全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿猿卷 第 员圆期摇 摇 圆园员猿年 远月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
森林低温霜冻灾害干扰研究综述 李秀芬袁朱教君袁王庆礼袁等 渊猿缘远猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
碱蓬属植物耐盐机理研究进展 张爱琴袁庞秋颖袁阎秀峰 渊猿缘苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
中国东部暖温带刺槐花期空间格局的模拟与预测 徐摇 琳袁陈效逑袁杜摇 星 渊猿缘愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
长白山林线树种岳桦幼树叶功能型性状随海拔梯度的变化 胡启鹏袁郭志华袁孙玲玲袁等 渊猿缘怨源冤噎噎噎噎噎噎
油松天然次生林居群遗传多样性及与产地地理气候因子的关联分析 李摇 明袁王树香袁高宝嘉 渊猿远园圆冤噎噎噎
施氮对木荷 猿 个种源幼苗根系发育和氮磷效率的影响 张摇 蕊袁王摇 艺袁金国庆袁等 渊猿远员员冤噎噎噎噎噎噎噎噎
围封对内蒙古大针茅草地土壤碳矿化及其激发效应的影响 王若梦袁董宽虎袁何念鹏袁等 渊猿远圆圆冤噎噎噎噎噎噎
干热河谷主要造林树种气体交换特性的坡位效应 段爱国袁张建国袁何彩云袁等 渊猿远猿园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
生物降解对黑碳及土壤上苯酚脱附行为的影响 黄杰勋袁莫建民袁李非里袁等 渊猿远猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
猿 个树种对不同程度土壤干旱的生理生化响应 吴摇 芹袁张光灿袁裴摇 斌袁等 渊猿远源愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
冬小麦节水栽培群体野穗叶比冶及其与产量和水分利用的关系 张永平袁张英华袁黄摇 琴袁等 渊猿远缘苑冤噎噎噎噎
不同秧苗素质和移栽密度条件下臭氧胁迫对水稻光合作用尧物质生产和产量的影响
彭摇 斌袁李潘林袁周摇 楠袁等 渊猿远远愿冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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根域限制下水氮供应对膜下滴灌棉花叶片光合生理特性的影响 陶先萍袁罗宏海袁张亚黎袁等 渊猿远苑远冤噎噎噎噎
光照和生长阶段对菖蒲根系泌氧的影响 王文林袁王国祥袁万寅婧袁等 渊猿远愿愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
植物病原菌拮抗性野生艾蒿内生菌的分离尧筛选和鉴定 徐亚军袁赵龙飞袁陈摇 普袁等 渊猿远怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎
不同生物型棉蚜对夏寄主葫芦科作物的选择 肖云丽袁印象初袁刘同先 渊猿苑园远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
性别和温度对中华秋沙鸭越冬行为的影响 曾宾宾袁邵明勤袁赖宏清袁等 渊猿苑员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
基于干扰的汪清林区森林生态系统健康评价 袁摇 菲袁张星耀袁梁摇 军 渊猿苑圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
洞庭湖森林生态系统空间结构均质性评价 李建军袁刘摇 帅袁张会儒袁等 渊猿苑猿圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
川西米亚罗林区不同海拔岷江冷杉生长对气候变化的响应 徐摇 宁袁王晓春袁张远东袁等 渊猿苑源圆冤噎噎噎噎噎噎
圆园园员要圆园员园 年内蒙古植被净初级生产力的时空格局及其与气候的关系
穆少杰袁李建龙袁周摇 伟袁等 渊猿苑缘圆冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
地形因子对盐城滨海湿地景观分布与演变的影响 侯明行袁刘红玉袁张华兵袁等 渊猿苑远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征 周淑琴袁荆耀栋袁张青峰袁等 渊猿苑苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
贵州白鹇湖沉积物中孢粉记录的 缘援 缘 噪葬月援 孕援以来的气候变化 杜荣荣袁陈敬安袁曾摇 艳袁等 渊猿苑愿猿冤噎噎噎噎
典型河谷型城市春季温湿场特征及其生态环境效应 李国栋袁张俊华袁王乃昂袁等 渊猿苑怨圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
秦岭南北近地面水汽时空变化特征 蒋摇 冲袁王摇 飞袁喻小勇袁等 渊猿愿园缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
露天矿区景观生态风险空间分异 吴健生袁乔摇 娜袁彭摇 建袁等 渊猿愿员远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于 匀燥造凿则蚤凿早藻和 悦悦粤分析的中国生态地理分区的比较 孔摇 艳袁江摇 洪袁张秀英袁等 渊猿愿圆缘冤噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
中国农业生态效率评价方法与实证要要要基于非期望产出的 杂月酝模型分析 潘摇 丹袁 应瑞瑶 渊猿愿猿苑冤噎噎噎噎
舟山市东极大黄鱼养殖系统能值评估 宋摇 科袁赵摇 晟袁蔡慧文袁等 渊猿愿源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同基因型玉米间混作优势带型配置 赵亚丽袁康摇 杰袁刘天学袁等 渊猿愿缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
气候与土壤对烤后烟叶类胡萝卜素和表面提取物含量的影响 陈摇 伟袁熊摇 晶袁陈摇 懿袁等 渊猿愿远缘冤噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
成都市沙河主要绿化树种固碳释氧和降温增湿效益 张艳丽袁 费世民袁李智勇袁等 渊猿愿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢猿圆远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿猿鄢圆园员猿鄄园远
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 长白山南坡的岳桦林要要要长白山岳桦林位于海拔约 员苑园园要圆园园园皂之间的山坡遥 这种阔叶林分布在针叶林带的上
面袁成为山地森林的上缘种类袁在世界山地森林中实属罕见遥 岳桦能够顽强地抗御长白山潮湿尧寒冷尧强风等恶劣气
候因素袁在严酷的环境条件下形成纯林袁是与其独特的生长发育机理密切相关的遥 岳桦的枝干颇具韧性袁在迎风处袁
由于风吹雪压袁树干成片地向背风侧倾斜袁这种特性使它能不畏风雪袁顽强生存遥 随着海拔的升高袁岳桦林也逐渐矮
化袁这是岳桦林保护自身生存袁适应大自然的结果遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援 糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援 糟燥皂
第 33 卷第 12 期
2013 年 6 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 33,No. 12
Jun. ,2013
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:教育部人文社科规划基金项目(11YJA790192);国家社会科学基金重大项目(11&ZD155);国家自然科学基金项目(41261110)
收稿日期:2012鄄07鄄08; 摇 摇 修订日期:2013鄄03鄄11
