黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的動態(tài)演進(jìn)與收斂性

盧瑋楠,劉霽瑤,趙敏娟

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

引 言

改革開放以來,中國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)實現(xiàn)了飛速增長,糧食供給也實現(xiàn)了由長期短缺到總量基本平衡的轉(zhuǎn)變[1]。然而,長期依賴大規(guī)模要素投入的粗放生產(chǎn)方式與廢棄物的不合理處置給資源供給和環(huán)境保護(hù)帶來了巨大的壓力[2],作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)要素的水資源首當(dāng)其沖。中國農(nóng)業(yè)用水占國內(nèi)用水總量的62.32%,但農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和水分生產(chǎn)率僅相當(dāng)于世界先進(jìn)水平的60%[3]。中國正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期,農(nóng)業(yè)化學(xué)品促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長的生產(chǎn)方式形成了嚴(yán)重的路徑依賴[4],使得中國農(nóng)業(yè)源廢水污染物排放量(氨氮、COD、TN、TP)長年維持高位,嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生態(tài)安全。水資源結(jié)構(gòu)性稀缺、水環(huán)境惡化、水生態(tài)風(fēng)險加劇[5],三者交織在一起,使得農(nóng)業(yè)水資源問題成為制約中國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。

面對日益嚴(yán)峻的水資源問題,國家發(fā)展和改革委員會在2019年發(fā)布的《國家節(jié)水行動方案》中明確了農(nóng)業(yè)發(fā)展節(jié)水增效的目標(biāo),以切實提高水資源利用效率和水安全保障能力。作為中國重要的生態(tài)功能區(qū)和糧食基地[6],黃河流域水資源狀況關(guān)系著國家生態(tài)安全。然而,人口和經(jīng)濟(jì)快速增長、城市化和工業(yè)化快速發(fā)展等因素使得黃河流域水資源供需問題日益凸顯,對以灌溉為主的流域內(nèi)農(nóng)業(yè)活動形成了巨大挑戰(zhàn)[7]。因此,基于綠色發(fā)展的視角,測度黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率,并探討其時空動態(tài)演化特征及收斂效應(yīng),對于推進(jìn)黃河流域農(nóng)業(yè)節(jié)水增效并制定區(qū)域綠色農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略均具有重要的理論參考和現(xiàn)實意義。

科學(xué)評價農(nóng)業(yè)用水效率并探究其發(fā)展規(guī)律是全面提升農(nóng)業(yè)用水效率的基本前提[8],相關(guān)研究主要集中于三個方面:一是農(nóng)業(yè)用水效率的測度與評價。農(nóng)業(yè)用水效率評價實質(zhì)上是一個多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的綜合問題[9],相關(guān)評價研究在生產(chǎn)生活過程中不斷得到發(fā)展與完善,由此衍生出不同的農(nóng)業(yè)水資源效率類型。根據(jù)其發(fā)展歷程,已有研究從對灌溉水輸送和田間利用工程效率的研究,逐漸轉(zhuǎn)為了對水資源生產(chǎn)力為指標(biāo)的各種效率研究[10]。Hu等在全要素生產(chǎn)率框架下以“目標(biāo)用水量與實際用水量之比”衡量用水效率[11],這一測度思想考慮了各種投入要素的貢獻(xiàn)[12],眾多學(xué)者也在其基礎(chǔ)上分別通過隨機(jī)前沿函數(shù)法(SFA)[13-14]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)[15-17]等方法對農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測度。二是對農(nóng)業(yè)用水效率的分布動態(tài)、區(qū)域差異進(jìn)行比對分析。楊騫、馬劍鋒等通過動態(tài)分布圖來分析中國農(nóng)業(yè)用水效率的區(qū)域差異及時序演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)我國農(nóng)業(yè)用水效率整體呈現(xiàn)波動上升趨勢及“東高西低”的分布態(tài)勢[18-19]。然而,僅對效率的區(qū)域和時序差異進(jìn)行研究難以深入分析其空間演變的內(nèi)在聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上,有學(xué)者嘗試將空間技術(shù)的研究方法拓展到農(nóng)業(yè)用水效率的相關(guān)研究中,Lu等人基于空間探索性分析發(fā)現(xiàn)西北地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率整體呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢,且在空間分布上具有顯著的集聚和依存特征[8]。三是在農(nóng)業(yè)用水效率的收斂性方面,王昕等采用經(jīng)典收斂模型對中國農(nóng)業(yè)用水效率的趨同性進(jìn)行實證分析,認(rèn)為中國各省份僅存在β收斂趨勢[20];但周迪等通過Markov鏈模型的分析,發(fā)現(xiàn)各省份農(nóng)業(yè)用水效率均呈現(xiàn)出明顯的俱樂部趨同現(xiàn)象[21]。

