控，减少农业生产的非期望产出。