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: blesspanda@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201207080953
潘丹, 应瑞瑶.中国农业生态效率评价方法与实证———基于非期望产出的 SBM模型分析.生态学报,2013,33(12):3837鄄3845.
Pan D, Ying R Y. Agricultural eco鄄efficiency evaluation in China based on SBM model. Acta Ecologica Sinica,2013,33(12):3837鄄3845.
中国农业生态效率评价方法与实证
———基于非期望产出的 SBM模型分析
潘摇 丹1,*, 应瑞瑶2
(1. 江西财经大学鄱阳湖生态经济研究院, 南昌摇 330013; 2. 南京农业大学经济管理学院, 南京摇 210095)
摘要:生态效率是衡量经济与资源环境协调发展的重要指标。 基于将农业面源污染作为非期望产出的考量,在对传统 DEA 模
型进行修正的基础上,采用非径向、非角度的 SBM模型对中国 30 个省份的农业生态效率进行了测算,并给出了农业生态效率
的改善途径。 研究结果表明:1998—2009 年中国农业生态效率虽然呈现缓慢上升态势,但整体仍处于较低水平,除北京、上海、
海南、重庆外,其余省市都需要改变投入和产出来优化农业生态效率;资源的过度消耗和环境污染物的过量排放是农业生态效
率损失的主要原因。 提高资源利用效率、降低资源消耗量和环境污染物的排放量是农业生态效率改善的重要途径。
关键词:农业生态效率;非期望产出;SBM模型
Agricultural eco鄄efficiency evaluation in China based on SBM model
PAN Dan1,*, YING Ruiyao2
1 Institute of Poyang Lake Eco鄄economics, Jiangxi University of Finance & Economics,Nanchang 330013, China
2 College of Economics and Management, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China
Abstract: Agricultural eco鄄efficiency which combines both economic and environmental performance is an effective tool for
agricultural sustainability analysis. Taking China忆 s 30 provinces as case regions, We applied a SBM model of DEA to
measure the agricultural eco鄄efficiency from 1998 to 2009. The SBM model of DEA is non鄄radical, non鄄oriented and
considers the agricultural non鄄point source pollution as an undesirable output in the calculating process which is different
from the other existing models. Fertilizer, animal, labor, machine, sown area and water consumption were considered as
input indicators, provincial agricultural output value and agricultural non鄄point source pollution were considered as desirable
output indicaor and undesirable output indicaor respectively. The main results are summarized as follows:(1)Agricultural
eco鄄efficiency in China during 1998—2009 is 0. 499 which is very low, this implies China忆s agricultural economic rapid
growth is at the expense of natural resources destruction and agriculture environmental pollution, the coordination task of
agricultural economic growth and environmental protection and resource saving is very difficult in China; (2)Agricultural
eco鄄efficiency of Beijing, Shanghai, Chongqing, Hainan is equal to one, this demonstrates that these four provinces have
efficiency of resources utilization and environment protection for their agricultural economy, but the agricultural eco鄄
efficiency of the other 26 provinces are below one showing that most provinces in China have inefficiency of resources
utilization and environment protection for their agricultural economy; (3)Moreover, in order to promote agricultural eco鄄
efficiency in these 26 provinces, the inputs optimization and outputs optimization were designed based on optimization
principles. The optimization results show that agricultural output value(agricultural desirable output) has no congestion in
all provinces, so the agricultural eco鄄inefficiency is mostly attributed to inputs and undesirable output. China has enormous
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potential on the reduction of agricultural non鄄point source pollution and on the decrease of resource inputs to improve the
agricultural eco鄄efficiency. The eco鄄efficiency optimization provides deeper insights into the causes of eco鄄inefficiency and
gives further implications on resource and environment protection strategies in China. Our results also showed that the SBM
model could be used as a useful tool to reflect the eco鄄efficiency in a defined region and help governments at various levels
to find the most optimized solutions in improving their eco鄄efficiencies.
