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长江经济带农业水资源利用效率时空差异分析

发布时间: 2019-06-03 14:52文字数: 8484字

  1 研究背景

河南快三   作为全球最大的内河流域经济带,长江经济带人口和生产总值占全国的比重均超过了 40%[1],在我国经济发展蓝图中具有举足轻重的影响力。长江经济带东起上海,西至云南,途经江苏、浙江、安徽、江西、湖北、湖南、四川、贵州、云南 9 省和上海、重庆 2 市。按水资源量排名,长江位居世界第四[2],水资源总量较为丰富,但该流域的人均以及单位面积耕地占有水资源量分别仅为世界平均水平的 30% 和 70%[3],处于较低水平。2014 年的政府工作报告首次提出“依托黄金水道,河南快三长江经济带”,这也标志着河南快三长江经济带已被提升为重大国家发展战略[4],为黄金水道治理注入了新动能。

  江经济带供水总量为 2 607. 1 亿 m3 ,其中农业用水量占比为 51. 8% ,达到 1 351. 6 亿 m3 。水资源是农业生产不可或缺的投入要素。农作物生长期间,水量的充沛程度直接影响到农产品的品质和产量,所以,保证农作物生长所需的水量以及水质达标,关系到国家粮食安全和农村经济发展与社会稳定。一方面,我国自2015 年全面放开二孩政策以来,人口总数在逐年增长,且将于 2029 年达到峰值( 14. 49 亿人) [5]。随着人口的增长和对农产品需求量的增加,长江经济带未来的农业需水量将呈持续增长的态势。另一方面,水资源时空分布不均衡与用水模式的粗放,导致了部分地区的水资源短缺[6]; 此外,由于缺乏有效监管,大量的工业废水、生活污水直接排入长江,远远超出了水体的自净能力,长江水环境承载力已逼近生态修复极限[7]。当前,水资源短缺、水管理低效、水环境污染以 及水生态退化等多重问题相互叠加,严重抑制了长江经济带农业的可持续发展。因此,深入研究长江经济

  2 人 民 长 江 2020 年

河南快三   带农业水资源利用效率的时空差异特征及其影响因素,有利于加快区域农业现代化的步伐,破除水资源稀缺造成的农业发展瓶颈,从而为地区经济的可持续发展提供支撑和保障。

河南快三   农业水资源指的是达到农业用水水质标准的可再生资源,包括农、林、牧、副、渔各业所有可能利用的灌溉水和降水[8]。农业水资源利用效率是反映农业水为避免上述技术前沿所参照选择的不确定性, Fre 等利用式( 1) 和式( 2) 的几何平均值作为基于t 期的 t + 1 期 MI :资源有效开发、利用、管理的重要综合指标。广义的农业水资源利用效率是指与水资源利用相关的农业产值与投入成本的比率[9]。关于长江经济带水资源的利用效率,卢曦、许长新等研究结果显示: 2010 ~ 2014 年,长江经济带区域水资源利用效率差异显著,呈现为

河南快三   东部、中部、西部效率递减的格局[3]。根据 2004 ~沿为参照的 t 期和 t + 1 期的产出距离函数; Dt+1 ( xt , yt ) 、Dt+1 ( xt+1 ,yt+1 ) 分别是以t + 1 期技术前沿为参照 的t 期和t + 1 期的产出距离函数[13]。式( 3) 的MI 还可 以表示为江、四川水资源利用效率相对较高[10]; 2012 年,水资源利用效率东部地区最高,西部次之,中部最低; 同时, 他们还通过进一步研究,指出了制约水资源利用效率 提高的关键因素是技术水平。

  综上所述,学界对长江经济带水资源利用方面重点关注的是整体效率,暂无学者聚焦其农业水资源利用效率问题。而农业水资源利用关系到长江经济带的生态环境保护以及区域经济的可持续发展,因此,开展农业水资源利用效率的评价及其影响因素分析,有利于了解沿江地区农业水资源利用的现状,寻求提高水资源利用效率、控制农业面源污染的绿色发展路径,这对于平衡跨区域生态环境保护与农业发展的关系具有重要的现实指导意义。

