淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)水資源綠色效率的時(shí)空差異與影響因素

任志安,劉柏陽(yáng)

(安徽財(cái)經(jīng)大學(xué) a.皖北經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究中心;b.經(jīng)濟(jì)學(xué)院,安徽 蚌埠 233041)

水資源作為緊缺的戰(zhàn)略資源，對(duì)國(guó)家的糧食生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展舉足輕重，受到了人們的廣泛關(guān)注。Hu等學(xué)者首次基于DEA方法定義了“全要素用水效率”這一指標(biāo)[1];Manjunatha、Francisco J Andre、Azad等學(xué)者采用DEA方法測(cè)度了國(guó)外的水資源利用效率[2-4];錢(qián)文婧、馬海良、任俊霖等學(xué)者采用DEA方法分析了我國(guó)不同地區(qū)的水資源利用效率[5-10]。上述文獻(xiàn)均偏重于水資源節(jié)約,未考慮到水環(huán)境污染因素。孫才志、陳旭升、Sun等測(cè)算了我國(guó)不同地區(qū)的水資源利用效率,并將水環(huán)境污染物納入水資源利用效率測(cè)度框架[11-17]。2016年,由沙丘提出了“綠色全要素水資源效率”的概念[18]。在DEA模型選擇上,多數(shù)文獻(xiàn)選擇的是傳統(tǒng)徑向DEA模型,少數(shù)文獻(xiàn)選擇非徑向DEA模型,無(wú)論是徑向還是非徑向模型都有自身的局限性。Tone等提出了一種混合模型,即EBM模型[19]。汪克亮等采用EBM模型分析了長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶工業(yè)水資源效率,考察了效率的時(shí)空分異和影響因素。

本文以地區(qū)農(nóng)業(yè)為研究對(duì)象,運(yùn)用EBM模型測(cè)算了淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶各市農(nóng)業(yè)綠色水資源效率,將水環(huán)境污染因素納入農(nóng)業(yè)水資源效率測(cè)度體系,在此基礎(chǔ)上分析效率的時(shí)空差異特征并檢驗(yàn)其影響機(jī)制,為淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)水資源協(xié)調(diào)發(fā)展提供決策支撐。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 研究方法

EBM模型：經(jīng)典的DEA模型可劃分為兩類(lèi),一類(lèi)是以非徑向測(cè)算為基礎(chǔ)的SBM模型,二類(lèi)是以徑向測(cè)算為基礎(chǔ)的規(guī)模報(bào)酬不變(CRS)模型為代表。在忽略線(xiàn)性比例關(guān)系信息的情況下,SBM模型易低估決策單元的效率;在不考慮松弛變量的情況之下,CCR模型易高估決策單元的效率。EBM模型的最大特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)徑向與非徑向松弛變量的兼容,能更加準(zhǔn)確地衡量決策單元的生產(chǎn)效率。

待評(píng)省市O(O=1,2,…,38)農(nóng)業(yè)綠色水資源效率測(cè)算的線(xiàn)性規(guī)劃表達(dá)式為:

(1)

s.t.Xτ-θXi0+s-=0

(2)

Yτ≥y0,τ≥0,s-≥0

(3)

式中,θ為γ*中的徑向成分(γ*為待評(píng)省市的農(nóng)業(yè)綠色水資源效率值);εx為一個(gè)取值范圍為[0,1]的參數(shù);X、Y、τ、s-分別為投入、產(chǎn)出、權(quán)重系數(shù)和投入松弛向量;εx和w的取值方法可通過(guò)DEA分析軟件Maxdea.Pro6.5實(shí)現(xiàn)。

Malmquist生產(chǎn)力指數(shù):Malmquist生產(chǎn)力指數(shù)可用來(lái)度量生產(chǎn)率TFP的逐期動(dòng)態(tài)變化。本文通過(guò)構(gòu)建Malmquist指數(shù),對(duì)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源利用效率的全要素生產(chǎn)率進(jìn)行了動(dòng)態(tài)研究。RolfFare等構(gòu)建了從t到t+1期的Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)及指數(shù)分解:

