基于非期望產出的農業環境效率研究

王雪瑩 方蘭

摘要：運用基于非徑向、非角度的SBM模型，考慮化肥殘留和農膜殘留為非期望產出，測算陜西省2007—2016年農業環境效率水平并分析其冗余情況。結果發現：①全省農業環境效率水平中等，各市（區）差異較大，其中，陜南水平最高，關中次之，陜北最低。②陜南化肥殘留年均冗余較小，陜北和關中年均冗余較多；除個別城市外，全省大部分地區在控制化肥施用量方面頗有成效，化肥殘留冗余值逐年減小。③幾乎一半區域農膜殘留冗余比例較高，陜南最少，其次為關中，陜北最多。最后為各地農業發展提出了政策建議。

關鍵詞：農業環境效率；非期望產出；SBM模型；農業面源污染

中圖分類號：X502 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0001-04

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.001

Research on agricultural environmental efficiency based on unexpected output

-Taking Shaanxi Province as an example

Wang Xueying ， Fang Lan

（Northwest Institute of Historical Environment and Socio-Economic Development， Shaanxi Normal University， Xian Shaanxi， 710119， China）

Abstract： Based on the non-radial and non-angular SBM model， taking into account the non-desired output of chemical fertilizer residues and agricultural film residues， the agricultural environmental efficiency level in Shaanxi Province from 2007 to 2016 was estimated and its redundancy was analyzed. There are some findings we can see from the results. ①The whole provinces has a medium level of agricultural environment efficiency， and each city （district） has a large difference. Among them， the highest level is in southern Shaanxi， followed by Guanzhong， and the lowest in northern Shaanxi. ②The average annual redundancy of fertilizer residues in southern Shaanxi is smaller， and the average annual redundancy in northern Shaanxi and Guanzhong is more. Except for a few cities， most areas of the province have achieved effective results in controlling the amount of chemical fertilizers， and the residual value of fertilizer residues has been decreasing year by year. ③Nearly half of the area has a high proportion of agricultural film residues， which is the least in southern Shaanxi， followed by Guanzhong and northern Shaanxi. Finally， the paper put forward policy recommendations for the development of agriculture in various regions.

Key words： Agricultural environmental efficiency； Unexpected output； SBM model； Agricultural non-point source pollution

陜西省位于我國西北部，包括十個城市一個示范區，總面積20.58萬平方公里，常住人口3835.44萬（2017年底）。陜西省平均海拔高度1127米，由北向南依次為陜北高原、關中平原和南部的秦巴山區。陜西省是西北地區工農業最為發達且人口稠密的地區，2017年全年生產總值21898.81億元，比上年增長8.0%，位居全國15，為西北地區最高。其中，第一產業增加值為1739.45億元，比上年增長4.6%，占GDP的7.9%。截至2016年底，陜西省耕地面積2915.08千公頃，糧食播種面積3068.73千公頃，糧食產量1228.30萬噸。全省32個主要糧食生產縣分別占全省糧食播種面積和糧食產量的47.46%和55.26%，平均糧食單產為4.66噸/公頃。2016年，陜西省農業生產總值為2027.56億元，其中咸陽市最高，占全省的22.36%。陜西省經濟基礎好，自然條件優越，人類歷史悠久，發展潛力巨大。2006年的《西部大開發“十一五規劃”》計劃中，關中被列為商品糧基地建設項目之一[1]；2009年，《關中——天水經濟區發展規劃》，計劃將該地區建成國家現代農業高技術產業基地[2]；并于2018年初建成關中平原城市群 [3]，以及鄉村振興戰略的提出[4]，多年連續多個政策文件表明，陜西省對我國西北部發展具有重要的戰略意義，對推動西部地區農業技術進步起到了帶動作用。因此，研究陜西省的農業環境效率，對于探析當前農業發展中存在的環境不友好、生態不環保問題的來源提供了重要參考，對于進一步控制陜西省農業環境污染問題，促進農業綠色發展具有重要的現實意義。

