三峽庫區農業生態效率測度及其影響因素分析

黃 娟,劉 玥

（1.中國地質大學（武漢）a.數理學院；b.經濟管理學院，武漢 430074;2.江漢大學 大數據研究中心，武漢 430056）

0 引言

作為我國史上最大的水利樞紐工程建設，三峽工程改變了庫區的自然環境、生態環境和人類的生活環境。當前三峽庫區每平方公里的承載人口約為359人，是全國平均水平的2.6倍，是同類型山地丘陵的4倍，當地資源環境承載壓力巨大。而作為長江中上游的咽喉要道，庫區的生態環境重要性不言而喻。為保證三峽庫區農業持續、穩定、健康發展，關注三峽庫區農業生產效率問題的研究具有重大意義。

1990年Schaltegger和Sturm首次提出了生態效率的概念：即增加的價值與增加的環境影響的比值[1]。農業生態效率是評價農業可持續發展能力的一個非常重要的指標，可以準確評估農業生態系統的真實價值，從而實現農業資源的高效率利用，并減輕農業廢棄物導致的內源性污染[2]。我國作為農業大國，有諸多學者基于農業生態效率對我國的農業可持續化發展作了相應研究[3-5]。但目前對于三峽庫區農業生態效率的研究工作尚不多，鄧叔娟（2015）[6]運用三階段DEA和Malmquist生產率指數方法，對庫區區縣2003—2012年農業生產效率進行系統測度，并分析農業生產效率變動規律、波動趨勢和區域差異。李南浩等（2017）[7]采用非徑向、非角度的SBM-DEA模型，結合方向性距離函數，考察了2003—2015年重慶三峽庫區農業生態環境效率，引入影子價格測算了各區(縣)農業面源污染的邊際減排成本。

本文擬基于超效率DEA和Malmquist指數對三峽庫區農業生態效率進行測度和分解，挖掘其變化趨勢和效率驅動因素，進而基于Tobit模型分析三峽庫區農業生態效率的影響因素。

1 指標體系構建

測算效率的目的在于希望達到最小的投入，最大的產出。因此只要厘清投入與產出的關系，DEA方法同樣適用于測算環境效率。德國環境經濟核算賬戶主要從兩個方面展開分析與應用：絕對量的“經濟活動中使用了多少自然資產”；相對量的“自然資產使用與經濟產出的產出的比較如何”。本文參考德國環境經濟核算賬戶中的生態效率指標，將成本指標作為投入指標，將收益指標作為產出指標，構建度量三峽庫區農業生態效率的指標體系。相應地，農業資源的消耗與農業生產帶來的污染作為投入指標，經濟的發展作為產出指標（見表1）。

表1 三峽庫區農業生態效率指標體系

2 研究方法和數據來源

2.1 超效率DEA方法

本文運用超效率DEA方法測算三峽庫區農業生態效率。傳統的DEA效率的測算值通常在0～1之間，那么測算結果會顯示出該方法的一個缺陷，即結果可能出現多個評價單元同時處于前沿面，并且都相對有效，因而無法對這些相對有效的單元做出進一步評價。而Adersen提出的超效率DEA模型要對某決策單元進行效率評價時，先將其排除在外。在測評時，就無效的決策單元而言，其生產前沿面不變，因此其最終效率值與用傳統DEA模型測量出來的一樣；但就有效決策單元而言，在其效率值不變的前提下，投入按比例增加，將投入增加的比例記為超效率評價值。因其生產前沿面后移，故測定出的效率值要大于利用傳統DEA模型測定的效率值。超效率DEA模型與傳統的DEA模型相比，使得相對有效決策單元之間也能進行效率高低的比較。

假定對k個地區分別進行評價，對于每一個地區而言，有n種農業生態效率的投入要素，對應的有m種因應生態效率的投入而產生的產出。對任何一個地區的投入集和產出集分別表示如公式（1）和公式（2）所示：

相應地，超效率DEA模型的數學公式如公式（3）所示：

2.2 Malmquist指數模型

Malmquist指數主要用于生產分析上，其分解思路是將生產率的變化原因歸為兩類：技術變化和技術效率變化。技術變化是指生產前沿面的移動；技術效率變化是指生產前沿面和實際產出量之間的距離變化。

