基于非期望產出模型的農業綠色發展效率與影響因素研究
——以河北省11個地市為例

申思敏，王 亮

（1.首都經濟貿易大學，北京 100070；2.西藏大學財經學院，西藏 拉薩 850000）

1 引言

改革開放以來，特別是實行家庭聯產承包責任制以來，我國農業生產規模、農產品生產質量都得到了極大程度的提升。我國糧食產量已連續多年保持在高位水平，穩定在0.65萬億公斤以上，糧食安全得到了充分保障。然而，傳統粗放型農業經營模式依然主導著現有農業生產運作過程。在多年的農業高投入下，農業生產與自然生態之間的矛盾日益突出，近年來東北黑土地土層變薄、農產品重金屬污染、農藥殘留等問題出現在公眾視野。與此同時，農業生產效率低下、農業從業人員文化素質普遍較低、農業勞動者年齡整體偏大等問題也十分突出，并由此導致規模化、集約化農業生產普及率不高。過度施肥、過度使用農藥、過度依賴地膜等所導致的農業生產過程的面源污染問題亟待解決。同時，在農業生產過程中所引起的水資源浪費和環境污染嚴重等綠色發展問題均已到了非解決不可的關鍵時刻。

黨的十九大報告強調，要進一步提高國家農業安全保障水平，初步構建現代農業體系，推進農業綠色全面發展。同時，國家鄉村振興戰略明確提出，農業農村發展要本著生態宜居、可持續發展的思路展開。習近平總書記也多次強調，要保證糧食安全，確保中國人的碗里裝中國糧。糧食安全不僅涉及數量上的安全可控，更重要的是要確保質量安全，只有這樣才能最終實現真正意義上的糧食安全。習近平總書記在聯合國大會上明確提出了中國“碳達峰”和“碳中和”的長遠發展目標，這對我國優化發展結構提出了更高的要求。從“碳達峰”到“碳中和”就是要控制溫室氣體排放，最終實現“零排放”。綠色發展就是要建立在生態、可持續基礎之上的以實現“零排放”為目標的發展。農業碳排放主要涉及甲烷、氮氧化物等溫室氣體，據相關研究測算，其排放量占總體碳排放量的比例超過1/3①。因此，基于碳足跡視角，將農業生產的碳足跡作為農業綠色發展中非期望產出的評價指標，以此開展農業綠色發展效率與影響因素研究具有重要的理論意義和現實意義，能夠為下一步農業綠色化、低碳化以及可持續發展提供參考。

河北省作為我國重要的糧食主產區，且作為京津冀一體化的樞紐地區，其戰略定位的重要性毋庸置疑。然而，受經濟結構的影響，近年來經濟發展所帶來的環境問題已經成為河北省亟待解決的問題。農業作為河北省經濟發展過程中的重要支柱性產業，其綠色可持續發展問題不容忽視。對河北省農業綠色發展效率進行現狀判斷以及影響因素分析具有重要的理論意義和現實意義，既有助于河北省乃至京津冀地區鄉村振興戰略的進一步落實，又有助于因地制宜地解決好經濟高質量發展問題，提升河北省經濟發展質量。

2 文獻綜述

“綠色發展”概念最早由聯合國開發計劃署（UNDP）于2002年提出，2011年OECD在界定綠色增長的內涵和外延的基礎上提出綠色發展指南，并呼吁全球各國樹立綠色經濟發展理念。Barbiroli（2011）、Ling等（2011）認為，農業綠色發展方式應同時滿足糧食安全、能源有效使用和技術創新3個方面［1-2］；而Koohafkan等（2012）則認為，建立一套靈活且具有針對性的可持續發展體系是實現綠色農業的重要保障［3］。

