湖北省農產品主產區農業生產效率的時空變化及影響因素

余瑞林，鄭彬鑫，馬淑萍，朱媛媛

(華中師范大學地理過程分析與模擬湖北省重點實驗室，武漢 430079)

農業是我國國民經濟的基礎，人多地少的基本國情決定了我國農業生產必須走專業化、規模化和現代化的發展道路.習近平總書記在十九大報告中指出：“農業、農村、農民問題是關系國計民生的根本性問題.”農業產出持續增加，是發展農業經濟、增加農民收入和建設美麗鄉村的重要前提.近年來，我國耕地資源不斷減少，耕地質量持續退化，水資源短缺，污染問題嚴重以及環境資源制約等問題凸顯，單純依賴農業生產要素投入擴張難以實現農業產出的可持續增長.因此，促進農業提質增效，提高農業生產效率是當前深化農業供給側結構性改革的重要任務.農業生產效率的時空差異規律和特征、農業生產效率的影響因素和機制等論題，一直是各級政府和學者研究的熱點問題.

國外學者對農業生產效率的關注較早，Fulginiti等[1]采用基于Malmquist指數的以產出為導向的非參數DEA方法和柯布-道格拉斯生產函數考察了1961年—1985年18個發展中國家農業生產效率的變化，認為至少有一半國家的農業生產效率有所下降，而農業生產效率的變化則主要歸因于農業投入，技術變革等多個因素；Galanopoulos[2]等應用基于Malmquist生產率指數的DEA方法調查了歐盟農業部門的生產效率，研究表明技術效率低下是歐洲農業部門的共同特征，而生產效率增長和部門擴張主要歸功于技術的改進；Saiyut等[3]則利用隨機前沿分析來評價農業勞動力的年齡結構對泰國農業技術效率的影響，結果表明，60歲及以上勞動力增加了技術無效率，而15～59歲的勞動力降低了農業生產中的技術無效率.而國內對農業生產效率的關注較晚，但是研究成果較為豐富，主要集中于兩個方面，一是農業生產效率時空格局變化的研究[4-7]，主要采用DEA模型、Malmquist生產率指數，從綜合效率、純技術效率和規模效率三個方面對農業生產效率進行研究，其中，綜合效率=純技術效率×規模效率.純技術效率是企業由于管理和技術等因素影響的生產效率，規模效率是由于企業規模因素影響的生產效率；二是農業生產效率影響因素的研究[8-11]，認為自然資源稟賦、生產規模、工業化水平、科技投入強度、流通服務業發展、城鎮化水平、勞動力老齡化等是影響農業生產效率的主要因素.

綜合來看，目前國內農業生產效率的研究主要是大尺度范圍，小流域的研究相對較少.本文立足主體功能區建設，選取湖北省農產品主產區為研究區，構建農業生產效率模型，對2000年以來農業生產效率的時空演化規律進行綜合分析，并力求揭示其影響因素，為提升農產品主產區生產效率、推進農產品主產區農業生產提供支撐.

1 研究區概況與數據來源

1.1 研究區概況

農產品主產區是以提供農產品為主要功能的地區，農產品主產區的農業生產效率則直接關乎國家糧食安全，是區域社會經濟發展的基礎保障.本文選取湖北省的國家層面農產品主產區為研究區，共29個縣(市、區).湖北省農產品主產區占全省總面積的32.85%，是國家重要的糧棉油產區、糧食安全保障區和國家重要的糧棉油魚肉禽等商品生產基地.

1.2 數據來源

本文的空間數據來源于湖北省測繪成果檔案館，屬性數據來源于2001年～2018年的《湖北農村統計年鑒》.其中，由于研究期行政區劃的變更，鄂州市的梁子湖區和隨州市的隨縣的部分年份數據缺失，采用耕地面積占比方法進行數據處理.

