農地城市流轉效率模式識別與土地差別化管理
——基于非意愿產出的效率測度與決策分析

韓久瑩，張安錄，柯新利

（華中農業大學公共管理學院，湖北 武漢 430070）

1 引言

城市土地作為城市經濟、社會和環境的空間載體，其利用效率狀況直接影響城市的社會經濟發展和人居環境建設[1]。中國正處于經濟社會發展轉型時期，在“綠色”、“協調”發展的前提下，對城市建設用地的巨大需求也不容忽視，2013年對建設用地的供應達到峰值73×104hm2。“農地城市流轉”[2]是城市化、工業化加速發展背景下解決土地需求的一種方式，但目前城市無序擴張，侵占農地的現象不容忽視。“十二五”期間國務院和省兩級政府批準建設用地中，閑置土地占比近1/3，而僅耕地每年就減少80×104畝，并且高耗能產業用地遠大于高技術制造業用地[3]。因此農地城市流轉效率研究的重點應是如何在保護生態環境的前提下合理流轉農用地為建設用地，以最小的投入及環境代價換取最大的經濟產出。因此，本文將農地城市流轉定義為在政策環境各因素不變的情況下，考慮環境代價，農地城市流轉過程中總產出與投入的比值。

國內學者對于農地城市流轉效率的研究方法多為數據包絡分析法（DEA）[4-5]、隨機前沿分析法（SFA）[6]以及二者的結合[7]。前沿分析法是一種較成熟的效率評價方法，優點在于其構造的前沿面為相對最優前沿面，更加符合研究區域實際情況。隨著研究不斷深入，學者們逐漸意識到經濟、社會、環境三者是緊密不可分的[8]，考慮生產過程中不可避免的環境代價，很多國外學者著眼“生態環境視角下的效率”[9-10]，并將其定義為：生產相同產品使用更少的資源或產生更少的廢物和排放[11]。而對中國來說，能源消耗和污染排放已成為環境無效率的主要來源[12]，在測度效率時非意愿產出帶來的環境代價不容忽視。王兵等通過分析不考慮CO2排放、CO2排放量不變及限制CO2排放三種情形下的全要素生產率，發現不考慮非意愿產出會使得生產率增長的測算出現偏差[13]。非意愿產出模型目前主要應用于評價工業用地的生產效率[14]、經濟增長效率[15]、能源使用效率[16]等；對于土地利用過程中的非意愿產出，不同學者也基于不同角度進行了相關研究，如研究土地利用結構的合理性時加入環境約束[17]、研究土地利用效率時考慮非期望產出影響[18]、研究土地生產效率時將農業土地生產效率與非意愿產出結合[19]，研究碳排放與集約用地的關系[20]、研究土地經濟效率時測算三種非意愿產出[21]、研究農業環境效率時考慮非意愿產出[22]、研究工業土地的全要素生產率時考慮碳排放影響[23]等；特別地，對于農地城市流轉這一過程，也有學者將碳排放作為非意愿產出進行效率的測度[24-25]。這些研究為本文提供了一定的理論基礎，但對于效率的分析停留在資源配置合理性層次，鮮有對效率提升方式做差別化、規律性的探究。

以往依據“規劃指標”、“計劃指標”、“基本農田保護率”等形成并分解下達的新增建設用地指標往往與用地需求相脫節，明顯缺乏科學性和靈活性，因此國家“十二五”規劃綱要提出要實行差別化的土地利用政策[26]。而實施建設用地總量區域差別化配置應當建立涵蓋經濟、社會、生態、土地資源稟賦4個方面的指標體系[27]。這就意味著作為增加建設用地數量的方式之一的農地城市流轉過程中，也應考慮這4方面的綜合作用，并以此為依據進行區域差別化管理。因此，本文在測算農地城市流轉效率時綜合考慮流轉過程的環境代價，在指標體系中加入非意愿產出，使用SBM-Undesirable方法測算效率；在得出研究區域流轉效率的基礎上，進一步對效率提升方式做差別化、規律性探究；依據決策樹識別農地城市流轉的不同效率模式，并將效率模式與區域結合，總結每種效率模式下區域的空間分布及效率提升方式，以效率模式為基礎探究提升效率的差別化管理方式。

