陜西省生態(tài)農業(yè)績效評價與分析

蔡 潔, 夏顯力

(1.西北農林科技大學 經濟管理學院, 陜西 楊凌 712100； 2.西北農林科技大學 應用經濟中心, 陜西 楊凌 712100)

陜西省生態(tài)農業(yè)績效評價與分析

蔡 潔1，2, 夏顯力1，2

(1.西北農林科技大學 經濟管理學院, 陜西 楊凌 712100； 2.西北農林科技大學 應用經濟中心, 陜西 楊凌 712100)

發(fā)展生態(tài)農業(yè)對于推進農村經濟發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境，擺脫貧困問題有重要的推動作用。為了研究陜西省農業(yè)績效的基本情況、演化特征，利用2000—2013年陜西省10地市面板數(shù)據，立足低碳視角，運用基于非期望產出的SBM-DEA模型，評價了陜西省10地市生態(tài)農業(yè)績效的整體情況，通過全局、局部空間自相關分析和區(qū)域差異分析剖析了生態(tài)農業(yè)績效的演變特征。結果表明：陜西省生態(tài)農業(yè)的發(fā)展過程中，投入要素各變量及非期望產出方面存在大量冗余，尤其是勞動力、化肥和農業(yè)面源污染；陜西省各地市生態(tài)農業(yè)績效空間集聚性逐漸減弱，區(qū)域差異逐漸擴大，陜南、陜北和關中地區(qū)的差異明顯，陜西省目前面臨著農業(yè)經濟發(fā)展和農業(yè)生態(tài)環(huán)境保護兩大任務。

低碳; 生態(tài)農業(yè); SBM-DEA模型; 空間自相關; 區(qū)域差異

氣候變化是人類面臨的最為嚴峻的全球環(huán)境問題，單位體積大氣中CO2，N2O和CH4等溫室氣體濃度的增加是全球氣候變暖的主要原因之一。碳排放的主要源頭是工業(yè)，而農業(yè)則是溫室氣體的主要排放源，全球人為溫室氣體排放量的13.5%來源于農業(yè)源溫室氣體，其中CO2占溫室氣體排放量的75%，減少農業(yè)源溫室氣體排放對控制全球氣候變化有重要作用[1-2]。當前，中國政府已經提出發(fā)展低碳農業(yè)，中央一號文件中多次提及農業(yè)環(huán)境和生態(tài)問題[3]。國內農業(yè)碳排放的研究主要集中在3方面：低碳農業(yè)的內涵、現(xiàn)狀、發(fā)展模式等[4-5]，農業(yè)碳排放量的影響因素、區(qū)域差異等[6-7]和農業(yè)碳減排的潛力[8]?，F(xiàn)有的研究主要是從國家層面展開的，對省域范圍內農業(yè)碳排放方面的研究仍較少。

生態(tài)農業(yè)最早是由美國土壤學家W·Albreche于20世紀70年代提出，80年代中國的生態(tài)農業(yè)得以快速發(fā)展[9]。溫鐵軍[10]認為農業(yè)已經成為面源污染最廣泛的行業(yè)，農業(yè)現(xiàn)代化制度的實施導致石化農業(yè)的大規(guī)模推進，化肥、農藥等的大量使用引發(fā)了全方位立體污染、農產品質量安全、食品安全、溫室氣體等一系列“負外部性”，在農業(yè)領域推進生態(tài)農業(yè)建設既能維護國家環(huán)保大局也能保證食品安全，是現(xiàn)階段最佳的政策選擇。李新平[11]認為中國的生態(tài)農業(yè)是以傳統(tǒng)農業(yè)為基礎發(fā)展起來的，科學地處理了農業(yè)、人類與資源環(huán)境之間的關系，旨在促進農業(yè)經濟與生態(tài)社會的協(xié)調發(fā)展。李太平等[12]認為生態(tài)農業(yè)強調物質與能量轉化的內在平衡，主張合理利用農藥和化肥，稻萍魚共生、茶膠相依和?；~田等模式都是我國農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的成功實踐。趙其國等[13]認為生態(tài)農業(yè)是農業(yè)未來發(fā)展的重要方向，具有增產、增收、增效和環(huán)境保護的功能，在解決食品安全及可持續(xù)生產能力方面有不可替代的功能。西部地區(qū)自然環(huán)境復雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，發(fā)展生態(tài)農業(yè)對于推進農村經濟發(fā)展，改善生態(tài)環(huán)境，擺脫貧困問題有重要的推動作用，是解決西部地區(qū)三農問題和保護生態(tài)環(huán)境的根本切入點[14]。本文使用陜西省10個地市的2000—2013年相關數(shù)據，測算分地級市農業(yè)面源污染量和農業(yè)凈碳匯量，基于非徑向、非角度的SBM-DEA模型[15]，以線性規(guī)劃技術為依托，評價陜西省10個地市2000—2013年的生態(tài)農業(yè)績效，分析農業(yè)生態(tài)效率損失和改善的原因以及空間演變特征與區(qū)域差異。