1 研究綜述

鑒于環境因素對農業生產效率的影響，近年來有不少學者進行了實證研究。李谷成等（2011）應用基于方向性距離函數的Malmquist-Luenberger生產率指數方法，對1978～2008年環境規制條件下省際農業TFP增長因素進行實證分析[5]。之后，韓海彬等（2013）、潘丹等（2013）也都采用Malmquist-Luenberger生產率指數方法分析了環境約束下中國各省份農業TFP增長，并對其收斂性進行了檢驗[6，7]。王娜（2018）通過構建低碳農業綜合評價指標體系來評價該地區低碳農業綜合發展水平 [8]。田偉等（2014）進而分析了農業環境效率的影響因素[9]。崔曉等（2014）采用環境全要素生產率指數模型和符合物料守恒條件的環境效率，測算了中國20年的農業環境效率，并分析了具體變化情況[10]。張可等（2016）構建了基于強可處置視角的農業環境效率測度模型和環境全要素生產率指數，并分析了不同地區的變化[11]。葉初升等（2016）結合SBM模型、方向性距離函數和GML指數，測算了1995年至2013年中國農業生產效率和全要素生產率，同時考察了農業生產污染對農業經濟增長的影響[12]。

通過對已有文獻的簡單梳理可以發現，農業面源污染對農業生產造成的影響已經引起了學者們的廣泛關注，并已經通過各種方法進行實證研究。因此，本文擬對陜西省近十年的農業環境效率進行測算，參照已有文獻并結合實際情況，具體分析陜西各市（區）農業環境效率水平。

2 研究內容及研究方法

2.1 研究內容

本文采用陜西省2007—2016年的農業投入產出數據，并考慮非期望產出，采用非角度、非徑向的SBM模型，對陜西省農業環境效率水平進行測算并分析其冗余水平，提出改進目標。

2.2 研究方法

本文采用考慮非期望產出的SBM模型，線性規劃如公式（1）所示：

其中，ρ表示效率，當ρ=1時，說明決策單元的生產效率強有效，當0<ρ<1時，說明生產效率無效率，有冗余，需要改進。S-表示投入松弛，期望產出松弛用Sg表示，非期望產出松弛用Sb表示，其值為負。考慮到各市（區）農業經濟特征不同，選擇規模報酬可變模型，運用DEA-solver pro 5.0軟件測算農業環境效率及規模效率，并進行冗余分析。

3 指標選取及數據來源

參照已有文獻，結合數據的可得性，本文選取的投入指標為農作物播種面積（千公頃）、農業機械總動力（千瓦）、化肥施用量折純量（噸）、農用塑料薄膜（噸）和鄉村年底從業人員（萬人），產出指標為農林牧漁業總產值（萬元），非期望產出為化肥殘留量（噸）和農用塑料薄膜殘留量（噸）。為了剔除價格變動的影響，將陜西省各市按當年價格統計的農林牧漁業總產值用各市以2007年為基期的農林牧漁業總產值指數進行折算。

化肥和農膜的殘留量參照《全國污染源系數手冊》《農用化肥流失手冊》《薄膜手冊》及相關文獻，設定化肥殘留系數為0.65，農膜殘留系數為0.1。（其中，對于指標“鄉村年底農林牧漁業從業人員數量”，陜西省各市（區）自2010年起不再統計，陜西省自2013年起數據未更新。針對缺失的數據，作者采用Eviews6.0根據趨勢外推法進行預測得到。）所有數據均來源于各年度《陜西統計年鑒》。