參照已有研究,學(xué)者們已展開了豐富且有意義的研究,但仍存在改進(jìn)和探索的空間:(1)現(xiàn)有研究僅以單要素或只考慮期望產(chǎn)出的效率值來衡量一個地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率水平,在評估中往往忽略了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長過程中由于負(fù)外部性而產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染等非期望產(chǎn)出,因此測算的效率估計值可能存在偏誤。(2)目前已有研究大都以國家或省級單位為研究尺度,以大尺度區(qū)域為研究對象雖然可以從宏觀視角把控區(qū)域整體農(nóng)業(yè)用水效率動態(tài)演進(jìn),卻難以深入檢驗地區(qū)內(nèi)部農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的差異性特征,而空間結(jié)構(gòu)的尺度依賴性和地級政府在協(xié)調(diào)市域內(nèi)資源分配過程中的重要作用都使得中觀地理單元的研究較為稀缺并亟待改進(jìn)。(3)針對農(nóng)業(yè)用水效率收斂性的研究較為鮮見且基本都建立在空間個體均質(zhì)、無關(guān)聯(lián)的假設(shè)上[22],但隨著中國農(nóng)業(yè)市場經(jīng)濟(jì)的日趨開放和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的加速流動,忽視空間效應(yīng)會導(dǎo)致收斂結(jié)果有所偏差。

針對以上研究不足,本文做出了以下三方面的貢獻(xiàn):一是將農(nóng)業(yè)碳排放和農(nóng)業(yè)面源污染排放作為非期望產(chǎn)出指標(biāo),利用全局參比超效率SBM模型測度黃河流域87個地市2009-2018年的農(nóng)業(yè)用水效率;二是通過LISA集聚與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓-重心轉(zhuǎn)移模型將黃河流域尺度下農(nóng)業(yè)用水效率集聚范圍與重心演化路徑可視化,創(chuàng)新性地揭示了農(nóng)業(yè)用水效率在時空演變過程中的發(fā)展趨勢特征;三是考慮到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的空間效應(yīng),通過空間計量模型識別和探究黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率增長的空間收斂特征,并分別對流域的上中下游展開討論。

一、 研究方法、變量選取與數(shù)據(jù)來源

(一) 研究方法

1.全局超效率SBM模型。與傳統(tǒng)的SBM模型相比,全局超效率SBM模型以所有時期的投入產(chǎn)出作為共同的生產(chǎn)技術(shù)參考集來確定一個生產(chǎn)前沿面[23],模型構(gòu)建為:

PG=P1∪P2∪…∪Pt

(1)

(2)

(3)

式中,假設(shè)有n個決策單元,每個決策單元由投入m,期望產(chǎn)出r1和非期望產(chǎn)出r2構(gòu)成,x、yd、yu為相應(yīng)的投入矩陣、期望產(chǎn)出矩陣和非期望產(chǎn)出矩陣中的元素,Pt代表當(dāng)期截面決策單元投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)構(gòu)建的生產(chǎn)參照集,PG代表基于全局基準(zhǔn)的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)所構(gòu)造的生產(chǎn)參照集。

2.農(nóng)業(yè)用水效率。本文借鑒Hu等[11]的定義來測算農(nóng)業(yè)用水效率,即目標(biāo)用水量與實際用水量之比,具體模型如下:

(4)

3.標(biāo)準(zhǔn)差橢圓-重心模型。該模型通過構(gòu)建地理要素的空間分布橢圓,分析地理要素空間分布的中心性、方向性和空間分布形態(tài)等特征[24],主要參數(shù)的計算公式如下:

(5)

(6)

(7)