注：示意圖來源于《湖北省主體功能區規劃》圖1 湖北省農產品主產區Fig.1 The schematic diagram of main agricultural production areas in Hubei Province

1.3 研究方法

數據包絡分析(DEA)根據規模報酬是否可變的不同假設，分為CCR模型和BCC模型，CCR模型假設決策單位都處于固定規模效率，但實際上決策單元有可能處于規模遞增或遞減的情況.而BCC模型則是在變動規模報酬假設下，修正CCR模型，將綜合效率進一步分解為純技術效率與規模效率.本文采用BCC模型對湖北省農產品主產區的農業生產效率進行測算，模型表述如下：

假設模型中有n個決策單元，每個決策單元都有m種類型的輸入以及s種類型的輸出，分別用Xi j(Xi j>0，i=1，2，…，m)代表第j個決策單元對第i種類型輸入的投入量，Yr j(Yr j>0，i=1，2，…，s)代表第j個決策單元對第r種類型輸出的產出量，記為：Xj=(X1j，X2j，…，Xmj)T，Yj=(Y1j，Y2j，…，Ysj)T.其中Xj∈em，Xj>0，Yj∈em，Yj>0，j=1，2，…，n；λj為各單位組合系數，ε為非阿基米德無窮小量；θ為效率評價指數，s-、s+為松弛變量，建立如下對偶模型[12-14]：

求解上述線性關系，BCC模型得到決策單元是否有效主要取決于，θ、s-、s+的值，有如下判別法則：

1)如果θ取值為1且s-與s+的取值均為0，則表示該決策單元有效；

2)若θ取值為1但是s-與s+二者有一個取值不為0，則說明該決策單元為弱有效；

3)如果θ取值小于1，則表明該決策單元無效，可據此分析投入產出冗余情況.

選取糧食作物播種面積(萬hm2)、農林牧漁業勞動力(萬人)、農業機械總動力(kw)、化肥施用量(t)為輸入指標，選取農林牧漁業總產值(萬元)為輸出指標，從投入和產出兩個層面建立農業生產效率評價指標體系，構建BCC模型，定量測算綜合效率、純技術效率和規模效率，對2000年—2017年的湖北省農產品主產區農業生產效率的時空演化進行分析，并力求揭示其影響因素.

2 農業生產效率的時空變化

2.1 時序變化

測算研究區2000年—2017年的農業生產效率(表1)可以發現，研究區綜合效率水平整體表現不佳，除了2016年綜合效率有效，其他時間農業生產綜合效率均為無效.這說明研究區農業生產的整體投入產出狀態欠佳，相當長的時期內都存在較為明顯的投入冗余或者產出不足，農業生產未達到最佳狀態.但從發展趨勢來看，研究期內農業生產的綜合效率水平是在穩步提升的，從2000年初的0.6左右一路增長到2016年的1.0，雖然2017年略有回落，但仍維持在較高水平.這表明隨著經濟的發展和社會的進步，湖北省農產品主產區農業生產的投入產出日益優化，農業生產綜合水平穩步提升.

將綜合效率進一步分解為純技術效率和規模效率，規模效率除2016年之外，一直為無效狀態，這說明研究區農業生產的規模效率始終未達到最佳，亟待優化；當然，也應注意到，研究期內的規模效率水平也是在穩步提升，趨近于有效.與規模效率相比，純技術效率在2000年—2004年、2010年、2012年、2014年和2017年共9年均為有效，說明這些年份研究區的農業生產并不存在投入冗余或產出不足，綜合效率無效主要是由于生產規模未達到最優.同時，也要關注到，2005年—2009年、2011年、2013年和2015年這8年，純技術效率和規模效率都處于無效狀態，說明研究區農業生產不僅投入產出效益較低，生產規模也有待優化.

統計純技術效率和規模效率的頻數發現，前者在2005年—2009年、2011年、2013年和2015年共8年無效，而后者則在除2016年以外的所有年份共17年無效.這表明，研究區農業生產綜合效率的不足更多是由規模效率不足造成的，具體表現為農業生產的投入規模相對較大，造成效率分散不足.