4 實證結果與分析

4.1 各地農業環境效率變化情況分析

縱觀陜西省近十年的農業環境效率，楊凌示范區在省內遙遙領先，連續多年保持農業發展環境有效率，這與楊凌本身的區域發展定位有很大關系。楊凌位于關中平原中部，是中國第一個農業高新技術產業示范區，2016年，區內生產總值（GDP）完成118.98億元，比2015年增長了10.1%。楊凌依托高新科技發展現代農業，不僅實現了農業增產增收，同時有效控制了農業生產中投入的化肥、農用薄膜等對生態環境的影響，極大地提高了該地區的農業環境效率。2016年，楊凌示范區農作物播種面積5.81億公頃，比2015年下降了1.20%；農林牧漁業總產值達到13.13億元，比2015年增長5.27%；而化肥施用量和農用塑料薄膜施用量分別為4560噸和675噸，較2015年分別減少了0.22%和2.17%。相比之下，渭南市的農業環境效率則相對較低，在研究時期內平均值低于0.3，近年來略有提高，但仍遠低于全省其他地區。渭南市的農作物播種面積約為西安市的1.5倍（2016年兩市農作物播種面積分別為683.44千公頃和439.43千公頃），是全省作物播種面積最大的地級市，占全省農作物播種面積的15.98%，化肥施用領和農膜使用量分別為西安市的3倍和5倍，而實現的農林牧漁業總產值相差無幾（2016年，渭南市219.4747億元，西安市216.4865億元），由此可見渭南市在農業生產中的環境無效率。

反觀農業規模效率，在研究時期內，各市水平相差無幾，陜北、關中都維持在較高水平，陜南地區稍顯落后，這主要與陜西省的地形地貌和農業生產方式等因素有關。位于黃土高原的陜北地區貫徹執行退耕還林還果政策，使得當地的生態環境大為改觀，為農業的發展提供了日益良好的自然條件；農業基礎設施建設的加強和社會主義新農村建設的貫徹，則為農業經濟的發展提供了硬件支持和制度保障。位于中部的關中平原，自古以來就是陜西省主要的糧食產區，得天獨厚的自然條件和當地政策的扶持幫助，再加上科研力量的集中投入，為關中農業的規模化發展提供了有力的支持。陜南地區由于其獨特的地形條件，導致大規模使用農業機械難度較大，2016年，陜南三市農機總動力僅占全省的20%，因此，該地區主要農業生產方式不同于其他兩區域的大規模集約化經營，而是以小面積分散經營為主，因而農業規模效率相對不高。

圖1展示了研究時期內陜北、陜南區域的農業環境效率變化趨勢。從圖中可以看出，五市的環境效率值均在均呈緩慢上升趨勢。商洛市2015年上升幅度較大，實現了農業生產的環境有效率；其他四市上升幅度相當，其中，延安市2007—2010年小幅波動下降，漢中市2016環境效率值達到了1；陜北兩市的農業環境效率水平低于陜南三市。各市農業的環境效率值的提高主要可能是中央和地方各級政府相關政策的貫徹實施、農業生產方式由粗放型向生態型轉變等因素導致的。陜北地區農業機械化規模與陜南相當，但環境效益卻一直整體偏低，說明近年來陜北農業在提高農業產量、控制農業生產過程中的環境污染、建設農業生態環保體系上有所滯后。

近十年關中地區各市的農業環境效率的變化趨勢如圖2所示。除楊凌示范區外，其余各市的農業環境效率值均呈增加趨勢，其中，銅川、渭南兩市維持在低水平緩慢增加，西安、寶雞兩市增長幅度相近，差距逐漸縮小，并于2016年達到了農業生產的環境有效率，咸陽市則在研究時期內小幅波動，最終在2016年效率值為1。楊凌區在2013年之前有較大波動，之后穩定在效率值為1的水平。渭南市的年平均農作物播種面積約為銅川市的9倍，兩市共占全省的18.50%，兩市的年平均農林牧漁業總產值約占全省的15.02%，而兩市的年平均化肥、農膜投入分別占全省的28.26%和31.39%，可見農業生產中的面源污染問題在這兩個區域比較嚴重，農業生產資料對生態環境造成的影響較大，影響了兩市農業環境效率的提高。相比之下，西安、寶雞二市在農業生產過程中比較注意環境問題，兩市的農業機械化水平位居全省前列，占據的耕地面積、創造的農業總產值以及使用的化肥、農膜在全省占相應的比例。咸陽市農業環境效率水平在2013年之前緩慢波動下降，之后與西安、寶雞二市趨勢趨同，這與咸陽市農業機械化水平的提高有很大關系。2012年咸陽被農業部確定為全國農業機械化示范區，2013年，咸陽農業機械總動力達330.0121萬千瓦，比2012年增長了16.58%。在隨后的幾年內，機械化水平的大幅提高，伴隨著化肥施用量的逐年下降，咸陽市的農業發展環境由此改善。