Key Words: agricultural eco鄄efficiency; undesirable output; SBM model
改革开放以来,中国的农业经济以近 6%的速度保持了 30 多年的持续高速增长,并取得了巨大成就,但
是在发展过程中也付出了巨大的资源和环境代价。 《第一次全国污染源普查公报》数据显示,2007 年中国农
业化学需氧量、总氮和总磷的排放量分别为 1324. 09 万吨、270. 46 万吨和 28. 47 万吨,占各自污染总排放量的
43. 7% 、57. 2%和 67. 4% 。 亚洲开发银行估计:中国农业资源环境破坏所造成的直接经济损失占全国 GDP 的
0. 5%—1% ,同时由于过量施肥和施用农药,中国每年约有包括农产品在内的 74 亿美元出口商品因绿色壁垒
而受阻[1]。 在此背景下中国政府认识到这种趋势的不可持续性,明确提出了资源节约型和环境友好型的“两
型农业冶理念,要求形成一种可持续的农业经济发展模式。 因此,如何在保证农业经济快速发展的同时减少
资源浪费和降低环境污染,实现资源节约、环境保护和农业经济增长的三者统筹协调发展是“十二五冶期间中
国农业经济所面临的最紧迫任务。 1990 年 Schaltegger 和 Stum首次提出生态效率概念,随后生态效率成为衡
量可持续发展的重要分析工具[2]。 提高农业生态效率也因此成为促进我国农业经济与资源环境协调发展的
重要切入点。
生态效率是指通过提供能满足人类需要和提高生活质量的竞争性定价商品与服务,同时使整个生命周期
的生态影响与资源强度逐渐降低到一个至少与地球的估计承载能力一致的水平[3]。 具体到农业领域而言,
农业生态效率则是指在保证农产品数量和质量的前提下,尽量减少环境污染和资源消耗,即提倡一种以“适
量、优质、减污、节源冶的理念方针的现代生态农业发展模式[4]。 由此可见,农业生态效率要求以较少的资源
消耗和较低的环境破坏来生产更多的产品,较好地符合可持续发展理念。 目前学者们已经对企业[5-6]、产
品[7]、行业[8]、区域[9-10]等层次的生态效率展开了大量研究,这其中选择合适的生态效率评估方法成为研究
的热点。 现有文献中生态效率的评价方法主要包括单一指标法、指标体系法以及 DEA模型方法[11]。 单一指
标法虽然较为简单但无法区分不同的环境影响,适合于单个项目的分析;指标体系法可以综合反映出社会、经
济、自然各子系统的发展水平和协调程度,但在指标选取和权重赋值上存在较大的主观性;DEA 模型则能很
好地减少确定权重时的主观因素,因而被学者们广泛应用于生态效率的实证研究中。
然而,传统的 DEA模型在评价生态效率时没有考虑投入和产出的松弛问题,且可能会由于径向及角度的
选择而带来生态效率的测算偏差。 理论和实践均表明,生态效率的测算偏差不仅会扭曲对经济增长绩效的评
价,而且会使基于生态效率的政府决策发生偏误,导致资源环境的进一步恶化。 为克服这一缺陷,Tone 提出
了非径向、非角度的( SBM)模型来测算生态效率[12]。 因此,本研究将借鉴此模型,采用线性规划技术,对
1998—2009 年中国 30 个省份的农业生态效率及其空间分布特征进行分析,并给出农业生态效率的改善途
径,以为实现资源节约、环境保护和经济增长三者协调发展的可持续农业增长模式提供科学借鉴。
1摇 研究方法和数据
1. 1摇 研究方法
1. 1. 1摇 传统的生态效率评价方法:DEA方法
DEA方法是由 Charnes和 Cooper提出的一种评价决策单元相对效率的方法[13]。 由于该方法无需事先设
定模型的具体形式和估计参数,避免了人为确定权重对测算结果的主观影响,因而在生态效率的研究中得到
了广泛应用。 假设有 K个决策单元,每个决策单元有 N种投入 X 、 M种期望产出 Y和 I 种非期望产出 U ,则
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农业生态效率的 DEA评价模型可以表示为:
Min兹
s. t.移
K
k = 1
zkxnk 臆 兹xn0,n = 1,2,…,N;移
K
k = 1
zkymk 臆 兹ym0,m = 1,2,…,M
移
K
k = 1
zkumk 逸 ui0,i = 1,2,…,I;移
K
k = 1
zk = 1;zk 逸0;兹 臆1
(1)
式中, 兹为要计算的生态效率值,其取值范围在 0 和 1 之间,当 兹 = 1 时表示决策单元生态效率完全有效; xn0,
ym0, ui0 分别表示决策单元的投入、期望产出和非期望产出值向量; ztk 表示决策单元 k = 1,…,K的权重, ztk 和
为 1 以及非负表示为可变规模报酬的 DEA模型,若去掉和为 1 的约束,则表示不变规模报酬的 DEA模型。
1. 1. 2摇 改进的生态效率评价方法:非径向、非角度的 SBM模型
上述 DEA模型存在一个致命的弱点:其本质上仍属于径向的和角度的的 DEA 度量方法。 径向 DEA 度
量方法会造成投入要素的“拥挤冶或“松弛冶问题。 当存在投入或产出的非零松弛时,径向 DEA模型会高估评
价对象的生产率。 而角度的 DEA模型仅关注投入角度或者产出角度的某一个方面,因此计算的生产率结果
并不准确。
图 1摇 传统 DEA测算模型中的投入松弛问题
Fig. 1摇 Input slacks in the traditional DEA model
如图 1 所示,图中显示的是两种投入(X1,X2)和一
种产出(Y)的生产率测算情况。 其中 C 点和 D 点的生
