基于DEA的安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)耦合效率分析

高 亮，王繼軍，，梅 花，崔紹芳，張 楠

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌712100；2.中國科學(xué)院 水利部 水土保持研究所，陜西 楊凌712100）

安塞縣是黃土高原典型的生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)保護的二元化矛盾長期存在。近年來，為了實現(xiàn)經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)改良的雙重目標，相關(guān)學(xué)者提出了商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的概念，即以商品輸出為主要生產(chǎn)經(jīng)營目的，寓生態(tài)系統(tǒng)于經(jīng)濟系統(tǒng)之中，通過農(nóng)業(yè)商品生產(chǎn)對環(huán)境的需求，促使人們自覺地改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟社會環(huán)境，達到農(nóng)業(yè)生態(tài)經(jīng)濟系統(tǒng)的良性循環(huán)，形成農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)營循環(huán)系統(tǒng)［1］。

商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的概念提出之后，有關(guān)學(xué)者對商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的耦合過程、耦合模式、實施效益等進行了分析，但對于其系統(tǒng)耦合效率（或?qū)嵤┬剩┑难芯繙螅萍s了研究體系的完善和相關(guān)措施的制定。安塞縣的商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展具有典型性和代表性，因此，本文以安塞縣作為研究區(qū)域，分析其商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的投入—產(chǎn)出效率，以期為安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的系統(tǒng)耦合優(yōu)化、系統(tǒng)的投入—產(chǎn)出效率提高的研究與實踐提供參考。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

安塞縣位于延安市以北，屬于華北鄂爾多斯地臺中心的陜北盆地，地處西北內(nèi)陸黃土高原腹地，境內(nèi)黃土層深厚，溝壑縱橫、梁峁起伏，地貌類型復(fù)雜多樣。全縣總土地面積2 950km2，平均海拔1 371.9 m，年平均氣溫8.8℃，年平均降雨量505.3mm，自然條件較差，但土地、油氣資源相對豐富［2］。2010年末，全縣總?cè)丝?8.45萬，其中農(nóng)業(yè)人口15.69萬，實現(xiàn)生產(chǎn)總值72.2億元，農(nóng)民人均純收入5 562元，累計實施退耕還林、荒山封育造林面積85 309.66 hm2［3］，自然植被全面恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善，一些重點流域已基本實現(xiàn)了“泥不下山、水不出溝”的目標。

1.2 研究方法

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）是一種基于相對相率的投入產(chǎn)出分析方法，它是由運籌學(xué)家Charnes和Cooper等以相對效率概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種效率評價方法。DEA方法以決策單元（Decision Making Unit，DMU）的投入—產(chǎn)出指標的權(quán)重系數(shù)為優(yōu)化變量，借助于數(shù)學(xué)規(guī)劃將決策單元投影到前沿面上，通過比較決策單元偏離前沿面的程度來對決策單元的相對有效性做出綜合評價，并可獲得許多反映決策單元的管理信息［4］。數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法最常用的基礎(chǔ)模型是C2R和BC2模型，后者是在前者的基礎(chǔ)上，將決策單元生產(chǎn)規(guī)模的可變性引入模型中。對于某個具體的決策單元DMU0，判斷其有效性的綜合DEA模型為［5］：

其中，λj≥0，s＋≥0，s－≥0，δ1，δ2，δ3取值為0或1，θ無約束，j＝1，2，…，n＋1

式中：E＾＝（1，1，…，1）t∈Em，e＝（1，1，…，1）T∈Es。θ——決策單元的綜合效率；ε——非阿基米德無窮小量；S＋，S－——松弛變量；λj——第j個決策單元的權(quán)重；Xj，Yj——第j個決策單元的投入和產(chǎn)出向量。當上述綜合DEA模型中參數(shù)δ1＝0時得到C2R模型，當參數(shù)δ1＝1，δ2＝0時即得到BC2模型。因為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的規(guī)模是可變的，所以本文選擇BC2模型。DEA的有效性分析有投入主導(dǎo)型和產(chǎn)出主導(dǎo)型兩種測量方法，考慮到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的某些要素的剛性特點，本文選取了產(chǎn)出主導(dǎo)型的測量方法，即在投入給定的情況下，如何盡可能增加產(chǎn)出。應(yīng)用DEAP 2.1軟件中Output Oriented的VRS（即區(qū)分技術(shù)有效性和規(guī)模有效性）方法，通過評價不同決策單元的效率來反映安塞縣近20a來商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的投入—產(chǎn)出效率。

