不同灌溉方式下種糧大戶技術(shù)效率及其差異研究
——基于非參數(shù)共同前沿方法

朱 麗 娟(河南財(cái)經(jīng)政法大學(xué)工程管理與房地產(chǎn)學(xué)院，鄭州 450046)

0 引 言

東北糧食主產(chǎn)區(qū)是我國最大的商品糧基地，其中玉米產(chǎn)量占全國玉米總產(chǎn)量的40%，對保障我國糧食安全具有重要的戰(zhàn)略意義。但由于水資源總量的剛性約束、水土資源在空間上的不匹配、對水資源開發(fā)利用不合理以及氣候變暖引發(fā)高強(qiáng)度的季節(jié)性干旱等原因，糧食作物在其生育關(guān)鍵期出現(xiàn)土壤墑情不足，這成為糧食增產(chǎn)的主要限制因子[1]。合理的灌溉方式對緩解土壤墑情不足，增強(qiáng)水土資源匹配度，提高水資源利用率，乃至實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)具有重要作用。2012年，東北四省區(qū)開始實(shí)施“節(jié)水增糧行動”，按照行動方案，計(jì)劃總投入380億元，共發(fā)展高效節(jié)水灌溉面積253.33 萬hm2。在這場“節(jié)水增糧”行動中，種糧大戶無疑會成為重要的微觀層面的實(shí)施主體之一。那么，在糧食生產(chǎn)中，種糧大戶是否會采用節(jié)水灌溉方式？如果沒有，采用了哪些灌溉方式？這些不同的灌溉方式對種糧大戶糧食產(chǎn)量的影響如何，差異有多大？用技術(shù)效率來衡量不同灌溉方式對種糧大戶糧食影響的相關(guān)研究還未見報(bào)道。

現(xiàn)有關(guān)于農(nóng)業(yè)(或糧食)技術(shù)效率的研究中，國外學(xué)者大多數(shù)更側(cè)重農(nóng)業(yè)各部門間的估算和比較[2-4]，國內(nèi)學(xué)者更側(cè)重區(qū)域間農(nóng)業(yè)(或糧食)技術(shù)效率的估算和比較。如：喬世君[5]、亢霞等[6]、肖紅波等[7]、高鳴[8]、范麗霞[9]等對中國糧食生產(chǎn)技術(shù)效率進(jìn)行了測算，并比較了各省市之間的差異。也有學(xué)者單獨(dú)對某地區(qū)糧食生產(chǎn)技術(shù)效率進(jìn)行了測算[10,11]。一般情況下，若要對技術(shù)效率進(jìn)行比較，首先必須假設(shè)所有決策單元都具備相似的技術(shù)水平(這里的“技術(shù)水平”是指投入轉(zhuǎn)化為產(chǎn)出的能力)，否則可能會因?yàn)槿狈y(tǒng)一的比較標(biāo)準(zhǔn)而無法確定效率損失的真正原因，上述現(xiàn)有研究成果幾乎都是基于相同技術(shù)水平這一假定。但是，無論是不同的農(nóng)業(yè)部門間還是不同區(qū)域間，亦或是其他不同分類標(biāo)準(zhǔn)(如本文中的不同灌溉方式)的生產(chǎn)單元間，由于其部門特征、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、生產(chǎn)經(jīng)營環(huán)境等的不同，導(dǎo)致其技術(shù)前沿是不同的。那么，將實(shí)際上處于不同技術(shù)前沿的生產(chǎn)單元置于相同標(biāo)準(zhǔn)下進(jìn)行測算和比較，可能會使結(jié)果不準(zhǔn)確。因此，基于所有生產(chǎn)單元并不具有相同技術(shù)水平假定的共同前沿分析理論由此被提出來。現(xiàn)有國內(nèi)外文獻(xiàn)中，利用共同前沿分析法研究農(nóng)業(yè)(或糧食)技術(shù)效率的并不多見，國外文獻(xiàn)除理論提出者O'Donnell[12]外，僅有2篇文獻(xiàn)，Chen等[13]利用SFA構(gòu)建的共同前沿分析了中國東北、東、中和西四區(qū)域的農(nóng)業(yè)技術(shù)效率和差距。HM. Boshrabadi[14]分析了伊朗小麥的技術(shù)效率及差距，國內(nèi)也僅有3篇相關(guān)文獻(xiàn)。上述研究成果主要是依據(jù)宏觀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行的，依據(jù)農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)的研究僅有1篇，如：管曦等[15]基于安溪的農(nóng)戶數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，分別構(gòu)建共同前沿面和組前沿面，分析了不同組織模式下農(nóng)戶的技術(shù)效率和技術(shù)缺口比率。利用共同前沿分析法對種糧大戶這一重要新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營主體的技術(shù)效率及其差異的相關(guān)研究還未見報(bào)道。