产率为 1,为生产有效率点,EE忆为 C点和 D点所构成的
生产前沿面,而 A忆和 B忆点为无效率点。 按照径向 DEA
的度量方法,A忆和 B忆点的效率分别为OA
OA忆
和OB
OB忆
,位于生
产前沿面 EE忆上的点 A和点 B是 A忆和 B忆点对应的有效
率参照点。 然而,比较 A 点和 C 点,可以发现:在保证
生产率为 1 的前提下,A点的生产可以通过减少 CA 的
X2 投入量而和 C点生产同样的产出 Y。 因此,A点并不
是真正有效率的点,因为存在着投入要素 X2 的松弛。
同样的情况存在于 B 点。 当扩展到多投入多产出时,
产出角度的松弛也会发生。
为克服径向和角度 DEA模型的缺陷,Tone提出非径向、非角度的 SBM模型,其基本形式为[12]:
Min籽 =
1 - 1
N移
N
n = 1
sxn / xn0
1 + 1
M + I
(移
M
m = 1
sym / ym0 + 移
I
i = 1
sui / ui0)
s. t.移
K
k = 1
zkxnk + sxn = xn0,n = 1,2,…,N;移
K
k = 1
zkymk - sym = ym0,m = 1,2,…,M
移
K
k = 1
zkumk + sui = ui0,i = 1,2,…,I;移
K
k = 1
zk = 1;zk 逸0;sxn 逸0;sym 逸0;sui 逸0
(2)
式中, sxn 和 sui 分别表示投入和非期望产出的过剩(冗余),而 sym 代表期望产出的不足; 籽为要计算的生态效率
值,其取值范围在 0 和 1 之间。 当 籽 =1 时,表示生产单元完全有效率,此时 sxn = sui = sym = 0,不存在投入和非
期望产出的过剩以及期望产出的不足;当 籽 <1 时,表示生产单元存在效率损失,可以通过优化投入量和产出
量来改善生态效率。
从式(2)中可以看出:不同于传统的 DEA模型,SBM模型将投入和产出的松弛量( sxn 、 sui 、 sym )直接放入
目标函数中,从而可以直接测量松弛所带来的与最佳生产前沿相比较的无效率,这一方面解决了传统 DEA模
9383摇 12 期 摇 摇 摇 潘丹摇 等:中国农业生态效率评价方法与实证———基于非期望产出的 SBM模型分析 摇
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型中投入和产出松弛性的问题,剔除松弛所造成的非效率因素;另一方面也解决了非期望产出存在下的生产
率评价问题。 同时非径向、非角度的 SBM模型具有无量纲性和非角度的特点,能够避免量纲不同和角度选择
的差异带来的偏差和影响,比起其他模型更能体现生产率评价的本质。
SBM模型不仅能测算出各个决策单元的生态效率值,还能得出特定决策单元与最优决策单元相比较的
期望产出不足率和投入、非期望产出冗余率,从而为各地区提供相应的生态效率改善方向。 当生产单元存在
效率损失时(即 籽 <1)时,基于松弛变量 sxn 、 sui 、 sym ,参照 Cooper 等的研究,可以将生态效率损失的来源分解
为[14]:(1)投入冗余 IEx =
1
N移
N
n = 1
sxn / xn0,表示投入要素的可缩减比例;(2)期望产出不足 IEy =
1
M + I移
M
m = 1
sym / ym0,
表示期望产出(农林牧渔业产值)的可扩张比例;(3)非期望产出冗余 IEu =
1
M + I移
I
i = 1
sui / ui0,表示非期望产出
(农业面源污染)的可缩减比例。
1. 2摇 数据和变量
由于农业生态效率综合反映了资源节约、环境保护和农业经济增长这三者统筹协调发展的情况,因此本
文在农业生态效率的评价指标选取上也主要考虑了这 3 种因素。 参照以往的相关研究,本文选择土地、劳动
力、役畜、化肥、机械、水资源等作为农业资源消耗指标[15];农业经济活动所产生的环境影响主要是指环境污
染物的排放(农业面源污染等标排放量),借鉴 Chung 等的思路,本文将环境污染作为一种非期望产出处
理[16];农业经济增长变量用农林牧渔业总产值表示,并通过 1998 年农林牧渔业总产值指数进行调整。 变量
具体设计见表 1。
表 1摇 农业生态效率投入产出指标
Table 1摇 Input and output indicators of agricultural eco鄄efficiency
指标 Indicator 变量 Variable 变量说明 Variable description
投入 Inputs 土地投入 Land 农作物播种及水产养殖面积 / khm2
劳动投入 Labor 农林牧渔业从业人员 /万人
化肥投入 Fertilizer 化肥使用折纯量 /万 t
机械投入 Machine 农业机械总动力 /万 kW
役畜投入 Animal 农用役畜数量 /头
水资源投入 Water 农业用水总量 /亿 m3
期望产出 Desirable outputs 农业经济增长 Agriculture growth 农林牧渔总产值 /亿元
非期望产出 Undesirable outputs 农业面源污染Agricultural non鄄point source pollution 农业面源污染等标排放量 / km
3
上述的投入产出指标数据均来源于历年的《中国统计年鉴》、《中国农业年鉴》、《中国农村统计年鉴》、
《改革开放三十年农业统计资料》和《中国渔业年鉴》等,并经计算整理组成 1998—2009 年中国大陆 30 个省