4.空間收斂模型。收斂模型是通過考察不同地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率的增長率來分析其變化趨勢[25],本研究結(jié)合農(nóng)業(yè)用水效率變化的因素,引入空間權(quán)重矩陣構(gòu)建空間面板模型對黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的收斂性進(jìn)行檢驗:

(1)經(jīng)典β收斂模型:

(8)

(2)空間β收斂模型：

(9)

式中,當(dāng)τ=0且φ=γk=0時,式(9)為空間滯后模型(SLM);當(dāng)ρ=0且φ=γk=0時,式(9)為空間誤差模型(SEM);wij為空間權(quán)重矩陣w中的元素,本文使用地理距離權(quán)重矩陣。

(二) 變量選取

1.核心變量。農(nóng)業(yè)用水效率。綠色發(fā)展視角下的農(nóng)業(yè)用水效率本質(zhì)上是在一定的生產(chǎn)力水平下,在水資源等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素投入固定時來實現(xiàn)盡可能大的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、糧食產(chǎn)出,并逐漸降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的污染物對生態(tài)環(huán)境的破壞[26],綜合反映了農(nóng)業(yè)發(fā)展中“經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境”系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。本文以種植業(yè)為研究對象,參考相關(guān)研究[27-29]構(gòu)建農(nóng)業(yè)用水效率評價指標(biāo)(見表1)。由于篇幅限制,有關(guān)農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)碳排放的具體計算方法請參考相關(guān)文獻(xiàn)[28-30]。在此基礎(chǔ)上,本文使用MAXDEA軟件,基于全要素的思想,采用非徑向、規(guī)模報酬不變的全局超效率SBM模型,測算2009-2018年黃河流域87個地市(州、盟)的農(nóng)業(yè)用水效率。

表1 指標(biāo)與變量定義

2.控制變量。考察農(nóng)業(yè)用水效率的條件收斂性需要考慮到自然稟賦和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等多種因素的影響。參考已有研究[8,18-19],并考慮數(shù)據(jù)的可獲得性,本文選取以下控制變量:農(nóng)村人均可支配收入,反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對農(nóng)業(yè)用水效率的影響;人均水資源量,反映水資源稟賦條件對農(nóng)業(yè)用水效率的影響;城鎮(zhèn)化水平,反映社會發(fā)展水平對農(nóng)業(yè)用水效率的影響;農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,反映農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對農(nóng)業(yè)用水效率的影響;有效灌溉水平,反映耕地灌溉的有效性對農(nóng)業(yè)用水效率的影響;農(nóng)業(yè)用水占比,反映用水結(jié)構(gòu)對農(nóng)業(yè)用水效率的影響。具體指標(biāo)測算公式見表1(各指標(biāo)單位見表2)。本文對農(nóng)村人均可支配收入和人均水資源量兩個指標(biāo)取對數(shù)以減弱異方差。

(三)數(shù)據(jù)來源

參考宋洋、李小建等研究[31-32],本文以黃河自然流域為主體,考慮與黃河流經(jīng)地區(qū)的密切經(jīng)濟(jì)聯(lián)系,將研究范圍界定為黃河流經(jīng)地級及以上城市共87個地市(州、盟)。同時,參考《黃河年鑒》,劃分為上中下游三大區(qū)域。時間跨度為2009-2018年共10年,所涉及的社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于歷年各省市統(tǒng)計年鑒與國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)站的分地市年度數(shù)據(jù),部分?jǐn)?shù)據(jù)向各地市政府依公開申請獲得(1)本文通過電話、網(wǎng)絡(luò)、函授等方式與當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計局、農(nóng)牧局聯(lián)系獲取數(shù)據(jù),并對照省級數(shù)據(jù)進(jìn)行比對篩選,確保無誤。,個別年份數(shù)據(jù)存在缺失,采用相鄰年份插值法進(jìn)行平滑處理。表2為各變量的描述性統(tǒng)計。

表2 變量的描述性統(tǒng)計

二、 農(nóng)業(yè)用水效率測算及結(jié)果分析

使用MAXDEA軟件,采用全局超效率SBM模型,測算2009年和2018年黃河流域87個地市(州、盟)的農(nóng)業(yè)用水效率(見表3),并對黃河流域整體及上中下游三個區(qū)域進(jìn)行比較分析(見圖1)。