1 變量選取與指標核算

1.1 變量的選取與數(shù)據來源

農業(yè)系統(tǒng)是一個復雜的開放性人工系統(tǒng)，受到自然規(guī)律和生態(tài)規(guī)律的影響，是社會、經濟以及生態(tài)的耦合系統(tǒng)。在測算生態(tài)農業(yè)績效時應當綜合選擇變量，充分考慮社會、經濟和生態(tài)效益。本文基于對生態(tài)農業(yè)績效的本質要求及外在特征的理解，兼顧統(tǒng)計數(shù)據的可得性、可量化和可靠性原則，構建生態(tài)農業(yè)績效評價指標體系。選擇可以全面反映生態(tài)農業(yè)績效投入/產出的評價指標。

生態(tài)農業(yè)績效的投入指標主要考慮土地(農作物播種面積，103hm2)、勞動力(農業(yè)從業(yè)人員，萬人)、化肥(化肥使用折純量，萬t)、機械(農業(yè)機械總動力，萬kW)；產出指標主要考慮農業(yè)總產值(期望產出，億元)和農業(yè)凈碳匯(期望產出，萬t)、農業(yè)面源污染(非期望產出，km3)[16-18]。在非期望產出的選擇上，農業(yè)面源污染指標主要側重于對生態(tài)效率研究[19]，農業(yè)凈碳匯主要聚焦于碳排放約束下的生產率研究[1，20]，前者的選擇得到廣泛認可，后者的選擇也符合研究目的。數(shù)據主要來自2001—2014年《陜西省統(tǒng)計年鑒》，個別缺失數(shù)據采用插值法進行補充，農業(yè)總產值以2000年為基期進行相應調整。農業(yè)面源污染、農業(yè)凈碳匯計算所需的陜西省各市各類化肥施用量(氮肥、磷肥和復合肥)，農藥，農膜，農業(yè)灌溉面積、農用柴油、不同種類的畜禽養(yǎng)殖量(牛、豬、羊和家禽)，農作物產量與播種面積(稻谷、小麥、玉米、豆類、油料和蔬菜)，鄉(xiāng)村人口等數(shù)據主要來自歷年的《中國農村統(tǒng)計年鑒》、《陜西省統(tǒng)計年鑒》以及各市統(tǒng)計年鑒和農業(yè)統(tǒng)計資料。

1.2 農業(yè)面源污染排放核算

農業(yè)面源污染取決于農田化肥、畜禽養(yǎng)殖、農田固體廢棄物和農村生活4個方面，利用清單分析法[21]計算各污染單元的數(shù)值，具體計算公式如下：

(1)式中：E為農業(yè)面源污染排放量，主要包括COD(化學需氧量)、TP(總磷)、TN(總氮)3類；EUi為單元i指標統(tǒng)計數(shù)；ρi為單元i污染物的產污強度系數(shù)；ηi為表征相關資源利用效率的系數(shù)；PEi為農業(yè)(村)污染的產生量(產污量)，即在不考慮資源綜合利用和管理因素的情況下，農業(yè)生產和農村生活造成的最大潛在污染量，它包括進入水體和不進入水體以及被生態(tài)環(huán)境自我凈化3部分；Ci為單元i污染物的排放系數(shù)，它由單元EUi和空間特征S決定，表征區(qū)域環(huán)境、降雨、水文和各種管理措施對農業(yè)和農村污染的綜合影響。在對陜西省及其11地市的農業(yè)面源污染進行計算時，各產污系數(shù)及流失系數(shù)根據相關的研究、調查獲取[22]。依據GB3838—2002中Ⅲ類水質標準，COD，TN和TP污染物的排放標準分別為20，1，0.2mg/L，測算2000—2013年陜西省10個地級市的農業(yè)面源污染，見表1。

1.3 農業(yè)凈碳匯核算

農業(yè)生產凈碳匯量主要是由農業(yè)生產所引發(fā)的碳匯量與碳排放量之間的差額。農業(yè)生產過程中的碳匯主要考慮農作物在其生命周期中的碳吸收量，而農業(yè)生產過程中的碳排放量主要來自農用物資投入引發(fā)的碳排放、農作物種植破壞土壤表層所導致的N2O排放、水稻生產過程中所產生的CH4等溫室氣體排放、動物尤其是反芻動物養(yǎng)殖帶來的碳排放[23]。

