基于DEA-Malmquist,指数模型的江苏省农业可持续生产效率分析
时间：2023-01-18 21:00:06 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
朱诗颖
(南京财经大学管理科学与工程学院，江苏 南京 210023)
农业是立国之本、安民之基，是关系国民经济稳定、健康发展的关键。
江苏省作为农业大省，2020年农业总产值达4102.2 亿元，排名全国第四。
农业产业的雄厚为江苏经济的快速发展提供了动力和支持，但也带来了诸多资源与环境问题。
农村劳动力减少，造成人口资源与耕地矛盾激化；
农药化肥不当使用，引起土壤污染、结构破坏；
水体中氮磷含量过高，导致水体富营养化、水污染日益严重，种种现象不仅威胁着农产品的质量安全，也破坏了人们的生存环境。
如何实现农业的可持续发展，在注重生态安全的前提下保持农业的高效增长，是江苏农业长远发展的重点与难点。
因此，研究农业的可持续发展，构建可持续生产效率评价指标体系，测算当前江苏省农业可持续生产的效率以发现存在的问题，将具有重大的经济价值和社会意义。
学界关于农业生产效率的研究成果已十分丰富。
1957 年，Farrell[1]首次提出利用数学规划寻找效率前沿来分析英国农业生产力，这种方法被广泛认为是数据包络分析(DEA)的原型。
此后，越来越多学者开始研究农业生产效率问题，DEA 也逐渐成为测算农业生产效率运用最广泛的方法之一，Reig-Martínez 等[2]利用 DEA 模型评估了西班牙地中海地区的农业生产效率。
在评价可持续农业方面，朱付彪等[3]将超效率DEA 与 Malmquist 指数模型结合，测算了长江黄河源区内高寒草地畜牧业的生态效率，并考察其时空变化；
赵坤[4]运用DEA 方法对内蒙古农业可持续发展效率进行评价；
侯佳等[5]采用DEA 模型探讨了河北省农业资源的可持续利用水平，得出农业生产要素投入需进一步优化配置的结论。
现有相关研究多从全国或省级层面展开，但还未有将江苏省农业可持续性与生产效率结合的案例。
本文在前人的研究基础上，选取江苏省作为实证对象，借助DEA 方法和Malmquist 指数模型，量化分析“十三五”时期江苏13 个地级市的农业可持续生产效率，挖掘其区域差异和动态演变，从而为提高江苏省农业可持续生产水平的相关决策和研究提供理论参考。
(一)研究方法
1. 数据包络分析法(DEA)
DEA 是由 Charnes、Cooper 等学者于 1978 年创建的一种从相对效率出发的评价方法[6]，它将各被评价经济体视为一个决策单元(DMU)，分析其投入产出指标以确定有效生产边界，并根据与有效生产边界的距离计算出各DMU 的效率值，效率值决定了不同决策单元的效率差异。
DEA 的基本模型有两种形式，即固定规模收益模型(CRS 或CCR 模型)和可变规模收益模型(VRS 或BCC 模型)。
在规模报酬可变的情况下，技术效率可分解为纯技术效率和规模效率，若决策单元的效率值若为1，则表示该决策单元DEA 有效，否则为DEA 无效。
2. Malmquist 生产率指数法
由于传统DEA 只能反映同一时期决策单元的静态效率情况，而不同年份的效率值不具有可比性，不能简单地以每年的效率结果进行时序对比分析，因此本文引入Malmquist 指数模型，与DEA 方法结合测算生产效率，不仅可以处理包含多个时间点观测值的面板数据，分析其对技术效率的变动情况，同时能够对技术水平的变化进行测定。
Malmquist 生产率指数由经济学家Malmquist 于1953 年提出，被广泛应用于生产率变化的测算[7]，它基于一个距离函数来衡量全要素生产率(TFP)的变化，TFP 又可分解为技术进步变化和技术效率变化。
主要有两种测量方法:一种是非参数DEA 方法；
另一种是随机边界分析法，即SFA 法。
当非参数DEA 方法用于产出导向的Malmquist 生产率指数时，大于1 的结果表示TFP 从时间t到时间t＋1 正增长；
反之为负增长。
(二)数据来源和指标选取
本文面板数据来自2016 ～2020 年江苏统计年鉴，采用江苏省13 个地级市的农业投入产出数据，选取其中的农林牧渔总产值作为产出指标，农村劳动力资源、农用机械总动力、农用化肥(折纯)使用量、农作物总播种面积4 个与农业可持续发展相关的指标为投入指标(如表1 所示)。
为使DEA 评价结果具有合理的判别程度，参考集合中的元素个数(DMU)与投入产出指标个数的乘积应保持适当的数量关系。
本研究共有1 个产出指标和4 个投入指标，样本量为13，是投入产出指标两倍以上的乘积，可以认为DEA 评价结果具有较强的判别性。
表1 农业可持续生产效率评价指标
本研究利用DEAP2.1 软件进行实证分析，对江苏省13 个地级市农业投入产出的面板数据分别进行基于DEA 模型的静态分析和基于Malmquist 生产率指数的动态分析，得出全省及各市的农业可持续生产效率值。
(一)DEA 模型的静态分析
2016 年与2020 年江苏省13 市农业可持续生产的技术效率值、纯技术效率值和规模效率值如表2 所示。
表2 江苏省13 市2016 年及2020 年农业可持续生产效率值
技术效率能够综合衡量与评价各地区农业生产的资源配置能力和资源利用效率。
从技术效率指数看，江苏全省农业可持续生产效率在2016 年和2020 年均未达到DEA 有效，技术效率平均值分别为0.697 与0.749，整体虽呈增长趋势，但仍处于较低范畴。