表3 2009年和2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率值

續(xù)表

圖1 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率走勢

由圖1可以看出,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率整體上呈現(xiàn)出緩慢提升的趨勢,但各年份平均值均處在0.9以下的水平,仍存在可提升空間。2009-2011年間,農(nóng)業(yè)用水效率呈現(xiàn)出平穩(wěn)的走勢,變化幅度較小,總體效率處于較低水平。2011年后,黃河流域用水效率呈現(xiàn)出穩(wěn)定上升的走勢?？赡艿脑蛟谟?自2011年中央一號文件和中央水利工作會議明確要求實行最嚴(yán)格水資源管理制度和2013年實施《黃河流域綜合規(guī)劃》以來,各地區(qū)采取水資源合理配置和高效利用及水生態(tài)保護(hù)等多項舉措促進(jìn)節(jié)水增效,促使黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率上升幅度顯著。

通過對比上中下游三個區(qū)域的測算結(jié)果,農(nóng)業(yè)用水效率較高的省份集中在下游區(qū)域的河南及山東等地,農(nóng)業(yè)用水效率水平較低的省份集中在上游區(qū)域,即黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在空間分布上呈現(xiàn)“上低下高”的非均衡性特征。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,下游區(qū)域農(nóng)業(yè)技術(shù)水平進(jìn)步顯著,且更加重視農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與規(guī)模化發(fā)展,有意識促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)之間的協(xié)調(diào)。相較于下游,上游區(qū)域甘肅、寧夏等地整體經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平較低、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型相對緩慢、農(nóng)業(yè)發(fā)展方式相對粗放,因此農(nóng)業(yè)用水效率提升較為緩慢。值得關(guān)注的是,隨著西部大開發(fā)、一帶一路等政策的實施,以陜西省為代表的中游區(qū)域享受到國家政策福利,其農(nóng)業(yè)用水效率大幅提升進(jìn)而使得中游與上游地區(qū)均值差距逐漸縮小,甚至在2013年超過下游區(qū)域。

三、 黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間分布格局與集聚趨勢

(一)黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的LISA集聚分析

由于時間序列分析只能簡單地刻畫黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在時間上的變化走勢和差異,并不能深刻反映時間和空間相結(jié)合的演變規(guī)律。接下來,基于GIS技術(shù)中的局部Moran’s I 下的LISA集聚方法對黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間動態(tài)演變格局進(jìn)行深入挖掘。LISA集聚圖將農(nóng)業(yè)用水效率劃分為4種不同的類型(見圖2):(1)高高集聚(H-H),某城市自身與鄰近城市的農(nóng)業(yè)用水效率都較高;(2)低低集聚(L-L),某城市自身與鄰近城市的農(nóng)業(yè)用水效率均較低;(3)高低集聚(H-L),某城市自身農(nóng)業(yè)用水效率高,但鄰近城市較低;(4)低高集聚(L-H),某城市自身農(nóng)業(yè)用水效率低,但鄰近城市較高。

圖2 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間分布(2)注:該圖基于國家基礎(chǔ)地理信息中心1∶100萬全國基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫下載的審圖號為GS(2016)2556號的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作,底圖無修改。

由LISA集聚圖可清晰看出黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間集聚特征,具體表現(xiàn)為:

1.高高集聚區(qū)(H-H)。黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的高高集聚區(qū)分布主要集中在下游區(qū)域的山東西部及河南南部,在2009-2015年間,高高集聚區(qū)由東向西、由北向南不斷擴(kuò)散形成連片高高區(qū),但在2015年后高高集聚區(qū)范圍逐漸縮小在河南南部的南陽、信陽等地。這些城市水資源較豐富,自身和鄰近城市的農(nóng)業(yè)用水效率均較高,并對鄰近城市產(chǎn)生顯著的正向影響。

2.低低集聚區(qū)(L-L)。2009-2018年低低集聚區(qū)較多且變化較穩(wěn)定,基本上位于上游北部的甘肅、青海等地。上游地區(qū)本就面臨著生態(tài)環(huán)境脆弱和生態(tài)承載力較差等多重考驗[6],甘肅和青海等地雖然擁有豐富的資源儲備,但粗放型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和較為落后的農(nóng)業(yè)技術(shù)使得農(nóng)業(yè)用水效率長期處于較低水平,與周邊同樣效率低值區(qū)域形成了低效型的農(nóng)業(yè)用水模式。