國內對于農業綠色發展的研究，按照不同的研究視角可以大致分為農業綠色發展理論內涵、農業綠色發展評價指標體系構建等方面。其中，于法穩（2016）、羅必良（2017）認為，綠色農業就是指推動經濟、生態和社會可持續發展的農業發展模式［4-5］。自鄉村振興戰略規劃實施以來，越來越多的學者開始思考農業綠色發展的具體規劃與實施戰略問題。張宇（2019）通過分析我國農村生態環境面臨的三大問題（資源、環境、資源管理機制），提出在農業綠色發展過程中必須推進綠色農業產業化、農業科技創新等關鍵領域發展［6］。高尚賓（2019）指出，生態農業的建設應當首先解決農業生產所面臨的資源環境壓力［7］。對于農業綠色發展評價體系建設，國內學者也從各個角度進行了相關研究，其中代表性學者包括：任運河（2006）、吳丹（2017）、魏琦（2018）、孫煒琳（2019）等，這些學者大多從資源、環境、質量等多個維度對農業綠色發展水平進行了評價［8-11］；而具體對農業綠色發展效率進行研究的學者很少。郭付友等（2020）采用DEA-Malmquist指數法分析了魯南經濟帶35個縣綠色發展效率，并使用城鄉綠色發展效率脫鉤狀態模型、地理探測器等多種計量模型，對2005—2017年魯南經濟帶城鄉綠色發展效率時空分異特征與驅動因素進行綜合分析［12］。薛蕾等（2020）則通過使用SBM-Un?desirable模型，核算了2004—2015年我國30個省（區市）的農業綠色發展效率，并基于SAR空間計量模型，驗證了農業產業集聚對農業綠色發展效率的空間作用機制［13］。

然而，以上對于農業綠色發展的研究，很少基于農業綠色發展效率角度的省域實證分析，同時對農業綠色發展效率進行分析時忽略了效率值作為一個受限變量的基本特征。因此，本文以河北省為研究對象，創造性地將碳足跡作為農業生產過程中的非期望產出，構建了非期望產出的超效率SBM模型，核算了2008—2017年河北省11個地市的農業綠色發展效率②，并利用面板Tobit模型分析了相應的影響因素，以利于河北省農業綠色政策的制定和實施，同時為我國其他地區農業綠色發展效率問題研究提供參考范例。

3 研究方法

本文基于碳足跡視角，對農業生產過程中的碳排放和農作物生產過程中的碳吸收進行核算，將兩者結合作為碳足跡，并將其視為農業綠色發展中的非期望產出；同時構建了超效率SBM模型，對2008—2017年河北省11個地市的農業綠色發展效率進行了測度。

3.1 碳足跡核算

3.1.1 碳排放量核算。在進行碳排放量指標核算的過程中，本研究采用IPCC發布的碳排放系數法并結合河北省各個地市的相關農業生產數據，對河北省各個地市碳排放總量進行核算，具體的核算公式為：

其中：，Ct表示第t年的碳排放總量，即每年所有碳排放來源（以下簡稱碳源）排放碳量Cit的總和；TYit表示第t年第i種碳源的量；Qit表示碳源的碳排放系數。本文主要核算了農藥、農用塑料薄膜、化肥、農業灌溉所耗費的電能、農用柴油等五大碳源的排放，各碳源的排放系數如表1所示。

表1 各碳源碳排放系數

3.1.2 碳吸收量核算。農作物用于光合作用所吸收的碳總量主要由農作物進行光合作用合成干物質所需要的碳量AH（又稱經濟系數）與農作物總生物量BS的乘積決定，具體的核算公式為：

其中：Ew為農作物的經濟產量；wi為各種作物的含水量；Hi為農作物的碳吸收率。本文根據河北省農業種植作物的特點，選取種植較為廣泛的以下幾種農作物作為碳吸收源進行核算（見表2）。

表2 主要農作物含水量、經濟系數、碳吸收率數值表

3.1.3 農業碳足跡核算。本文參照段華平等［16］的研究方法，具體的核算公式如下：

其中：CEFt表示農業碳足跡；NEPt表示農作物固碳潛力；CXt表示農作物進行光合作用時對碳的吸收量；s表示農作物生產使用的耕地面積。

3.2 農業綠色發展效率核算

傳統的效率測定方法忽視了生產過程中產生非期望結果的問題，因而對于發展效率的測度存在一定缺陷。為解決此缺陷造成的發展效率核算精確度不高問題，Tone提出SBM-DEA模型，將非期望產出作為模型構成部分，這提高了效率模型測度的準確性。但是，此模型中只要存在效率大于1的決策單元，最后的效率輸出值均為1。為克服此問題帶來的效率大于1的決策單元難以彼此比較的問題，Tone又進一步改進了此模型，提出了超效率SBM模型［17］。本文利用超效率SBM模型，對2008—2017年河北省11個地市的農業綠色發展效率進行核算，具體的核算公式為（4）—（7）：

其中：EFF為農業綠色發展的效率值；N、M、I分別為綠色農業的投入、產出和非期望產出指標；x、y、b分別為3個指標的向量；分別為3個指標的松弛變量；為k'生產單元在第t'時期的投入、產出、非期望產出值；為決策單元的權重系數。

