農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出建模及分析研究

王鑫浩

（山西大同大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，山西 大同 037009）

土地資源指的是在生產(chǎn)過(guò)程中可以滿(mǎn)足人類(lèi)當(dāng)今與未來(lái)生產(chǎn)、物質(zhì)生活的需要，而能夠使用的相關(guān)土地資源。一般以經(jīng)濟(jì)效益來(lái)表征土地的使用效率和狀況，人們從向土地投入勞動(dòng)力與物質(zhì)而帶來(lái)更多價(jià)值，進(jìn)而從中得到收益。合理開(kāi)發(fā)土地資源，可以促進(jìn)推動(dòng)地區(qū)的社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。但是，農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村基建、外來(lái)工業(yè)等也造成了各種污染、破壞農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。應(yīng)該從理論層面解決農(nóng)業(yè)發(fā)展、資源利用過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)

1.1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展研究現(xiàn)狀

最近5 年以來(lái)，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展研究中出現(xiàn)了豐碩的研究成果。印度知名專(zhuān)家Rani 論述了促進(jìn)生態(tài)友好型農(nóng)業(yè)不斷發(fā)展的策略，以提升農(nóng)業(yè)資源配置的實(shí)效性。美國(guó)農(nóng)業(yè)部2014 年評(píng)價(jià)了本國(guó)十年來(lái)開(kāi)展農(nóng)業(yè)系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)的實(shí)際效果，對(duì)水質(zhì)動(dòng)態(tài)氣候影響、土地利用趨勢(shì)等進(jìn)行諸多方面的分析。美國(guó)既確保自身農(nóng)業(yè)系統(tǒng)持續(xù)產(chǎn)出，又給其他國(guó)家提供較強(qiáng)的借鑒價(jià)值。20 世紀(jì)80 年代國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)極度缺乏所需要的資源，亟需完全解決溫飽問(wèn)題。當(dāng)時(shí)，提升我國(guó)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出能力是最關(guān)鍵的任務(wù)。進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)峻。如何深層次地推動(dòng)學(xué)術(shù)界研究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)程，為國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、相關(guān)部門(mén)和單位做出正確決策等，提供科學(xué)的理論參考。這也是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研的主要任務(wù)[1]。

1.2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

如今科技突飛猛進(jìn)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中投入越來(lái)越多的農(nóng)藥、機(jī)械、化肥等輔助能。人類(lèi)未能高度重視環(huán)境資源的價(jià)值，農(nóng)業(yè)污染、土壤硬化等生態(tài)問(wèn)題凸顯。主要原因在于，不科學(xué)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，投入的農(nóng)業(yè)要素投入結(jié)構(gòu)不合理。在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，如何充分地發(fā)揮諸多生產(chǎn)要素發(fā)揮自身功能，平衡能量與系統(tǒng)物質(zhì)間的關(guān)系等，成為如何確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)正常的研究熱點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)“兩型”發(fā)展，是農(nóng)業(yè)迫切要實(shí)現(xiàn)的主要任務(wù)[2]。

投入的勞動(dòng)力、化肥、土地資源、農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格、農(nóng)田水利設(shè)施、農(nóng)業(yè)機(jī)械化等輔助能，都會(huì)制約農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，影響農(nóng)業(yè)產(chǎn)出。確定其中的限制因素與主要驅(qū)動(dòng)因素，對(duì)它們的影響力強(qiáng)弱進(jìn)行分析，以深刻掌握農(nóng)業(yè)系生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)規(guī)律，對(duì)農(nóng)業(yè)調(diào)控和投入進(jìn)行指導(dǎo)。

2 理論研究

2.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)是人類(lèi)在特定區(qū)域與時(shí)間開(kāi)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，利用農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中非生物與非生物環(huán)境間、不同生物種群間的關(guān)系，受到人工控制和調(diào)節(jié)的影響，形成了發(fā)展水平、形式各不相同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系。它和自然生態(tài)系統(tǒng)相類(lèi)似，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)同樣包括四大基本要素，即分解者、消費(fèi)者、生產(chǎn)者、環(huán)境。它們共同組成了能量轉(zhuǎn)化與物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，這個(gè)半自然生態(tài)系統(tǒng)受到人類(lèi)的調(diào)節(jié)和控制[3]。