河南快三   2 研究方法与数据来源

  2. 1 曼奎斯特指数分析法

河南快三   式中,方括号前为 t 期到 t + 1 期的技术效率变化( Techef ) ,方括号内为技术前沿移动 ( Front ) [14]。因此,MI 即 TFP 变化可分解成生产效率变化与技术进步( 狭义) 两部分,前者反映决策单元( DMU) 在管理、组织、协调、调度等方面的变化,即追赶效应; 后者表征技术创新与生产工艺的改进程度[15],即创新效 应。

  2. 2 面板数据模型

  在利用曼奎斯特指数法分析农业水资源利用效率 时,由于所使用的效率评估软件得到的效率值不大于1,因此已有实证研究开始采用 Tobit 断尾模型[16 - 17]。然而该研究利用美日合资 SaiTech 公司开发的 DEA - Solver Pro 9. 0 软件计算所得出的效率值没有上限,所以采用了普通最小二乘( OLS) 法。其面板数据模型如下:

  曼奎斯特( Malmquist) 指数( MI) 是全要素生产率式中,脚标 i 表示省( 市) ,i = 1,2,…,11; t 表示时间。由于因变量 Y 为 MI ,其值为两相邻年份技术效率之比,表示农业水资源利用效率,1999 ~ 2018 年样本期每个省份有 19 个 MI 值,即 t = 19; X' 为解释变量行

河南快三   2. 3 数据来源

河南快三   长江经济带农业水资源利用效率评估的投入、产出数据,以及效率影响因素分析数据均来源于历年中国区域经济统计年鉴、中国农村统计年鉴、中国农业年鉴、中国水利年鉴、长江经济带 11 省( 市) 统计年鉴和

河南快三   3 农业水资源利用效率时空差异描述性统计

  3. 1 指标选取

  本次研究主要是对 1999 ~ 2018 年的长江经济带农业水资源利用效率进行评估。根据农业生产需要的劳动力、土地、资金、水资源等各类生产要素,选取的主要投入指标包括以下方面。

  ( 1) 乡村第一产业即农林牧渔业从业人员数,万人;

  ( 2) 农作物播种面积,千 hm2 ;

  ( 3) 农业机械总动力,万 kW;

河南快三   ( 4) 农用化肥施用量,按折纯法计算,万 t;

河南快三   ( 5) 农业用水量,亿 m3[17 - 18]。

河南快三   反映农业水资源利用效率的主要产出指标包括:

河南快三   ( 1) 农林牧渔业的增加值,按基期即 1999 年的价格计算,亿元;

  ( 2) 农村居民人均农业年纯收入,来自于家庭第一产业经营收入即农、林、牧、渔业收入,按基期即1999 年的价格计算,元;

河南快三   ( 3) 有效灌溉面积,千 hm2[19]。

河南快三   由于曼奎斯特指数法不受量纲的影响,因此,无需对数据进行归一化处理[20]。

河南快三   由于各省( 市) 的农业投入、产出是随时间而变化的,为了更接近实际生产情况,本文采用了 DEA 方法中的规模报酬可变( BCC) 模型来评价农业水资源的利用效率[9],应用 DEA - Solver Pro 9. 0 软件计算的结果如表1 所示。因受篇幅限制,这里只给出部分 MI 及其分解的技术效率变化 ( Techef ) 和技术前沿移动 ( Front ) 成分。

  3. 2 农业水资源利用效率的时间特征

  1 1 省( 市) 的M I 平均值如图1 所示。在样本期

河南快三   内,长江经济带农业水资源利用效率存在着微弱的周 期性波动,但总体而言呈上升的趋势。2000 ~ 2005, 2007 ~ 2012 年和2015 ~ 2016 年为3 个效率上升阶段, 紧随其后的是 3 个短暂的周期性效率下降。农业水资源利用效率的提升既有政府部门加强与水利相关的体 制机制方面的河南快三以及强化水资源管理的原因( 见图

河南快三   2) ,又与现代灌溉技术水平及水利基础设施投入程度的提高有关( 见图 3) 。2005 年,江苏、上海、安徽等沿江 7 省 2 市签订了《长江经济带合作协议》,随后启动的长江流域大通关体制改革、2015 年“一带一路”倡议以及 2016 年《长江经济带发展规划纲要》的提出[21], 在一定程度上改善了长江经济带农业水资源治理长期 以来各自为政、相互割裂的状态,提升了长三角地区与 中游城市群及成渝经济区的水资源开发与保护的合作 能力。但是,当农业水资源治理取得一定的成效,政府 部门放松了农业水资源的合理利用与开发的警惕性。随着城镇化进程的推进,各地又出现了水资源粗放利用甚至破坏水资源生态环境的现象[22],导致水资源减 少以及用水成本的上升。