2 研究區域概況

湖北省位于中國中部的長江中游地區，地形兼有山地、平原，自然稟賦優勢突出。國家實施“促進中部地區崛起”戰略和湖北省“一元多層次戰略體系”，將使湖北省進入全新的發展時期；據《省人民政府關于印發湖北省主體功能區規劃的通知》，2020年之前，將是湖北省國土開發空間結構迅速變化的新階段；目前，城鎮化水平不斷提高伴隨著空間發展需求的壓力、工業化水平不斷提高伴隨著資源環境的壓力以及基礎設施不斷擴展伴隨著建設用地的壓力是湖北省發展面臨的主要問題。

為適應城市化進程，根據《省人民政府關于印發湖北省主體功能區規劃的通知》，湖北省構建了“一主兩副、兩縱兩橫”的城市化戰略格局（圖1，封三）。其中“一主”為中心城市武漢，“兩副”為省域副中心城市襄陽、宜昌；“兩橫”分別為長江暨滬漢渝高速公路城鎮發展復合軸、漢十高速公路暨漢渝鐵路城鎮發展復合軸；“兩縱”分別為京廣鐵路暨京港澳高速公路城鎮發展復合軸、焦柳鐵路暨襄荊宜高速公路城鎮發展復合軸。除了“線”層面的戰略規劃，在“面”的層次，湖北省也推進城市圈、城市群的建設：以武漢為中心城市建設武漢城市圈，帶動鄂東地區、江漢平原發展；以襄陽、宜昌為中心建設襄十隨城市群和宜荊荊城市群。從點到線到面，全方位進行城市化的戰略布局。

3 方法與模型

3.1 數據包絡分析法（DEA）

數據包絡分析法是一種確定研究單元間相對效率的非參數方法，它將產出與投入比作為研究單元的效率測度方式，分別計算每個單元的產出投入比，利用比值最高決策單元的線性組合構建生產前沿面，并根據每個研究單元到生產前沿面的距離來評價效率。目前DEA已經發展成為一種比較成熟的效率評價方法，從最初的投入產出等比例、徑向改進的CCR模型[28],逐漸發展了一系列適用不同情況的評價模型。其中SBM模型[29]不僅測量了評價單元與強有效前沿面的等比例改進部分，還包括松弛改進部分，解決了無效部分與坐標軸平行的松弛問題；超效率模型[30]解決了對有效單元效率高低的進一步評價，使效率值可取大于1的數；非期望產出模型[31]在減小投入，增加期望產出的同時，可減小非期望產出。本文選擇的模型為包含非期望產出的SBM超效率模型，此模型結合了SBM模型、超效率模型與非期望產出模型的特點，其線性規劃式如式（1）。

包含非期望產出的SBM超效率模型，結合了SBM模型，可進行松弛改進、非期望產出模型的可測度非期望產出存在情況下的效率值以及超效率模型可進一步比較有效區域效率值大小的特點，因此，本文選擇此模型來測度農地城市流轉的效率值。為使效率值在5年間可比，本文采用全局參比的方法構造2010—2014年的統一效率前沿面；若時間跨度僅選取一年，則得出的效率值僅在當年可比，將不同年份的效率值進行對比無意義。此外，本文采用的超效率模型使可使效率值最大可超過1，使得有效流轉區域的效率值仍然可比。

3.2 決策樹

決策樹是用來研究變量間相互關系的一種方法。與通過函數式及參數求得變量關系的回歸方法不同，決策樹基于分類的思想，通過一系列的劃分將數據集的不同特征進行歸納，從而使得不同特征的數據集得到單一類型的結果。在研究農地城市流轉效率過程中，使用決策樹的分類思想可劃分效率值的不同產生規律，從而得到效率提升方式；進一步將不同規律與實際區域聯系起來又可得到效率規律的空間分布特征。

決策樹在劃分特征選擇的過程中，常用的指標為信息增益：

式（2）中，Ent（D）為信息熵，其定義為：

在選擇決策樹分支節點的屬性時，希望分支節點所包含的樣本盡可能屬于同一類別，即“純度”盡可能高。而信息熵是度量純度的一種方法：pk表示當前樣本集和D中第k類樣本所占比例（如本文的效率高、效率低兩類），Ent（D）越小純度越高；信息增益式中a為劃分樣本D的屬性（如本文采用的土地、投資、勞動力屬性），有v個取值，Dv表示屬于屬性a的第v個取值的樣本。信息增益越大代表純度提升越大，每一支的節點都選擇使信息增益最大的屬性來劃分樣本。