4.2 各地農業環境效率評價

參照已有文獻，并結合本文實際情況，現對陜西省各市農業環境效率水平進行評價，各市農業環境效率水平用研究期內年平均效率值表示，將效率水平劃分為低效率（農業環境效率值為0-0.35）、中效率（農業環境效率值為0.35-0.7）和高效率（農業環境效率值為0.7-1），結果如下表所示。

可以發現，陜西省各市農業環境效率水平分布均勻，處于各效率水平的市（區）數量基本一致。其中，渭南、銅川、榆林三市水平較低，楊凌區和漢中市水平較高。一半市（區）高于全省平均水平（0.57）。

4.3 非期望產出冗余分析

前文提到，本例的非期望產出包括化肥殘留和農膜殘留，現分別對其冗余情況進行分析。

4.3.1 化肥殘留冗余分析

圖3展示了陜西省各市化肥殘留冗余比例在各年份的變化情況，可以發現，關中地區化肥殘留冗余比例變化趨勢與關中農業環境效率變化趨勢大致相同。銅川、渭南兩市化肥殘留冗余緩慢波動減少，在減少化肥殘留方面仍有很大的進步空間；西安、寶雞二市波動穩定減少，在控制化肥殘留方面成效顯著；咸陽市在2014年之前波動較大，之后冗余穩定減少；楊凌區在2012年之前化肥殘留冗余波動較大，之后穩定沒有冗余。除個別地區個別年份外，陜南、陜北地區在研究時期內化肥殘留冗余比例均小幅波動減少，各地控制化肥殘留初顯成效。

在全省11市（區）中，銅川、渭南兩市的化肥殘留冗余比例最大，換言之，化肥施用量遠高于農田實際需求量，冗余值極高，對農業生態環境造成的污染和破壞極大。榆林市在研究初期化肥殘留冗余有所增加，隨后逐年減少，并在2016年冗余降到最低，為5804.11噸，占比6.57%。安康、延安二市化肥殘留冗余波動趨勢相似，呈波動減少趨勢，分別由2007年的冗余比32.15%、36%降低至2016年的16.23%、20.89%。西安、寶雞、漢中三市的化肥殘留冗余值均逐年減少，并在2016年實現化肥殘留零冗余。商洛市的化肥殘留冗余水平一直較低并平穩減少，2015年就達到了冗余為零的狀態。咸陽市則一直波動較大，2007年冗余比為35.98%，與漢中、延安相同，到2012年冗余比最高，達44.32%，最終2016年冗余比為0。全省大部分市（區）在施用化肥的過程中都在逐漸控制其用量，以減少對環境的污染。

4.3.2 農膜殘留冗余分析

各市農用塑料薄膜殘留冗余情況變化如圖4所示。從圖中可以發現，關中地區，相似的，依舊是銅川、渭南二市農膜殘留冗余較多，對農膜殘留控制較差；西安、咸陽、寶雞三市農膜殘留冗余呈波動減少趨勢，楊凌波動較大。陜南、陜北地區農膜殘留冗余情況均呈波動減少趨勢。

