基于超效率DEA的中原经济区农业生产效率研究

任世鑫， 谢志祥， 杨 洋， 史琴琴， 鲁丰先

(河南大学 环境与规划学院， 中原经济区“三化”协调发展河南省协同创新中心， 河南 开封 475004)



基于超效率DEA的中原经济区农业生产效率研究

任世鑫， 谢志祥， 杨 洋， 史琴琴， 鲁丰先*

(河南大学 环境与规划学院， 中原经济区“三化”协调发展河南省协同创新中心， 河南 开封 475004)

运用超效率 DEA模型对2013年中原经济区30个省辖市的农业生产效率进行测算，并对其空间分异特征和冗余度进行分析.结果表明：1)中原经济区东部及东南部地区的农业生产效率高于其它城市，区域差异明显，且处于农业生产效率高水平阶段的城市在空间上呈连续分布状态；2)区域经济发展水平与农业生产效率并非呈正相关关系；3)从投入-产出关系来看，农业生产效率非有效城市在资金和土地方面投入过剩现象明显，而对于农业机械化方面的投入明显不足，资金利用效率、农业用地集约化程度和农业机械化水平较低．

农业生产效率； 超效率DEA模型； 空间自相关； 中原经济区

《中原经济区规划纲要》指出，中原经济区是国家主要的粮食生产和现代农业基地，未来的发展应着力提高农业专业化、标准化、规模化和集约化水平，即在现有条件下更加合理地利用农业资源，提高农业生产效率，实现投入-产出效益最大化.农业生产效率的高低是农业生产力水平的标志[1]，提高农业生产效率、引导农业生产方式向集约型转变是实现农业现代化的必然要求[2]，相关问题也已成为政府及学术界关注的热点．

国内外学者对于农业生产效率的研究成果较为丰富，国外学者多是运用DEA模型对区域农业生产效率及农业全要素生产率进行跨国对比分析[3-4].国内学者对于农业生产效率的研究相对起步较晚，在研究方法上，主要运用DEA方法及Malmquist指数对区域农业生产效率进行评价[5-10]；从研究区域范围来看，多是对全国、省级或县级区域的农业生产效率进行分析[11-14]；在研究内容上，集中于对区域农业生产效率水平测度、时空演变特征分析、提升路径研究等[15-18].在上述研究中，多是运用传统DEA模型对区域农业生产效率进行测度，对于农业生产效率最优的区域无法进行对比分析，本文运用超效率DEA模型在方法上可以弥补这一不足．

中原经济区正处于农业现代化快速发展时期，但是还存在农业资源配置不合理、生产效率低、内部发展不均衡等问题，且已有研究中对于中原经济区农业生产效率的研究较少，因此，本文选取中原经济区作为研究对象，探讨其农业生产效率水平及区域内部差异特征，以期为中原经济区农业健康发展提供科学依据．

1 研究方法与数据

1.1 研究区域

中原经济区以河南为主体，涵盖与之相邻的山西、山东、河北、安徽等省的部分区域.具体范围包括：河南省18个省辖市，河北的邯郸、邢台，山西的晋城、长治、运城，安徽的淮北、亳州、宿州、阜阳、蚌埠、淮南市潘集区及凤台县，山东的聊城、菏泽、泰安市东平县，共30个省辖市和2县1区.考虑到数据可获取性及市级行政区域的完整性，本文以河南省18个省辖市以及晋城、长治、运城、淮北、亳州、宿州、阜阳、蚌埠、邯郸、邢台、聊城、菏泽等30个省辖市为研究单元进行分析．

1.2 研究方法

1.2 .1超效率DEA模型 在超效率DEA模型中，将某一评价单元在增加其投入时仍能保持相对有效性的最大比例值称为其超效率值，若超效率值大于或等于1，则表明评价单元的效率达到最优，若小于1，则为非DEA有效.设有K个评价单元，每个评价单元有N种投入要素和M种产出要素，第k个评价单元的投入向量和产出向量分别为: xk=(x1k， x2k，…， xnk)、yk=(y1k， y2k，…， ymk)，则超效率DEA公式可表达为[19]：

(1)

1.2 .2空间自相关 空间自相关可用来分析区域总体关联度及空间异质特征，包括全局自相关和局域自相关，分别以Moran，s I和LISA值作为二者的统计量，公式为[20]：

(2)

式中，I和I*分别表示Moran，s I、LISA值.Xi、Xj分别为i、j单元的观测值，Zp、Zq分别表示p、q单元观测值的标准化值，Wij为空间权重矩阵，Wpq是空间权重矩阵的标准化形式．

