基于SBM-DEA的淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率評價及對策研究

任志安 REN Zhi-an；夏宇航 XIA Yu-hang

（安徽財經大學經濟學院，蚌埠 233030）

0 引言

2021 年國際宏觀經濟形勢不容樂觀，在地緣政治沖突、極端氣候頻發和新冠肺炎疫情反復等因素導致的全球糧食供應鏈面臨巨大壓力的背景下，保障我國糧食安全顯得尤為重要。而近年來國內糧食生產問題逐漸突出，雖然我國糧食產量穩定增長，但伴隨的土地等自然資源損耗過度、生態環境破壞，使得傳統的拼投入、拼資源、拼環境的糧食生產模式難以為繼。同時，伴隨日益增長的人口、持續推進的城鎮化進程，耕地減少、糧食需求量增加，致使國內糧食供給保障壓力持續增大。作為國內重要商品糧基地和果蔬重要產區，淮河生態經濟帶產業體系較為完備，食品加工產業集群優勢明顯，且毗鄰長江三角洲等經濟發達地區，正是這些自然優勢使得淮河生態經濟帶成為我國糧食主產區之一，因而需要承擔起保障國家糧食安全的重任，但是考慮到我國糧食生產正向提質增效、綠色化生產轉變，淮河生態經濟帶的糧食生產模式要做出一定的轉變。因此，本文以淮河生態經濟帶25個地級市為研究對象，通過計算2010年至2020年糧食綠色生產效率，理清淮河生態經濟帶近十一年糧食綠色生產的時空演變特征，促進淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率提升。

1 文獻綜述

在糧食綠色化生產的理念研究方面，學者們認為，改革開放40年來，中國農業生產方式迫切需要綠色化轉型，農業的現代化必須是生態的、綠色的、低碳的現代化。汪成、高紅貴（2017）認為改革開放以來農藥、化肥、農用塑料薄膜等投入要素的大量引進直接影響到我國農業生態系統安全，從長遠來看我國糧食產量、質量的持續提升也面臨問題，農業生態安全直接威脅糧食安全。于法穩、林珊（2022）認為碳中和、碳達峰背景下糧食綠色生產有利于積極促進鄉村振興和農村生態文明建設，“雙碳”目標的設立指明了農業生產的新方向，同時也對農業綠色生產提出了新要求。

在糧食綠色化生產的現狀研究方面，白延濤、譚學良（2021）認為保障糧食安全兼顧生態優先則需要提高農業綠色生產效率，利用非期望產出的SBM-DEA模型測算了成渝城市群的農業綠色生產效率，并發現通過發展農村經濟、調整農業產業結構、縮小城鄉收入差距將顯著提升農業綠色生產效率，因而據此提出強化區域農業生產合作、互動，加強農業科技研究、應用等政策建議。王淑紅、楊志海（2020）采用GML指數對我國27個省市1991-2016年的糧食綠色全要素生產指數進行測算，發現大部分省市糧食綠色全要素生產效率雖然呈增長趨勢，但仍處于低效率的區間，同時，我國糧食綠色全要素生產效率也存在嚴重的地區不平衡問題，糧食主銷區、產銷平衡區的糧食綠色生產效率顯著低于主產區糧食綠色生產效率，此外加強財政支農可以有效提高糧食綠色全要數生產效率。據此提出要加強推廣農業機械化、推動糧食產業經營方式向集約化、組織化、專業化、社會化轉變，并適當提高農業財政支持水平等建議。

在糧食綠色化生產的評價工具研究方面，魏琦、張斌和金書秦（2018）從節約資源、環境友好、生態持續和高質高效四個角度選取14個評價指標構建中國農業的綠色化發展指數，這為全國及31個省市的農業綠色化發展水平的橫向、縱向比較提供了定量評價的依據，為推進農業綠色化轉型提供科學管理的工具。閆星、羅義等（2022）利用加入SBM模型的三階段DEA模型測算陜西制造業高質量發展效率，認為該模型能有效解決產出中存在非期望產出的效率計算問題，彌補了傳統三階段DEA模型中投入、產出Slacks等缺點，規避了隨機因素和外部環境的影響，從而能夠更真實地反映陜西制造業高質量發展的效率水平。孫才志、馬奇飛等（2018）基于非期望產出的SBMDEA模型和對中國31個省市的2000-2014年水資源綠色效率進行測度，并利用Malmquist全要素生產率指數模型構造跨期變動的生產率指數，將水資源綠色效率全要素生產率進行分解。