从市级角度看，除无锡市外，其余12 市2020 年的农业可持续生产技术效率均比2016 年有所提升。
其中，南京和苏州两市均达到生产前沿面，技术有效且规模有效，表明这两个城市的农业生产实现了最优的资源配置和资源利用。
2020 年，连云港、淮安和宿迁三市技术效率值仍低于0.6，应注重提高农业可持续生产的供给管理水平，同时扩大投入以达到最佳规模。
纯技术效率反映地区在一定的技术水平下投入资源的生产效率，受管理水平和技术因素的影响。如表2 所示，江苏省农业可持续生产的纯技术效率呈现小幅上升趋势，2020 年相比2016 年增长了0.028。
2016 年和2020 年均有6 市实现纯技术效率有效，这些地区在农业管理和技术等方面较为先进，使得投入能够实现最大化产出。
2016 年纯技术效率值低于江苏省平均水平的城市有5 个，2020 年下降为4 个，尤其是淮安市和宿迁市远低于江苏省平均值，须进一步提高农业可持续生产的管理和技术水平。
规模效率能够体现区域农业是否处于可持续生产的最优规模。
表2 显示，全省规模效率总体有所进步，但仅南京和苏州两地达到农业可持续生产规模最优，其余各市规模效率均不足，导致技术效率损失。
2020 年，徐州和盐城的规模效率值水平排在全省末位，应进一步扩大对农业可持续生产的投入，以达到最佳的规模。
2020 年规模收益递增的地区有无锡、常州和镇江，可以合理加大农业可持续生产的投入力度，进一步提高规模效益；
而规模收益递减的地区包括徐州、南通、连云港等8 市，未来应注意改善资金的使用方向。
(二)Malmquist 指数的动态分析
通过Malmquist 生产效率指数分析，绘制5 年来江苏省13 个地级市农业全要素生产率及其构成要素变化表。
如表3 所示，2016 ～2020 年江苏全省农业全要素生产率(tfpch)均值达到1.029，表明5 年来江苏省整体的农业全要素生产率年均增长2.9%，农业生产呈现出持续发展的积极态势。
从全要素生产率变动指数分解结果看，技术进步(pech)变化较小，技术效率(effch)变动较大，平均增长2.0%，其两个分解指数，纯技术效率(pech)和规模效率(sech)分别贡献了0.9%和1.1%的增长率，对江苏省农业可持续生产效率变动起决定性作用。
表 3 2016～2020 年江苏省 13 市 Malmquist 指数变化
省内13 市中，除无锡和苏州外，其余11 市的农业全要素生产率指数均大于1，可见江苏省绝大部分地区农业的可持续生产效率都在不断提升，发展趋势良好。
其中，改善最大的是南京市，因技术进步促使生产效率增长了6.8%，表明农业可持续生产技术和方法得到了深入推广和应用。
相反苏州市受技术进步指数影响，可持续生产率有所降低。
无锡市由于处于规模收益递减阶段，技术效率下降，总生产效率降低。
从增长动因上看，各市农业可持续生产效率的提升主要源自技术效率的提高，而受限于技术进步的不足。
表3 显示，多达6 市，相当于全省一半地区技术进步指数在2016 ～2020 年期间整体呈下降趋势，其中无锡市最低，受影响最大。
此外，淮安市和宿迁市应努力提升纯技术效率，无锡、镇江和泰州市在规模效率方面还有待进步。
本文对相关研究背景进行了介绍，并通过文献回顾了农业可持续发展及其生产效率评价的研究现状，进而运用DEA 方法，结合Malmquist 指数模型，实证分析了近五年来江苏省农业可持续生产效率。
针对实证分析的结果及其体现的问题，结论部分给出如下对策建议，讨论江苏省各地区如何因地制宜加快农业的可持续发展，提高农业生产效率和生产效益。
(一)提升农业管理水平和资源配置能力
2016～2020 年江苏省绝大部分地区农业可持续生产的技术效率虽较高，但就2020 年而言，其值并不理想，仍有7 市存在纯技术效率损失，尤其是连云港、淮安和宿迁市，水平较低，未来要注重提高农业的管理水平以及优化资源配置的能力，从内部发掘农业可持续发展潜力。
一是对农业机械的引进给予技术培训和维护服务，使其得到最大化利用，避免使用率不高而导致农业投入成本的无效增加。
二是指导农民科学定量施肥，保护耕地资源，避免化肥施用过多导致土壤板结、养分流失，提高投入产出效率，还可以通过财政手段鼓励农民使用有机肥替代化肥，保持农业生产投入品减量增效。
(二)加强农业绿色可持续技术的研发和推广
江苏省整体农业技术进步率虽呈增长趋势，但近一半地区技术进步指数5 年内下降。
这与各市的农业科技创新程度相关，未来要将提高农业技术水平作为重点任务，才能实现全省全地区农业可持续生产率正增长。
一方面需要加强农业绿色可持续技术的研发，通过构建政产学研相结合的技术创新体系，吸引各类企业和科研机构共同参与技术研发；
另一方面应加强农业绿色可持续技术的推广，培养和引进技术型人才，同时建设生态技术示范基地，提高农民应用农业绿色技术的意愿。
(三)因地制宜调整和优化农业生产规模
根据江苏省各农业产区的规模效益，除南京和苏州以外的各市，尤其是无锡、镇江和泰州市目前的农业规模与投入产出不相匹配，需进一步调整和优化。
农业可持续发展要求我们不能单纯通过扩大种植和养殖面积来提升农业生产率，而要科学测算、合理确定种植业和养殖业规模，注重农业的生态布局，使其往整体化、规模化、集约化方向发展，在此基础上优化农业投入结构，提高农业生产的规模效率，推动农业走上高产、高效、优质、低耗的可持续发展之路。
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