Malmquist指數的數學定義如公式（4）所示：

Malmquist指數即TPF表示某一決策單元在t至t+1期生產率的變化程度。若TPF＞1，表示生產率呈現上升的趨勢；反之，表示衰退趨勢。TPF可以分解為技術變化（technicalchange,TC）和效率變化（efficientchange,EC）。

其中，技術變化是生產前沿面的移動對生產率的貢獻程度，即：

技術效率變化是第t期和t+1期中技術效率的變化對生產率的貢獻程度，即：

2.3 數據來源

本文以三峽庫區為研究區域，涵蓋湖北和重慶兩個省（市）的夷陵、秭歸、萬州、重慶主城區等26個區縣。三峽庫區總面積約為10000平方公里，人口3000多萬，三峽工程淹沒耕地1.94萬公頃，涉及移民117.15萬人。

三峽庫區涵蓋重慶直轄市與湖北省的26個區縣，其中重慶渝中區由于城市化率100%，相關農業數據缺失，因此予以剔除。于是本文最終采用三峽庫區25個區縣2004—2015年的面板數據。其中，農用化學品（化肥、農藥和農膜）數據來自于三峽公報和各區縣國民經濟和社會發展統計公報，農業人口、農業機械投入量、農村用電量、農作物播種面積、農業投資、農林牧副漁總產值、第一產業增加值和糧食總產量等數據來自于各區縣統計年鑒。

3 三峽庫區農業生態效率的區域差異

采用超效率DEA模型測算出三峽庫區25個區縣的農業生態效率值，結果如表2所示。）

表2 三峽庫區各區縣農業生態效率

總體而言，本文根據每個區縣的農業生態效率平均值的大小，將25個區縣劃分為三大類：農業生態效率較高地區（巫溪、九龍坡、沙坪壩、南岸、北碚，它們的生態效率平均值大于1），農業生態效率適中地區（夷陵、云陽、奉節、巫山、石柱、長壽、江北、巴南、江津、大渡口，生態效率平均值大于0.8且小于1），農業生態效率較低地區（秭歸、巴東、武隆、興山、忠、開、渝北、豐都、萬州、涪陵，生態效率平均值小于0.8）。

從庫區各地的相對位置來看，庫尾各區縣的農業生態效率均值顯著高于其他地區。具體來說，庫首地區除夷陵外，整體在庫區中較為落后；庫中地區除巫溪外，明顯整體農業生態效率較差；而庫尾地區除渝北以外排名整體靠前，生態-經濟的轉換效果較好。

對于處于農業生態效率較高地區的北碚、九龍坡等，測度結果符合實際情況。三峽庫區資源環境承載力較為脆弱，在該區域發展經濟需要更加注重生態效益。重慶市是三峽庫區經濟發展的領頭羊，農業生態效率較高對于該區域的可持續發展大有益處。位于重慶市城郊結合部的北碚，近年來大力發展農業經濟與校園經濟，整改和關停了許多高污染、高排放的企業，積極推廣生態農業來滿足重慶市及周邊地區的生產生活需求。而對于巫溪來說，旅游資源豐富，旅游配套設施相對完善。旅游經濟與農業經濟是該地區主要的經濟發展規劃，在保持當地山清水秀的自然景觀的同時，也要維持當地農業的發展。兩者之間相輔相成，互相促進。推進生態農業可以達成兩者的兼顧，達到地區的可持續經濟發展。保持高生態效率的農業發展勢頭能促成地區環境保護與農業旅游經濟發展的雙贏。

對于處于農業生態效率適中地區的夷陵、江津、大渡口等來說，分別是宜昌市與重慶市的遠城區，原來為農村，近年來逐漸城市化。與主城區相比，這些地區的經濟發展略慢一點。近年來被主城區帶動，經濟發展勢頭也十分迅猛。遠城區的農業發展為城鎮居民提供了農產品的供應。繼續保持穩定向好的發展趨勢，能繼續促進地區的綠色發展。

對于處于農業生態效率較低地區的豐都、萬州、武隆等，其大多位于庫中地區，是銜接湖北與重慶主城區的狹長區域。這一地區多崇山峻嶺，可耕地資源非常有限。隨著三峽工程的蓄水，農民缺乏土地，又無其他生計來源的補充，更加依賴土地。由此希望通過加大農用化學品投入獲得超額的回報，但這卻更加破壞了當地的自然資源環境。巴東和秭歸相對來說發展較落后，如不能改變生態效率較低的現狀，極有可能陷入惡性循環，導致生態和經濟發展的兩難。因此必須調整當地的產業結構和農村人口的生計模式，從根源上遏制過度的農業生產污染及破壞。