1.3 指标数据

本文从投入-产出角度选取农业生产效率指标变量，以中原经济区各省辖市农林牧渔业固定资产投资总额(亿元)、农业机械总动力(万kw)、农林牧渔业从业人员数(万人)、农作物播种面积(千hm2)作为输入指标，分别代表资金、技术、劳动力和土地的投入量；以农林牧渔业总产值(亿元)和粮食总产量(万 t)作为输出指标，表示产出收益量.数据来源于2014年河南、山东、山西、安徽、河北等省统计年鉴及部分城市国民经济和社会发展统计公报．

2 中原经济区农业生产效率评价

2.1 水平测度

基于2013年中原经济区30个省辖市的数据，运用超效率DEA模型对各市的农业生产效率进行测算，得到具体的农业生产效率水平得分及排名(表1)．

由表1可得，菏泽、商丘、聊城、鹤壁、开封、信阳、阜阳、新乡、亳州、运城等10个城市的农业生产效率值大于1.000 0，即达到效率最优状态，其中，菏泽市农业生产效率最高，效率值为2.538 6.三门峡、宿州、邯郸等20个城市的农业生产效率值小于1.000 0，表明农业生产效率还有待提高，三门峡、宿州、邯郸、许昌、邢台5市的效率值均在0.900 0以上，即表明农业生产效率水平接近合理值，而晋城的效率值为0.490 1，在30个城市中排名最后．

表1 2013年中原经济区农业生产效率水平

由表1亦可发现，作为中原经济区核心城市的郑州市，其农业生产效率值为0.722 5，排在第26位，与其经济发展水平并不吻合，而一些经济发展水平相对较落后的城市则排名相对靠前.由此可见，经济发展水平与农业生产效率并非呈正相关关系．

2.2 空间分异特征

2.2 .1空间表征结果 根据各市的农业生产效率评价结果，将中原经济区农业生产效率发展水平划分为4个等级：农业生产效率高水平区、农业生产效率较高水平区、农业生产效率中等水平区和农业生产效率低水平区，其空间表征结果如图1．

图1 2013年中原经济区农业生产效率空间分布格局Fig.1 The spatial distribution of agricultural production efficiency

由图1可以看出，菏泽、商丘、聊城、鹤壁、开封、信阳、阜阳、新乡、亳州、运城等10个城市的农业生产效率达到高水平阶段，三门峡、宿州、邯郸、许昌、邢台5市为农业生产效率较高水平区，洛阳、长治、淮北、焦作、漯河、蚌埠等6市为农业生产效率中等水平区，而驻马店、周口、平顶山、安阳、郑州、濮阳、南阳、济源、晋城等9市则处于农业生产效率低水平阶段.中原经济区东部、东南部地区的农业生产效率水平要明显高于中部、南部及西北部区域，且农业生产效率高水平区在空间分布上呈现出从南到北连续分布的状态.从省域分布特征看，山东省的聊城、菏泽均为农业生产效率高水平区，而农业生产效率低水平区的9个城市中，属于河南省的城市共有8个．

2.2 .2空间差异分析 依据中原经济区农业生产效率水平得分，利用GeoDA软件计算出2013年中原经济区农业生产效率的全局Moran，s I指数值为0.120 1，反映出中原经济区农业生产效率具有空间正相关性，并且具有空间集聚特征，即农业生产效率水平较高的地区与生产效率水平较高的的地区相邻，同样，生产效率水平低的地区相邻.但是，由于Moran，s I值较小，空间正相关性并不十分显著，说明中原经济区农业生产效率总体集聚性不强．

全局Moran，s I指数反映的是区域整体依赖程度，而局部自相关指数描述的是某一空间单元与其相邻单元的相似程度，常以Moran散点图和LISA聚类图来揭示其空间关联特性.利用Geoda软件计算出2013年中原经济区30个省辖市农业生产效率水平LISA值，并绘制出Moran散点图(图2)、LISA聚类图(3)．

由图2可得，共有15个城市落在第三象限内，有5个城市分布在第一象限，其他城市则分布在第二和第四象限，中原经济区农业生产效率水平存在一定的正相关特性.从图3可以看出，中原经济区农业生产效率水平在一定程度上呈现空间分异格局：开封、商丘为“高-高”聚集类型区，开封、商丘及其周边的新乡、菏泽、亳州等地的农业生产效率均为最优值，相比于其它地区，这些城市的农业在资金、劳动力及土地的投入方面更为合理；宿州和濮阳为“低-高”聚集类型地区，濮阳周边的菏泽、新乡、聊城都达到了农业生产效率高水平，而濮阳的农业生产效率则处于低水平阶段，相比于菏泽和商丘，宿州的农业生产效率水平则相对较低；运城、焦作、洛阳、平顶山为“低-低”类型区，其周边的晋城、济源、郑州、平顶山和南阳的农业生产效率均为低水平阶段．