3.其他集聚(H-L、L-H)。研究期內(nèi)低高集聚和高低集聚區(qū)的分布較少且零星。上游西部的青海地區(qū)主要為低高集聚型,這些地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率自身較低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)較薄弱,但周邊鄰近城市的效率相對較高。高低集聚主要分布在高高集聚區(qū)和低低集聚區(qū)的鄰近地區(qū)。2009-2018年間,低高與高低集聚的范圍逐漸減少,各城市農(nóng)業(yè)用水效率基本上表現(xiàn)為逐步提升。

(二)黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率重心與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析

為進(jìn)一步確定黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在空間上的集聚分布情況,本文基于標(biāo)準(zhǔn)差橢圓-重心模型繪制2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓(見圖3),并測算出2009-2018年10個時點具體測算空間分布重心及標(biāo)準(zhǔn)差橢圓相關(guān)參數(shù)(見表4),分析農(nóng)業(yè)用水效率空間集聚的趨勢特征。

2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)介于110.804°E-111.803°E、35.950°N-36.280°N之間,且始終在山西省臨汾市內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)移,表現(xiàn)出波動式向西北方向轉(zhuǎn)移,整體上向西北移動了84.475千米,年均轉(zhuǎn)移速度為9.386千米。重心向西北方向移動,意味著黃河流域上游地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率提升較下游地區(qū)更加明顯。具體而言,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心在2010-2014年間較穩(wěn)定地向西部方向移動,這段時期重心向西移動的距離最大,整體移動了90.718千米,平均每年移動22.680千米。而在2014-2017年之間的重心轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)波動變化走勢,2015年的重心較2014年明顯向東南方向折返,距離向東折返了28.406千米,之后雖然重心在2017年向東北略有移動,但在2018年向西北移動的趨勢明顯,2015-2018年整體向西北方向移動了43.380千米。

圖3 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率標(biāo)準(zhǔn)差橢圓及重心轉(zhuǎn)移路徑

表4 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率重心轉(zhuǎn)移與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)變化

橢圓長軸由2009年的815.091千米延長到了2018年的850.259千米,而短軸由277.410千米延長至293.852千米,且短軸與長軸的比值由2009年的2.938下降到2018年的2.893,總體上表現(xiàn)出先下降后上升的走勢,這主要是源于2014年之前,長軸相較于短軸增長幅度更大,而在2014年之后,短軸相較于長軸的增長更大,但2018年的比值未超過2009年,總體上黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在東西方向呈明顯擴(kuò)張,在南北方向上的擴(kuò)張并不明顯。突出表現(xiàn)在黃河流域上游地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率提升更加明顯。方位角的變化也能夠反映黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心整體上向流域西北方向轉(zhuǎn)移的演變態(tài)勢。

四、 黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間收斂性分析

(一)空間相關(guān)性檢驗與計量模型選擇

建模之前采用全局Moran’sI進(jìn)行空間相關(guān)性檢驗,基于地區(qū)幾何中心經(jīng)緯度距離的倒數(shù)構(gòu)造地理距離權(quán)重矩陣,并對權(quán)重矩陣進(jìn)行行標(biāo)準(zhǔn)化處理。歷年的全局空間相關(guān)性檢驗結(jié)果顯示,Moran’sI在0.163～0.383范圍內(nèi)且均通過1%顯著性檢驗,表明黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在空間上存在集聚特性。

進(jìn)行參數(shù)估計前,需要根據(jù)AIC指標(biāo)選擇解釋力較高的模型,并根據(jù)LogL、R2及σ2統(tǒng)計量判定模型的擬合優(yōu)度[33]。此外,Hausman檢驗顯示選擇固定效應(yīng)是相對有效的,最終選擇固定效應(yīng)的SEM模型進(jìn)行檢驗。