4 三峽庫區農業生態效率Malmquist指數及其分解

進一步地，為了從效率變動要素的角度更加深入地分析三峽庫區25個區縣的農業生態效率變化趨勢，本文采用Malmquist指數和所有區縣2002—2015年之間的面板數據，分析其效率變動狀況。

本文以區縣為單位，計算年均農業生態效率的Malmquist指數及進行分解，如表3所示。

由表3可見，2004—2015年三峽庫區各區縣的全要素生產率TFP值都大于1，其中增長率均值為2.41%。所有指標中，只有技術進步在增長，年均增長率為3.78%。而其余指標的增長率均呈現降低的趨勢，綜合技術效率、純技術效率和規模效率年均分別下降2.33%、0.5%和1.27%。

從各個區縣來看，沙坪壩、巫溪、南岸的TFP增長最快，其TFP增長率分別為22.60%、12.7%和12.03%。而從上文分析中可知，巫溪既屬于農業生態效率較高區域，又屬于規模經濟遞增區域，因此可見其農業發展前景還是樂觀的。武隆、興山和云陽的TFP增長是最低的，其TFP增長率分別為-9.61%、-7.25%和-6.15%，可見這三個地區的農業生態效率惡化速度很快，情況愈來愈差，繼續扭轉。

從各指標貢獻上看，技術進步是促進農業生態效率提升的主要動因，各區縣技術增長率基本均有提高，其中技術進步增長率最為迅速的是沙坪壩、夷陵與南岸，分別為22.60%、20.50%和12.70%。而從規模效率上看，三峽庫區只有52%的區縣規模效率值小于1，這意味著在農業生態效率發展的過程中，庫區規模效率在逐漸減小。

表3 各區縣Malmquist指數及其分解

5 三峽庫區農業生態效率影響因素分析

5.1 影響因素的選擇

影響區域生態效率的因素很多，本文參考已有的研究和區域農業生態效率之間的差異性，主要考慮以下5個影響因素：①產業結構（X1），各區縣第一產業占比。第一產業占比越高，則該區縣對農業經濟的依賴度越高，在現在規模化農業發展尚不充分的情況下，家庭農業生產較粗放，不夠科學，因此農業生態效率相對較低。②城市化率（X2），各地區城市人口占總人口比重。城市人口比重提高和城市數量增加、規模擴大，城市文明向農村逐漸擴散。這有助于促進農村提高綠色農業生產的意識，因此城市化的健康發展有利于降低農業生產對環境造成的污染。③城鄉差異（X3），以各區縣農村人口收入與城鎮人口收入的比值表示。農民通過農業生產賺取收入，獲得經濟收益。當城鄉差異加大，收入不平等情況加重時，會促使農民加大農藥、化肥等農用化學品的投入，飲鴆止渴的做法會降低農業生態效率。④農業經濟相對增速（X4），以第一產業增速與地區生產總值增速之比表示。當農業經濟的增長速度與地區經濟發展速度越趨近，農業經濟的相對發展速度就越快，這會促進農業生產規模化與產業化的進一步發展，更加關注高效、生態環保的綠色農業發展，因此將提高農業生態效率。⑤農民消費情況（X5），以農村居民人均生活費支出表示。消費情況能體現農民的生活水平。農民生活水平越高，其科學生產的意識相對越強，也會提高農業生態效率。

5.2 Tobit回歸結果

考慮到被解釋變量農業生態效率值的數據特點，其由超效率DEA模型計算得到，與傳統DEA模型輸出的結果在0～1之間不同，部分單元的效率值輸出會大于1。因此比起Logit回歸和Probit回歸，Tobit回歸模型在這種數據類型之下更適用于分析農業生態效率值的影響因素。

表4 面板數據單位根檢驗結果

由表4的單位根檢驗結果可知，農業生態效率值、產業結構、城市化率、城鄉差異等變量均水平平穩，而農業經濟相對增速、農民消費情況等變量為一階平穩。因此，滿足繼續進行Tobit模型檢驗的前提條件。