3.3 農業綠色發展效率影響因素核算

通過超效率SBM模型計算的農業綠色發展效率取值范圍在［0，1.2］之間，大多數的數據分布于1附近，因而農業綠色發展效率屬于受限制因變量模型的研究范圍。若使用最小二乘法（OLS）將導致估計結果有偏和不一致，因而本文基于準確性和穩定性原則，選擇面板Tobit模型進行分析。具體的面板Tobit模型為式（8）和（9）：

其中：X表示各個自變量的值；β表示各個自變量的系數；i=1,2…N，表示研究的個體維度數量；t=1,2…T表示被觀察個體跨越的時間維度；μit表示個體時期恒量；vit表示殘差項的擾動。

4 研究數據來源與變量選取

4.1 數據來源

本文選取的碳排放量、農業綠色發展效率以及農業綠色發展效率影響因素相關指標數據主要來源于《河北農村年鑒》《河北經濟年鑒》以及《河北統計公報》。基于數據的可獲得性、可比性和完整性等原則，本研究最終選取2008—2017年河北省的相關數據作為研究基礎。

4.2 變量選取

4.2.1 碳足跡核算變量。①碳排放量。本文對于碳排放量的核算，主要以農業生產過程中常用的農藥、農用塑料薄膜、化肥、農業生產灌溉過程中所耗費的電能以及農用機械在輔助生產過程中使用的柴油等作為碳排放量的主要碳源。

②碳吸收量。農作物生產過程中的光合作用會吸收二氧化碳，并將其轉化為含碳化合物。在此過程中，部分由于農業生產所產生的碳排放會被農作物吸收。為了衡量這種機制對含碳化合物的吸收作用，本文對小麥、水稻、玉米、谷子等常見的農作物碳吸收量均做了核算，并將其加總，求出總的碳吸收量。

4.2.2 農業綠色發展效率核算變量。對于農業綠色發展效率值核算，本文選取的農業相關投入指標主要有農業機械化水平、有效灌溉率以及單位化肥使用量，產出指標主要有糧食播種面積單產、油料播種面積單產以及蔬菜播種面積單產；對于農業生產過程的非期望指標則利用農業碳足跡進行表征。其中，投入指標的詳細核算方法見表3。

表3 農業相關的主要投入指標核算方法

4.2.3 農業綠色發展效率影響因素。對于農業綠色發展效率的影響因素，本文主要從社會層面、經濟層面、生態層面和產業層面進行分析。社會層面主要從勞動力素質出發進行考慮，勞動力素質的提升有助于農業科技發展，進而提升農業生產效率和農業可持續能力，本文選取大專及以上學歷人口占總人口的比重（Per）作為該層面的測度指標。經濟層面主要考慮各市的經濟發展情況，經濟水平的提升能夠帶來更好的農業基礎生產條件和農業發展環境，因而選取地區生產總值（GDP）作為該層面的衡量指標。生態層面主要從各市農業生產中面臨的生態環境問題出發進行考慮，農業是對自然環境依賴性較強的產業，環境帶來的挑戰無疑會對其發展效率產生影響，選取受災率（Dia）作為該層面的衡量指標。鄉村振興背景下農業產業化發展已經成為現代化農業產業鏈建設的主要途徑，因而對于農業綠色發展的研究也不能忽略產業層面的影響，選取產業化經營率（Ind）以及龍頭經營組織總數（Log）作為衡量指標，測度農業產業化經營對農業綠色發展的影響。

5 實證結果及分析

5.1 河北省農業綠色發展水平結果分析

5.1.1 2008—2017年河北省11個地市農業碳足跡變遷。從河北省2008—2017年碳足跡變遷圖來看（如圖1所示），碳足跡整體呈現微弱下降趨勢。這說明隨著經濟水平的提升以及各級政府對于生態環境的重視，人們的環保意識有了一定程度的提高，農業綠色生產條件也有了一定改善。但是，總體而言，這種下降的趨勢并不明顯。這說明在農業投入產出過程中仍存在大量的碳排放，這對農業自然生產條件改善和農業綠色可持續發展具有一定的負向影響。同時，可以看出各地市碳足跡分布并不均衡，且與其經濟發展狀況緊密相關。經濟發展水平較高的石家莊市、唐山市碳足跡反而比較高，這說明經濟發展水平的提升并不能帶來人們對于發展可持續性認識的提升。這在某種程度上也表明，這些城市的經濟發展大多依賴于高能耗、高污染的產業。此外，這10年間，農業綠色生產條件改善程度最大的城市是衡水市，其次是保定市，其他城市未見劇烈的碳足跡波動。