上述學者的理論、實踐經驗為本研究提供了重要理論、方法基礎，鑒于此，本文首先測量淮河生態經濟帶內各地區糧食綠色生產效率，然后通過橫向、縱向比較對淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率的時空演變趨勢進行分析，據此發現其中存在的問題并提出針對性建議。

2 淮河生態經濟帶糧食綠色生產率測算及其時空演變特征

2.1 研究方法及數據來源

數據包絡分析方法（DEA）是由查爾斯等人基于非參數分析理論發展出的一種效率評價方法，DEA的優勢在于可以同時處理多個投入、產出指標，因此被廣泛應用于不同的課題的效率評價中。DEA的原理主要是設定在決策單元（DMU）的投入和產出不變的情況下，將DMU投影到前沿面，DMU距離前沿面的距離的遠近則可以評價他們效率的高低。利用傳統的DEA測度糧食綠色生產效率時，產出變量僅考慮經濟效益即農業總產值，而未考慮到農業污染物排放和碳排放等非期望產出所帶來的不利影響，這在生態農業、低碳發展的背景下與實際的農業生產過程不相符合，而且投入、產出的松弛性問題也被忽略，從而使測算出的糧食綠色生產效率與實際值間存在一定誤差。因而，我們采用Tone提出的非徑向、非角度，基于Slacks的SBM模型，使糧食綠色生產效率測度值更加準確。公式如下：

2.2 指標選取及說明

為了度量淮河生態經濟帶四省二十五城的糧食綠色生產效率，需要計算糧食生產過程中的各項投入指標、期望產出指標和非期望產出指標。本文參考李文啟和李波的研究方法，從勞動力、土地、農業現代化水平三個維度選取了8個指標作為農業綠色生產的主要投入指標，選取農業生產總值作為糧食綠色生產的期望產出指標，并從農業碳排放和污染物排放兩個維度選取3個指標作為農業綠色生產的非期望產出指標，具體指標及其測算見表1。

表1中的非期望產出指標，關于農業碳排放的衡量主要參考李波等學者的研究方法，根據數據的可得性，針對農業碳排放的四個主要來源進行測算，具體包括：①農藥源的碳排放，為農藥生產過程導致的間接碳排放及農藥使用過程造成的直接碳排放的加總，根據ORNL的數據，其碳排放系數為4.934kg·kg；②化肥源的碳排放，等于化肥生產過程導致間接碳排放和使用過程所造成直接碳排放的加總，根據ORNL的數據，其碳排放系數為0.895kg·kg；③農用塑料薄膜源的碳排放，等于農膜生產過程導致間接碳排放和使用過程所造成直接碳排放的加總，根據IREEA的數據，其碳排放系數為5.18kg·kg；④農業灌溉源的碳排放，農業灌溉用水量較大，其大量消耗的電能需要間接耗費化石燃料，從而形成間接的碳排放，根據中國農業大學生物與技術學院的數據，其碳排放系數為25kg·kg。非期望產出指標中污染物排放主要是由于農業面源污染引起，以化肥中的氮磷流失和農膜殘留為主。化肥氮磷流失量=氮肥施用量×氮肥流失系數+磷肥施用量×磷肥流失系數，對應的系數根據《第一次全國污染源普查：農業污染源肥料流失系數手冊》中黃淮海半濕潤平原區的肥料流失系數：氮肥0.950%、磷肥0.375%；農膜殘留量為農用塑料薄膜使用量乘以農膜殘留率，該系數來自于《第一次全國污染源普查：農田地膜殘留系數手冊》中黃淮海半濕潤平原區的農膜殘留率19.2%。

表1 糧食綠色生產效率測算指標

本文選取2010-2020年淮河生態經濟帶四省二十五市的農業投入和產出數據測算糧食綠色生產效率，所用數據均來源于各省、各市《統計年鑒》，部分缺失數據采用插值、比值的方法進行補齊。

3 結果分析

本文基于2010-2020年淮河生態經濟帶糧食綠色生產情況的面板數據，利用超效率SBM-DEA模型測算了淮河生態經濟帶25個城市的糧食綠色生產效率，繪制了淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率時間趨勢圖（圖1）和各城市均值圖（圖2），并各城市糧食綠色生產效率劃分為五個水平區間（表2），本文給出了2010年、2015年和2020年的劃分結果，用以說明近11年淮河生態經濟帶各城市糧食綠色生產效率的時空格局變化特征。