(4)

(5)

(6)

(7)

若指數(shù)M(xt+1,yt+1,xt,yt)>1,表明從t到t+1期,全要素生產(chǎn)率水平提高。TECHCH為技術(shù)進(jìn)步變化指數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)“TC”),EFFCH為技術(shù)效率變化指數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)“EC”)，Malmquist生產(chǎn)率指數(shù)可表示為M=EC×TC。

Tobit面板回歸模型:為了進(jìn)一步檢驗(yàn)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源利用效率的影響機(jī)制,本文建立Tobit面板回歸模型:

(8)

式中,yit為第i個(gè)地區(qū)第t年的農(nóng)業(yè)綠色水資源利用效率;xit為解釋變量;βT為未知參數(shù);eit為服從正態(tài)分布的誤差項(xiàng);ait為第i個(gè)地區(qū)第t年的固定效應(yīng)。

1.2 樣本選擇與變量界定

本文將淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶38個(gè)地級(jí)市按照省份進(jìn)行劃分,其中安徽地區(qū)包含合肥、淮北、亳州、宿州、蚌埠、阜陽(yáng)、淮南、滁州、六安和安慶10市,江蘇地區(qū)包含南京、徐州、南通、連云港、淮安、鹽城、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江、泰州和宿遷10市,山東地區(qū)包含淄博、棗莊、濟(jì)寧、泰安、日照、臨沂和菏澤7市,河南地區(qū)包含鄭州、開(kāi)封、洛陽(yáng)、平頂山、南陽(yáng)、漯河、許昌、信陽(yáng)、商丘、駐馬店和周口11市。本文根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析與已有研究結(jié)論,并考慮到數(shù)據(jù)可得性,以各市農(nóng)業(yè)用水量、農(nóng)業(yè)有效灌溉面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力與農(nóng)業(yè)化肥施用量為投入指標(biāo),各市農(nóng)業(yè)產(chǎn)值為產(chǎn)出指標(biāo)。2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶投入與產(chǎn)出變量的描述性統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。各指標(biāo)數(shù)據(jù)來(lái)自2008—2017年各市的《統(tǒng)計(jì)年鑒》和《水資源公報(bào)》。

表1 投入與產(chǎn)出變量的描述性統(tǒng)計(jì)

2 農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的時(shí)空差異特征

2.1 變化趨勢(shì)與地區(qū)差異分析

本文根據(jù)以上公式得到淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的EBM-I-C模型測(cè)算結(jié)果和CCR-I-C與SBM-I-C模型測(cè)算結(jié)果，見(jiàn)表2。表2的結(jié)果顯示,基于EBM-I-C模型測(cè)算的效率值恰位于CCR與SBM模型之間,效率值分別為0.767、0.697與0.743,驗(yàn)證EBM模型的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)表2中EBM模型測(cè)算的結(jié)果,2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的平均值為0.743,整體水平不高。根據(jù)效率分解結(jié)果,純技術(shù)效率(PTE)與規(guī)模效率(SE)均值分別為0.824與0.902,規(guī)模效率高于純技術(shù)效率。因此,今后在保證合理用水規(guī)模的同時(shí),更應(yīng)提高農(nóng)業(yè)水資源管理水平與水污染控制技術(shù)。從變化趨勢(shì)來(lái)看,研究期內(nèi)水資源效率從2007年的0.720波動(dòng)上升至2016年的0.779。具體來(lái)看,規(guī)模效率從2007年的0.886升至2016年的0.939,純技術(shù)效率從2007年的0.813升至2016年的0.830,表明淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率上升主要源自規(guī)模效率的上升。