1.3 指標選取和數(shù)據(jù)來源

投入—產(chǎn)出效率的基本思想是以最小的投入獲得最大的產(chǎn)出。在具體的DEA模型中，一般將收益型的指標作為產(chǎn)出指標；將成本型的指標作為投入指標［6］。而商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)是一種經(jīng)濟與生態(tài)相互促進、協(xié)調(diào)發(fā)展的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，生態(tài)良好，經(jīng)濟發(fā)展是該模式追求的重要目的之一，因此，本文選取反映生態(tài)狀況的林草覆蓋率和反映經(jīng)濟發(fā)展狀況的農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值作為產(chǎn)出指標。政府方面的投入是商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)投入的重要部分；而在機械化程度不高的安塞縣，化肥投入是農(nóng)民農(nóng)業(yè)投入的最主要部分；耕地是最基本的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素；勞動力也是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的投入要素之一，但是考慮到農(nóng)村勞動力過于分散，難以計量，加之不構(gòu)成商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的制約要素，所以本文忽略這一指標。綜上所述，兼顧到數(shù)據(jù)的可得性和科學(xué)性，選取耕地面積，化肥使用量和政府對農(nóng)林牧系統(tǒng)的投資3個指標作為投入指標。

模型分析過程中所采用的數(shù)據(jù)來源于《安塞縣統(tǒng)計年鑒》。

2 基于DEA的安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的投入－產(chǎn)出效率分析

2.1 安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的投入－產(chǎn)出情況

2.1.1 產(chǎn)出情況 近20a間，安塞縣的商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)初見成效，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值由1991年的4 380萬元增加到2010年的35 950萬元（圖1）；林草覆蓋率由1991年的0.431 4增長到2010年的0.750 3（圖2）。

從圖1—2中可以看出，近20a來，安塞縣的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值和林草覆蓋率一直處于平穩(wěn)增長態(tài)勢。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總值的增長幅度較大，尤其是2004年之后。這是由于退耕還林之后，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的效果逐步顯現(xiàn)，例如果業(yè)、大棚業(yè)等的初期投資已完成，投資逐步進入收益期。1999年，國家在安塞全面實施退耕還林政策，所以林草覆蓋率在1999—2001年之間變化幅度較大，以后年份的平穩(wěn)變動是土地面積的剛性所致。總而言之，安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的生態(tài)效益和經(jīng)濟效益在近20a來都呈現(xiàn)出增長的趨勢。

圖1 安塞縣1991－2010年農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值

圖2 安塞縣1991－2010年林草覆蓋率

2.1.2 投入情況 隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境問題逐步顯現(xiàn)，退耕還林政策應(yīng)運而生，安塞縣的農(nóng)業(yè)發(fā)展逐步由重經(jīng)濟輕環(huán)境的傳統(tǒng)模式開始向經(jīng)濟與環(huán)境并重的商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展。圖3和圖4分別反映了安塞縣近20a間農(nóng)民的化肥使用量和政府對農(nóng)林牧系統(tǒng)投資額的變化趨勢。

圖3 安塞縣1991－2010年化肥使用量

從圖3—4可以看出，在安塞縣的商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中，無論是政府還是農(nóng)戶的投入都在增加?；适褂昧糠从车氖寝r(nóng)戶的個體行為，受許多因素如降雨量、化肥的價格、農(nóng)民的收入、人們對糧食價格的預(yù)期等的影響，這些因素綜合導(dǎo)致了化肥使用量的頻繁波動；而耕地面積的剛性變化又決定了化肥使用量的增長幅度較??；決定農(nóng)民投入的關(guān)鍵因素是產(chǎn)出，即農(nóng)民的收入，因此，農(nóng)民收入的增加為化肥使用量總體趨勢的增加起到了決定性作用。

圖4 安塞縣1991－2010年農(nóng)林牧系統(tǒng)投資

農(nóng)林牧系統(tǒng)的投資額反映了政府在農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中的政策導(dǎo)向。建國以來，我們國家一直是“以農(nóng)養(yǎng)工”，政府在農(nóng)業(yè)方面的投入很少，而征收的卻相對較多。近年來，隨著工業(yè)化程度的逐步提高，環(huán)境問題的突出，工業(yè)反哺農(nóng)業(yè)，統(tǒng)籌經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)改良成為政府的政策選擇。加之1999年退耕還林以后，農(nóng)村面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，政府在安塞縣農(nóng)業(yè)發(fā)展中的投入越來越大，尤其是近幾年，安塞縣政府在農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面投資越來越大。