2.2 投入產(chǎn)出分析理論

投入產(chǎn)出分析的含義是，在相關(guān)經(jīng)濟(jì)理論知識(shí)的指導(dǎo)下，編制和設(shè)計(jì)投入產(chǎn)出表，研發(fā)出針對(duì)性的產(chǎn)出投入模型，對(duì)社會(huì)再生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不同部門(mén)之間的相關(guān)數(shù)量依存關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)全面的分析。因此，它屬于數(shù)量分析法。投入指的是某個(gè)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)領(lǐng)域的占用或消耗。它重點(diǎn)指的是，人們?cè)谏a(chǎn)活動(dòng)中占用或者消費(fèi)勞動(dòng)力、輔助材料、原材料、燃料等。產(chǎn)出指的是生產(chǎn)活動(dòng)創(chuàng)造的成果，即通過(guò)開(kāi)展經(jīng)濟(jì)活動(dòng)而獲得的服務(wù)和貨物的總量及其使用、分配的相應(yīng)去向，涵蓋最終使用與中間使用。

3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出模型分析

3.1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出建模的可行性

以往使用的實(shí)物型產(chǎn)出投入模型能夠表明不同要素在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的相互經(jīng)濟(jì)關(guān)系，但它不能展示出農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境和不同要素的關(guān)系。而且，因?yàn)檗r(nóng)業(yè)不同要素間存在著衡量單位，無(wú)法直接在表中進(jìn)行合并。所以，以往的分析模型僅僅做好了橫向平衡，但無(wú)法做好縱向平衡。因?yàn)閭鹘y(tǒng)模型的局限性比較大，本文嘗試將經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)的投入產(chǎn)出模型與能值理論結(jié)合起來(lái)。

H.T.Odum 是著名的“系統(tǒng)生態(tài)學(xué)之父”，提出了能值理論，將太陽(yáng)能值（單位是sej）當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)，以表達(dá)與衡量經(jīng)濟(jì)與資源環(huán)境的共同度量。引入這個(gè)理論，可以化解傳統(tǒng)模型不能進(jìn)行縱向合并的難題。其內(nèi)部要素的實(shí)際投入情況既能夠表明經(jīng)濟(jì)價(jià)值的具體投入狀況，又能夠表現(xiàn)經(jīng)濟(jì)共同投入與資源投入的具體情況[4]。

本文立足于實(shí)物型投入產(chǎn)出模型，密切結(jié)合能值分析方法和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的具體狀況，建立農(nóng)業(yè)能值產(chǎn)出投入模型。把經(jīng)濟(jì)學(xué)和生態(tài)學(xué)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，希望為研究鄉(xiāng)村生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展提供更多的方法和思路。

3.2 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)能值投入產(chǎn)出表編制

在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)能值投入產(chǎn)出表的過(guò)程中，立足于實(shí)物型投入產(chǎn)出表，據(jù)此聯(lián)系能值分析方法與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出實(shí)用性最強(qiáng)的農(nóng)業(yè)能值投入產(chǎn)出表。該表可以有效地表明不同產(chǎn)品間存在的生態(tài)聯(lián)系與經(jīng)濟(jì)聯(lián)系。

表1 是該表水平方向表明依據(jù)經(jīng)濟(jì)用途使用農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的具體情況。從過(guò)去的實(shí)物型投入產(chǎn)出表來(lái)看，水平方向包括最終產(chǎn)品與中間產(chǎn)品，中間產(chǎn)品意味著生產(chǎn)領(lǐng)域在這個(gè)階段需要加工的相關(guān)產(chǎn)品。最終產(chǎn)品意味著生產(chǎn)領(lǐng)域在本階段內(nèi)業(yè)已加工好的相關(guān)產(chǎn)品，處于能夠使用的狀態(tài)。最終產(chǎn)品與中間產(chǎn)品之和即總產(chǎn)品數(shù)量。農(nóng)產(chǎn)品包括商品產(chǎn)品與非商品產(chǎn)品，其中非商品產(chǎn)品是農(nóng)民群眾在生活、農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域消費(fèi)的各種產(chǎn)品，比如農(nóng)民消費(fèi)的各種農(nóng)產(chǎn)品等等。但是，商業(yè)產(chǎn)品是指農(nóng)民向社會(huì)銷(xiāo)售的相關(guān)產(chǎn)品。