為了得出農地城市流轉過程中在流轉土地上怎樣的投入將帶來高效率，本文將土地、資本、勞動力投入作為屬性，農地城市流轉效率高或低作為類別來訓練決策樹，識別不同土地、資本、勞動力投入情況下的農地城市流轉效率模式，總結可得出每種情況下得效率提升方式；在此基礎上，找出每種效率提升方式對應的實際地理區域，可得到效率提升方式在空間的分布情況。在訓練決策樹時，為反映2010—2014年農地城市流轉的綜合情況，將湖北省各縣2010—2014年的土地、資本、勞動力、效率全部作為數據集進行訓練：若僅采用一年的數據，訓練出的分類結果隨機性過大，僅反應當年情況，不具有長期推廣性；此外，每個決策樹節點為一取值范圍，并非單一數值，因此訓練出的單一決策樹綜合了5年間湖北省各縣級單位的農地城市流轉的效率分類情況，更具普適性。

3.3 模型

3.3.1 DEA指標選取 使用DEA的方法測算效率的基礎是確定投入、產出指標，使得效率的評價更加合理。本文以縣級單位為決策單元，在研究農地城市流轉過程時考慮其經濟效益及生態環境代價；農用地流轉后主要轉變為城市二三產業用地，與農業用途相比，其能源消耗巨大，同時帶來一系列污染排放，因此本文選擇流轉后的城市用地數量、資本投入、勞動力投入作為投入指標，其中資本投入、勞動力投入僅考慮二三產業部分；將經濟產出、以能源碳排放為主的非意愿產出作為產出指標，與投入指標對應，產出指標也僅考慮二三產業的經濟產出及二三產業的能源碳排放。具體指標選取與數據來源見表1。

表1 指標說明與數據來源Tab.1 Indicator description and data source

3.3.2 決策樹屬性及類別劃分 本文選擇各縣級單位土地、資本、勞動力投入作為決策樹的屬性，將各地區農地城市流轉效率作為決策樹類別，并將效率值二元化，分為高效率、低效率兩類，以此識別農地城市流轉效率模式。識別出決策樹的每一支即為一種流轉效率模式，每個節點的屬性值范圍即為此種模式下土地、資本、勞動力的投入情況。

3.3.3 模型運用 本文首先基于SBM-Undesirable模型，以全局參比的方法構建2010—2014年數據的統一生產前沿面，使效率值在不同年份間可比；在縣級尺度下，算出湖北省各縣級單位的農地城市流轉效率值；再以使決策樹的交叉驗證平均正確率最大為出發點，以0.95為界將效率值二元化，分為離散的高、低兩類，運用決策樹算法訓練出不同投入下效率分類的決策樹模型，以此識別研究單元的效率模式。在決策樹生成過程中，去除分類節點過少且與實際不符的決策樹枝，使每個分支都包含土地、資本、勞動力三個屬性；若相同決策枝的最后一個分支被劃分為效率高、效率低兩類，則選擇此決策枝作為一種農地城市流轉效率模式，該模式下流轉效率低的區域可按照對應的高效區域的指標投入進行改進。將農地城市流轉效率模式進行歸納后，找出每個模式對應的區域，可得出每種效率模式的空間分布，進而探究地區差別化管理方式。

4 研究結果分析

4.1 湖北省農地城市流轉效率典型模式

農地城市流轉效率模式的總結如圖2，由結果可知，湖北省農地城市流轉效率典型模式有三種，分別將其命名為“土地投入限制”模式、“綜合配比調整”模式、 “資本投入縮減”模式。在“土地投入限制”的模式下，研究區域的勞動力人數在80803—385106人之間，資本投入大于240706×108元，此時土地是影響效率的唯一因素，遵循此種模式的區域，土地投入既不能過大也不能過小，應保持在5396.57—5954.53 hm2，才能達到高效流轉的結果；在“綜合配比調整”模式下，勞動力人數大于41214人，資本投入大于240706×108元，此時影響效率的不是單一因素，而是土地、勞動力兩者的綜合作用，該模式下的區域可通過適當增大土地投入的同時減少勞動力投入，或適當增加勞動力投入的同時減少土地投入以提高農地城市流轉效率；在“資本投入縮減”模式下，土地投入在2791.7—8415.47 hm2之間，此時資本投入是影響效率的唯一因素，符合此種模式的區域可通過適當資本投入縮減以提高農地城市流轉效率。