表2 2007—2016年淮河農(nóng)業(yè)綠色水資源效率值

淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶2007—2016年農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的分解結(jié)果與變化趨勢(shì)見(jiàn)表3、表4。從表3的效率結(jié)果可見(jiàn),2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶山東地區(qū)農(nóng)業(yè)綠色水資源TE、PTE、SE值在4個(gè)省份之中都是最高的,純技術(shù)效率較高的有淮北、宿州、淮南、南京、南通、鹽城、揚(yáng)州、鎮(zhèn)江、淄博、棗莊、濟(jì)寧、泰安、日照、臨沂、洛陽(yáng)、漯河,效率值都在0.90以上,表明節(jié)水型社會(huì)建設(shè)取得了明顯成效。規(guī)模效率最高的地區(qū)是山東地區(qū),效率值達(dá)到0.965,南京、淄博、泰安達(dá)到農(nóng)業(yè)綠色水資源利用與水污染排放的最佳規(guī)模,實(shí)現(xiàn)規(guī)模完全有效率。在淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶38個(gè)市中,只要淮北和淮南的規(guī)模效率明顯偏低,效率值均在0.50左右。從地區(qū)層面來(lái)看,南京、淄博、泰安一直位于技術(shù)前沿,農(nóng)業(yè)綠色水資源利用是完全有效率的;淮南和鄭州市的農(nóng)業(yè)綠色水資源利用效率較低,均在0.50以下。

表3 2007—2016年淮河農(nóng)業(yè)綠色水資源效率分解結(jié)果

根據(jù)表4,2007—2016年在淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶38個(gè)地級(jí)市中南京、淄博、泰安市在研究期內(nèi)一直保持最優(yōu)的農(nóng)業(yè)綠色水資源利用水平，鎮(zhèn)江、濟(jì)寧、鄭州、開(kāi)封、洛陽(yáng)、平頂山、漯河、信陽(yáng)、商丘、駐馬店、周口趨于上升,其他地區(qū)呈平穩(wěn)或下降趨勢(shì)。其中,合肥市從2007年的0.827降至2016年的0.675,淮安市從2007年的0.716降至2016年的0.581,安慶市從2007年的1.000下降到2016年的0.745。河南地區(qū)的整體水平呈現(xiàn)明顯上升趨勢(shì),由2007年的0.543上升至2016年的0.819,而其他3個(gè)地區(qū)的整體水平均無(wú)明顯變化。淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶大部分地區(qū)出現(xiàn)隱形惡化態(tài)勢(shì),表明農(nóng)業(yè)綠色水資源高效利用的嚴(yán)峻形勢(shì)。

表4 2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶各市、4個(gè)省份的農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的變化趨勢(shì)

2.2 農(nóng)業(yè)綠色水資源利用效率分析

淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源分年全要素生產(chǎn)率指數(shù)及分解情況見(jiàn)表5和圖1。根據(jù)表5和圖1,2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源TFP指數(shù)只有3個(gè)年份顯示出正向增長(zhǎng),其他均顯示負(fù)向增長(zhǎng)。整體而論，淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源TFP指數(shù)不穩(wěn)定,水資源利用的平均全要素生產(chǎn)率指數(shù)為1.086。

表5 2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源分年TFP指數(shù)及分解結(jié)果

圖1 2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶綠色水資源TFP指數(shù)及分解結(jié)果

從圖1可見(jiàn),淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源TFP與TC指數(shù)兩條曲線(xiàn)的演變較劇烈,起伏較大,且兩者的變化趨勢(shì)基本保持一致;技術(shù)效率值(EC)在1附近波動(dòng)且幅度較小,表明技術(shù)進(jìn)步(TC)是導(dǎo)致TFP增長(zhǎng)的主要原因,即技術(shù)進(jìn)步的衰退阻礙了TFP的增長(zhǎng)。

為了進(jìn)一步分析淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源利用率的時(shí)空差異,淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶分地區(qū)的全要素生產(chǎn)率指數(shù)及其分解情況見(jiàn)表6和圖2。根據(jù)表6和圖2可見(jiàn),淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶河南地區(qū)的TFP指數(shù)和技術(shù)效率指數(shù)(EC)都高于安徽、江蘇和山東地區(qū),TFP值呈現(xiàn)“河南地區(qū)>江蘇地區(qū)>安徽地區(qū)>山東地區(qū)”的格局。