基于以上考慮，本文依據(jù)對黑龍江省535個種糧大戶的調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用共同前沿分析法研究不同灌溉方式下種糧大戶的技術(shù)效率及效率差異。與傳統(tǒng)研究方法相比，利用共同前沿分析法使研究結(jié)果更準(zhǔn)確，研究結(jié)論為節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣，種糧大戶技術(shù)效率的提高提供理論和實(shí)證依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文所用數(shù)據(jù)來源于課題組于2015年8月和2015年10月兩次對黑龍江省種糧大戶的調(diào)查。本文中種糧大戶是指糧食播種面積在100及以上的農(nóng)戶。首先，按照糧食播種面積和種植業(yè)產(chǎn)值，從全省12個地級市和1個地區(qū)選取排名靠前的8個農(nóng)業(yè)大市，即：哈爾濱、齊齊哈爾、大慶、綏化、牡丹江、佳木斯、雙鴨山和黑河。其次，按照《2015年黑龍江省節(jié)水增糧行動計(jì)劃》中所列上述8個農(nóng)業(yè)大市的縣(市)區(qū)名單，隨機(jī)抽取縣、區(qū)以及下轄的樣本種糧大戶。調(diào)查的內(nèi)容主要包括4部分：一是種糧大戶及其家庭經(jīng)營的基本情況；二是糧食生產(chǎn)的投入產(chǎn)出情況，糧食包括玉米、小麥、水稻和大豆；三是當(dāng)?shù)厮Y源情況及農(nóng)戶所采用的灌溉方式；四是種糧大戶生產(chǎn)經(jīng)營中面臨的困難及需要哪些扶持。本次調(diào)查共發(fā)放800份問卷，回收763份問卷，剔除漏填選項(xiàng)問卷以及前后矛盾問卷，共獲得有效問卷697份。玉米是黑龍江省第一大糧食作物，同時考慮到不同糧食作物生育期需水量和需水規(guī)律不同，可能導(dǎo)致農(nóng)戶采用的灌溉方式也不同，為了便于計(jì)算和研究，再次剔除掉非玉米種植戶和玉米播種面積小于6.67 hm2的農(nóng)戶，最后獲得535個玉米種植大戶的有效數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 非參數(shù)共同前沿方法

本文借鑒O'Donnell[12]利用DEA來構(gòu)建共同前沿的方法，來測算不同灌溉方式下種糧大戶的技術(shù)效率及其差異。具體如下：

假定X和Y分別為非負(fù)的投入和產(chǎn)出向量，所有決策單元(DMU)的所有可行的投入產(chǎn)出組合為“共同技術(shù)集”，表示為：

T={(X,Y):X≥0;Y≥0;X可生產(chǎn)Y}

(1)

那么，對于給定的投入向量X而言，生產(chǎn)可能集則可表示為：

P(X)={X:(X,Y)∈T}

(2)

生產(chǎn)可能集P(X)的邊界即為“共同前沿”，共同前沿下，各決策單元追求產(chǎn)出最大化的生產(chǎn)前沿，基于產(chǎn)出導(dǎo)向的距離函數(shù)為：

(3)

由于距離函數(shù)是實(shí)際生產(chǎn)水平與前沿生產(chǎn)水平的比值，因此，決策單元在共同前沿下的技術(shù)效率為：

TE(X,Y)=D(X,Y)

(4)

根據(jù)調(diào)研結(jié)果，本文將種糧大戶最常用的灌溉方式按照灌溉性質(zhì)分為3類：不灌溉(即：靠天吃飯)、傳統(tǒng)灌溉方式(如：漫灌、溝灌等)和節(jié)水灌溉方式(如：噴灌、滴灌、滲灌等)。故此，本文進(jìn)一步地將所有決策單元分為k(k=3)個群組，即：不灌溉、傳統(tǒng)灌溉和節(jié)水灌溉，那么，第k組的技術(shù)集和生產(chǎn)可能集可表示為：

Tk={(X,Y):X≥0,Y≥0;X在k群組中能產(chǎn)出Y}

(5)

Pk(X)={Y:(X,Y)∈Tk}

(6)