(2)

E=∑Ei=∑(Tiδi)

(3)

式(2)為農業(yè)生產碳匯量的計算公式，式(3)為農業(yè)生產碳排放量。C為農作物碳吸收總量；i為碳源的數(shù)量(i>0)；Ci為某種農作物的碳吸收量；k為農作物種類數(shù)；ci為作物通過光合作用合成單位有機質所需吸收的碳；Yi為作物的經濟產量；r為作物經濟產品部分的含水量；HIi為作物經濟系數(shù)。E為農業(yè)生產碳排放總量；Ei為各類碳源碳排放量；Ti為各碳排放源的量；δi為各碳排放源的碳排放系數(shù)。在此基礎上，測算2000—2013年陜西省10個地級市農業(yè)生產的碳匯量和碳排放量，計算出歷年的凈碳匯量，見表2。

表1 2000-2013年陜西省10個地級市農業(yè)面源污染 km3

表2 2000-2013年陜西省10個地級市農業(yè)凈碳匯 萬t

2 生態(tài)農業(yè)績效的測算結果與分析

2.1 生態(tài)農業(yè)績效的測算

(4)

本文以DEA-SOLVERPRO5.0軟件為計算平臺，采用基于規(guī)模報酬不變且投入導向的SBM-DEA模型對陜西省各地市2000—2013年的生態(tài)農業(yè)績效進行測算，測算結果見表3。

2.2 生態(tài)農業(yè)績效損失與改善分析

在SBM-DEA模型中，當生態(tài)農業(yè)績效小于1時，松弛變量的大小表明了生態(tài)農業(yè)績效損失的原因。本文將2000—2013年陜西省10個地級市各投入和農業(yè)面源污染的松弛變量除以對應的投入值、農業(yè)面源污染值得到相應的冗余率，將農業(yè)總產值和凈碳匯的松弛變量除以相應的農業(yè)總產值和凈碳匯值得到農業(yè)產出不足率，計算結果見表4。

表3 2000-2013年陜西省生態(tài)農業(yè)績效測算結果

表4 生態(tài)農業(yè)績效投入和產出的損失 %

(1) 從投入角度來看：榆林、銅川在土地上的改善程度較大，這些地區(qū)土地集約利用程度和市場化程度較低，導致土地資源的利用效率不高，出現(xiàn)土地投入過剩的情況；銅川、渭南的勞動力冗余率較高，這些地區(qū)農業(yè)勞動力轉移的速率相對緩慢，農業(yè)從業(yè)人員數(shù)目相對較多(包含了大多數(shù)的兼業(yè)農民)，造成了勞動力投入過剩；銅川和渭南的化肥存在較高的冗余，降低化肥的投入和提高化肥的利用率對改善生態(tài)效率有重要作用；渭南、榆林在機械投入方面的冗余率較高，有較大的改善潛力。

(2) 從非期望產出角度來看：銅川、渭南和榆林有很高的減排空間，近年來，這些地區(qū)的農業(yè)產業(yè)化程度和集約化程度不斷提高，禽畜養(yǎng)殖業(yè)迅速發(fā)展，導致農業(yè)面源污染排放量逐年增加，農業(yè)面源污染冗余增加。

(3) 從期望產出角度來看：榆林的農業(yè)總產值、凈碳匯產出存在嚴重不足，這是榆林生態(tài)農業(yè)績效損失的重要原因之一。

3 生態(tài)農業(yè)績效的演變特征分析

3.1 生態(tài)農業(yè)績效的全局空間自相關分析

利用OpenGeoDa軟件計算2000—2013年陜西省生態(tài)農業(yè)績效全局自相關系數(shù)(Global Moran′s I)。從表5中可以看出，陜西省生態(tài)農業(yè)績效在2000—2013年，空間自相關性系數(shù)整體上呈現(xiàn)先上升后下降的態(tài)勢，即從2000年的-0.020 5增加到2005年的0.035 6，之后又下降到2013年的-0.338 3。這表明Global Moran′s I在樣本期間有小幅波動，但生態(tài)農業(yè)績效整體上呈現(xiàn)出“離散—集聚—離散”的變化趨勢。

