基于Malmquist指數(shù)模型的生豬規(guī)?；B(yǎng)殖動態(tài)環(huán)境效率分析

李奇 喻言

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)）

“豬糧安天下”是對我國人民肉類需求的形象概括。據(jù)《中國畜牧獸醫(yī)年鑒》統(tǒng)計，2017年年末我國生豬存欄量為44158.9萬頭，能繁母豬存欄量為4471.5萬頭，規(guī)模養(yǎng)豬場（年出欄豬超過100頭）的數(shù)量達104.52萬戶，儼然成為生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)頭羊。規(guī)模化養(yǎng)殖能提高出欄率、增加農(nóng)產(chǎn)品市場供給，同時也集中產(chǎn)生面源污染。目前，在生豬養(yǎng)殖過程中最大的污染源之一來自糞便，其占比接近畜牧業(yè)糞便總量的一半，且綜合利用率一直未能提高，一方面是生豬需求大的市場背景和飲食結(jié)構(gòu)難以調(diào)整，另一方面是環(huán)境污染嚴(yán)重亟待解決。從養(yǎng)殖戶來說，生產(chǎn)效率低，環(huán)境成本高，缺乏有效提高途徑。從廣大人民來說，生豬養(yǎng)殖外部性導(dǎo)致生活環(huán)境遭到破壞，GeGDP與GDP之間的差距加大。由此，解決規(guī)?；i養(yǎng)殖、環(huán)境污染兩難問題成為焦點，養(yǎng)殖規(guī)模的擴大、集約程度的深化和消費需求的變革，給日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染不斷施壓。

一、文獻綜述

（一）生豬規(guī)?；B(yǎng)殖的現(xiàn)狀

自改革開放以來，我國生豬養(yǎng)殖大體經(jīng)歷了散養(yǎng)、共養(yǎng)、集體飼養(yǎng)、國營飼養(yǎng)、規(guī)模養(yǎng)殖等階段，目前處于規(guī)?；涌烨叶喾N養(yǎng)殖方式共存的階段，尤其1998年后，我國的生豬養(yǎng)殖有從散養(yǎng)到規(guī)?；B(yǎng)殖的明顯過渡，具體表現(xiàn)為：規(guī)模化水平不斷提高、養(yǎng)殖主體結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化、區(qū)域化布局形成、優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)突出、養(yǎng)殖污染日趨嚴(yán)重等[1]。張清源和趙建以黑龍江省畜牧業(yè)發(fā)展為例，基于非洲豬瘟的大環(huán)境背景，大型生豬養(yǎng)殖企業(yè)受到重創(chuàng)，使得原本養(yǎng)殖成本較高的畜產(chǎn)品喪失了競爭力，小規(guī)模散戶的情況更加嚴(yán)峻[2]，除了市場壓力和需求減少以外，衛(wèi)生防疫漏洞在此次豬瘟疫情下一覽無余，各主體間缺少聯(lián)合機制是最明顯的軟肋[3]。劉婷和周楊通過對22個省區(qū)的數(shù)據(jù)研究得出養(yǎng)殖成本的高低還受養(yǎng)殖戶意識的影響，若對成本非效率采取宣傳和教育等措施進行引導(dǎo)，規(guī)模化生豬養(yǎng)殖的成本將大大提高，特別是對我國中部及西南部傳統(tǒng)生豬養(yǎng)殖大省[4]。許鶴等基于四種不同規(guī)模和灰色局勢決策法，發(fā)現(xiàn)對江蘇省來說，中規(guī)模養(yǎng)殖是最具有效益的，在產(chǎn)品質(zhì)量、成本控制及環(huán)境要求上更符合現(xiàn)階段畜禽養(yǎng)殖和生態(tài)多樣性的要求[5]。