(二)實證結(jié)果分析

1.空間絕對β收斂。首先對農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展是否存在絕對β收斂進(jìn)行檢驗。由表5和表6可知,黃河流域整體及上、中、下游三個區(qū)域的β系數(shù)均顯著為負(fù),表明不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展均存在顯著的絕對β收斂。這意味著,在不考慮各地區(qū)資源稟賦、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等因素的影響下,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的發(fā)展會隨著時間推移最終收斂至同一穩(wěn)態(tài)水平。就收斂速度而言,各區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的收斂速度有所不同,黃河流域整體及上、中、下游區(qū)域的收斂速度分別為0.163 4、0.179 5、0.620 6、0.347 4,中游地區(qū)收斂速度最快,下游地區(qū)次之,上游地區(qū)收斂速度最慢,即中游地區(qū)用水效率能夠以更快的速度收斂至穩(wěn)定水平,上游地區(qū)用水效率的收斂速度較穩(wěn)定。同時,黃河流域整體空間系數(shù)顯著為正,說明空間效應(yīng)是其存在絕對β收斂趨勢原因之一,即地理位置鄰近地區(qū)間資源稟賦、生產(chǎn)條件、灌溉傳統(tǒng)等方面的相似性,會強(qiáng)化相鄰地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的示范作用與相互影響。

表5 黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率空間β收斂實證結(jié)果

表6 分流域農(nóng)業(yè)用水效率空間β收斂實證結(jié)果

2.空間條件β收斂?，F(xiàn)實中不同區(qū)域在資源稟賦、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、社會發(fā)展等方面存在異質(zhì)性,收斂結(jié)果可能會因為區(qū)域內(nèi)外部因素影響而存在差異,因此需要對農(nóng)業(yè)用水效率的條件β收斂性做進(jìn)一步檢驗,同時也可以檢驗各因素對農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展可能的影響。(1)全流域視角。根據(jù)表5估計結(jié)果顯示,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的β收斂系數(shù)顯著為負(fù),即存在空間條件β收斂。表明在資源稟賦、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、社會發(fā)展等條件存在差異時,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率會隨著時間的推移朝著各自穩(wěn)態(tài)水平發(fā)展。此外,空間系數(shù)顯著為正,進(jìn)一步表明黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的發(fā)展受空間效應(yīng)的影響。從控制變量的回歸結(jié)果來看,農(nóng)村人均可支配收入的回歸系數(shù)為正且通過1%的顯著性檢驗。這表明從全流域視角來看,隨著農(nóng)村人均可支配收入的提高,農(nóng)戶更具有接納先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)理念的偏好,有能力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中購買并采用高效的節(jié)水設(shè)施及技術(shù),進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)用水效率的增長。(2)分流域視角。根據(jù)表6估計結(jié)果顯示,上、中、下游β收斂系數(shù)均顯示為負(fù)且通過1%的顯著性檢驗,雖然收斂速度較絕對β收斂有所差異,但仍然呈現(xiàn)出中游最快、下游次之、上游最慢的發(fā)展格局。同時,空間系數(shù)也均顯著為正。從控制變量的回歸結(jié)果來看,上、中、下游各個控制變量的系數(shù)和顯著性水平均存在異質(zhì)性。上游地區(qū)農(nóng)村人均可支配收入、人均水資源量與農(nóng)業(yè)用水占比有顯著的正向影響,中游地區(qū)僅農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平顯著為正,而下游地區(qū)的城鎮(zhèn)化水平與有效灌溉水平的影響顯著為正。上、中和下游地區(qū)處于不同程度的農(nóng)業(yè)發(fā)展階段,下游地區(qū)由于擁有良好的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)和相對完善的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù),農(nóng)業(yè)用水效率普遍達(dá)到了較高的水平,依靠傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)要素投入來提升農(nóng)業(yè)用水效率的發(fā)展?jié)摿^小。而城鎮(zhèn)化發(fā)展產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)集聚帶來的規(guī)模效應(yīng)、成本節(jié)約、知識及技術(shù)溢出等正向效應(yīng),有利于下游地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、節(jié)水技術(shù)和水利設(shè)施建設(shè)的發(fā)展,從而有助于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水效率的提高;有效灌溉水平的提高能夠改進(jìn)黃河流域下游區(qū)域灌溉方式,降低水資源冗余投入,農(nóng)業(yè)用水效率提高。中游地區(qū)僅機(jī)械化水平呈現(xiàn)顯著正向影響,機(jī)械化發(fā)展帶來的技術(shù)進(jìn)步有利于優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素配置,最終提高農(nóng)業(yè)用水效率。上游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)及農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展相較于其他區(qū)域仍處于較低水平,因此經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源稟賦和農(nóng)業(yè)用水占比的因素在上游地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率提升的發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。