表5 全局空間自相關

3.2 生態(tài)農業(yè)績效的局部空間自相關分析

為進一步揭示陜西省各地級市生態(tài)農業(yè)績效局部空間特征，根據Global Moran′s I指數(shù)的時段特征，選取2002年、2013年兩個時間段為研究截面，利用OpenGeoDa軟件獲得陜西省生態(tài)農業(yè)績效的Moran′s I散點分布情況(表6)。在表6中，第Ⅰ象限為“高—高”集聚區(qū)，表示高生態(tài)農業(yè)績效的地級市被高生態(tài)農業(yè)績效的地級市包圍；第Ⅱ象限為“低—高”集聚區(qū)，表示低生態(tài)農業(yè)績效的地級市被高生態(tài)農業(yè)績效的地級市包圍；第Ⅲ象限為“低—低”集聚區(qū)，表示低生態(tài)農業(yè)績效的地級市被低生態(tài)農業(yè)績效的地級市包圍；第Ⅳ象限為“高—低”集聚區(qū)，表示高生態(tài)農業(yè)績效的地級市被低生態(tài)農業(yè)績效的地級市包圍。第Ⅰ，Ⅲ象限表現(xiàn)為空間正相關性，第Ⅱ，Ⅳ象限表現(xiàn)為空間負相關性。從表6中可以明顯看出生態(tài)農業(yè)績效落入空間正相關類型區(qū)的比例由2002年的40%降低到2013年的20%，表明陜西省生態(tài)農業(yè)績效空間集聚性逐漸減弱(異質性增強)，即生態(tài)農業(yè)績效的區(qū)域整體差異在擴大。

表6 2002年、2013年陜西省生態(tài)農業(yè)績效Moran散點分布

3.3 生態(tài)農業(yè)績效區(qū)域差異分析

從2000—2013年陜西省生態(tài)農業(yè)績效的測算結果可以看出，陜西省10地市的生態(tài)農業(yè)績效表現(xiàn)出明顯的地區(qū)差異。準確測算陜西省生態(tài)農業(yè)績效的區(qū)域差異對于促進其農業(yè)與生態(tài)環(huán)境持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展有重要意義，對進一步分析生態(tài)農業(yè)績效的影響因素起著基礎性的作用。本文采用Theil系數(shù)計算陜西省區(qū)域生態(tài)農業(yè)績效的差異。

Theil系數(shù)最早是為研究國家之間的收入差距提出的，由于Theil系數(shù)將區(qū)域總差異分解為組內差異和組間差異，后來被廣泛應用于區(qū)域差異變動研究。設研究總樣本含n個地區(qū)，分為k個組，第i組含有ni個地區(qū)，n=n1+n2+…+nk。

(5)

(6)

(7)

T=TW+TB

(8)

圖1可以看出，陜北地區(qū)的生態(tài)農業(yè)績效區(qū)域內呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，Theil系數(shù)增幅較大，從2001年的0.106 6上升到2005年的0.482 4，隨后降低到2010年的0.084 7，說明受到相應的農業(yè)發(fā)展政策和農業(yè)現(xiàn)代化等方面的影響，2005—2013年陜北各地市的生態(tài)農業(yè)績效的內部差異逐漸減??；陜南地區(qū)的生態(tài)農業(yè)績效在2009—2013年內部差異日益突出，但差異程度不明顯。關中地區(qū)生態(tài)農業(yè)績效的內部差異呈現(xiàn)緩慢上升后下降的趨勢，Theil系數(shù)從2000年的0.022 4上升到2007年的0.086 8，又降低到2013年的0.033 5。3個區(qū)域中，陜北地區(qū)的Theil系數(shù)最大，均值可達到0.270 6，表明陜北地區(qū)的生態(tài)農業(yè)績效差異最大；陜南地區(qū)的Theil系數(shù)均值最小，僅為0.014 1，表明陜南地區(qū)的生態(tài)農業(yè)績效內部的差異在3個區(qū)域中最小。

圖12000-2013年Theil系數(shù)變化趨勢

從圖2中可以看出，陜西省生態(tài)農業(yè)績效的Theil系數(shù)整體上呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，組內差異明顯高于組間差異，陜西省生態(tài)農業(yè)績效差異逐漸擴大。陜西省生態(tài)農業(yè)績效的組內差異和組間差異都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，2000—2006年生態(tài)農業(yè)績效的組內差異的貢獻率大約是組間差異貢獻率的4～10倍，2013年組內差異的貢獻率和組間差異貢獻率差距迅速發(fā)生波動性變化，2013年組內差異的貢獻率是組間差異貢獻率的23.56倍，而2007年生態(tài)農業(yè)績效的組內差異貢獻率是組間差異貢獻率的44.25倍。