（二）環(huán)境污染影響

生豬養(yǎng)殖規(guī)?；l(fā)展會產(chǎn)生大量的水污染、重金屬污染、大氣污染及微生物污染等。養(yǎng)殖廢水主要來源于豬糞便排泄物和沖洗豬槽豬舍，具有集中排放、富營養(yǎng)、水量大等特點。何余湧等通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖廢水中的COD、NH3-N、P及微量元素濃度高[6]，若未經(jīng)處理通過地表徑流會造成地下水污染，過多的N、P會使水體富營養(yǎng)化，產(chǎn)生水華、赤潮等現(xiàn)象。畜禽飼料中常用的礦物質(zhì)添加劑能使重金屬與糞便相結(jié)合，產(chǎn)生環(huán)境污染。Z.Feng等研究了七種常存在于動物飼料中的重金屬，當(dāng)這些糞便作為肥料或直接排放到環(huán)境中時，能在土壤和農(nóng)作物中積累，進一步對生態(tài)環(huán)境造成潛在風(fēng)險[7]。另外，氨氣和硝酸鹽的污染也十分嚴(yán)重且隨季節(jié)變化。W.Xu等研究了北京附近某典型使用干清糞收集系統(tǒng)進行豬場NH3動態(tài)調(diào)查，檢測到豬場的NH3排放量有很大的季節(jié)性變化[8]。在飼養(yǎng)生豬時還有一大污染源來自微生物污染。B.Trawinska et.al對豬場附近空氣進行收集鑒定，發(fā)現(xiàn)大量的大腸桿菌、藍菌、木葡萄菌、結(jié)核鏈球菌、乳白色葡萄球菌、糞腸球菌，部分病原菌的存在會對人類和生豬的健康有一定影響[9]。

（三）環(huán)境效率測度

目前關(guān)于生豬規(guī)?；B(yǎng)殖的環(huán)境效率測度多以跨省面板數(shù)據(jù)模型為典型，具體集中在兩大方面：一是使用單一效率指標(biāo)來分析最優(yōu)規(guī)模。劉春明和周楊利用包含非期望產(chǎn)出的超效率SBM-DEA模型，比較了TFP和GTFP，發(fā)現(xiàn)規(guī)?；i養(yǎng)殖環(huán)境效率普遍低于全要素生產(chǎn)率，在所研究的地區(qū)中青海、湖南和上海達到了前沿水平，并證明了環(huán)境效率的空間存在收斂[10]。谷小科等采用SBM方向性距離函數(shù)和Malmquist指數(shù)構(gòu)建了GTFP指數(shù)，發(fā)現(xiàn)小規(guī)模養(yǎng)殖場的GTFP主要由技術(shù)進步影響，而中大規(guī)模養(yǎng)殖場的GTFP由技術(shù)效率影響[11]。二是利用多個環(huán)境效率指標(biāo)比對分析現(xiàn)狀。王善高等基于技術(shù)效率、環(huán)境技術(shù)效率及環(huán)境效率三者之間的關(guān)系，利用SFA超越對數(shù)算法，說明了生豬養(yǎng)殖技術(shù)效率的“倒U型”特點，以及環(huán)境技術(shù)效率和環(huán)境效率均向右上方傾斜的特點，除此之外，環(huán)境效率還存在兩極化現(xiàn)象，區(qū)別于其他兩個指數(shù)，而環(huán)境的改善更多還是要依靠低環(huán)境效率生豬養(yǎng)殖場的總體下限效率的整體提升[12]。樸勝任應(yīng)用SBM超效率模型，結(jié)合異質(zhì)性PS收斂模型，發(fā)現(xiàn)我國整體環(huán)境效率不存在收斂，且京津兩地的環(huán)境效率領(lǐng)先于全國，大部分地區(qū)還處于低效率階段[13]。

綜上所述，國內(nèi)外學(xué)者對生豬規(guī)?；B(yǎng)殖下環(huán)境污染的現(xiàn)狀展開了許多研究，重點包括環(huán)境污染影響和環(huán)境效率測算兩個方面，對相關(guān)污染物的探究及其相應(yīng)解決措施、效率測算與分布狀況都有了綜合性的理論基礎(chǔ)和實證結(jié)果，但對某一地區(qū)的生豬飼養(yǎng)環(huán)境成本及全國生豬生產(chǎn)養(yǎng)殖大省的整體效率研究較為缺乏。為明確湖南省生豬規(guī)?；B(yǎng)殖的環(huán)境成本和環(huán)境效率，本文從規(guī)?；i養(yǎng)殖現(xiàn)狀和生豬養(yǎng)殖給環(huán)境帶來的污染兩方面進行評述，探究規(guī)?；B(yǎng)殖與環(huán)境污染之間的內(nèi)在邏輯，下文將以湖南省2018年實證數(shù)據(jù)為例，估算養(yǎng)殖過程中各種污染物帶來的環(huán)境成本，最后建立Malmquist環(huán)境效率指數(shù)模型，測度我國14?。ㄖ陛犑校?014～2018年的動態(tài)環(huán)境效率，并通過實證結(jié)果提出可行建議。

二、研究方法

（一）環(huán)境成本評估模型

1.水體污染環(huán)境成本評估。生豬養(yǎng)殖過程中，由于大規(guī)模的尿液及豬舍清洗廢水的未處理排放，導(dǎo)致水體污染，采用公式（1）進行評估，其中ECw為水體污染的環(huán)境成本（元）、Pw為污染水體治理成本（元/噸）、Qw為污染水體數(shù)量（噸）。