河南快三   3. 3 农业水资源利用效率的地区差异

河南快三   我国东部( 包括上海市、江苏省和浙江省) 、中部( 包括湖南省、湖北省、江西省、安徽省) 、西部( 包括云南省、贵州省、四川省和重庆市) [23] 各省( 市) 的 MI、 Techef、Front 均值如表 2 所示。总体来看,东部各省 ( 市) 的 MI 均值波动幅度较小,在 0. 990 ~ 1. 090 之间; 而中部、西部各省市的波动幅度则较大,分别在0. 910 ~ 1. 280 和 0. 870 ~ 1. 240 之间。样本期内,东、中、西部各省市的农业水资源利用效率呈现梯度递增的特征,MI 均值依次为 1. 028,1. 034,1. 047。这既得益于中、西部各省市的农业水资源管理体制的创新,又 归功于农业节水技术的提升,这一点可从图 4 和图 5 的长江经济带节水农业发展水平中得到直观的体现。

  图 4 表明: 中、西部各省市的节水灌溉面积占农作物总播种面积的比例始终保持着较高的水平,近 20 a 的平均值分别为 27. 65% 和 22. 50% ; 东部各省市也存在着明显上升的趋势,但前 10 a 的节水灌溉面积占比较低,样本期的平均值为 20. 83% 。

  图 4 节水灌溉面积占农作物总播种面积的比例Fig. 4 Ratios of water - saving irrigation area to crops total sown area

  图 5 单位耕地面积节水灌溉类机械拥有量Fig. 5 Water - saving mechanical quantity of unit cultivated area

河南快三   第 2 期 罗 芳,等: 长江经济带农业水资源利用效率时空差异分析 5

河南快三   图 5 的单位耕地面积节水灌溉类机械拥有量也反映出了中、西部各省市较东部各省市更重视农业节水技术的采用。样本期间,东、中、西部各省市的节水灌溉类机械平均拥有量分别为: 13. 80,15. 77 套/ 千 hm2和 18. 30 套/ 千 hm2 。

  4 农业水资源利用效率的影响因素分析

河南快三   4. 1 变量选择

  由于本文是利用 1999 ~ 2018 年长江经济带 11 省 ( 市) 的面板数据来分析长江经济带农业水资源利用效率的影响因素,是对样本自身效应进行的研究,因此,在研究时宜采用固定效应模型[24]。根据长江经济 带农业水资源利用的粗放性、监管缺失以及无偿或低成本使用等特征[7,21],本文在研究过程中考虑到了如下影响因素:

  ( 1) 控制变量。① 经济发展水平( pgdp ) 。利用长江经济带各省( 市) 的人均 GDP 来衡量其经济发展水平[7],为剔除通货膨胀的影响,按基期即 1999 年价 格计算( 单位: 元/ 人) 。经济发展水平越高,雄厚的经济实力能为当地政府提供农业水资源管护的资金保 障,从而提高了资源的利用效率。因此,预期因变量 Y 即 MI ( 表征农业水资源利用效率) 与 pgdp 正相关。

河南快三   ② 第一产业固定资产投资额( invest ) 。按 1999 年价格计算( 单位: 亿元) 。第一产业固定资产投资额越大,越有利于提高水资源的利用效率[19]。因此,预期 因变量 Y 与 invest 正相关。③ 水资源禀赋( endow ) 。水资源禀赋用人均水资源量来衡量( 单位: m3 / 人) 。水资源禀赋是把“双刃剑”,一方面,充沛的水资源是 农业增产、农民增收的必要条件,对提高水资源的利用 效率有利[17]; 另一方面,充裕的水资源禀赋使得水资源获取成本低,农民的节水意识淡薄,导致水资源利用 效率低下,即落入所谓的“资源诅咒”陷阱[21]。因此, endow 的作用不确定。④ 用水结构( watstr ) 。用农业用水量占供水总量的比重来表征用水结构( 单位: % ) 。农业用水量比重较大的地区大多为传统的农业省份,农业用水损耗较大,因此预期 Y 与 watstr 负相关[17]。⑤ 节水农业发展水平( area 、mech ) 。用节水灌溉面积占农作物总播种面积的比重( area ) 和单位面积农用节水灌溉类机械拥有量( mech ) 表示节水农业发展水平[16],预期节水农业发展水平越高,农 业水资源利用效率就越高。⑥ 种植结构( planstr ) 。可将农作物划分为粮食作物和经济作物,不同作物的 用水效率差异较大。一般地,种植经济作物的单位水 资源产值要高于种植粮食作物的单位水资源产值。因 此,粮食作物的种植面积占比越高,用水效率将会越

