數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法在朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)干旱用水效率的測(cè)算應(yīng)用

潘志濤

(遼寧陸海項(xiàng)目管理咨詢有限公司，沈陽(yáng) 110031)

0 前 言

有效計(jì)算農(nóng)業(yè)用水效率可為提高該區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率提供有效科學(xué)依據(jù)[1-5]，目前而言，多數(shù)區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率估算是根據(jù)農(nóng)業(yè)用水量來(lái)進(jìn)行分析的，很少有研究能夠綜合考慮農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入指標(biāo)對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響。農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出和投入指標(biāo)必將對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率產(chǎn)生更大的影響[6]。因此，有必要將農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入指標(biāo)結(jié)合起來(lái)，以有效地檢驗(yàn)農(nóng)業(yè)用水效率，從而提高區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率。隨著城市及工業(yè)化的迅猛發(fā)展，用水矛盾愈來(lái)愈顯得突出，為了盡快解決農(nóng)業(yè)用水之間的矛盾，有必要盡快提高區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率[7-15]。因此，文章引入了一種數(shù)據(jù)包絡(luò)方法，可以從農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入指標(biāo)有效地衡量區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率。

1 數(shù)值包括分析方法及步驟

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為農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算值；ε為計(jì)算參數(shù)，取值為10-5；t為農(nóng)業(yè)產(chǎn)生指標(biāo)；m為投入指標(biāo)；n為計(jì)算單元；λj為組合計(jì)算單元；S-、S+為農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出不足的比例；xij0為第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：

若果測(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)

式中：x0*、y0*為不同計(jì)算條件下農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算值；Si-、Sr+則不同計(jì)算條件下的農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入指標(biāo)；C2R和BC2為不同計(jì)算條件的配比指標(biāo)。

2 研究實(shí)例

2.1 指標(biāo)選取

以朝陽(yáng)市為例，以農(nóng)業(yè)灌溉用水及耗水量，耕地面積及從事農(nóng)業(yè)的人數(shù)為農(nóng)業(yè)投入指標(biāo)，選擇農(nóng)業(yè)勞動(dòng)者的收入及有效灌溉面積、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)合朝陽(yáng)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，2008年-2017年朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。

表1 2008-2017年朝陽(yáng)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)合朝陽(yáng)市2008-2017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，農(nóng)業(yè)用水效率指標(biāo)測(cè)算結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 農(nóng)業(yè)用水效率指標(biāo)測(cè)算結(jié)果

從各用水效率測(cè)算指標(biāo)結(jié)果可看出，數(shù)據(jù)包絡(luò)分析方法計(jì)算的效率值>0.5的屬于有效年份，這些年份中農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和產(chǎn)出比例較為平衡，而其他年份效率值均>0.5，年份投入和產(chǎn)出比例較大，屬于農(nóng)業(yè)效率用水較高的年份，也表明這些年份農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入存在不平衡的現(xiàn)象。2008-2010年朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)投入比例較低，這一時(shí)期農(nóng)業(yè)用水效率較低，從2010年以后朝陽(yáng)市加大農(nóng)業(yè)用水效率的提升，對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)出比例，通過(guò)分析這一時(shí)間段朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出比例分別為0.45和0.56，農(nóng)業(yè)用水效率也可達(dá)到50%以上。

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)朝陽(yáng)市2008-2017年的農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行定量測(cè)算，朝陽(yáng)市2008-2017年農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算結(jié)果，見(jiàn)表3。

表3 朝陽(yáng)市2008-2017年農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算結(jié)果

從農(nóng)業(yè)效率測(cè)算結(jié)果可看出，2008-2010年由于朝陽(yáng)市由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)未能優(yōu)化，農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入比例較低，使得這一階段農(nóng)業(yè)用水效率不高，規(guī)模收益總體呈現(xiàn)遞減變化。而從2010年開(kāi)始，由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化不斷增加，朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入比例逐步提升，使得區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率值不斷提高，總體規(guī)模收益有所改善。從各年份總體規(guī)模收益可看出，隨著農(nóng)業(yè)用水效率的增加，規(guī)模收益變化較為穩(wěn)定，這主要是因?yàn)閰^(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率的變化除受到農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入比例的影響，還受到區(qū)域農(nóng)業(yè)供水變化，對(duì)于朝陽(yáng)地區(qū)而言，城鎮(zhèn)居民生活用水、農(nóng)業(yè)用水矛盾一直較為緊張，使得區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率很難得到有效滿足，但規(guī)模收益總體變化還是處于遞增變幅。

2.4 農(nóng)業(yè)用水效率無(wú)效年份的原因剖析

對(duì)于農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算無(wú)效的年份，采用數(shù)據(jù)包絡(luò)模型對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行投影分析，朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)用水效率無(wú)效年份指標(biāo)投影分析結(jié)果，見(jiàn)表4。

從投影分析結(jié)果可看出，朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)用水效率<30%即為無(wú)效年份，這些年份的農(nóng)業(yè)投入均成正向變化，說(shuō)明農(nóng)業(yè)用水效率的主因在于農(nóng)業(yè)耗水量較大，使得其農(nóng)業(yè)用水轉(zhuǎn)化效率得不到有效滿足，因此在農(nóng)業(yè)用水效率較低的時(shí)期，需要降低農(nóng)業(yè)耗水量，增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的比例，對(duì)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，在提升農(nóng)業(yè)用水效率的同時(shí)，增加農(nóng)業(yè)規(guī)模收益的程度。

表4 朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)用水效率無(wú)效年份指標(biāo)投影分析結(jié)果

3 結(jié) 論

1)2010年以后朝陽(yáng)市加大農(nóng)業(yè)用水效率的提升，對(duì)農(nóng)業(yè)產(chǎn)出結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，增加了農(nóng)業(yè)產(chǎn)出比例，這一時(shí)間段朝陽(yáng)市農(nóng)業(yè)投入和產(chǎn)出比例分別為0.45和0.56，農(nóng)業(yè)用水效率可達(dá)到50%以上。

2)農(nóng)業(yè)用水效率的變化除受到農(nóng)業(yè)產(chǎn)出和投入比例的影響，還受到區(qū)域農(nóng)業(yè)供水變化，對(duì)于朝陽(yáng)地區(qū)而言，城鎮(zhèn)居民生活用水、農(nóng)業(yè)用水矛盾一直較為緊張，使得區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率很難得到有效滿足，但通過(guò)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，其農(nóng)業(yè)規(guī)模收益總體變化還是處于遞增變幅。

3)在農(nóng)業(yè)用水效率較低的時(shí)期，需要降低農(nóng)業(yè)耗水量，增加農(nóng)業(yè)產(chǎn)出的比例，對(duì)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，在提升農(nóng)業(yè)用水效率的同時(shí)，增加農(nóng)業(yè)規(guī)模收益的程度。