市(西藏、香港、台湾、澳门除外)的面板数据集。 其中农业面源污染等标排放量是作者参照陈敏鹏等[17]以及
梁流涛[18]等采用清单分析方法计算得到,具体计算公式如下:
E =移
i
EUi籽i(1 - 浊i)C i (3)
EI = E / S (4)
式中, E为农业面源污染排放量,主要包括化学需氧量(COD)、总氮(TN)和总磷(TP)三类; EUi为单元 i指标
统计数; 籽i 、 浊i和 C i分别为单元 i污染物的产污强度系数、利用效率系数和污染物排放系数。 EUi数据可从历
年相关统计年鉴中获得,各产污强度系数、利用效率系数和排污系数等参数值则是作者经过广泛的文献调研
并借鉴第一次全国污染源普查领导小组办公室发布的《污染源普查农业源系数手册》取得。 式(4)中 EI 表示
农业面源污染等标排放量,为农业面源污染排放量 E 和相应的污染物排放评价标准 S 的比值。 根据
GB3838—2002 中的芋类水质标准,COD、TN、TP 污染物的排放评价标准分别为 20、1mg / L和 0. 2mg / L。
0483 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 33 卷摇
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2摇 农业生态效率测算结果分析
2. 1摇 农业生态效率的时间分布
以 DEA鄄SOLVER PRO软件为计算平台,使用 SBM 模型测算得到中国 1998—2009 年的农业生态效率情
况,结果见图 2。
图 2 数据表明:(1)1998—2009 年间中国农业生态效率整体呈现出波动中缓慢上升的态势,1998—2003
年期间农业生态效率出现波动中下降的态势,2003 年以后农业生态效率开始稳步上升。 农业生态效率在
2003 年之后出现稳步攀升现象的原因可能在于:2003 年之前我国农业资源环境管制相对较弱,农业发展中自
然资源和生态破坏较为严重;2003 年之后,国家和各级地方政府加大了对农业资源环境的管制力度,陆续出
台了《水污染防治法》(2008)、《畜禽养殖业污染防治技术政策》(2010)等具体的农业资源环境管制措施,从
而在一定程度上扭转了全国农业生态效率下降的趋势;(2)1998—2009 年间中国农业生态效率的均值为
0郾 499,这一方面说明中国的农业生态效率整体处于较低水平,我国农业并没有实现经济增长和资源环境保护
的协调发展,另一方面也意味着我国的农业发展还存在较大的资源节约和环境保护空间。
图 2摇 1998—2009 年中国农业生态效率变动趋势
Fig. 2摇 Agricultural eco鄄efficiency in China from 1998 to 2009
2. 2摇 农业生态效率的空间分布
根据计算结果,1998—2009 年中国 30 个省市农业生态效率均值的排序如图 3 所示。
图 3摇 中国 30 个省市的农业生态效率
Fig. 3摇 Agricultural eco鄄efficiency in China in 30 provinces
(1)30 个省市中只有北京、上海、海南、重庆 4 个地区的农业生态效率值为 1,这说明相对于其他地区而
言,这 4 个地区的投入产出已达到最优水平,在农业发展的同时有效地兼顾了资源和环境的保护。 其余 26 个
省市的农业生态效率都处于较低水平,属于农业生态效率非有效地区,需要改变投入和产出来推动农业生态
效率达到有效状态。
(2)福建、江苏、浙江、河南、天津、山东、辽宁以及广东等 8 省市的农业生态效率值处于全国平均水平以
上,四川、河北、安徽、湖北、吉林、湖南、江西、黑龙江、新疆、陕西、云南、广西、山西、内蒙古、贵州、甘肃、青海以
及宁夏等 18 个省市的农业生态效率值处于全国平均水平以下。 可见,农业生态效率较高的省份大多集中在
东部地区,中西部地区的农业生态效率较低。 这说明,目前我国东部省份在农业发展过程中更加注重资源和
1483摇 12 期 摇 摇 摇 潘丹摇 等:中国农业生态效率评价方法与实证———基于非期望产出的 SBM模型分析 摇
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环境的保护,农业经济发展方式较为持续,而中西部地区在农业发展过程中带来了大量的资源消耗和严重的
环境污染,农业经济发展方式较为粗放。 在大力提倡“两型农业冶建设的今天,中西部地区的农业部门应该全
面协调、统筹发展,兼顾经济效益和资源环境效益。
3摇 农业生态效率的改善方向
3. 1摇 农业生态效率损失的原因
根据 SBM模型,当农业生态效率值<1 时,松弛量 sxn 、 sui 、 sym 的大小可以反映农业生态效率损失的原因。
本文将 1998—2009 年我国各地区各投入变量松弛量 sxn 除以对应的投入指标值得到投入冗余率,将农业面源
污染松弛量 sui 除以相应的农业面源污染值得到农业面源污染冗余率,将农业产值松弛量 sym 除以相应的农业
产出值得到农业产出不足率,计算结果如表 2 所示。
表 2摇 农业生态效率投入和产出的优化结果
Table 2摇 Inputs and outputs optimization of agricultural eco-efficiency in each province
省份
Province
投入冗余率 Inputs slack / %
化肥
Fertilizer
役畜
Animal
劳动力
Labor
机械
Machine
土地