圖5反映了近20a間安塞縣的耕地面積變化情況，從圖中可以看出，安塞縣的耕地面積在2002—2003年之間急劇下降，其他年份基本保持不變。耕地面積的供給和需求是剛性的，通常情況下不會有大的變化，1999年政府實施退耕還林政策，在退耕初期，為了保障育林成活率，避免耕地的浪費，退耕地大部分是套種，所以，耕地面積的劇烈變化延遲到了2002—2003年。

圖5 安塞縣1991－2010年耕地面積

由此可見，退耕還林政策的實施使得安塞縣的耕地面積銳減，但是農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值并未因此而下降，而是保持了穩(wěn)定的增長，同時林草覆蓋率得到提高，說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素之間也存在著替代性，需要考慮適當?shù)耐度胍乇壤?，同時這在一定程度上驗證了安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的可行性和可操作性。

2.2 安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的投入－產(chǎn)出效率

應(yīng)用DEAP 2.1軟件計算得出各個年份決策單元的效率（表1），其中綜合效率是技術(shù)效率（純技術(shù)效率）和規(guī)模效率的乘積；對相對無效的單元進行DEA投影分析得表2。

表1 安塞縣1991－2010年商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的投入－產(chǎn)出相對效率

2.2.1 DEA相對有效性分析 一個決策單元（DMU）的綜合效率是由技術(shù)效率和規(guī)模效率共同決定的，技術(shù)效率指各決策單元能否有效利用生產(chǎn)技術(shù)，使產(chǎn)出最大化，該值表示投入要素在使用上的效率。規(guī)模效率則指的是各決策單元產(chǎn)出與投入的比例是否適當，實現(xiàn)產(chǎn)出最大化，該值越高表示規(guī)模越適合，生產(chǎn)力也越大［7］。

從表1可以看出，近20a間，在安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展的過程中，技術(shù)有效性和規(guī)模有效性保持一致，二者對綜合效率的貢獻度差異不大。商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營的相對有效性值一直處于一個較高的狀態(tài)，變化區(qū)間為［0.658，1］，均值為0.922。但需要指出的是，運用DEA評價方法得出的決策單元的有效性是相對的，它所得的有效與無效及其具體值的判斷是基于現(xiàn)有樣本值中的前沿面得出的，決策單元的有效性值相對較高，極有可能是現(xiàn)有樣本的有效值均處于絕對效率較低（且水平差異不大）的區(qū)間所致的［8］。

技術(shù)效率有效值相對最高，均值為0.977，變化區(qū)間為［0.895，1］。但其呈現(xiàn)出隨機波動，這表明安塞縣的商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展還處于初級階段，農(nóng)業(yè)生態(tài)子系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟子系統(tǒng)的耦合協(xié)調(diào)程度較低，農(nóng)業(yè)投入要素的使用效率受自然因素的影響很大；同時說明人為可控的先進技術(shù)沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用，說明安塞縣對先進技術(shù)的引進不到位，或者是農(nóng)民對新技術(shù)的掌握程度不夠。

規(guī)模效率的有效值相對較低，均值為0.943，變化區(qū)間為［0.658，1］。但規(guī)模效益的變化趨勢較明顯，除了2001年和2004年，其余年份都是規(guī)模報酬遞增或不變。說明個體小規(guī)模的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式已經(jīng)不能適應(yīng)新技術(shù)、新政策背景下農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。而2001年的最低值和2001年、2004年2a的規(guī)模遞減主要是由于退耕還林政策使得農(nóng)村原有的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)被打破，產(chǎn)業(yè)調(diào)整期的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)不明確所致。

表2 相對無效年份的投入冗余和產(chǎn)出不足

2.2.2 DEA無效單元的投影分析 根據(jù)決策單元的投入冗余和產(chǎn)出不足結(jié)果（表2），在相對無效的年份，投入冗余率和產(chǎn)出不足率較高的因子有化肥使用量、農(nóng)林牧系統(tǒng)投資和農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值。這三者的的冗余或者不足是導(dǎo)致決策單元相對無效的主要原因。

計算結(jié)果表明，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的產(chǎn)出不足的調(diào)整幅度最大，而且產(chǎn)出不足的年份相對較多，這就說明在現(xiàn)有的投入水平下，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的增長空間很大。之所以存在這么大的產(chǎn)出不足，一方面是由于政府對農(nóng)林牧系統(tǒng)的投資是長期投資，回報具有滯后性；另一方面，農(nóng)村的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模小，大量勞動力向城市轉(zhuǎn)移，農(nóng)民可以以等量的勞動換得更高的勞動報酬，因此導(dǎo)致了勞動力的投入不足，造成投入要素比例失調(diào)。