Pk(X)的邊界即為“群組前沿”，群組前沿下，基于產(chǎn)出導(dǎo)向的距離函數(shù)為：

(7)

群組技術(shù)集和距離函數(shù)滿足如下性質(zhì)：①如果(X,Y)∈Tk，那么對任何k有(X,Y)∈T；②如果(X,Y)∈T，那么對某些k有(X,Y)∈Tk；③T={T1∪T2∪…∪Tk}；④對于任何k都有Dk(X,Y)≥D(X,Y)。

群組前沿下的技術(shù)效率為TEk(X,Y)=Dk(X,Y)，根據(jù)上述性質(zhì)，兩種前沿下的技術(shù)效率之間的關(guān)系為TEk(X,Y)≥TE(X,Y)。

1.2.2 DEA模型

目前，測算距離函數(shù)大多數(shù)采用DEA或SFA，DEA方法不需要對函數(shù)形式進(jìn)行設(shè)定，也不需要提供權(quán)重，因此，本文選擇基于產(chǎn)出導(dǎo)向的規(guī)模收益可變情形下的DEA模型，如果要計(jì)算群組k的技術(shù)效率，求解如下線性規(guī)劃式：

maxφi

(8)

式中：φi為決策單元i在群組k前沿下的技術(shù)效率；Xi,Yi分別為投入、產(chǎn)出向量矩陣；xi,yi分為別第i個決策單元的投入和產(chǎn)出；λi為權(quán)重；n為決策單元個數(shù)。同理，可求決策單元i在共同前沿下的技術(shù)效率。

1.2.3 技術(shù)缺口比率(TGR)

為了測量不同群組(本文中指采用不同灌溉方式的種糧大戶)與總體(所有種糧大戶)之間的技術(shù)差距，采用技術(shù)缺口比率(TGR)指標(biāo)來衡量，其計(jì)算公式為：

(9)

TGR的取值范圍為(0,1]，TGR越高，越接近于1，表示該群組實(shí)際生產(chǎn)技術(shù)水平越接近潛在最優(yōu)的生產(chǎn)技術(shù)水平，即：該群組生產(chǎn)技術(shù)水平較高，差距較小，反之亦然。

1.3 變量選擇及說明

核算種糧大戶的技術(shù)效率，需要建立其投入產(chǎn)出指標(biāo)體系，具體指標(biāo)及說明如下：

(1)產(chǎn)出變量。本文以種糧大戶2014年的玉米總產(chǎn)量為產(chǎn)出變量。

(2)投入變量。本文選取2014年種植玉米所需的種子費(fèi)用、化肥費(fèi)用、農(nóng)藥費(fèi)用、水電費(fèi)、租賃機(jī)械作業(yè)費(fèi)、玉米固定資產(chǎn)折舊、地租和人工費(fèi)為投入指標(biāo)，其中，玉米固定資產(chǎn)折舊=(玉米播種面積/總糧食作物播種面積)×總固定資產(chǎn)折舊，而總固定資產(chǎn)折舊是參考《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益匯編》提供的各類固定資產(chǎn)折舊率計(jì)提折舊。為了避免個別指標(biāo)為0的情況，將指標(biāo)進(jìn)行合并，流動資本=種子費(fèi)用+化肥費(fèi)用+農(nóng)藥費(fèi)用+水電費(fèi)，固定資本=租賃機(jī)械作業(yè)費(fèi)+玉米固定資產(chǎn)折舊。

按照種糧大戶生產(chǎn)玉米所采用的灌溉方式將535個樣本農(nóng)戶分為3個群組，其玉米生產(chǎn)的投入產(chǎn)出的描述性統(tǒng)計(jì)如表1所示。由表1可知，黑龍江省種糧大戶的灌溉方式以不灌溉和節(jié)水灌溉并重，傳統(tǒng)灌溉較少態(tài)勢存在，說明“節(jié)水增糧行動”取得了一定成績，推動了節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣，節(jié)水農(nóng)業(yè)逐漸在種糧大戶中發(fā)展起來，但是，傳統(tǒng)“雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)”仍是相當(dāng)一部分種糧大戶的生產(chǎn)方式。

2 結(jié)果及分析

2.1 不同灌溉方式下種糧大戶技術(shù)效率差異分析

本文運(yùn)用Maxdea6.18軟件，測算了采用不同灌溉方式的種糧大戶在群組前沿和共同前沿下的技術(shù)效率，其描述性統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表1 樣本的描述性統(tǒng)計(jì)Tab.1 Descriptive statistics of sample