Land
水资源
Water
产出冗余率 Outputs slack / %
农业面源污染
Non鄄point
source pollution
农林牧渔产值
GDP
天津 -32. 34% -66. 51% -24. 13% -47. 30% -32. 78% -14. 58% -5. 01% 0. 00%
河北 -51. 35% -35. 99% -59. 09% -73. 18% -59. 02% -25. 62% -36. 85% 0. 00%
山西 -71. 56% -92. 22% -81. 01% -81. 18% -81. 70% -35. 73% -38. 38% 0. 00%
内蒙古 -53. 60% -95. 19% -60. 48% -65. 17% -80. 49% -71. 96% -31. 84% 0. 00%
辽宁 -24. 93% -71. 34% -38. 99% -22. 02% -43. 09% -19. 27% -11. 81% 0. 00%
吉林 -56. 66% -91. 17% -48. 55% -42. 45% -68. 93% -30. 71% -31. 48% 0. 00%
黑龙江 -54. 06% -76. 38% -58. 97% -54. 10% -83. 78% -71. 48% -36. 22% 0. 00%
江苏 -8. 70% -6. 83% -8. 36% -8. 02% -6. 40% -3. 95% -31. 02% 0. 00%
浙江 -3. 48% -6. 92% -12. 33% -8. 66% -7. 86% -5. 77% -25. 66% 0. 00%
安徽 -62. 98% -44. 53% -74. 23% -60. 59% -70. 28% -30. 26% -40. 19% 0. 00%
福建 -7. 01% -1. 36% -9. 68% -0. 85% -2. 96% -2. 30% -33. 21% 0. 00%
江西 -48. 17% -87. 68% -70. 65% -46. 50% -71. 63% -61. 15% -30. 80% 0. 00%
山东 -34. 19% -19. 35% -39. 04% -41. 56% -34. 36% -8. 47% -45. 74% 0. 00%
河南 -31. 87% -18. 97% -37. 45% -34. 97% -32. 05% -3. 98% -49. 89% 0. 00%
湖北 -65. 55% -74. 63% -60. 70% -36. 06% -68. 58% -41. 97% -42. 46% 0. 00%
湖南 -47. 65% -61. 62% -76. 22% -49. 05% -67. 54% -56. 56% -44. 96% 0. 00%
广东 -25. 41% -48. 91% -57. 43% -19. 11% -24. 18% -40. 73% -28. 62% 0. 00%
广西 -57. 54% -87. 31% -76. 69% -48. 17% -67. 00% -66. 16% -28. 14% 0. 00%
四川 -41. 97% -53. 92% -74. 12% -18. 41% -62. 82% -14. 84% -43. 06% 0. 00%
贵州 -56. 70% -96. 08% -88. 91% -56. 39% -81. 21% -42. 32% -33. 97% 0. 00%
云南 -56. 75% -93. 07% -84. 83% -53. 58% -74. 99% -54. 73% -18. 97% 0. 00%
陕西 -71. 79% -84. 80% -81. 02% -54. 32% -75. 84% -36. 18% -20. 36% 0. 00%
甘肃 -60. 60% -96. 93% -82. 71% -70. 48% -80. 10% -74. 42% -9. 66% 0. 00%
青海 -34. 11% -97. 91% -83. 11% -77. 05% -74. 87% -78. 10% -1. 62% 0. 00%
宁夏 -74. 89% -98. 66% -77. 81% -81. 10% -82. 48% -90. 94% -11. 00% 0. 00%
新疆 -53. 97% -94. 49% -40. 98% -52. 49% -66. 13% -90. 53% -4. 58% 0. 00%
全国 -45. 69% -65. 49% -57. 98% -46. 26% -57. 73% -41. 26% -28. 29% 0. 00%
东部 -23. 43% -32. 15% -31. 13% -27. 58% -26. 33% -15. 09% -27. 24% 0. 00%
中部 -54. 81% -68. 40% -63. 47% -50. 61% -68. 06% -41. 48% -39. 30% 0. 00%
西部 -56. 19% -89. 83% -75. 07% -57. 72% -74. 59% -62. 02% -20. 32% 0. 00%
摇 摇 (1)北京、上海、重庆、海南的农业生态效率值为 1,为生态效率有效地区;因此,本表不包含这 4 个地区;(2)按照冗余率大小进行排序,黑色
表示对农业生态效率损失影响的最主要要素,深灰色为第二影响要素,浅灰色为第三影响要素;(3)东部地区包括河北、天津、广东、江苏、辽宁、