河南快三   低。本文利用粮食播种面积占农作物总播种面积的比重来表征地区种植结构,并预期农业水资源利用效率与之呈负相关关系。⑦ “长江经济带”国家战略的实施( strat ) 。2014 年,中央一号文件将长江经济带发展提升为国家重大战略,本文引入国家战略虚拟变量strat 来表征“长江经济带”国家战略的政策效应,strat 取 1,代表 2014 年以后实施国家战略的时期; 取 0,代表 2013 年以前未实施国家战略的时期。预期国家战略的实施有助于满足农业用水需求目标的实现,对提升农业水资源利用效率具有积极的影响。

  ( 2) 解释变量。①时间特征变量( yr01 ~ yr18 ) 。以 2000 年为基准类,选择 yr01 ~ yr18 等 18 个虚拟变量分别代表 2001 ~ 2018 年,预期随着时间的推移,各级政府逐渐提高了对保护长江母亲河的重视程度,农 业水资源利用效率得到相应提升。②区域特征变量( centr 、west ) 。长江经济带跨越东、中、西部 3 个地理区域,由于我国区域经济发展不平衡,东、中、西部在 农村经济发展水平、农业技术进步、农田水利基础设施 等方面存在着明显的差异。本文引入虚拟变量即区域变量( centr 、west ) ,centr 取 1 代表中部,否则取 0; west 取 1 代表西部,否则取 0; 基准类为东部。与已有研究长江经济带东、中、西部各省市的农业水资源利用效率呈梯度递减的结论不同[3],根据上文关于农业水 资源利用效率地区差异的描述性统计,预期东、中、西 部各省市的农业水资源利用效率呈梯度递增。

  4. 2 回归结果分析

  选择固定效应模型[24],回归方程( 5) 可用普通最 小二乘( OLS) 法估计[25]。为了缓解异方差和多重共线性的影响,除比值变量和虚拟变量 watstr 、area 、 planstr 、region 、strat 等外,对绝对量 malm 、pgdp 、 invest 、endow 、mech 等取自然对数。借助于统计软件Stata15. 0 进行计算,得到的回归结果如表 3 所示。

  ( 1) 控制变量的影响。① 经济发展水平( pgdp ) 在 5% 的显著性水平上显著,符号为正,与预期的一致。由于变量 pgdp 估计系数的绝对值小于 1,农业水资源利用效率 MI ( 因变量 Y ) 对 pgdp 缺乏弹性; pgdp提高 1% ,MI 增加 0. 043 1% 。经济发展水平越高,当地政府部门越重视农业水资源利用效率。② 第一产业固定资产投资额( invest ) 在 10% 的显著性水平上显著,符号为正,与预期一致。invest 增加 1% ,MI 提高

  0. 019 1% 。第一产业固定资产投资增长促进了农田

  0. 026 7% 。近年来,人均水资源量较高的中、西部地区,地方政府成立了河、湖长制,强化了水资源管理,节 约用水宣传力度加大,水资源调配更科学,农业水资源 利用效率得到提高,避开了“资源诅咒”陷阱。④ 用水结构( watstr ) 符号为负,与预期的一致,但不显著。农业用水比例较大的中、西部地区,由于农业部门加强 了水资源管理,用水损耗得到了一定程度的抑制。⑤ 节水农业发展水平( area 、mech ) 在 1% 的显著性水平上显著,符号为正,与预期的一致。节水灌溉面积占农作物总播种面积的比重( area ) 增加 1% ,MI 提高