圖1 2008—2017年河北省各地市碳足跡變遷圖

5.1.2 農業綠色發展效率結果及空間分布。本研究基于非期望產出的超效率SBM模型，利用Matlab2018b軟件核算了河北省11個地市在2008—2017年的農業綠色發展效率（如表4所示），并從多個角度對河北省各地市農業綠色發展效率進行比較。

表4 2008—2017年河北省各地市農業綠色發展效率值

從總體層面看，2008—2017年各個地市的農業綠色發展效率都有了不同程度的提高（廊坊市除外）。其中，效率提高最明顯的是唐山市，與2008年相比，2017年其農業發展效率值提升了0.368 8；其次是保定市，農業發展效率提升了0.362 8。這說明唐山市和保定市具有較好的農業綠色發展基礎，在政策調節下初步取得了一定的農業綠色發展成效。

從平均層面看，河北省農業綠色發展效率整體偏低，尤其是石家莊市、邢臺市和滄州市，平均發展效率在0.550 0～0.560 0之間。石家莊市作為河北省省會城市，其農業綠色發展方向和發展結構應當對其他地市起示范作用，但現實并非如此。這種經濟發展和綠色發展相背離的現實應當引起當地政府的重視。

從2017年河北省各個地市的農業綠色發展效率來看，農業綠色發展效率最高的城市是秦皇島市，其農業綠色發展效率值為1.181 7，與其他地區相比效率較高，表明其農業綠色發展水平較高。除此之外，承德市和張家口市的農業綠色發展效率也較高，分別為1.137 9和1.075 7。其他城市的發展效率均小于等于1，作為省會城市的石家莊市最低，只有0.634 9。這說明河北省整體農業綠色發展效率仍有待提升，尤其像石家莊市、保定市等經濟發展水平較高且農業產業作為經濟重要組成部分的城市，在發展二三產業的同時，也應注意農業發展的綠色化和可持續性問題。

將各個地市10年間的農業綠色發展效率指數平均后導入地理信息系統（GIS）中（如圖2所示），結合空間分類方法，將其簡單分為4類。可以看出，河北省農業綠色發展呈現出很強的空間“聚團”性，農業綠色發展程度較高的地市多數位于河北省的北部，而河北省南部的各個地市在農業綠色發展方面的表現要明顯差于河北省北部的各個地市。這說明農業綠色發展存在一定的空間傳播效應，通過借鑒鄰接城市實施的相關農業政策，可以在一定程度上加快本地區的農業綠色發展進程，這也給政策制定帶來一些啟示。

圖2 河北省各地市農業綠色發展平均效率分布圖

5.2 河北省農業綠色發展影響因素研究

針對受限因變量數據的面板Tobit模型，可分為面板Tobit固定效應模型和面板Tobit隨機效應模型，利用相關數據分別進行擬合，兩種模型的擬合結果如表5所示。根據擬合結果可以看出，面板Tobit固定效應模型和隨機效應模型各個影響因素系數除受災率之外均比較顯著。為選擇最優模型，減少模型擬合帶來的誤差，通過Haus?man檢驗進行模型選擇，具體檢驗結果見表6。由Hausman檢驗的結果可知，在P=0.000 0的情況下，面板Tobit固定效應模型的擬合效果要好于隨機效應模型，因而本文選擇面板Tobit固定效應模型的結果進行分析。

表5 兩種面板Tobit模型的回歸結果

表6 Hausman檢驗結果

根據面板Tobit固定效應模型的回歸結果可以看出，所選變量除了受災率（Dia）對農業綠色發展效率無顯著影響之外，其他變量均對農業綠色發展效率具有一定程度的影響。其中，勞動力的素質水平（Per）在1%的顯著水平下對農業綠色發展效率的提升具有較強的促進作用；農業產業化經營率（Ind）在1%的水平下對農業綠色發展效率有顯著的正向影響。反觀地區生產總值（GDP）（在1%的水平下）和龍頭經營組織總數（Log）（在1%的水平下）對于農業綠色發展效率的提升則有負向影響。可能的原因是，河北省經濟發展仍依賴大量的化石燃料，以能源消耗帶動經濟增長。這種粗放型發展模式雖然可以在短時間內有效帶動經濟高速增長，但對生態環境造成的破壞會對經濟長期增長產生負向作用。受災率（Dia）對于農業綠色發展效率的影響并不顯著，可能的原因在于受災率主要受生態系統自我調節的影響，不會受到人類行為過多的干擾。