山东、浙江、福建 7 省 1 市;中部地区包括安徽、河南、黑龙江、吉林、湖北、湖南、江西、内蒙古、山西 9 省;西部地区包括广西、贵州、云南、四川、西
藏、宁夏、青海、甘肃、陕西、新疆 10 省
(1)从生产过程看,各省农林牧渔总产值的冗余率都为零,而投入要素和农业面源污染都存在一定的冗
余。 这说明农业产出不足并不是我国农业生态效率损失的原因,导致我国农业生态效率损失的原因主要集中
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在资源投入和非期望产出两方面。 资源消耗过多和环境污染物排放过量是现阶段我国农业生态效率低下的
主要原因。
(2)从全国范围来看,农业生态效率损失的主要影响因素依次为役畜投入、劳动力投入和土地投入。 役
畜投入在我国农业生态效率损失中所占的比重最高,这说明目前我国的农业生产中役畜投入过多。 由于我国
存在着大量的农村剩余劳动力,劳动力投入构成农业生态效率损失的第二影响因素。 土地投入对农业生态效
率损失的影响排在第三位,在我国耕地面积日益稀缺的情况下,本不应该出现这样的情况。 这说明我国的耕
地资源并没有得到高质量的利用,耕地利用效率较低,从而导致土地投入出现较大冗余。 这可能与我国小规
模的土地经营方式有关,例如李谷成等以及 Chen 等的研究都表明小规模的农业生产将导致农业生产效率
损失[19鄄20]。
(3)分区域来看,不同区域农业生态效率损失的原因有所不同。 东部地区农业生态效率损失的主要影响
因素依次为役畜投入、劳动力投入和机械投入;中部地区农业生态效率损失的主要影响因素依次为役畜投入、
土地投入和劳动力投入;西部地区农业生态效率损失的主要影响因素依次为役畜投入、劳动力投入和土地投
入。 对比可以发现:东部地区的机械投入对该地区农业生态效率损失的影响较大,这可能与东部地区经济发
展水平较高,机械投入过多有关。 近年来,随着农机购置补贴等农业机械补贴政策的实施,在充足的资金实力
下,东部地区的机械拥有量逐年攀升,从而造成机械的过量投入和利用效率的损失。 通过分析农业生态效率
损失的原因,可以清楚地了解各区域农业生态效率损失的主要影响因素,从而为农业生态效率的改善途径制
定有针对性的政策。
3. 2摇 农业生态效率的改善途径
从表 2 中可以发现,中国农业生态效率改善的潜力主要表现为资源消耗和农业面源污染两个方面。
3. 2. 1摇 从资源消耗看,各省市农业生态效率有不同的要素改善方面与潜力
(1)化肥投入摇 化肥是农业生产的基本投入,然而过多的化肥投入也会导致农业发展的效率损失。 宁
夏、陕西、山西、湖北、安徽等省市具有较高的化肥改善潜力,甘肃、广西、云南、贵州、吉林的化肥投入也有一定
的改善空间,降低化肥投入或提高化肥利用率对这些地区农业生态效率的改善非常关键;
(2)役畜投入摇 几乎所有省份的役畜投入冗余率都很高,形成较高的改善潜力。 宁夏、青海、内蒙古等省
份的役畜投入冗余率较高。 这些地区属于我国重要的畜牧养殖主产区,役畜投入高度集中,从而出现役畜冗
余现象。 因此减少役畜投入、提高役畜利用率是这些地区农业生态效率提高的重要途径;
(3)劳动力投入摇 劳动力投入冗余率较高的省份主要分布在贵州、云南、青海、甘肃、陕西等西部地区。
这些地区属于我国的欠发达地区,农村劳动力转移速度较慢,农业从业人员较多,从而出现劳动力投入过剩
现象;
(4)机械投入摇 机械是农业生产基本的资源投入,然而过多的机械投入是重要的资源浪费形式。 山西、
宁夏、青海、河北、甘肃、内蒙古等省市的机械投入冗余率较高,形成较大的改善潜力;
(5)土地投入摇 土地是农业发展的基本支撑,黑龙江、宁夏、陕西、贵州、内蒙古、甘肃等中西部省份在土
地投入上的改善潜力较大。 这些地区土地经营规模较小、土地市场化程度较低,从而导致土地利用效率不高,
出现土地投入过剩现象;
(6)水资源投入摇 水资源是农业发展的基础资源,目前我国各地区的水资源都存在一定的冗余,尤其以
宁夏、新疆、青海、甘肃、内蒙古、黑龙江等省份的水资源过量投入表现较为突出,提高水资源利用效率、发展节
水型农业技术是这些地区农业生态效率改善的重要途径。
3. 2. 2摇 农业面源污染物是农业生产过程的主要污染物,对农业生态效率有重要影响
河南、山东、湖南、四川等省份有很高的农业面源污染减排空间,湖北、安徽、山西、河北、黑龙江等地区的
农业面源污染改善潜力也很高。 这些省份基本上都属于我国传统意义上的农业大省,为满足不断扩大的人口
需求,近年来这些省份的农业产业化程度和集约化程度不断提高,畜禽养殖业发展迅速,从而导致农业面源污
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染物排放量逐年增加,出现农业面源污染排放冗余的现象,尤其以人口第一大省河南、农业产业化大省山东和
粮食主产大省湖南的农业面源污染物过量排放最为典型。 因此,降低这些地区的农业面源污染物排放量是提
高其农业生态效率的关键。
4摇 结论
生态效率是考量经济与资源环境协调发展的重要指标。 本文在对传统 DEA 模型进行修正的基础上,采
用非径向、非角度的 SBM模型对中国 1998—2009 年 30 个省份的农业生态效率进行了测算,并给出了基于投
入改变与基于产出改变的农业生态效率改善途径。
(1)1998—2009 年中国农业生态效率虽然呈现逐步上升的趋势,但整体水平较低,30 个省市中只有北