在各市（區）中，延安、榆林、銅川、渭南四市農膜殘留冗余值在較高水平波動，其中，延安、榆林、銅川波動幅度相似，從2007年的60%-70%減少到了2016年的40%-50%，減少了10%的冗余比例，換言之，這三市雖然農膜殘留依然較多，但隨著時間的推移在逐漸控制其用量。渭南市在控制農膜使用方面則情況不容樂觀，在2008年之前，農膜殘留冗余有小幅減少，隨后飆升并一直維持在70%左右的農膜殘留冗余水平，對農業生產環境造成了極大的破壞，也是導致該市農業環境效率值一直維持在較低水平的重要原因。延安市在近十年農膜殘留冗余值幾乎維持不變，在40%的水平輕微波動。西安、咸陽、商洛、漢中、寶雞五市農膜殘留冗余比例波動趨勢相近，從前期小幅波動到后期趨于沒有冗余。其中，寶雞、咸陽二市波動幅度較大，2007年農膜殘留冗余比分別為34.6%和26.95%，漢中、商洛二市波動幅度最小，僅浮動了15%。楊凌區農膜殘留冗余值波動比較劇烈，大部分年份為零冗余狀態，個別年份農膜殘留冗余比例達到72%。縱觀全省農膜使用情況，農膜殘留量很大，年平均殘留3715.86噸，其中陜北占21.64%，關中占61.73%，陜南占16.63%。雖然大部分市（區）都在努力控制農膜用量，但其在農田中的殘留情況依然嚴峻，需要進一步采取措施減輕其對農業生產環境的污染。

5 結論與建議

5.1 結論

綜合分析陜西省近十年農業環境效率水平和非期望產出冗余比率之后，可以得出以下結論：

1.2007—2016年陜西省農業環境效率水平中等，各市（區）差異較大；全省農業規模效率水平較高，且各市（區）差異較小。

分地區來看，陜南、陜北、關中的農業環境效率水平相差較大，陜南環境效率水平最高，關中次之，陜北最低；各區域農業規模效率水平差異不大，陜南規模效率水平相對較低。農業環境效率與規模效率的差異與當地農業生產方式的不同密切相關。陜北地處黃土高原，農業自然生產條件相對落后于陜西其他地區，水土流失嚴重，降水少風沙大，再加上前些年對煤等礦產資源的大量開采，嚴重破壞了當地的生態環境，對農業的發展產生了不小的影響。在這樣的生產條件下，為了保證一定的農業產量，農民不得不使用大量的化肥、農膜等以促進農作物生長，但同時由于缺乏科學指導，過量的施用也導致了農業環境效率的低下，生態環境日益脆弱。關中地區歷來屬于陜西省相對富庶的區域，自然條件遠優于陜北高原，平坦的地勢有利于使用農業大型機械，同時坐擁全省的經濟、科技、文化中心，地方政策落實得相對較好，農業生產方式相對科學合理，因而農業環境效率處于中等偏上水平，規模效率水平較高。陜南地區則囿于自然條件的限制，無法大規模使用農業機械，影響了該區域的規模效率水平，但同時囿于自然條件，使陜南發展了適合當地的農業生產模式，重視農業環境的保護，因而農業環境效率水平較高。

2.近年來，陜南地區化肥殘留年均冗余較小，陜北和關中年均冗余較多；除個別城市外，全省大部分地區在控制化肥施用量方面頗有成效，化肥殘留冗余值逐年減小。

化肥可以有效提供農作物生長所需的營養元素，按照科學的比例施用優質化肥，能夠有效促進農作物生長，最終實現增產增收。在過去的十年中，隨著農業環保政策的推進落實，農業生產方式的改進和農民觀念的轉變，陜西省化肥利用率在逐漸升高，雖然各區域的升高幅度有所差別。這有利于陜西省農業的可持續發展。