6 結論與政策啟示

6.1 結論

本文根據河北省2008—2017年的省域面板數據，主要討論了2008—2017年河北省各個地市的農業綠色發展效率變遷以及影響農業綠色發展效率的主要因素，研究結論如下：

6.1.1 河北省各地市的碳足跡呈現較微弱的下降趨勢。通過對2008—2017年河北省11個地市碳足跡的核算以及碳足跡均值的核算可以看出，河北省各地市農業碳足跡整體呈現較微弱的下降趨勢，只有少部分地區（如衡水市）呈現出較明顯的波動趨勢，這說明河北省在農業關聯的碳排放方面仍有較大的提升空間。

6.1.2 河北省農業綠色發展效率有明顯的地域差距。河北省整體農業綠色發展效率在0.5～1.2之間，整體發展效率處于良好水平。部分地市農業綠色發展效率較高，如秦皇島市、張家口市和承德市；但部分地市農業綠色發展效率較低，尤其是作為省會城市的石家莊市，農業綠色發展效率明顯低于其他城市，依賴二、三產業的經濟發展結構可能是其農業綠色發展效率低下的原因。

6.1.3 河北省農業綠色發展效率呈現出地域“聚團”現象。由農業綠色發展效率的空間分布圖可以看出，農業綠色發展效率呈現出“聚團”現象。效率較高的城市如張家口市、承德市，大多分布于河北省北部；效率較低的城市如邢臺市、邯鄲市等，大多分布于河北省南部。這說明河北省農業綠色發展存在一定的地域特點，針對不同地區應當采取不同的農業綠色化發展模式。

6.1.4 不同經濟指標的提升使得農業綠色發展效率差異化變動。根據面板Tobit固定效應模型擬合結果可以看出，勞動力素質、產業化發展對農業綠色發展效率的提升有較強的正向作用。因此，提升農業從業者素質、加強農業產業化經營力度能有效提高區域農業綠色發展效率。而GDP和龍頭經營組織總數這類經濟指標的提升則會造成農業綠色發展效率降低，原因在于其經濟發展結構中可能有高能源消耗成分的存在。

6.2 政策啟示

結合以上實證分析結果，以及農業綠色發展效率較高地市的發展經驗，本文提出以下政策建議：

6.2.1 因地施策，結合區域情況發展農業綠色化。對于農業綠色發展效率較高的地區，應當保持現有農業綠色發展勢頭，繼續深化農業產業化改革，進一步提升農業綠色化水平；對于農業綠色發展效率中等的地區，應當多吸取農業綠色發展效率較高地區的發展經驗，穩中求進，提升其農業綠色化水平；對于農業綠色發展效率低下且將農業作為其主導產業的地區，應當大力扶持綠色農業相關產業鏈建設，治理和改進高耗能、高污染的生產環節，同時要加大農業從業者對于農業綠色化的認識，促進該地區農業綠色發展效率提升。

6.2.2 優化現有農業綠色發展方式，完善綠色農業供應鏈體系。政府應當加強政策引導，如制定生物化肥補貼、有機農藥補貼等政策，有意識地引導農業生產行為，使整個農業生產過程向綠色化、高效化轉變；同時，還應注重農業生態技術研發與產品推廣，引導農村向綠色化、生態化方向發展。政府還應借助其影響力，幫助對接農產品生產方與供應方，進一步加快農業產業化、市場化進程，構建具有現代化特征的綠色農業供應鏈體系。

6.2.3 規范和引導農業從業者綠色生產行為，提高勞動者素質。在農業生產過程中，首先，要提高農業從業者對農業綠色發展的認識，提高勞動力素質水平，可以通過舉辦知識講座、農業綠色生產行為宣傳推廣活動等形式，讓農業從業者認識到農業綠色發展的重要性；其次，可通過開設綠色農業技術課堂，引導農業從業者改變不良生產行為；最后，還可以通過展示綠色農業發展成果，激勵更多的微觀主體參與到農業綠色發展行動中來。

注釋：

①此數據來源于聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）和聯合國糧食及農業組織（FOA）報告。

②其中辛集市核算入石家莊市，定州市核算入保定市。