图2 农业生产效率水平Moran散点图Fig.2 Scatter map of agricultural production efficiency

图3 农业生产效率水平LISA图Fig.3 LISA cluster map of agricultural production efficiency

2.3 冗余度分析

农业资源的投入量及效益产出量之间的关系直接影响着区域的农业生产效率，因此，有必要对投入与产出关系进行研究.在本文所研究的30个省辖市中，2013年农业生产效率达到最优值即投入-产出合理的城市有菏泽、商丘、聊城、鹤壁、开封、信阳、阜阳、新乡、亳州、运城等10个城市，理论上不存在投入冗余或产出不足的状况，因此，在当前城市规模效益不变的条件下，只对农业生产效率未到达效率最优值的城市进行分析，结果如表2．

表2 2013年各市投入产出分析结果

由表2可以看出，在投入冗余部分，资金和土地的投入普遍存在过剩现象且部分城市的投入冗余量较大，其中，长治、平顶山、洛阳的农林牧渔业固定资产投资冗余量分别为121.32亿元、96.41亿元、94.95亿元；邢台、宿州、周口、蚌埠和驻马店等市的农作物播种面积均存在较大的投入冗余现象，其投入冗余量分别达到530.36千hm2、382.03千hm2、262.39千hm2、257.74千hm2、392.30千hm2；在劳动力方面投入过剩的城市只有三门峡、长治和平顶山，其投入冗余量分别为8.12万人、1.99万人、21.30万人；而在农业机械总动力方面，所有城市均不存在投入冗余现象，同时也反映出中原经济区农业机械化程度较低.在当前规模效益不变情况下，邢台、长治、淮北、驻马店、安阳、濮阳等6个城市的农林牧渔业总产值存在产出不足，三门峡、宿州、邯郸、洛阳、平顶山和济源的粮食产量与合理值还有一定的差距．

根据分析结果，中原经济区在农业生产过程中普遍存在资金、土地投入过剩现象，而经济产出与粮食产量却存在不足，反映出资金利用效率和土地集约化程度较低；相对而言，在农业机械化投入方面，中原经济区各城市均不存在投入冗余现象，农业机械化程度整体较低.因此，中原经济区应增加对农业机械化方面的投入，着力提高农业机械化水平，对农业用地逐步实现集约化管理，降低管理和人力成本，整体提升农业生产效率．

3 结论与讨论

运用超效率 DEA模型对中原经济区2013年农业生产效率进行了测算，通过分析其空间分异特征及冗余度，得出以下结论：1)中原经济区东部及东南部地区的农业生产效率高于其它城市，区域差异明显，且处于农业生产效率高水平阶段的城市在空间上呈连续分布状态；2)经济发展水平与农业生产效率并非呈正相关关系，以郑州市为例，作为中原经济区核心城市，其经济发展水平高于其它地区，但其农业生产效率水平却较为落后；3)从投入-产出关系来看，农业生产效率非有效城市在资金和土地方面投入过剩现象明显，而对于农业机械化方面的投入明显不足，资金利用效率、农业用地集约化程度和农业机械化水平较低．

中原经济区的农业应当朝着专业化、标准化、集约化和规模化的方向发展，合理配置土地、资金等生产要素，调整农业投入结构，提高农业机械化水平，促进农业科技、装备水平的提升，实现农业生产效率的提高.本文着重探究了中原经济区农业生产效率水平、空间分异特征及冗余度，具有一定的客观性及参考价值，但同时也存在一些问题，如未对农业生产效率提升路径及驱动力机制进行研究，应当成为以后的研究方向；另外，对于冗余度部分的分析是基于规模效率不变情况下的理论值，与实际情况可能会存在一定的误差，有待进一步的研究．

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Study on agricultural production efficiency based on super-efficiency DEA model in Central Plains Economic Region

REN Shixin， XIE Zhixiang， YANG Yang， SHI Qinqin， LU Fengxian

(Henan Collaborative Innovation Center for Coordinating Industrialization，Urbanization and Agriculture Modernization in Central Economic Zone，College of Environment and Planning， Henan University， Kaifeng， Henan 475004)

In this paper， super-efficiency DEA model and the method of spatial autocorrelation were used to analysis the agricultural production efficiency and spatial heterogeneity characteristics of 30 cities in Central Plains Economic Region in 2013. The results demonstrated：1) The level of agricultural production efficiency in the east and southeast of Central Plains Economic Region was higher than other cities. The regional differences were significant and cities of high efficiency levels distributed continuously in space；2) The level of economic development and agricultural production efficiency was not a positively correlated；3) In the view of input-output， the non-effective cities exhibited excess investment in funds and land， while insufficient in that of farming mechanization；Besides， the capital utilization efficiency， the intensity of agricultural land use and the agricultural mechanization level are still relatively low．

agricultural production efficiency； super-efficiency DEA model； spatial autocorrelation； Central Plains Economic Region

2015-06-25.

国家自然科学基金项目(41171438)；河南省教育厅科学技术研究重点项目 (14B170006).

1000-1190(2016)02-0282-06

F304

A

*通讯联系人.E-mail: lfxhenu@126.com.