圖1 淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率時間變化趨勢

①2010-2020年淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率的變化趨勢呈現在波動中緩慢上升的趨勢，且分為四個階段：2010-2012、2013-2015、2016-2019平穩上升階段和2019-2020快速提升階段。2012年淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率顯著提升的原因可能是2012年全國各地逐步開展農村環境綜合整治行動，伴隨城鎮化、城鄉一體化發展，部分農村環境整治融入城市治理體系中，同時工業化和農業現代化的進程，也促進了糧食生產綠色化轉變，但當時嚴重的畜禽養殖污染和農產品質量安全問題是阻礙糧食綠色生產效率大幅提高的絆腳石。2015年的中央經濟工作會議、中央農村工作會議都將糧食生產綠色化轉型作為重要內容，而且從數量與質量兩個方面強調對耕地資源的保護，同時關注了水資源、耕地資源的利用效率，并針對生態農業等糧食生產綠色轉型發展模式出臺了一系列配套政策，成為推動糧食生產綠色化轉型發展的重要力量，這對2016年糧食生產效率的提高有著顯著促進作用。2020年淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率快速提升的原因可能是中央加大農業農村投資，提升了農業綜合生產能力，促進糧食生產高質量發展，其中農田建設補助資金達到695億元，加強高標準農田建設，加快改善農業生產條件，涉農貸款余額在2020年末達到近40億元，相較上一年增長10.7%，農業農村投資的快速增長促使2020年淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率相較于2019年提升了30.87%。（圖2）

圖2 淮河生態經濟帶各省糧食綠色生產效率時間變化趨勢

②分省來看，淮河生態經濟帶四省糧食綠色生產效率均呈現出在波動中上升的趨勢。其中江蘇相較于其他地區起步較高，2010年糧食綠色生產效率超過0.4，江蘇省2010-2018年間糧食綠色生產效率平緩上升，在2019年出現小幅度下降；山東省除了2017年糧食綠色生產效率下降外，其他年份均呈上身趨勢；河南在2013年糧食綠色生產效率出現顯著上升，隨后發展較為平穩，在2019年、2020年增速再次提高；安徽省2010-2020年糧食綠色生產效率則平緩上升，在2019年和2020年上升較為明顯。

由圖3可知，平均來看，淮河生態經濟帶25個城市均為糧食綠色生產效率非有效區，這說明淮河生態經濟帶糧食綠色生產基礎薄弱，整體水平較低，要實現農業經濟效益、生態綠色低碳協同發展的目標還任重道遠。橫向比較來看，周口、駐馬店、商丘、平頂山和菏澤糧食綠色生產平均效率均低于0.4，為糧食綠色生產效率相對低效的城市，而糧食綠色生產效率前三名的地區分別是揚州、信陽和濟寧，這些地區糧食綠色生產平均效率均在0.7之上，為糧食綠色生產效率相對高效的城市。同為經濟欠發達的城市，揚州、信陽和濟寧糧食綠色生產效率高于其他更為發達的城市，這說明糧食綠色生產效率與經濟發展水平之間沒有明顯正相關關系，經濟欠發達的城市也可以通過規模化生產、優化資源配置、增強農業科技應用水平等方式提高糧食綠色生產效率。