表6 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源分地區(qū)TFP指數(shù)及分解結(jié)果

圖2 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶4個(gè)省份水資源TFP指數(shù)及分解對(duì)比

3 農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的影響因素分析

3.1 影響因素選取

本文根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析、已有的研究結(jié)論[20-23]和數(shù)據(jù)可得性,主要選擇以下影響淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的因素:①經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。以淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶各市農(nóng)村居民人均可支配收入來(lái)衡量經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平。②農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度。以淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶各市農(nóng)業(yè)用水總量占用水總量的比重來(lái)表示農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度。③農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)。以糧食作物播種面積占農(nóng)作物播種總面積的比重來(lái)表示農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)。④有效灌溉指數(shù)。以有效灌溉面積與農(nóng)作物播種面積之比來(lái)衡量有效灌溉指數(shù)。⑤資產(chǎn)投資力度。以農(nóng)林牧漁業(yè)的固定資產(chǎn)投資額占農(nóng)林牧漁業(yè)生產(chǎn)總值的比重來(lái)反映區(qū)域的資產(chǎn)投資力度。以上各變量數(shù)據(jù)均來(lái)自各省市相應(yīng)年份的《統(tǒng)計(jì)年鑒》、《水資源公報(bào)》、《農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》等。

3.2 Tobit回歸結(jié)果

本文以2007—2016年淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶各市農(nóng)業(yè)綠色水資源效率EBM效率作為被解釋變量,以上5種影響因素作為解釋變量,建立面板計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型定量考察農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的影響機(jī)制。本文借助Stata14.0軟件,得到Tobit回歸模型的估計(jì)結(jié)果，見(jiàn)表7。

表7 淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率影響因素Tobit回歸結(jié)果

注：“*、**、***”分別表示在10%、5%、1%的水平上差異顯著。

根據(jù)表7的回歸結(jié)果,分析各因素的影響機(jī)制為:①經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平在1%顯著水平下對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率有著正向影響。農(nóng)民人均純收入越高,農(nóng)民更趨向采用先進(jìn)的灌溉技術(shù)和購(gòu)置先進(jìn)的灌溉設(shè)備,這有助于提高農(nóng)業(yè)用水效率。因此,農(nóng)村家庭人均收入越高,農(nóng)業(yè)用水效率越高。②農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度在1%顯著水平下對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率存在負(fù)向影響。一般傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)省份是農(nóng)業(yè)用水比重高的地區(qū),一方面這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)滯后,高效節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用率低;另一方面這些地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)耗水較大,浪費(fèi)較嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)用水效率較低。③糧食播種面積比重在1%水平下對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率存在顯著的負(fù)向影響。一般經(jīng)濟(jì)作物的單位水資源產(chǎn)值大于糧食作物的單位水資源產(chǎn)值,因此糧食作物的種植面積越高,用水效率會(huì)越低。④有效灌溉指數(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率存在正向影響。有效灌溉指數(shù)反映的是地區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施的裝備水平。有效灌溉指數(shù)越高,農(nóng)業(yè)灌溉基礎(chǔ)設(shè)施越完善,農(nóng)業(yè)用水效率也越高。⑤資產(chǎn)投資力度在1%水平下對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率有著顯著的負(fù)向影響。一般來(lái)說(shuō),增大資產(chǎn)投資力度強(qiáng)應(yīng)對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率有正向影響,而本文回歸結(jié)果并不支持這一觀點(diǎn),原因可能是當(dāng)前資產(chǎn)投資實(shí)施效果不佳,未達(dá)到應(yīng)有效果。