2.重金屬污染環(huán)境成本評估。生豬飼養(yǎng)過程中，添加各種化學(xué)元素，因飼料未吸收而排放，造成嚴(yán)重的重金屬污染，以農(nóng)作物生產(chǎn)影響為參照，采用公式（2）進行評估，其中ECh為重金屬污染環(huán)境成本（元）、Q為大米鎘元素超標(biāo)率（%）、Ph為大米均價（元/噸）、Th為大米產(chǎn)量（噸）。

3.土壤污染環(huán)境成本評估。生豬養(yǎng)殖過程中，由于大規(guī)模的糞便直接排放，造成土壤中N、P元素過高，以農(nóng)作物減產(chǎn)影響為參照，采用公式（3）進行評估，其中ECs為土壤污染環(huán)境成本（元）、δ為受污染區(qū)域農(nóng)作物減產(chǎn)比例（%）、Tr為污染區(qū)域農(nóng)作物產(chǎn)量（噸）、Pr為農(nóng)作物均價（元/噸）。

4.大氣污染環(huán)境成本評估。生豬養(yǎng)殖過程中，由于大量的CO2、CH4和N2O排放到大氣中，造成溫室效應(yīng)，以CO2為參照，采用公式（4）進行評估，其中ECα為大氣污染環(huán)境成本（元）、π為CO2增溫效率（倍）、Qα為氣體排放量（噸）、Pα為造成損失（元/噸）。

（二）Malmquist環(huán)境效率指數(shù)模型

F?re等[14]構(gòu)建了基于DEA的Malmquist Index動態(tài)模型（MI），用于彌補傳統(tǒng)數(shù)據(jù)包絡(luò)分析忽略時間維度的缺陷，這種新的測算方法利用了面板數(shù)據(jù)的特點，更有利于反映時間維度上的變化特點，但MI模型也存在線性不可行的局限。故本文參照胡振華和龍婧宇[15]使用的Global Malmquist Index（GMI）進行分解，計算在非期望投入下生豬規(guī)?；B(yǎng)殖的環(huán)境效率，方法原理如下。

可簡化表達為：

其中Mg表示相鄰兩個時期決策單元（DMU）的變化程度，通常用來比較農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率的變化；EC表示技術(shù)效率，一般認(rèn)為是PE和SE的乘積；PE表示純技術(shù)效率，用來反映實際規(guī)模與最優(yōu)生產(chǎn)規(guī)模的差距；SE表示規(guī)模效率，用來判斷規(guī)模報酬是否可變；TC表示技術(shù)進步。

三、生豬養(yǎng)殖環(huán)境成本及環(huán)境效率測度

（一）指標(biāo)體系構(gòu)建

參考已有研究，對水體污染的環(huán)境成本擬通過化學(xué)需氧量、生化需氧量及氨氮等污染物進行測度；對重金屬污染的環(huán)境成本擬通過鎘金屬超標(biāo)率作為評估基準(zhǔn)進行測度；對土壤污染的環(huán)境成本擬通過氮素進行測度；對大氣污染的環(huán)境成本擬通過CH4和N2O進行測度。

借鑒王善高等[16]對我國生豬養(yǎng)殖環(huán)境效率分析的指標(biāo)選取如表1所示，產(chǎn)出代表生豬重量；飼料費用是精飼料和粗飼料之和；勞動力投入代表養(yǎng)殖場雇傭工人價格；固定資產(chǎn)投入包括各種加工費用和折舊；其他投入包括除固定資產(chǎn)外的其他投入之和；污染物包括COD、BOD、NH3-N、重金屬、氮素、CH4和N2O。

表1 我國規(guī)?；i養(yǎng)殖環(huán)境效率評價的投入產(chǎn)出指標(biāo)選取與數(shù)據(jù)說明

（二）數(shù)據(jù)來源

環(huán)境成本評估中的生豬數(shù)量來自于《湖南省統(tǒng)計年鑒》（2018～2019），排污系數(shù)來自于《畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)與排污系數(shù)手冊》，污染物標(biāo)準(zhǔn)排放量根據(jù)《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》進行計算得到，部分缺失數(shù)據(jù)由學(xué)者論文中的代替。環(huán)境效率測度數(shù)據(jù)來自于《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益匯編》（2014-2018）、《中國統(tǒng)計年鑒》（2014～2018）、各?。ㄖ陛犑校┥鷳B(tài)環(huán)境公報。

（三）實證分析與結(jié)果

1.生豬規(guī)模化養(yǎng)殖的環(huán)境成本。按照公式（1）、（2）、（3）、（4）計算2018年湖南省生豬規(guī)模化養(yǎng)殖的環(huán)境成本，如表2所示。