圖3 淮河生態經濟帶25個城市糧食綠色生產年平均效率

③從時空角度來看，2010年淮河生態經濟帶25個城市中，糧食綠色生產效率超過1的地區僅有揚州一個城市，大部分集中在0.2和0.4之間，此外，漯河和平頂山的糧食綠色生產效率低于0.2，表明2010年該區域糧食生產條件較為落后，農業污染問題比較嚴重。到了2015年，糧食綠色生產效率大于1的地區仍僅有揚州一個城市，這說明揚州并非盲目追求經濟效益，而是經濟、環境協同發展；其他城市糧食綠色生產效率雖然未達到有效，但相比于2010年，還是有大量城市效率提升到更高級別，如泰州、濟寧和棗莊的糧食綠色生產效率均超過0.6，接近糧食綠色生產效率有效；而2010年糧食生產效率不到0.2的漯河和平頂山市在2015年均達到0.2～0.4的效率區間。2020年，淮河生態經濟帶糧食綠色生產率顯著提高，有19個城市均實現糧食綠色生產效率有效，可以看出，大部分淮河生態經濟帶城市在近11年間糧食生產在向綠色化、低碳化轉型，且效果顯著，目前大部分城市已經實現糧食綠色生產效率有效；而鹽城、周口、淮南、淮安和宿州等五個城市在2020年也達到0.4以上，其中淮安和宿州達到0.6以上，接近糧食綠色生產效率有效；同時，我們注意到菏澤在2010年、2015年和2020年的糧食綠色生產效率均在0.2～0.4之間，可以看出近11年其糧食綠色化生產沒有明顯成效，通過對菏澤2010年、2015年和2020年糧食生產投入指標和產出指標的分析，我們發現菏澤勞動力投入、土地投入在淮河生態經濟帶中位居前列，但是其農業總產值卻達不到應有水平，與初始條件相近的阜陽相比，2020年二者勞動力投入、土地投入值相近，糧食綠色生產效率也均在0.2～0.4之間；2015年，阜陽糧食綠色生產效率提升至0.6，對比兩者投入、產出指標的數據可以看出，兩者勞動力投入、土地投入仍是近似水平，阜陽2015年化肥、農藥、農膜等投入均顯著低于菏澤，雖然阜陽農業總產值也因此略低于菏澤，但其農業碳排放、化肥氮磷流失量、農膜殘留量等非期望產出數據分別比菏澤低22.01%、63.84%和16.05%，從而導致阜陽2015年糧食綠色生產效率大幅高于菏澤；2020年阜陽勞動力投入大幅下降，僅菏澤勞動力投入60%左右，土地投入也下降近20%，其化肥、農藥、農膜等投入仍保持較低水平，但農業總產出達到菏澤農業總產出的91.42%，同時農業碳排放、化肥氮磷流失量、農膜殘留量等非期望產出為菏澤的78.26%、41.43%和89.31%，從而使得阜陽糧食綠色生產效率達到有效水平。此外，通過對蚌埠、徐州、六安等平緩增長城市的投入、產出指標數據的分析可以看出，降低勞動力投入的同時加大農業機械的投入，擴大有效灌溉面積并降低化肥、農藥、農膜等投入，從而實現在投入減少的同時，農業總產值還能穩步提高，投入減少也相應減少其帶來的非期望產出即農業碳排放、化肥氮磷流失量、農膜殘留量隨之減少。（表2）

表2 淮河生態經濟大糧食綠色生產效率區間劃分

4 政策建議

通過上述分析可以看出淮河生態經濟帶糧食綠色生產效率在波動中緩慢上升的趨勢，其中19個城市在2020年達到了糧食綠色生產效率有效的水平；同時糧食綠色生產效率與經濟發展水平之間沒有明顯正相關關系，經濟欠發達的城市也可以通過規模化生產、優化資源配置、強化農業科技應用等路徑優化糧食綠色生產效率。

4.1 開展高標準農田建設

高標準農田有助于優化農村耕地利用效率、修復耕地生產能力，解決傳統土地的開發粗放、利用效率低下等問題，同時在極端氣候頻發的背景下提高土地災害抵御防范能力，保障糧食供應高產、穩產。發揮財政投入對高標準農田建設的撬動作用，建立健全高標準農田財政支撐體系，強化融資拓展穩定增長機制。提高農業科技成果轉化應用水平，以科技支撐糧食生產綠色化轉型，推動高標準農田向農業現代化轉變，提升糧食生產綠色效率。

4.2 農業面源污染減量增效

過去糧食生產對農用化學投入過于依賴，雖然污染防治攻堅戰以來農業生態環境有所改善，但面源污染物的存量仍在持續增加，因此，科學規劃農業化學投入、提高農業生產效用是解決糧食綠色生產效率的重要途經。一方面要根據不同地區土壤條件確立化肥、農藥施用規劃、標準，另一方面要強化科研成果轉換，提高農產品氮肥、磷肥利用效率，推廣測土配方施肥技術。此外，要從源頭解決農業化學投入和廢棄物所引起的農業面源污染，探索嘗試農業廢棄物資源化利用模式，減少二次污染。

4.3 完善糧食綠色生產機制

一是建立健全糧食生產環境的生態檢測機制，借助農用無人機、大數據等現代信息技術，對糧食生產環境尤其是土壤環境進行動態監測，收集糧食生產過程中的理化數據，為農業生態治理方案、糧食綠色生產提供決策依據。二是建立健全糧食生產技術創新鼓勵制度，圍繞生態、環保、“雙碳”目標，加快糧食綠色生產技術的研發、推廣，制定相應的激勵、約束制度，助力技術創新，提高糧食綠色生產效率。三是強化綠色農產品價值發現機制，從而激勵糧食生產主體綠色生產的積極性，一方面建立生態農產品定價體系，為優質生態農產品實現優價成交提供科學的價值評估依據，另一方面強化生態農產品市場監管，為農產品市場規范發展提供保障，防止劣幣驅逐良幣現象出現。