3.全省農膜使用情況不容樂觀，在研究時期內，幾乎一半的市農膜殘留冗余比例長期處于較高水平，需要進一步控制當地農膜使用量。其中，陜南農膜殘留年均冗余最少，其次為關中，陜北最多。

農膜是農業重要的生產資料之一，當前陜西省農膜殘留較為嚴重，主要原因有以下幾點：首先，缺乏相關政策準則，農民在使用中沒有一個規范的用量參考，可能會有用量越大、對農作物生長越好的錯誤觀念；其次，農膜質量參差不齊，大量劣質、不達標農膜充斥市場，同時農民缺乏辨識能力，使用劣質農膜，導致其殘留率極大，嚴重污染農業生態環境。

5.2 政策建議

根據陜西省近十年農業環境效率水平和非期望產出冗余比率情況，現提出以下政策建議：

5.2.1 貫徹落實鄉村振興及農業發展相關政策，加快發展現代農業、生態農業

各市（區）應在貫徹黨和國家各項惠農政策的基礎上，因地制宜，積極探索適合當地的農業發展模式，優化產業結構。根據陜西省“十三五”現代農業發展規劃，調整糧食作物布局結構，積極探索綠色農業、生態農業發展路徑，走鄉村綠色發展之路。合理使用化肥、農膜，減少農業生產資料的浪費和生態環境的污染。各地政府應該對上級農業發展文件進一步細化，制定適合當地農業發展的目標規劃，促進當地農業的可持續發展。

5.2.2 關中：推進農業科技成果轉化

關中農業環境效率、化肥和農膜利用率均在全省處于中等水平，應該繼續出臺相關政策控制化肥和農膜的使用，并探索發展新型農業生產模式。關中作為全省的科研中心，有楊凌農業技術示范區以及眾多高校和科研院所，應該大力發揮科技創新力量，加強在該區域的農業科技投入，提高農業生態科技水平，并對全省乃至西部地區形成輻射帶動作用，促進農業科技成果的轉化。

5.2.3 陜南：強化區域示范效應

陜南地區環境效率水平在全省最高，而且在化肥殘留和農膜殘留的控制上也起到了示范帶頭作用。陜南應繼續保持當前狀態，形成具有特色的陜南農業發展模式，推進農業可持續發展。全省其他各市應積極效仿這兩市在控制農業面源污染方面的舉措，并結合當地實際情況，出臺相應的監管條例，加大監管力度，促進農業環境效率水平的提高。

5.2.4 陜北：控制農業生產污染

陜北農業在發展中應該十分關注各類農業生產資料對生態環境的影響，盡最大可能控制農業生產污染。地方政府應該出臺相關政策規范農民在農業生產中的不科學行為，嚴格控制化肥、農膜等使用量，制定最大限額，并加強監督。同時，大力監管農貿市場上相關農業生產資料的品質，嚴把質量關，杜絕不合格產品對農業生態環境的污染破壞。

5.2.5 加強宣傳教育，提高農民環境保護意識

農業污染出現的很大一方面原因在于農民的固有觀念。農民習慣于施用大量的農藥化肥，大面積使用農膜，認為化肥越多，農作物產量越高。因此，加強宣傳教育，破除農民固有的落后思想，可以很大程度減少化肥和農膜的過量、盲目使用。同時，加強農業新技術宣傳，安排專業人員到農村中去，通過講座、廣播、手冊等方式宣傳新技術，并由專業技術人員去農戶中展開培訓，推進農業科技成果由實驗室走向農田中，切實促進農業生產的提高。

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收稿日期：2018-06-28

作者簡介：王雪瑩（1993-），女，陜西師范大學西北歷史環境與經濟社會發展研究院在讀碩士研究生，研究方向農業經濟管理和水資源經濟學。

通訊作者：方蘭（1969-），女，陜西師范大學西北歷史環境與經濟社會發展研究院教授，博士研究生導師，副院長，德國吉森大學農學博士，研究方向水資源經濟學。