農(nóng)林牧系統(tǒng)的投資冗余的調(diào)整幅度也較大，但是冗余年份相對較少。這是因為政府投資是一種政策選擇，考慮的是長遠利益，所以較少考慮投資額度及投資時機。

化肥使用量的冗余相對前兩者的調(diào)整幅度較小，冗余年份也較少?？傮w來說，農(nóng)民使用化肥靠的是經(jīng)驗，基本是降雨量大，化肥使用量就大，很少有人考慮到農(nóng)作物生長對化肥的需求量，所以對使用量的控制不夠科學(xué)，但長期經(jīng)驗在通常情況下是適用的。

3 結(jié)論與建議

商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)不僅追求高收益，更追求高收益下的相對低投入、低損耗，即高效率。運用DEA方法，對安塞縣近20a來商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的投入產(chǎn)出效率的分析結(jié)果表明：在要素配置方面，安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)在耕地面積急劇減少的情況下，通過其他要素投入的增加使其產(chǎn)出保持增長，說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素之間存在著替代性，農(nóng)業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)重視要素的合理配置。在耦合效率方面，近20a來，安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的綜合效率變化不大，多數(shù)年份的效率值在0.85以上，而這個相對效率的較高值，可能是各個年份的絕對效率較低導(dǎo)致的；技術(shù)效率呈現(xiàn)隨機波動，先進技術(shù)沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用或者是新技術(shù)引入不到位；規(guī)模效率相對較低，最低值為0.658，規(guī)模報酬在多數(shù)年份表現(xiàn)為遞增態(tài)勢，說明個體小規(guī)模的農(nóng)業(yè)經(jīng)營模式已經(jīng)不能適應(yīng)新技術(shù)、新政策背景下農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。

研究結(jié)果表明，安塞縣農(nóng)業(yè)發(fā)展急需擴大規(guī)模，以適應(yīng)新技術(shù)、新政策背景下商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)的的發(fā)展需求。建議安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)在未來發(fā)展中建立小型合作組，擴大經(jīng)營規(guī)模以提高規(guī)模報酬，同時要引進新技術(shù)，并進行技術(shù)培訓(xùn)。從根本上看，技術(shù)進步是經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的源泉，是經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的推動力［9］。只追求技術(shù)進步而不重視提高技術(shù)效率，技術(shù)進步所帶來的好處最終將在很大程度上被技術(shù)效率的相對低水平所抵消［10］。所以，技術(shù)引進與技術(shù)培訓(xùn)或技術(shù)指導(dǎo)必須配套實施。應(yīng)在加快提高各地區(qū)農(nóng)民的科技和技術(shù)管理素質(zhì)、提高農(nóng)民對新技術(shù)的接受能力等方面采取有效措施，以達到改善安塞縣商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)效率水平，促進其生產(chǎn)率增長的目標。此外，經(jīng)營規(guī)模的擴大在一定程度上可以促進新技術(shù)的引進，而新技術(shù)的引進又可以促進規(guī)模效益的進一步增加。

［1］ 王繼軍.黃土高原商品型生態(tài)農(nóng)業(yè)初探［J］.水土保持通報，1994，14（4）：18－20.

［2］ 張小燕，楊改河，陳宏.陜西安塞縣農(nóng)業(yè)地域資源優(yōu)勢及開發(fā)［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2002，30（6）：25－29.

［3］ 安塞縣統(tǒng)計局.安塞統(tǒng)計年鑒［Z］.2011.

［4］ 楊斌.2000—2006年中國區(qū)域生態(tài)效率研究：基于DEA方法的實證分析［J］.經(jīng)濟地理，2009，29（7）：1198－1202.

［5］ 魏權(quán)齡.數(shù)據(jù)包絡(luò)分析［M］.北京：科學(xué)出版社，2004.

［6］ 劉洪玉，劉小琴.技術(shù)進步、技術(shù)效率和規(guī)模效率與經(jīng)濟增長關(guān)系研究［J］.區(qū)域經(jīng)濟，2011（16）：130－131.

［7］ 劉志偉.湖北省遠安縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率分析與實證研究［D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

［8］ 吳方衛(wèi)，孟令杰，熊詩平.中國農(nóng)業(yè)的增長與效率［M］.上海：上海財經(jīng)大學(xué)出版社，2000.

［9］ 高春亮.1998—2003：我國城市技術(shù)效率與規(guī)模效率實證研究［J］.上海經(jīng)濟研究，2006（6）：36－42.

［10］ 李宏.技術(shù)效率與規(guī)模效率的DEA分析：簡論生產(chǎn)前沿函數(shù)的估計［J］.預(yù)測方法研究，1996（2）：57－58.