表1 湖北省農產品主產區農業生產效率的時間變化Tab.1 Time variation of agricultural production efficiency in the main agricultural production areas of Hubei Province

2.2 空間變化

2.2.1 總體格局 選取2000年、2010年和2017年3個時間節點考察研究區農業生產綜合效率的空間格局(圖2).2000年，研究區29個縣域單元中有8個綜合效率有效，21個無效，綜合效率有效的縣域單元主要集中在鄂北崗地；到了2010年，綜合效率有效的縣域單元減少至7個，空間上則較為分散，相對集中于湖北省中東部，綜合效率無效的縣域單元增加至22個；而到了2017年綜合效率有效的縣域單元驟減為3個，且更為分散，分別為東部的梁子湖區和西部的宜都市和當陽市，綜合效率無效的縣域單元則增加至26個，且效率水平普遍較低，大部分縣域單元的綜合效率低于0.600.鄂州市的梁子湖區是唯一在3個時間節點上綜合效率均有效的縣域單元.

綜合來看，研究區農業生產綜合效率水平較高的地域相對集中于鄂中(江漢平原北部)和鄂北崗地(主要為鐘祥、京山、云夢、廣水、當陽、沙洋等縣域單元)，其次為鄂東丘陵，江漢平原中南部地區作為傳統的商品糧基地，其農業生產綜合效率反而相對較低.這與傳統認知有一定的出入.

圖2 2000年—2017年湖北省農產品 主產區綜合效率的時空格局Fig.2 Spatio-temporal pattern of comprehensive efficiency of main agricultural production areas in Hubei Province during 2000-2017

2.2.2 板塊分異 根據《湖北省主體功能區規劃》，全省的農產品主產區可劃分為黃(石)鄂(州)黃(岡)農產品主產區、孝(感)荊(門)農產品主產區、襄(陽)隨(州)農產品主產區、宜(昌)荊(州)面農產品主產區和咸寧農產品主產區共五個板塊(1)黃鄂黃農產品主產區包括陽新縣、團風縣、黃梅縣、武穴市、蘄春縣和梁子湖等6個縣(市、區)；孝荊農產品主產區包括云夢縣、安陸市、京山縣、鐘祥市和沙洋縣等5個縣(市)；襄隨農產品主產區包括宜城市、谷城市、棗陽市、老河口市、隨縣和廣水市等6個縣(市)；宜荊(州)農產品主產區包括遠安縣、當陽市、宜都市、公安縣、松滋市、洪湖市、監利縣、石首市和江陵縣等9個縣(市)；咸寧農產品主產區包括崇陽縣、嘉魚縣和赤壁市3個縣(市)..

考慮到DEA方法對決策單元的數量有一定要求，因此五個板塊的效率值取自各個板塊分區的平均值.考察各板塊的平均綜合效率，咸寧農產品主產區最高，為0.874，宜荊農產品主產區最低，僅為0.688.農業生產平均綜合效率的總體態勢表現為咸寧板塊>孝荊板塊>襄隨板塊>黃鄂黃板塊>宜荊板塊.這種板塊格局與圖2中的總體空間格局也是基本吻合的.

表2 湖北省農產品主產區各板塊綜合效率的時間變化Tab.2 Time variation of comprehensive efficiency in each district of the main agricultural production areas in Hubei Province

續表2

3 農業生產效率時空格局的影響因素

3.1 自然條件是農業生產效率格局的基礎

農業生產的自然條件是與發展農業生產相關的自然環境要素，它是人類賴以生存的自然基礎.自然環境要素一般相對較為穩定，其對農業生產效率時序變化的影響較小，但它是形成農業生產效率空間格局的基礎.其中，地形地貌決定了農業生產的方式；土壤養分影響著農業生產的效率；而氣候水文則是農業生產的保障.