河南快三   0. 005 6% ; 单位面积农用节水灌溉类机械拥有量 ( mech ) 增加 1% ,MI 提高 0. 006 2% 。验证了节水农业发展水平对水资源利用效率的促进作用。⑥ 种植结构( planstr ) 在 5% 的显著性水平上显著,符号为负,与预期一致。粮食播种面积占农作物总播种面积的比重提高 1% ,MI 降低 0. 001 3% 。由于种植粮食作物的单位水资源产值较低,粮食作物的比重越高,农 业水资源利用效率越低。⑦ “长江经济带”国家战略的实施( strat ) 在 10% 的显著性水平上显著,符号为正。自 2014 年长江经济带发展被提升为国家战略以来,沿江各级政府开始重视水污染防治与水资源保护, 为农业用水提供了数量与质量保障,农作物生长过程 中得到及时有效的灌溉,农业增产农民增收初见成效, 促进了农业水资源利用效率。

  表 3 模型回归结果

  Tab. 3 The regression results of model

  变量 系数 稳健标准误差 t P > | t |

  ( 2) 时空差异特征。① 时间特征变量的影响。与基期 1999 ~ 2000 年( 简记为 2000,下同) 的 MI 比较,2004,2005,2008,2009,2011,2012 年和 2015 ~

  2018 年等年份变量 yr04、yr05、yr08、yr09、yr11、yr12、yr15 ~ yr18 统计的是显著的,符号为正,说明这些年份的农业水资源利用效率得到了明显改善。这既得益 于政府部门从政策制定和社会实践两方面的积极推 动,也得益于农户节水意识的提高,尤其是“长江经济 带”的发展被提升为国家战略后,沿江地区启动了联 合保护机制,创新战略实施方案,极大地提高了农业水 资源利用效率。② 区域特征变量的影响。两个区域变量( centr 、west ) 都在 5% 的显著性水平上显著,符号为正,与预期一致。样本期内,与东部各省市比较, 中、西部各省份更注重水资源的保护性开发,比如贵州 省相继出台了《长江经济带岸线保护与开发利用专项 规划( 乌江渡 - 省界) 》《贵州省划定长江经济带战略环评“三线一单”工作实施方案》《贵州省推动长江经 济带发展“三水共治”工作方案》,湖北省建立了产业 准入负面清单制度,湖南省对全省 79 个限制开发区域县取消了人均 GDP 考核。同时,中、西部各省份协同推进农业水资源保护与利用,比如湖北省、湖南省和江 西省成立了长江中游地区省际协商合作机制,重庆市、四川省加强了跨境河流湖库水环境综合治理,建立了 成渝城市群区域大气污染预警应急及联防联控机制, 重庆市、贵州省、湖南省和湖北省建立了跨区域环境保 护联动协作机制以及长江上游地区流域水库水情信息 共享平台,云南省、贵州省、四川省创建了赤水河生态 环境保护协调机制等。

河南快三   5 结论及政策启示

  综上所述,可得出以下重要结论。

河南快三   ( 1) 经济发展水平、第一产业固定资产投资额、水资源禀赋、节水农业发展水平、“长江经济带”国家战略的实施、区域变量以及部分时间变量等对农业水资源利用效率具有显著的正向影响,而种植结构则具有

  农业水资源利用效率呈现梯度递增的特征。因此,长江经济带农业水资源利用效率的时空差异特征明显。基于上述重要结论,可以得到如下政策启示。

河南快三   ( 1) 由于粮食作物的收益率较低,而其需水量较大,因此,对于水资源相对匮乏的地区,应减少粮食作 物的种植面积,因地制宜地合理规划农作物种植结构,

  第 2 期 罗 芳,等: 长江经济带农业水资源利用效率时空差异分析 7

河南快三   选择作物生长需水阶段与雨水季节性分布相吻合的农作物,充分发挥当地地理环境以及气候优势,优化农业投入要素的资源配置,进而提高农业水资源利用效率以及农业增加值。

  ( 2) 农业水资源利用效率呈现东部 < 中部 < 西部的格局,这与流域内农业产业结构差异化分布有着密切的联系。因此,应依托“黄金水道”的带动效应,加强地区间的技术合作与河南快三,形成区域间农业产业的良性互动,实现长江经济带整体发展与各区域特色发展协同共进。东部地区应以上海市为龙头,苏浙两省为两翼,大力发展第三产业,壮大现代农业河南快三业; 中部地区是我国传统的农业产区,因此在促进农业产业结构升级的同时,应创新发展农业新业态,推进农村第一、二、三产业的融合发展; 西部地区土地广袤,自然资源丰富,应当积极扮好农业产业转移的承接角色,探索农业发展新模式。

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