圖1 湖北省城市化戰略格局Fig.1 Urbanization strategy of Hubei Province

圖2 農地城市流轉效率模式圖Fig.2 Rural-to-urban farmland conversion efficiency patterns

圖3 “土地投入限制”模式區域分布圖Fig.3 Distribution of land input constraint districts

圖4 “綜合配比調整”模式區域分布圖Fig.4 Distribution of proportion adjustment districts

圖5 “資本投入縮減”模式區域分布圖Fig.5 Distribution of investment reduction districts

進一步，4種效率模式可歸為兩類：（1）調整單一投入即可提高效率的模式（“土地投入限制”模式、“資本投入縮減”模式）；（2）調整資源綜合配比可提高效率的模式（“綜合配比調整”模式）。這說明在農地城市流轉以增加城市建設用地面積的過程中，不同的區域面對的實際情況不同，存在單一指標配置不合理，也存在資源綜合配置欠佳的問題：部分區域需要調整流轉土地的數量，部分區域需要調整流轉過程中的資本投入，或是調整投入要素的綜合配比。因此不同區域應遵循不同的發展方式，在農地城市流轉管理過程中應區別對待，以達到高效流轉。

4.2 效率模式識別的合理性分析

將每種效率模式對應區域在湖北省地形圖上表示，并結合城市化戰略格局圖進行分析，發現識別出的農地城市流轉效率模式與城市化發展戰略規劃及區域狀況吻合較好。

符合“土地投入限制”模式的區域分布如圖3（封三）所示，包括宜昌市半數區域、襄陽市大部區域、荊門市、孝感市半數區域、荊州市大部區域、黃岡市半數區域及隨州市，這些區域與湖北省地形圖及城市化戰略規劃吻合較好；在地形上這些區域主要分布于山地向平原過度的區域，這些區域的交通條件較地勢高的山區好，但通達度不及平原地區，經濟發展水平也處于中等水平，這部分區域在城市化的進程中潛力較大。在發展戰略上此模式下的區域分布與“兩縱兩橫”四線——城市群的發展路徑吻合較好，說明“土地投入限制”模式下的區域是城市化發展的重點，應更加關注土地投入的合理性，既不可過多也不能太少；不能一味追求城市擴張而無序投入土地，也不可因過少投入土地導致土地投入跟不上城市化進程。

符合“綜合配比調整”模式的區域分布如圖4（封三）所示，包括十堰市大部區域、宜昌市半數區域、襄陽、黃岡半數區域以及孝感、咸寧大部區域，這些區域與湖北省地形吻合較好；在地形上這些區域主要分布于地勢較高的山地，在發展戰略上遠離宜荊荊城市群、武漢城市圈、襄十隨城市群以及“兩縱兩橫”的城市群發展路徑。說明這些區域由于地理位置較偏，遠離交通干線，經濟發展優勢不明顯，且這些區域分別位于秦巴山區生態屏障區、大別山生態屏障區、幕皋山區生態屏障區、江漢平原湖泊濕地生態區，可見“綜合配比調整”模式對應區域對于國家生態安全的重要性。分析“綜合配比調整”模式下的區域可知，對于此模式區域的效率提升方式——增大土地流轉量同時減少勞動力投入、增大勞動力投入減少土地流轉量，這些區域更符合增大勞動力投入減小土地流轉量的方式。該模式下的區域在農地城市流轉過程應重點考慮勞動密集型產業，增大勞動投入以彌補土地流轉的減少。

符合“資本投入縮減”模式的區域分部如圖5（封三）所示，包括武漢市的江岸區、硚口區、漢陽區、武昌區以及襄陽市的樊城區，這些區域與湖北省污染物環境容量承載狀況較吻合——由圖5可知，“綜合配比調整”模式下的區域全部分布于湖北省環境污染物極度超標的區域。在地形上這些區域的地勢不高，在發展戰略上均位于湖北省城市化戰略中心城市的中心區域，該模式下的區域環境狀況較差，主要污染物的環境容量承載狀況均是極度超載；這些區域應遵循“資本投入縮減”模式，說明研究區域在將農地流轉為城市建設用地的過程中不應過度追求經濟效益，過度投資將產生巨大的環境代價，使農地城市流轉效率低下；該模式下的區域可通過適量減少投資提升流轉效率。