湖北省農產品主產區地跨河谷平原、崗地、丘陵等地貌類型，其中宜荊板塊和孝荊板塊屬江漢平原，黃鄂黃板塊屬長江中游河谷平原，襄隨板塊屬鄂北崗地，咸寧板塊則屬鄂東南丘陵.通常認為，地形地貌對農業生產效率的影響表現為平原>崗地>丘陵>山地，這與前文的農業生產效率格局是吻合的.土壤肥力方面，全省農產品主產區大多為水稻土、黃棕壤、潮土、紅壤等自然肥力較高的土壤，適合水稻、油菜、棉花等亞熱帶農作物生長.此外，江漢平原廣泛分布的紫色土，有機質和全氮含量均較高，對宜荊板塊和孝荊板塊的農業生產效率有積極意義.在氣候水文條件上，全省農產品主產區主要屬亞熱帶季風性濕潤氣候，普遍表現出光能充足、熱量豐富、降水充沛、雨熱同季的氣候特征，氣候條件在省域尺度上差異并不顯著，對農業生產效率空間格局的影響有限.

3.2 人文要素是農業生產效率格局的動力

農業生產既依托自然環境條件，又遵循人文活動規律.因此，農業生產效率的格局變化也必然受到自然條件與人文因素的綜合影響.自然條件奠定農業生產效率格局的基礎，人文要素則是農業生產效率格局動態演變的主要動力.通常認為，農業勞動力、農業播種面積和農業機械化水平等，是影響農業生產效率格局的主要因素.

3.2.1 農業勞動力 農業勞動力投入是推進農業生產的根本要素.研究期內湖北省農產品主產區的農業勞動力呈明顯的下降態勢，從2000年的441.72萬人減少到2017年的312.58萬人，下降比例高達29.24%.分別從縣域尺度和板塊尺度考察農業勞動力的空間變化，縣域尺度上，勞動力減少幅度較大的棗陽市、宜都市、京山市、沙洋縣、松滋市等主要集中在鄂中、鄂北和鄂西地域，這與農業生產效率格局是基本吻合的；板塊尺度上，孝荊板塊的降幅最大，宜荊、襄隨板塊和咸寧板塊緊隨其后，黃鄂黃板塊農業勞動力保有量較大，下降幅度最小.由此可見，研究區農業勞動力變化的空間差異與農業生產效率的空間格局變化在縣域尺度上表現出較為明顯的相關關系，這與勞動力的流失會促進農業勞動邊際生產率的提升[15]的研究結論是基本一致的，而在板塊尺度上，農業勞動力的變化對農業生產效率格局變化的影響并不十分顯著，這可能是由于農業勞動力的變化在各板塊內部并沒有表現出明顯的一致性特征，從而造成板塊尺度的農業生產效率與勞動力關系不突出.

3.2.2 農業播種面積 土地是農業生產之根本，農業播種面積反映了農業生產對耕地的有效利用程度和效率，一般而言，播種面積的變化與農業生產效率高低有直接關系，它是保障農業生產效率水平的基礎，農業播種面積的增加通常會帶來農業生產效率水平的提升.研究期內，全省農產品主產區的農業播種面積由162萬hm2增長到233萬hm2，增幅高達44.46%.在縣域尺度，宜城、鐘祥、老河口、江陵、沙洋等縣域研究期內的農業播種面積增幅都超過一倍，當陽、棗陽、公安等縣域的播面增幅也在80%以上，這些縣域也都是典型的傳統農區，這與圖2農業生產效率的格局及變化是相一致的.在板塊尺度上，孝荊、襄隨和宜荊板塊播面的增幅分別為78%、68%和48%，黃鄂黃和咸寧板塊的播面則略有降低，這一空間差異與農業生產效率的板塊格局也并無明顯的相關關系.由此可見，農業播種面積的持續穩定增長在縣域層面上對提升農業生產效率有積極的正向效應，是傳統成熟農區農業生產效率得到有效保障的重要支撐，是形成農業生產效率格局的重要因素.而在板塊尺度上，農業播種面積的變化對農業生產效率的影響也不明顯.

