基于數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法的農(nóng)業(yè)用水效率定量測(cè)算

汪 晶

(遼寧省鐵嶺水文局， 遼寧 鐵嶺 112000)

區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率定量測(cè)算對(duì)于農(nóng)業(yè)用水有效規(guī)劃具有十分重要的作用[1]。當(dāng)前，農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算主要采用以下3種方式，第一種方式為主要通過(guò)田間水量測(cè)定的方式進(jìn)行，通過(guò)對(duì)田間水量的測(cè)試，分析其用水效率，這種方式在國(guó)內(nèi)地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率定量測(cè)算中得到應(yīng)用[2- 5]。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于可對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行較為準(zhǔn)確的測(cè)定，缺點(diǎn)在于不能有效考慮農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)的變化[6]。第二中方式是采用模型方法對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)算[7- 13]，這種方式的優(yōu)點(diǎn)可以考慮不同因素對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響，但缺點(diǎn)在于需要較長(zhǎng)的歷時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)序列作為模型精度及參數(shù)的調(diào)整和優(yōu)化[11]。第三種方法為采用效率的分析的方式通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)的分析其農(nóng)業(yè)用水效率[12]。這種方式優(yōu)點(diǎn)在于可考慮農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入比例的變化，從而對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)算，這種方式在許多區(qū)域得到應(yīng)用，但在遼寧地區(qū)還未得到相關(guān)應(yīng)用，阜新地區(qū)屬于遼寧省農(nóng)業(yè)干旱區(qū)，農(nóng)業(yè)用水效率的測(cè)算對(duì)于提高農(nóng)業(yè)用水量，保障農(nóng)業(yè)用水具有重要的意義。

1 農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算方法

美國(guó)學(xué)者Charnes等[10]基于效率分析的數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法，該方法通過(guò)C2R和BC2兩個(gè)重要的效率指標(biāo)值進(jìn)行農(nóng)業(yè)用水效率的測(cè)算：

(1)

(2)

(3)

式中，θ—農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算值；ε—計(jì)算參數(shù)，取值為10-5；t—農(nóng)業(yè)產(chǎn)生指標(biāo)；m—投入指標(biāo)；n—計(jì)算單元；λj—組合計(jì)算單元；S-、S+—農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出不足的比例；xij0—第i類農(nóng)業(yè)第j類投入指標(biāo)；yij0—第i類農(nóng)業(yè)第j類產(chǎn)出指標(biāo)。

在方程中，若：

θ*=1，且S-*=0，S+*=0， 則表示θ農(nóng)業(yè)用水效率無(wú)效。若：

如果測(cè)算的效率無(wú)效，則需要對(duì)計(jì)算單元進(jìn)行重新設(shè)置計(jì)算條件：

要對(duì)決策單元進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的決策單元需要令方程滿足一定的條件，方程滿足的條件為：

(4)

(5)

2 研究實(shí)例

2.1 指標(biāo)選取

本文以阜新市為研究實(shí)例，選取農(nóng)業(yè)灌溉水量、耕種面積、灌溉耗水量及耕種在崗?fù)度肴藛T數(shù)量作為農(nóng)業(yè)投入指標(biāo)，選取農(nóng)業(yè)在崗人數(shù)收入、灌溉耕種有效面積、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)收入和生產(chǎn)總量作為產(chǎn)出的指標(biāo)。結(jié)合阜新市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒，對(duì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，見(jiàn)表1。

表1 2009—2019年阜新市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

2.2 指標(biāo)計(jì)算

結(jié)合阜新市2009—2019年農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法下各指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

從阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率指標(biāo)測(cè)算結(jié)果可看出，當(dāng)測(cè)算的農(nóng)業(yè)用水效率指標(biāo)值超高0.5，則表明農(nóng)業(yè)用水效率為有效年份，農(nóng)業(yè)用水效率有效則表明農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)投入和產(chǎn)出的比例較為合理。從各年份農(nóng)業(yè)用水效率的變化情況可看出，阜新市農(nóng)業(yè)用水效率指標(biāo)低于0.5的年份較多，農(nóng)業(yè)用水效率較低，這主要是因?yàn)楦沸碌貐^(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入比例較低，未能完全實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。為提高阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率，需要加大對(duì)阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，調(diào)整農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出比例，從而有效提高阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率值。

2.3 農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算

在農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算的基礎(chǔ)上，采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法對(duì)阜新市2009—2019年的農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行定量測(cè)算，測(cè)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 阜新市2009—2019年農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算結(jié)果

基于阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)算，從測(cè)算結(jié)果可看出阜新地區(qū)在2009—2010年，由于未對(duì)其農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入結(jié)構(gòu)比例進(jìn)行優(yōu)化，使得其農(nóng)業(yè)用水效率總體較低，農(nóng)業(yè)用水效率規(guī)模收益為遞減趨勢(shì)，而從2011年開(kāi)始，阜新地區(qū)開(kāi)始對(duì)農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，降低農(nóng)業(yè)投入提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出，使得農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出比例得到優(yōu)化和調(diào)整，阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水規(guī)模得到一定程度的改善，農(nóng)業(yè)用水效率增加，而從2014年開(kāi)始，受到區(qū)域農(nóng)業(yè)用水比例的調(diào)整，區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率有所遞減，但總體要好于2009年左右的農(nóng)業(yè)用水效率，農(nóng)業(yè)用水效率可滿足區(qū)域農(nóng)業(yè)用水需求。

2.4 農(nóng)業(yè)用水效率影響原因分析

對(duì)阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，影響因素分析結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 阜新市農(nóng)業(yè)用水效率影響因素分析結(jié)果

從影響因素分析結(jié)果可看出，灌溉水量和灌溉耗水量是阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率影響程度最大的兩個(gè)因素，其次為農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和作物產(chǎn)量，這兩個(gè)指標(biāo)為農(nóng)業(yè)用水效率影響的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出因素，在這兩個(gè)指標(biāo)中農(nóng)業(yè)產(chǎn)值對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率影響最大，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值越高，阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率一般較高。對(duì)灌溉水量和灌溉耗水量是阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)投入影響的重要指標(biāo)，農(nóng)業(yè)灌溉水量越高，耗水量越低，則農(nóng)業(yè)用水效率越高。在農(nóng)業(yè)用水效率影響因子中，作物產(chǎn)量對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響度最低，這主要是因?yàn)檗r(nóng)作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)用水效率的相關(guān)度較低，使得其對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響程度較低。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率指標(biāo)低于0.5的年份較多，農(nóng)業(yè)用水效率較低，這主要是因?yàn)楦沸碌貐^(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入比例較低，未能完全實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

(2)阜新地區(qū)從2014年開(kāi)始，受到區(qū)域農(nóng)業(yè)用水比例的調(diào)整，區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率有所遞減，但總體要好于2009年左右的農(nóng)業(yè)用水效率，農(nóng)業(yè)用水效率可滿足區(qū)域農(nóng)業(yè)用水需求。

(3)灌溉水量和灌溉耗水量是阜新地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率影響程度最大的兩個(gè)因素，其次為農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和作物產(chǎn)量。