農地城市流轉應考慮土地資源環境承載能力、開發強度、發展潛力、人口分布、經濟布局等自然、社會、經濟等諸多因素的影響，且流轉指標自上而下層層分解，受政府工作人員主觀因素影響很大，有時難以對各地區的區域條件、空間結構、產業結構等影響因素進行綜合考慮；通過研究結果可知，決策樹分類得出的農地城市流轉效率模式與區域的地理條件、污染物環境承載條件及湖北省城市化戰略格局吻合較好，說明將農地城市流轉劃分不同效率模式符合實際情況。識別流轉模式的優勢在于每種模式的研究單元可依據決策者的需求進行調節，如可以縣級為單元識別流轉模式，也可以市級、省級等，這使得指標自上而下分解時均有相應的研究結論作為依據。不僅如此，每種模式都指出了該模式下農地城市流轉達到高效的方法，這說明在制定不同區域農地城市流轉方案時，可將識別出的流轉模式作為依據，區別對待不同流轉地區，做到差別化管理。

4.3 差別化管理

在證明農地城市流轉效率模式識別合理性的基礎上，可將這一效率識別的技術方法推廣至其他各級行政單元。由于湖北省整體地理狀況與其他行政單位存在差異，且本文以縣級為單位進行模式識別，顯然，對于不同省份，甚至同一省份不同行政單元下的指標規劃并不完全符合本文識別出的模式，因此需根據不同省份、不同行政單位的指標規劃需要重新進行效率模式識別。對于尚未建立詳細農地城市流轉指標規劃的區域，或由于經濟社會的發展及生態環境的變化，使得從前的規劃指標不甚合理，可利用識別農地城市流轉效率模式的方法作為規劃農地城市流轉指標的基礎。識別出效率模式的區域為發展中的重點規劃區域，規劃方向按照不同模式下達到高效的各項指標投入范圍作為依據調控相應模式下的區域，差別對待不同模式下的區域，以確保不同區域享有針對性的最適宜本區域的發展計劃。

5 結論與討論

（1）由于社會、經濟、環境三者密不可分，農地城市流轉過程同樣如此，將農用地轉換為城市建設用地并在土地上增加一系列投入，將推動區域經濟發展，同時也不可避免地對環境造成了影響。在測算農地城市流轉效率時，若僅考慮經濟增長而忽視環境代價，將導致測度結果的偏差，因此，測算農地城市流轉效率考慮非意愿產出更符合實際情況。

（2）由于識別出的農地城市流轉效率模式，與區域地形條件、環境承載條件、城市化發展戰略規劃較吻合，因此將流轉劃分為不同的效率模式具有可行性。據此，將湖北省農地城市流轉劃分不同的效率模式：“土地投入限制”模式對應于“兩縱兩橫”城市群發展路徑沿線部分區域，此模式下的區域在城市化進程中將農用地流轉為城市建設用地的數量不能過多也不能過少，適量流轉才能使效率最優；“綜合配比調整”模式對應省內地勢較高的部分偏遠地區，這些區域是湖北省的生態屏障，該模式下的區域的土地、勞動力的綜合配比不夠合理，應適當增大勞動力投入的同時減少農地流轉量，使流轉效率最大化；“資本投入縮減”模式對應湖北省城市化戰略格局中心城市的中心區域，這些區域主要污染物的環境容量承載狀況均是極度超載，可通過在新流轉土地上控制資本投入，在發展經濟的同時更加注重環境保護以提高流轉效率。

（3）將農地城市流轉劃分不同的效率模式的優點在于：可識別的效率模式對應不同的區域，根據流轉效率模式對相應區域進行管理；可依據決策者的需要以不同的研究單元為單位進行模式識別，可在不同尺度上分解農地城市流轉的規劃指標以服務決策；每種流轉模式下均可識別出效率提高的方式，這也為對應模式下的區域提供了優化農地城市流轉效率的方案，為更好地實現差別化管理提供了依據。

（4）差別化土地管理的實質在于根據不同區域的資源稟賦及發展階段有針對性地進行調控，以引導合理的土地資源利用方式。對于農地城市流轉的指標調控，識別流轉效率模式這一技術方法對于不同區域具有借鑒作用，各級行政單位可根據需要，識別本區域的農地城市流轉效率模式，重點關注識別出模式的區域并根據不同模式對相應區域進行不同的指標規劃，以發揮不同區域農地城市流轉潛力，在保護生態環境的基礎上合理利用資源。

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