表2 2018 年湖南省生豬規(guī)?；B(yǎng)殖的環(huán)境成本 單位：萬元

從表2可以看出，環(huán)境成本最高的污染物來自COD，一般來說，如果COD含量越高，則代表水體有機物污染越嚴(yán)重，有機物污染的源頭包括生豬養(yǎng)殖階段的各環(huán)節(jié)，從生豬日常投入的飼料（有機飼料）到農(nóng)藥的噴灑等，且部分還原性物質(zhì)難以通過自然降解形成生態(tài)平衡，如果有機污染物大量被生豬吸收，則在積累和食物鏈傳遞的作用下，造成人體食用毒素超標(biāo)的豬肉。對照畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)2018年湖南省生豬養(yǎng)殖規(guī)模來看，生豬養(yǎng)殖產(chǎn)生的COD成本最高為10950萬元，而標(biāo)準(zhǔn)成本為246萬元，實際超標(biāo)44.5倍，超標(biāo)最為嚴(yán)重。同樣NH3-N的標(biāo)準(zhǔn)成本為576.68萬元，而實際超標(biāo)6.2倍，可見湖南省2018年生豬養(yǎng)殖排污處理能力尚有很大進步空間，實際污染物的排污冗余量較大，相似的超標(biāo)情況廣泛存在于其他6種所測污染物中。

2.生豬規(guī)?；B(yǎng)殖的環(huán)境效率。選用全國14個生豬養(yǎng)殖大?。ㄖ陛犑校?014～2018年的面板數(shù)據(jù)，代入公式（6），并根據(jù)公式（6）將Mg分離為EC和TC，如表3所示。

從表3中，可以發(fā)現(xiàn)部分省份的Malmquist指數(shù)領(lǐng)先于其他省份，長期處于大于1的階段，如浙江省、安徽省、貴州省及廣東省，且大部分來自于技術(shù)效率的提高，其中貴州省的Malmquist指數(shù)有從技術(shù)效率提高轉(zhuǎn)向技術(shù)進步提高的趨勢。原農(nóng)業(yè)部在2015年頒布重點生豬主產(chǎn)區(qū)域中就涵蓋了浙江省、安徽省、廣東省，同時浙江省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳2019年年底公開的計劃中有關(guān)于生豬產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的行動方案，可見在政策引導(dǎo)下，規(guī)模化生豬養(yǎng)殖業(yè)得到了有效規(guī)范和合理整改。從總體來看，我國生豬養(yǎng)殖業(yè)需要整體提升環(huán)境效率，中部及東部發(fā)達城市的環(huán)境效率略優(yōu)于西部及南部城市，同時出現(xiàn)了技術(shù)效率疲軟的現(xiàn)象，說明我國近年生豬養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)的Malmquist指數(shù)主要是靠技術(shù)進步來促進，也來自于我國農(nóng)業(yè)企業(yè)創(chuàng)新意識的不斷加強和環(huán)境友好意識的提升。

表3 2014～2018 年生豬規(guī)模化養(yǎng)殖Global Malmquist指數(shù)的變動與分解

四、建議

首先，對規(guī)模化養(yǎng)殖場來說，要盡快加強各要素的布局，建設(shè)完善的管理制度、安全的生產(chǎn)設(shè)備、綠色的養(yǎng)殖理念、節(jié)能的循環(huán)系統(tǒng)，通過智能水循環(huán)系統(tǒng)減少水體污染，凈化后按標(biāo)準(zhǔn)排污，嚴(yán)格管控飼料及抗生素的使用量，對豬糞便和洗槽殘液中的重金屬進行合理吸附，選用負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)排放污染性氣體，提升養(yǎng)殖場的多功能性，創(chuàng)新管理的多層次模式。

其次，支持小型養(yǎng)殖場的并購及重組，發(fā)揮大型養(yǎng)殖場的指導(dǎo)作用，發(fā)揮規(guī)模化的排污優(yōu)勢和節(jié)能優(yōu)勢，整體提升中型規(guī)模養(yǎng)殖場的效率，遵循不同規(guī)模養(yǎng)殖場“倒U型”環(huán)境效率的趨勢。

最后，建立綠色清潔生產(chǎn)機制來提高生豬養(yǎng)殖的可持續(xù)性，各省市部門應(yīng)以探索環(huán)境友好型模式為方向，以綠色技術(shù)、政策邏輯及績效考評等為抓手，建立有效的規(guī)制方法，嚴(yán)格按照排污標(biāo)準(zhǔn)來量化污染物。