京、上海、海南、重庆 4 个地区的农业生态效率处于有效状态,在农业发展的同时有效地兼顾了资源和环境的
保护,其余省市的农业生态效率都处于非有效状态,需要改变投入和产出来优化生态效率。
(2)从投入产出冗余分析来看,目前中国农业生态效率损失的原因并不在于农业产出不足,而在于资源
消耗过多和环境污染物排放过多。 提高资源利用效率、降低资源消耗量和环境污染物排放量是农业生态效率
改善的主要途径。
总之,从本文的实证研究可以发现,中国农业部门尤其是中西部地区农业部门的生态效率较低,这一方面
说明中国面临着农业经济发展和资源环境保护的艰巨任务,另一方面也表明我国农业发展还存在较大的资源
节约和环境保护空间,我国实行资源节约型和环境友好型的“两型农业冶的潜力较大。 因此,未来农业发展应
从可持续发展理念出发,注重资源的保护和污染物排放量的控制,实现资源节约、环境保护和农业经济增长的
三者统筹协调发展,避免因为资源的过度消耗及污染物的过量排放而导致农业经济发展缓慢。
应指出的是,SBM模型仅为农业生态效率的改善提供了基本方向。 事实上,农业生态效率损失是多方面
因素共同作用的结果,进一步对农业生态效率损失的影响因素进行计量分析,将有助于提出更加完备的农业
生态效率改善政策建议,这是未来的重要研究方向。
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孕耘晕郧 月蚤灶袁蕴陨 孕葬灶造蚤灶袁在匀韵哉 晕葬灶袁藻贼 葬造 渊猿远远愿冤
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蚤则则蚤早葬贼蚤燥灶 栽粤韵 载蚤葬灶责蚤灶早袁 蕴哉韵 匀燥灶早澡葬蚤袁 在匀粤晕郧 再葬造蚤袁藻贼 葬造 渊猿远苑远冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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栽澡藻 糟燥皂责葬则蚤泽蚤燥灶 燥枣 藻糟燥造燥早蚤糟葬造 早藻燥早则葬责澡蚤糟葬 则藻早蚤燥灶造蚤扎葬贼蚤燥灶 蚤灶 悦澡蚤灶葬 遭葬泽藻凿 燥灶 匀燥造凿则蚤凿早藻 葬灶凿 悦悦粤 葬灶葬造赠泽蚤泽
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栽澡藻 藻皂藻则早赠 葬灶葬造赠泽蚤泽 燥枣 造葬则早藻 赠藻造造燥憎 糟则燥葬噪藻则渊蕴葬则蚤皂蚤糟澡贼澡赠泽 糟则燥糟藻葬冤 葬择怎葬糟怎造贼怎则藻 泽赠泽贼藻皂 葬则燥怎灶凿 阅燥灶早躁蚤 蚤泽造葬灶凿 蚤灶 在澡燥怎泽澡葬灶
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悦葬则遭燥灶 泽藻择怎藻泽贼则葬贼蚤燥灶 葬灶凿 燥曾赠早藻灶 则藻造藻葬泽藻 葬泽 憎藻造造 葬泽 糟燥燥造蚤灶早 葬灶凿 澡怎皂蚤凿蚤枣蚤糟葬贼蚤燥灶 藻枣枣蚤糟蚤藻灶糟赠 燥枣 贼澡藻 皂葬蚤灶 早则藻藻灶蚤灶早 贼则藻藻 泽责藻糟蚤藻泽 燥枣
杂澡葬 砸蚤增藻则袁 悦澡藻灶早凿怎 在匀粤晕郧 再葬灶造蚤袁 云耘陨 杂澡蚤皂蚤灶袁 蕴陨 在澡蚤赠燥灶早袁 藻贼 葬造 渊猿愿苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
愿愿愿猿 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 猿猿 卷摇
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是由中国科学技术协会主管,中国生态学学会、中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊,创刊于 1981 年,报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果。 坚持“百花齐放,百家
争鸣冶的方针,依靠和团结广大生态学科研工作者,探索生态学奥秘,为生态学基础理论研究搭建交流平台,
促进生态学研究深入发展,为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务、为国民经济建设和发展服务。
《生态学报》主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果。 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方法、新技术介绍;新书评价和
学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,300 页,国内定价 90 元 /册,全年定价 2160 元。
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生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 33 卷摇 第 12 期摇 (2013 年 6 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA
摇
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Vol郾 33摇 No郾 12 (June, 2013)
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