表2 共同前沿和群組前沿下種糧大戶的技術(shù)效率Tab.2 The technical efficiency with respect to the metafrontier and group frontier of large grain growers

由表2可知，在共同前沿和群組前沿下，全部樣本種糧大戶的技術(shù)效率均值分別為0.714 2和0.756 8，兩種前沿下效率值都不高，說明目前種糧大戶的技術(shù)效率水平整體不高，從另一方面也說明，種糧大戶技術(shù)效率的提升空間比較大，即在當(dāng)前生產(chǎn)要素投入水平下，若改進(jìn)技術(shù)水平和管理，產(chǎn)出可分別提高28.58%和24.32%。正如前文理論分析，群組前沿下種糧大戶的技術(shù)效率均高于共同前沿下的技術(shù)效率，以群組2的種糧大戶為例，采用傳統(tǒng)灌溉方式的種糧大戶，在兩個前沿面下，技術(shù)效率相差0.211 2。在共同前沿下，不同灌溉方式下種糧大戶的技術(shù)效率水平由高到低依次為：節(jié)水灌溉、傳統(tǒng)灌溉和不灌溉；但在群組前沿下，采用傳統(tǒng)灌溉的種糧大戶的技術(shù)效率卻高于采用節(jié)水灌溉的農(nóng)戶。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)群組前沿和共同前沿下種糧大戶技術(shù)效率的差異性，本文選擇適合兩個獨(dú)立樣本的非參數(shù)Mann-Whitney U檢驗(yàn)來進(jìn)行分析，我們假設(shè)：兩種前沿下全部樣本種糧大戶及各群組種糧大戶的技術(shù)效率沒有差異。檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示，全部樣本種糧大戶、不灌溉及傳統(tǒng)灌溉的種糧大戶，在兩種前沿下的技術(shù)效率在5%水平及以下差異顯著，但采用節(jié)水灌溉的種糧大戶在兩種前沿下的技術(shù)效率在5%水平下差異不顯著。主要原因是：在群組前沿下，假定的是各個種糧大戶面對的是各自所屬群組構(gòu)成的生產(chǎn)前沿，其效率值反映的是在各自灌溉技術(shù)條件下的投入產(chǎn)出水平，而在共同前沿下，各個種糧大戶面對的是所有種糧大戶構(gòu)成的潛在最優(yōu)生產(chǎn)前沿。節(jié)水灌溉方式在三類灌溉方式中代表著最新最優(yōu)的技術(shù)水平，采用節(jié)水灌溉的種糧大戶在兩種前沿下的技術(shù)集合基本相同，所以效率值變化不大，差異不明顯。而采用不灌溉和傳統(tǒng)灌溉的這兩個群組的種糧大戶在兩個前沿下的技術(shù)集合差異較大，因此，所屬這兩個群組的種糧大戶在各自群組前沿下的技術(shù)效率值被高估了，尤其是群組2，嚴(yán)重高估。

表3 兩種前沿下效率差異的Mann-Whitney U檢驗(yàn)Tab.3 The Mann-Whitney U test of efficiency differences under two frontiers

注：“**”、“***”分別表示在5%和1%的水平下顯著。

2.2 不同灌溉方式下種糧大戶生產(chǎn)技術(shù)差距分析

本文利用技術(shù)缺口比率(TGR)來衡量3個群組下的種糧大戶與所有種糧大戶之間的生產(chǎn)技術(shù)差距。根據(jù)公式(9)，3個群組的技術(shù)缺口比率結(jié)果如表4所示。為了進(jìn)一步檢驗(yàn)3個群組間生產(chǎn)技術(shù)差距是否顯著，本文采用Kruskal Wallis 檢驗(yàn)對3個技術(shù)缺口比率進(jìn)行檢驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表4所示。

表4 不同群組的技術(shù)缺口比率及差異性檢驗(yàn)Tab.4 Technical gap ratio and difference test of different groups