3.2.3 農業機械化水平 農業機械化發展是農業現代化的重要表征，是現代農業規模化集約化發展的重要路徑.農業機械化水平對提升農業生產效率具有顯著作用，是提升農業生產效率的關鍵因素.以農業機械總動力來表征農業機械化水平，在縣域尺度上，京山、沙洋、老河口三地農業機械總動力在研究期內的增幅超過了4倍，廣水、棗陽、當陽、陽新、宜城等縣域的增幅則超過3倍，這些地域主要位于鄂北崗地(襄隨地區)以及鄂中荊門地域，這主要是因為襄陽、隨棗、荊門、孝感、荊州等地處鄂北崗地和江漢平原，地勢平坦，為農業機械化發展提供了得天獨厚的優勢.縣域尺度上的農業機械化水平格局演變與農業生產效率的格局是基本一致的.而從板塊尺度來看，襄隨板塊農業機械總動力水平增幅最大，達到3.30倍，孝荊板塊和宜荊板塊次之，黃鄂黃雖然也地處長江中游河谷平原，但相對分散，農業規模化發展較為滯后，咸寧板塊則屬丘陵山地，農業機械化發展相對不便，二者的農業機械化水平增幅較小.板塊尺度的農業機械化水平格局演化與農業生產效率格局的關系也不顯著.

4 結論與討論

農產品主產區是我國推進主體功能區建設的重要支撐.農產品主產區以保障農產品安全及永續發展為根本宗旨，以增強農業綜合生產能力為首要任務.農業生產效率的有效提升是農產品主產區強化農業主體功能的重要表征.本文構建BCC模型，對湖北省農產品主產區農業生產效率開展綜合評價，揭示了其時空格局特征，并對其影響因素進行了初步探討.

1) 伴隨著社會經濟的進步，農業發展水平也日益提高，湖北省農產品主產區作為以農業生產為主體功能的特定區域，其農業生產效率持續穩定提升，由2000年的0.641增長至2016年的1.000，從無效到有效，說明湖北省農產品主產區農業生產要素的投入產出總體水平日益優化，在研究末期基本達到最優水平.綜合來看，研究期內，湖北省農產品主產區的農業生產功能得到有效提升，農業主體功能建設卓有成效.這也從側面佐證了湖北省的農產品主產區劃定的科學性和前瞻性.

2) 根據數據包絡分析(DEA)的BCC模型，農業生產綜合效率通常可分解為規模效率和純技術效率.2016年之前，湖北省農產品主產區的農業生產綜合效率長期處于無效狀態，主要是因為規模效率不足，農業生產規模過大，造成單位生產效率相對較低，從而進一步影響到綜合效率水平.而造成規模效率不足的主要原因則是傳統農區以家庭為基本單元的農業生產模式帶來的農業機械投入大量冗余.

3) 農業生產效率水平較高的縣域主要集中于鄂中(江漢平原北部)和鄂北崗地(主要包括鐘祥、京山、云夢、廣水、當陽、沙洋等縣域單元)，傳統的商品糧基地江漢平原(主要為中南部)的農業生產效率相對較低.這表明，現階段商品糧基地建設仍需進一步推進，農產品主產區的農業生產功能還要繼續強化.但在板塊尺度上，農業生產效率的空間格局則表現為咸寧板塊>孝荊板塊>襄隨板塊>黃鄂黃板塊>宜荊板塊，這與縣域尺度的格局完全不同.

4) 從自然條件和人文因素兩個層面解釋農業生產效率時空格局的影響因素.自然條件中，地形是影響農業生產效率的最主要因素，而土壤和氣候在省域尺度上差異不大，對農業生產效率的影響較為有限；人文要素則主要是農業勞動力、播種面積、農業機械化水平等，它們在縣域尺度上，對農業生產效率水平均表現為明顯的正向效應；而在板塊尺度上關系并不明朗.