4 結(jié)論與政策啟示

4.1 結(jié)論

本文將一種新型的DEA模型——EBM模型與Malmquist指數(shù)和面板Tobit計(jì)量模型相結(jié)合,靜態(tài)與動(dòng)態(tài)分析相結(jié)合全面考察淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的時(shí)空差異特征及影響機(jī)制。研究結(jié)果表明:①淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率水平整體不高,不同地區(qū)的效率指數(shù)存在顯著差異,農(nóng)業(yè)節(jié)水與水污染減排仍有改進(jìn)空間。淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶山東地區(qū)較優(yōu)于安徽地區(qū)、江蘇地區(qū)和河南地區(qū),農(nóng)業(yè)綠色水資源利用效率、純技術(shù)效率與規(guī)模效率在4個(gè)省份之中都是最高的。②在淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶38個(gè)地級(jí)市中,淮北和淮南市的規(guī)模效率明顯偏低,南京、淄博、泰安市一直位于技術(shù)前沿,農(nóng)業(yè)綠色水資源利用完全有效率,達(dá)到淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源利用與水污染排放的最佳規(guī)模。③淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶4個(gè)省份地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率10年間存在下降趨勢(shì),38個(gè)地級(jí)市中只有11個(gè)市的農(nóng)業(yè)綠色水資源效率水平在研究期內(nèi)趨于上升,其他地區(qū)都呈平穩(wěn)或下降趨勢(shì)。④淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源TFP指數(shù)只有3個(gè)年份出現(xiàn)正增長(zhǎng),其他年份均出現(xiàn)負(fù)增長(zhǎng),整體TFP指數(shù)不穩(wěn)定,TFP值呈現(xiàn)“河南地區(qū)>江蘇地區(qū)>安徽地區(qū)>山東地區(qū)”的格局。⑤經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高對(duì)淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率有著顯著的促進(jìn)作用,而農(nóng)業(yè)用水強(qiáng)度、糧食播種面積和資產(chǎn)投資力度的增加則顯著抑制了淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的改善。

4.2 政策啟示

主要是:①黨的十八屆五中全會(huì)提出了綠色發(fā)展的新理念,隨后通過(guò)的“十三五”規(guī)劃再次強(qiáng)調(diào)了綠色發(fā)展的主題。當(dāng)下淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水資源的可持續(xù)發(fā)展也亟須以綠色發(fā)展理念為指導(dǎo),各省市應(yīng)著力推動(dòng)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí),將重點(diǎn)放在農(nóng)業(yè)設(shè)施的維修、高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和節(jié)約農(nóng)業(yè)用水技術(shù)的革新之間,進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)水資源污染的預(yù)防和控制,集中精力提高節(jié)水減排的激勵(lì)機(jī)制,進(jìn)行更科學(xué)、全面、嚴(yán)格的當(dāng)前污水收費(fèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。②淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶在平均占有水資源量不高的情況下,面對(duì)日益趨高的用水需求,做好節(jié)水工作,關(guān)鍵是要提高用水效率。農(nóng)業(yè)用水效率差異是淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶整體用水差異的主要因素,這是淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶水資源各個(gè)生產(chǎn)要素配置帶差異化所致。鑒于淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶農(nóng)業(yè)綠色水資源效率的顯著地區(qū)差異性,為保證政策效果,需要因地制宜地制定農(nóng)業(yè)節(jié)水戰(zhàn)略與水污染防治對(duì)策。③淮河生態(tài)經(jīng)濟(jì)帶4個(gè)省份地區(qū)之間應(yīng)打破行政壁壘,擴(kuò)大農(nóng)業(yè)節(jié)水與水污染防治領(lǐng)域的交流與合作,消除條塊分割與地方保護(hù)主義,實(shí)現(xiàn)先進(jìn)節(jié)水和減排技術(shù)的全流域共享。政府應(yīng)充分利用當(dāng)?shù)氐墓?jié)水潛力,并采取適當(dāng)?shù)恼?確保高效率地區(qū)用水保持在當(dāng)前水平。