注：“***”表示在1%的水平下顯著。

由表4可知，Kruskal Wallis 檢驗(yàn)在1%的顯著性水平下拒絕了原假設(shè)，說明三個群組的種糧大戶之間存在明顯的技術(shù)差距。采用節(jié)水灌溉的種糧大戶的生產(chǎn)技術(shù)最高，TGR值為0.976，接近種糧大戶最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)水平。可能的原因是節(jié)水灌溉方式雖然在初期設(shè)備投入資金較高，但種糧大戶的耕地經(jīng)營規(guī)模一般較大，這就使單位面積成本降低，同時，節(jié)水灌溉技術(shù)可以節(jié)水、節(jié)地、省工，可與水肥和農(nóng)藥一體施用，即節(jié)水技術(shù)與化肥農(nóng)藥施用技術(shù)相結(jié)合，從而提高化肥農(nóng)藥的利用率，有利于增產(chǎn)增收。不灌溉的種糧大戶的TGR值為0.96，這就意味著其生產(chǎn)技術(shù)水平也較高，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)技術(shù)水平的96%，而采用傳統(tǒng)灌溉的種糧大戶的技術(shù)水平是最低的，TGR值為0.765，與最優(yōu)生產(chǎn)技術(shù)水平相比，還有23.5%的差距。這說明，從投入產(chǎn)出角度來看，不灌溉的種糧大戶的生產(chǎn)技術(shù)水平不一定低下，而采用傳統(tǒng)灌溉方式對于種糧大戶來說可能是不經(jīng)濟(jì)的，也不利于技術(shù)提升。可能的原因是傳統(tǒng)灌溉方式雖然設(shè)備投入資金少，但勞動力數(shù)量投入并不少，在近幾年人工費(fèi)快速上升的現(xiàn)實(shí)情況下，傳統(tǒng)灌溉方式的總投入不小，且傳統(tǒng)灌溉方式對水的利用率非常低，大量浪費(fèi)水，并容易造成土壤板結(jié)和土壤肥力的流失，傳統(tǒng)灌溉方式的這些缺點(diǎn)所帶來的成本增加可能抵消甚至大于其所帶來的糧食產(chǎn)量的增加，相對地，不灌溉的種糧大戶可以節(jié)約傳統(tǒng)灌溉的機(jī)會成本用于其他新農(nóng)業(yè)技術(shù)方面。

3 結(jié) 語

本文依據(jù)黑龍江省種糧大戶的調(diào)查數(shù)據(jù)，基于共同前沿分析法，考察了不同灌溉方式下種糧大戶的技術(shù)效率及其差異，以及種糧大戶間的生產(chǎn)技術(shù)差距，結(jié)論如下：①種糧大戶的技術(shù)效率水平整體不高，一方面說明存在較大的技術(shù)改進(jìn)空間，另一方面說明當(dāng)前種糧大戶的經(jīng)濟(jì)增長方式仍然以高投入、高浪費(fèi)的粗放型模式為主。②在共同前沿下，不同群組種糧大戶的技術(shù)效率水平由高到低依次為：節(jié)水灌溉、傳統(tǒng)灌溉和不灌溉。在群組前沿下，3個群組的技術(shù)效率值均高于共同前沿下的技術(shù)效率值，且排序發(fā)生變化，采用傳統(tǒng)灌溉的種糧大戶的技術(shù)效率卻高于采用節(jié)水灌溉的農(nóng)戶。群組前沿下的效率值被高估了。③采用不同灌溉方式的3個群組間種糧大戶的生產(chǎn)技術(shù)存在顯著差距。其中，采用節(jié)水灌溉技術(shù)的種糧大戶的生產(chǎn)技術(shù)水平最高，采用傳統(tǒng)灌溉的種糧大戶的技術(shù)水平是最低的。因此，從投入產(chǎn)出角度考慮，傳統(tǒng)灌溉方式對于種糧大戶可能是不經(jīng)濟(jì)的，且不利于技術(shù)水平提升。當(dāng)然，得出該結(jié)論不排除截面數(shù)據(jù)限制的原因，后續(xù)可以通過不同區(qū)域或不同年份的追蹤調(diào)研數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證和完善該結(jié)論。

根據(jù)以上結(jié)論，得到以下政策啟示：①盡快轉(zhuǎn)變種糧大戶粗放型生產(chǎn)經(jīng)營方式。政府方面，加大良種、農(nóng)機(jī)、種植技術(shù)和管理技術(shù)的研究和推廣，尤其是農(nóng)業(yè)科技推廣，加大對種糧大戶的扶持傾斜政策，刺激其發(fā)揮示范帶動作用。農(nóng)戶方面，鼓勵種糧大戶嘗試新品種新技術(shù)。②建議依據(jù)國家的“節(jié)水增糧行動方案”，重點(diǎn)扶持并鼓勵種糧大戶采用節(jié)水灌溉技術(shù)，但不鼓勵采用傳統(tǒng)漫灌、溝灌等灌溉方式。

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