表1 水平方向包括四個(gè)象限。第Ⅰ象限代表著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出的中間產(chǎn)品，即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中消耗的相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品數(shù)目。第Ⅱ象限意味著農(nóng)村自留產(chǎn)品，即農(nóng)民為滿(mǎn)足自我生活而消費(fèi)的各種農(nóng)產(chǎn)品。第Ⅲ象限代表著非農(nóng)業(yè)中間產(chǎn)品，它意味著農(nóng)產(chǎn)品銷(xiāo)售給紡織廠、皮革廠等進(jìn)行深加工的相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品。第Ⅳ象限代表著商品產(chǎn)品，它指的是在農(nóng)村、城市中直接銷(xiāo)售的相關(guān)農(nóng)產(chǎn)品。從該表的垂直方向來(lái)看，它代表著在生產(chǎn)過(guò)程中各種農(nóng)產(chǎn)品耗費(fèi)的工業(yè)輔助能、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品與有機(jī)能等。從垂直方向來(lái)看，該表包括三個(gè)象限：第Ⅰ象限代表著生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品的過(guò)程中需要為之投入的相關(guān)情況，第Ⅴ象限代表的是生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品中亟需投入的化肥、電力等各種工業(yè)輔助能等。第Ⅵ象限代表著生產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品中需要投入的有機(jī)肥、勞力等有機(jī)能。

表1 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出表Tab.1 The input-output table of modern agriculture

3.3 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)能值投入產(chǎn)出模型

農(nóng)業(yè)能值直接消耗系數(shù)表明生產(chǎn)單位農(nóng)產(chǎn)品的過(guò)程中平均消耗的能值量。例如，在種植稻谷的過(guò)程中運(yùn)用種子的相關(guān)能值量，就是稻谷對(duì)相關(guān)稻谷種子的直接能值消耗。而且，在稻谷種植過(guò)程中消耗的有機(jī)肥和畜工。役畜的各種飼料中包括稻谷，它使用的畜工與有機(jī)肥同樣要分?jǐn)側(cè)舾傻竟确矫娴哪苤迪摹４思捶N植稻谷過(guò)程中針對(duì)稻谷方面的間接能值消耗。除此之外，直接能值消耗和全部的間接能值消耗之和，即為完全能值消耗。所以生產(chǎn)各農(nóng)產(chǎn)品的過(guò)程中，會(huì)在不同程度上對(duì)其他農(nóng)產(chǎn)品形成間接能值消耗。

結(jié)合投入產(chǎn)出理論，要依據(jù)以下公式來(lái)計(jì)算完全消耗系數(shù)矩陣B。

在該公式中，A、B 分別代表著直接消耗系數(shù)矩陣與國(guó)民經(jīng)濟(jì)中全部產(chǎn)品的完全消耗系數(shù)矩陣[1]。

從農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)領(lǐng)域的農(nóng)業(yè)能值完全消耗系數(shù)與農(nóng)業(yè)能值直接消耗系數(shù)來(lái)看，畜牧業(yè)產(chǎn)品、種植業(yè)產(chǎn)品，農(nóng)副產(chǎn)品、漁業(yè)產(chǎn)品之間在經(jīng)濟(jì)能值方面存在直接或者間接的依存關(guān)系。然而對(duì)林業(yè)產(chǎn)品而言，上述多種產(chǎn)品對(duì)其能值投入并不多，林業(yè)對(duì)核心部門(mén)之間也不存在較多的能值投入。它意味著，生產(chǎn)林產(chǎn)品和其他部門(mén)間基本上不存在經(jīng)濟(jì)能值方面的依存關(guān)系。在這其中，漁業(yè)、畜牧業(yè)、種植業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品對(duì)相關(guān)農(nóng)副產(chǎn)品形成最大依賴(lài)。由此可知，每個(gè)部門(mén)的能值產(chǎn)出主要來(lái)自于秸稈方面的投入。

4 結(jié)語(yǔ)

因地制宜，要求當(dāng)?shù)亓⒆阌谧陨砩鷳B(tài)農(nóng)業(yè)的實(shí)際情況，將能值產(chǎn)出優(yōu)勢(shì)當(dāng)作重中之重，按照本地區(qū)的實(shí)際情形來(lái)打造當(dāng)?shù)氐奶禺a(chǎn)領(lǐng)域。生態(tài)式農(nóng)業(yè)是非常卓越的生態(tài)發(fā)展方式，能夠讓農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)充分發(fā)揮自身功能，促進(jìn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)性發(fā)展。首先，只有全方位開(kāi)發(fā)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，大力塑造和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，才能充分地發(fā)揮生態(tài)式農(nóng)業(yè)的作用和功能；其次，以友好的開(kāi)發(fā)手段，保障生態(tài)環(huán)境的發(fā)展能力、潛力和質(zhì)量。在朝著生態(tài)農(nóng)業(yè)穩(wěn)步邁進(jìn)的過(guò)程中，務(wù)必嚴(yán)格控制工業(yè)輔助能值投入，增加有機(jī)能能值方面的投入比例。這也是維持和保證農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境避免受到外界干擾的關(guān)鍵操作。