五、 結(jié)論和建議

(一)結(jié)論

1.從時間演變的趨勢來看,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢,但距離有效前沿面還有一定距離,農(nóng)業(yè)用水效率還存在著提升空間。分地區(qū)來看,農(nóng)業(yè)用水效率梯度差異特征明顯,中下游處于較高水平且兩者差異逐年降低,上游則處于較低水平。

2.從空間演變的格局來看,黃河流域87個地市(州、盟)間農(nóng)業(yè)用水效率存在顯著正向的集聚和依存特征,且高高和低低集聚效果較顯著,分布比較集中。黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心整體上呈現(xiàn)出向西北方向轉(zhuǎn)移的演變態(tài)勢。

3.從收斂特征來看,黃河流域及上中下游區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展呈現(xiàn)出空間絕對β收斂。在引入控制變量后,黃河流域整體及上中下游區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率均存在顯著的空間條件β收斂趨勢,收斂速度較之于絕對β收斂有所差異,但依然呈現(xiàn)出中游>下游>上游的發(fā)展格局。此外,資源稟賦、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步等因素在農(nóng)業(yè)用水效率提升過程中具有重要的作用,但在不同的區(qū)域有所差異。總體來說,地區(qū)趨同是黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的必然趨勢。

(二)建議

1.黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率仍存在提升空間,意味著黃河流域農(nóng)業(yè)用水管理依然面臨生產(chǎn)要素、資源節(jié)約與可持續(xù)利用的任務(wù)與挑戰(zhàn),應(yīng)通過水資源的優(yōu)化配置、積極發(fā)展高效灌溉技術(shù)和高科技節(jié)水技術(shù),轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水資源利用的均衡協(xié)調(diào),以實現(xiàn)“兩型農(nóng)業(yè)”的發(fā)展目標(biāo)。

2.在農(nóng)業(yè)要素空間流動性持續(xù)加強(qiáng)的背景下,應(yīng)充分重視農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的空間溢出效應(yīng),減少影響區(qū)域間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素再配置的限制性因素,通過打破行政層級壁壘和地方保護(hù)主義來加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水資源在上中下游的聯(lián)動管理,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的合作與交流,形成區(qū)域協(xié)同發(fā)展的新格局。

3.在著力推進(jìn)黃河流域農(nóng)業(yè)用水均衡化發(fā)展的過程中,需要注重農(nóng)業(yè)用水效率存在的收斂趨勢。黃河流域各地區(qū)亟需明確自身在協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略下的功能定位,農(nóng)業(yè)用水效率較高的地區(qū)應(yīng)充分發(fā)揮其“示范作用”及帶動優(yōu)勢,而農(nóng)業(yè)用水效率較低的地區(qū)則應(yīng)積極借鑒鄰近農(nóng)業(yè)用水效率較高地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水管理經(jīng)驗,進(jìn)一步縮小農(nóng)業(yè)用水效率的差距。具體到黃河流域上中下游,對于上游地區(qū),結(jié)合其經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式粗放的問題,繼續(xù)深入轉(zhuǎn)變節(jié)水型生產(chǎn)方式,進(jìn)一步提高農(nóng)民收入水平,優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與推廣,有效管理并充分利用農(nóng)業(yè)水資源。對于中游地區(qū),亟需加速傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型,加強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水科技創(chuàng)新與推廣,提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化與專業(yè)化水平。對于下游地區(qū),農(nóng)業(yè)節(jié)水增效的重點是持續(xù)推進(jìn)有效灌溉面積,促進(jìn)農(nóng)田灌溉水有效利用,并將相關(guān)技術(shù)加以推廣與示范,形成流域節(jié)水增效的引領(lǐng)區(qū)、示范區(qū)。同時應(yīng)積極發(fā)揮城鎮(zhèn)化的集聚效應(yīng),提高農(nóng)業(yè)用水效率。