表5 面板Tobit回歸結果

從表5的Tobit回歸分析結果來看，城市化率、城鄉差異、經濟發展速度顯著影響三峽庫區農業生態效率，這與前面的分析假設一致。

城市化率在5%的統計水平上與農業生態效率顯著正相關。城市化率每上升1%，三峽庫區農業生態效率上升0.03%。城市化的具體表現有兩種：一是人口向城市流入并聚集，二是農村地區轉變為城市地區。在城市化的過程中，第二、三產業在城市中發展集聚，城市通過增長極作用將經濟增長的紅利（科技、教育、衛生醫療、高質的工業品等）滲透擴散到農村地區，從而提高了農村的物質與精神文明，同時為農業的可持續發展提供物質基礎與技術支撐。城市化的健康發展有利于降低農業生產對環境造成的污染。而作為基礎性產業的農業也需要擴大產出滿足不斷增長的工業生產和人們正常生活的需求。

城鄉差異在10%的統計水平上與農業生態效率顯著負相關。城鄉差異每擴大1%，三峽庫區農業生態效率下降0.04%。本文的實證結果證實農村居民與城鎮居民的收入差距越小，該地區的農業生態效率值越高。收入差距的擴大主要對農民產生兩種影響：（1）放棄農業生產轉而入城務工以謀求出路；（2）提高農業產出以獲得更多的銷售利益。但三峽庫區由于受到自然資源的限制比較突出，人均耕地面積少、地質災害頻發、運輸條件不利等因素，使得農業生產只有通過加大單位面積生產資料的投入，如提高農藥和化肥用量來達到擴大產出。在農業研發環節薄弱、農業技術推廣力度不夠和農村人力資本水平低的情況下，對于選擇第二種方式的農民，勢必會加劇對環境的污染與破壞。因此，縮小城鄉收入差距不僅有利于社會穩定，對于環保同樣意義重大。

農業經濟相對增速在10%的統計水平與農業生態效率值正相關。農業經濟相對增速每加快1%，三峽庫區農業生態效率上升0.12%。本文實證結果證實庫區農業經濟如能在產業化、規模化的加持下，與其他產業相比，增速加快，那么其農業生態效率值越高。農業產業的迅速發展使農民的生計能夠得到保障，進而開始追求生計的可持續性和穩定性，農業生產的過程中會更加關注效率與效益。如果產業發展速度的差距拉大，農業發展的空間受限，農民要么離開土地，要么會通過加大農藥、化肥等投入獲得更高收入的保障。因此提高農業經濟的增速是留住農民發展綠色農業，提高生態效率的前提基礎。

6 結論

本文基于生態效率理論，以DEA-Tobit模型分析三峽庫區農業生態效率的變化及主要影響因素，并采用Malmquist指數和所有區縣2002—2015年之間的面板數據，分析了三峽庫區農業生態效率變動狀況，結果發現：

（1）三峽庫區庫中的農業生態效率顯著低于庫首與庫尾。屬于庫中地區的忠縣、萬州、武隆等地，其農業生態效率平均值在0.5～0.8之間，處于相對低農業生態效率地區。此外，奉節、巫山、長壽、石柱，其平均值在0.8～1之間。也就是說庫中地區的整體農業生態效率均較差，與庫首、庫尾比有較大差距。

（2）技術進步對于全要素生產效率起主要推動作用，綜合技術效率、純技術效率和規模效率則是限制農業生態效率提升的瓶頸因素。從空間均值結果看來，技術進步的均值均大于1，各區縣技術進步均值為1.0378，而其他各因素的均值均小于1，因此技術進步是推動農業生態效率向前發展的主要動因。

（3）城市化率、農業經濟相對增速與庫區農業生態效率顯著正相關。實證結果表明，城市化率、農業經濟相對增速分別在5%和10%的統計水平上與庫區農業生態效率顯著正相關。這說明城市化進程越快，農業經濟相對發展越快，三峽庫區的農業生態效率則會越高。城市化的加速讓先進的農業生產技術和環境保護理念更快地滲透到農村，農業經濟的更高效發展對農民生計的保障使得農民對土地產出回報的超額索取需求下降，因而保障了三峽庫區農業生態效率的提升。

（4）城鄉差異與庫區農業生態效率顯著負相關。實證結果表明，城鄉差異在10%的統計水平上與庫區農業生態效率顯著負相關。這說明城鄉差異越大，三峽庫區的農業生態效率越低。城鄉差異的持續擴大一方面刺激了部分農民脫離土地，另一方面促使部分農民希望從土地上獲得更多報酬，對水土造成更大破壞，導致當地的資源環境承載力愈加脆弱，農業生態效率下降。

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