數據包絡分析方法在朝陽市農業干旱用水效率的測算應用

潘志濤

(遼寧陸海項目管理咨詢有限公司，沈陽 110031)

0 前 言

有效計算農業用水效率可為提高該區域農業用水效率提供有效科學依據[1-5]，目前而言，多數區域農業用水效率估算是根據農業用水量來進行分析的，很少有研究能夠綜合考慮農業產出和投入指標對農業用水效率的影響。農業的產出和投入指標必將對農業用水效率產生更大的影響[6]。因此，有必要將農業產出和投入指標結合起來，以有效地檢驗農業用水效率，從而提高區域農業用水效率。隨著城市及工業化的迅猛發展，用水矛盾愈來愈顯得突出，為了盡快解決農業用水之間的矛盾，有必要盡快提高區域農業用水效率[7-15]。因此，文章引入了一種數據包絡方法，可以從農業產出和投入指標有效地衡量區域農業用水效率。

1 數值包括分析方法及步驟

美國學者Charnes等[10]基于效率分析的數據包絡分析方法，該方法通過C2R和BC2兩個重要的效率指標值進行農業用水效率的測算：

(1)

(2)

(3)

式中：θ為農業用水效率測算值；ε為計算參數，取值為10-5；t為農業產生指標；m為投入指標；n為計算單元；λj為組合計算單元；S-、S+為農業投入和產出不足的比例；xij0為第i類農業第j類投入指標；yij0第i類農業第j類產出指標。

在方程中，若：

θ*=1，且S-*=0,S+*=0, 則表示θ農業用水效率無效。若：

若果測算的效率無效，則需要對計算單元進行重新設置計算條件：

要對決策單元進行改進，改進的決策單元需要令方程滿足一定的條件，方程滿足的條件為：

(4)

(5)

式中：x0*、y0*為不同計算條件下農業用水效率測算值；Si-、Sr+則不同計算條件下的農業產出和投入指標；C2R和BC2為不同計算條件的配比指標。

2 研究實例

2.1 指標選取

以朝陽市為例，以農業灌溉用水及耗水量，耕地面積及從事農業的人數為農業投入指標，選擇農業勞動者的收入及有效灌溉面積、農業生產收入和生產總量作為產出的指標。結合朝陽市農業經濟統計年鑒，對各指標數據進行了分析，2008年-2017年朝陽市農業經濟統計數據，見表1。

表1 2008-2017年朝陽市農業經濟統計數據

2.2 指標計算

結合朝陽市2008-2017年農業經濟數據，對數據包絡分析方法下各指標進行計算，農業用水效率指標測算結果，見表2。

表2 農業用水效率指標測算結果

從各用水效率測算指標結果可看出，數據包絡分析方法計算的效率值>0.5的屬于有效年份，這些年份中農業產出和產出比例較為平衡，而其他年份效率值均>0.5，年份投入和產出比例較大，屬于農業效率用水較高的年份，也表明這些年份農業產出和投入存在不平衡的現象。2008-2010年朝陽市農業投入比例較低，這一時期農業用水效率較低，從2010年以后朝陽市加大農業用水效率的提升，對農業產出結構進行優化，增加了農業產出比例，通過分析這一時間段朝陽市農業投入和產出比例分別為0.45和0.56，農業用水效率也可達到50%以上。

2.3 農業用水效率測算

在農業用水效率測算的基礎上，采用數據包絡分析方法對朝陽市2008-2017年的農業用水效率進行定量測算，朝陽市2008-2017年農業用水效率測算結果，見表3。

表3 朝陽市2008-2017年農業用水效率測算結果

從農業效率測算結果可看出，2008-2010年由于朝陽市由于農業結構未能優化，農業產出和投入比例較低，使得這一階段農業用水效率不高，規模收益總體呈現遞減變化。而從2010年開始，由于農業結構的優化不斷增加，朝陽市農業產出和投入比例逐步提升，使得區域農業用水效率值不斷提高，總體規模收益有所改善。從各年份總體規模收益可看出，隨著農業用水效率的增加，規模收益變化較為穩定，這主要是因為區域農業用水效率的變化除受到農業產出和投入比例的影響，還受到區域農業供水變化，對于朝陽地區而言，城鎮居民生活用水、農業用水矛盾一直較為緊張，使得區域農業用水效率很難得到有效滿足，但規模收益總體變化還是處于遞增變幅。

2.4 農業用水效率無效年份的原因剖析

對于農業用水效率測算無效的年份，采用數據包絡模型對各指標進行投影分析，朝陽市農業用水效率無效年份指標投影分析結果，見表4。

從投影分析結果可看出，朝陽市農業用水效率<30%即為無效年份，這些年份的農業投入均成正向變化，說明農業用水效率的主因在于農業耗水量較大，使得其農業用水轉化效率得不到有效滿足，因此在農業用水效率較低的時期，需要降低農業耗水量，增加農業產出的比例，對農業結構進行優化和調整，在提升農業用水效率的同時，增加農業規模收益的程度。

表4 朝陽市農業用水效率無效年份指標投影分析結果

3 結 論

1)2010年以后朝陽市加大農業用水效率的提升，對農業產出結構進行優化，增加了農業產出比例，這一時間段朝陽市農業投入和產出比例分別為0.45和0.56，農業用水效率可達到50%以上。

2)農業用水效率的變化除受到農業產出和投入比例的影響，還受到區域農業供水變化，對于朝陽地區而言，城鎮居民生活用水、農業用水矛盾一直較為緊張，使得區域農業用水效率很難得到有效滿足，但通過農業結構的優化調整，其農業規模收益總體變化還是處于遞增變幅。

3)在農業用水效率較低的時期，需要降低農業耗水量，增加農業產出的比例，對農業結構進行優化和調整，在提升農業用水效率的同時，增加農業規模收益的程度。