圖2生態(tài)農業(yè)績效Theil系數(shù)分解

4 結 論

基于陜西省2000—2013年10地市的基礎統(tǒng)計數(shù)據，運用清單列表分析法以GB3838—2002中Ⅲ類水質標準計算出陜西省10地市農業(yè)面源污染、利用碳匯計算法得到各地市農業(yè)凈碳匯量，根據SBM-DEA模型計算出陜西省生態(tài)農業(yè)績效，求得陜西省生態(tài)農業(yè)績效時空演變特征和區(qū)域差異，得到以下結論：(1) 陜西省生態(tài)農業(yè)績效在2000—2013年呈現(xiàn)空間集聚性逐漸減弱(異質性增強)的態(tài)勢，生態(tài)農業(yè)績效的區(qū)域整體差異在擴大。(2) 陜西省生態(tài)農業(yè)績效的Theil系數(shù)整體上呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，組內差異明顯高于組間差異，陜西省生態(tài)農業(yè)績效差異逐漸擴大；陜北地區(qū)、陜北和關中地區(qū)的生態(tài)農業(yè)績效差異明顯，陜北地區(qū)的差異最大，陜南地區(qū)的差異最小。

實證研究結果顯示陜西省的生態(tài)農業(yè)績效總體水平較低、區(qū)域差異明顯，面臨著農業(yè)經濟發(fā)展和農業(yè)生態(tài)環(huán)境保護的兩大任務。同時，具有在建立“資源節(jié)約、環(huán)境友好型”的兩型農業(yè)方面存在較大的潛力。為此，陜西省應在以下幾方面加強建設：(1) 政策層面。在對農業(yè)生態(tài)進行全價值評估的基礎上，建立科學合理的農業(yè)生態(tài)補償標準，引導各地市走低資源消耗、低環(huán)境污染的農業(yè)持續(xù)發(fā)展道路，提高生態(tài)農業(yè)績效。(2) 技術層面。合理調整種植業(yè)結構，實現(xiàn)糧食作物與經濟作物播種面積達到最優(yōu)配比狀態(tài)；采用測土施肥、水肥一體化等措施，控制氮肥和磷肥的使用量，減少因化肥流失等造成的TN和TP的排放；在擴大農業(yè)機械使用規(guī)模的基礎上，重點是提高農業(yè)機械使用效率；降低農業(yè)生產中的碳排量。(3) 經營主體層面。加大對經營者的培訓力度，及時監(jiān)測并發(fā)布農業(yè)生產過程中病蟲害、水肥需求等信息，引導各經營主體合理投入農業(yè)生產要素，提高要素空間配置效率，促進區(qū)域生態(tài)農業(yè)績效的提高。

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AssessmentandAnalysisonPerformanceofEcologicalAgricultureinShaanxiProvince

CAI Jie1，2, XIA Xianli1，2

(1.CollegeofEconomicsandManagement,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China；2.AppliedEconomicResearchCenter,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China)

The development of eco-agriculture has an important role in promoting rural economic development, improving the ecological environment and getting rid of poverty. In order to study the basic situation and evolution characteristics of agricultural performance in Shaanxi Province, we calculated the efficiency of ecological agriculture with the SBM-DEA model based on the low-carbon perspective in Shaanxi Province. Then global spatial autocorrelation analysis, local spatial autocorrelation analysis and Theil coefficient are used to dissect evolution characteristics about the efficiency of ecological agriculture. In the process of the development of ecological agriculture in Shaanxi Province, large redundant amounts present in the ecological agriculture inputs and the undesirable output, especially agricultural labor force, agricultural fertilizers and agricultural nonpoint source pollution; spatial clustering weakens gradually while regional differences expand progressively, also there is a big difference among southern part of Shaanxi, Guanzhong and northern part of Shaanxi. Therefore, some countermeasures are put forward. Agricultural economic development and agricultural ecological environmental protection are two major tasks of Shaanxi Province.

low-carbon; ecological agriculture; SBM-DEA model; spatial autocorrelation; regional differences

2016-05-26

：2016-06-15

國家重點研發(fā)計劃子課題“水土流失治理與生態(tài)產業(yè)耦合機制與協(xié)同途徑”(2016YFC0501707-03)；教育部人文社科項目“政府主導下農地流轉對農戶福利影響及改進策略研究”(15YJA790068)；國家自然科學基金“空間變參數(shù)成礦預測信息綜合模型研究”(41602336)

蔡潔(1989—),女,山東文登人,博士研究生,研究方向為區(qū)域經濟與土地管理。E-mail:wh_caijie@126.com

夏顯力(1973—),男,安徽懷寧人,博士,教授,主要從事土地經濟與管理、城鎮(zhèn)化與區(qū)域經濟發(fā)展研究。E-mail:xnxxli@163.com

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：1005-3409(2017)03-0277-06