农业灌溉用水效率及其影响因素实证分析

分类：论文范文 发表时间：2021-01-05 09:26

　　摘要：水资源是21世纪的战略资源，提高农业部门水资源利用效率是水资源严重短缺的中国可持续发展的必然要求。论文利用“一步法”随机前沿生产函数模型评估了新疆地区806户棉农的棉花生产技术效率及其影响因素，在此基础上采用单要素效率测算方法，借助Tobit模型，考察棉花灌溉用水效率分布及其影响因素。研究结果表明：①新疆地区棉花技术效率与灌溉用水效率分别为0.85和0.74，并且两种效率之间具有较高的相关性；②汉族农户以及采用滴灌技术和兵团经营方式的农户具有更高的技术效率与灌溉用水效率，而采用套种方式的农户两种效率较低；③棉花技术培训、每块土地规模的扩大有利于农户技术效率与灌溉用水效率的提高；④灌溉用水价格的提高有利于灌溉用水效率的提高。

　　关键词：棉花；技术效率；灌溉用水效率；随机前沿生产函数；Tobit模型

　　我国是水资源严重短缺并且短缺状况不断加剧的发展中国家，水资源人均占有量由2000年的2194m3下降到2011年的1730m3，仅比国际严重缺水警戒线稍微高出30m3。从用水结构来看，农业部门是第一用水大户，农业用水占各国用水总量的70%左右，在一些发展中国家甚至达到90%以上[1]。随着我国工业化和城镇化水平的提高，农业部门用水量受到一定程度的挤占而呈现下降的趋势，但用水百分比仍然保持在60%以上（如图1）。提高农业灌溉用水效率，对于我国农业可持续发展至关重要。从工程学来看，灌溉用水效率是农作物有效汲水量占用水总量的比重。基于这一定义，研究认为喷灌方式优于沟灌，而滴灌方式效率最高[2]。这个定义是在给定技术条件下，假设管理水平不变的一种物理测量值，这就忽略了农户个体管理能力的差异对用水效率的影响。然而，McGockin等研究认为，即使采用沟灌的方式，农户只要具备优秀的管理能力，其用水效率也可能达到甚至超过采用喷灌方式的农户[3]。Kopp基于径向产出导向的技术效率概念[4]，将灌溉用水效率定义为，在当前技术条件下，假设产出和其他投入要素不变的情况下，农户可能达到的最小灌溉用水量与实际灌溉用水量的比值[5]。这是一种非径向的投入导向的概念，它承认任何灌溉系统都可能因为农户个体的差异存在技术无效率，强调农户个体差异对用水效率的影响。本文主要是基于Kopp灌溉用水效率的概念，着眼于从农户微观层面调查，对我国农业灌溉用水效率及其影响因素进行实证研究。

　　1模型构建与数据来源

　　1.1灌溉用水效率的测算方法

　　灌溉用水效率的测算是以农业生产技术效率的测算为基础的，首先定义测算农业生产技术效率的随机前沿生产函数方程：yi=f(xi,wi;β)exp(vi-ui)（1）式中：i=1,2,3,?,N，表示第i个农户；f(?)为恰当的生产函数方程；yi表示该农户农产品产值；xi表示除灌溉用水以外的其他投入要素向量；wi表示灌溉用水量，灌溉用水效率的定义是维持产出水平及其他投入要素数量不变时可能的最少灌溉用水量，所以这里的灌溉用水量应该单独列出，而其他投入要素数量均不变，可以作为一个整体来看；β为待估参数；vi为随机误差项，表示农户不可控制因素（如天气、灾难等）及测量误差的影响，vi服从N(0,σ2v)；ui为非负数，表示第i个农户生产点距离前沿面的距离，即生产技术效率损失值，ui服从N(ziδ,σ2u)；zi为对农户技术效率及灌溉用水效率产生影响的农户特征向量；δ为待估参数。

　　1.2实证模型

　　本文的f(?)选择形式最为灵活的超越对数生产函数，那么随机前沿生产函数模型为：lnyi=β0+∑jβjlnxij+βwlnwi+12∑j∑kβjklnxijlnxik+∑jβjwlnxijlnwi+12βww(lnwi)2+vi-ui（4）式中：i=1,2,3,?,N，表示第i个农户；yi为第i个农户棉花总产值；j=1,2,3，包括土地投入量、人工总费用以及中间投入费用；xij为第i个农户的第j种要素投入；wi表示第i个农户的灌溉用水量；其余为各自变量的平方项与交叉项。

　　2实证分析及其结果

　　2.1变量说明与描述性统计

　　生产函数中的投入与产出变量如式（4）所示，其余变量依次为：①滴灌面积比重，以农户采用滴灌技术的面积占家庭种棉总面积的比重表示；②是否为兵团经营方式虚拟变量，若为兵团经营方式取值为1，否则取值为0；③民族，若为汉族取值为1，否则取值为0；④家庭劳动力中最高受教育水平，1=文盲，2=小学，3=初中，4=高中，5=大中专，6=大学本科及以上；⑤种棉历史，以农户种植棉花的年数表示；⑥土地细碎化程度，此处用农户平均每块土地的面积来衡量；⑦有无套种行为虚拟变量，若采用套种方式取值为1，否则取值为0；⑧是否接受过棉花技术培训虚拟变量，接受过棉花技术培训的取值为1，否则取值为0；⑨家庭劳动力个数；⑩调查者年龄。

　　2.2随机前沿生产函数估计结果

　　表2给出了超越对数随机前沿生产函数中各参数的估计结果。在超越对数生产函数中，技术无效率的方差占总方差的比例为γ=0.91，并且在1%置信水平下显著，因此可以得出结论：棉农生产过程中存在显著的效率损失，采用随机前沿模型是合理且必要的。超越对数生产函数反映了要素之间复杂的关系，因此，借助这种函数形式可以利用ei=?lnyi/?lnxi计算每种投入要素的产出弹性。计算结果显示，土地、灌溉用水、人工和其他中间要素投入的产出弹性分别为1.08、0.29、-0.33、0.39，表明土地面积、灌溉用水量、劳动力用量以及其他中间要素投入每增加1%，棉花产值将分别变动1.08%、0.29%、-0.33%以及0.39%，其中，劳动力弹性为负，表明棉花生产过程中劳动力投入过多，劳动的边际报酬为负。根据各投入要素弹性计算的样本农户平均规模报酬为1.43，即新疆地区棉花种植呈现规模报酬递增倾向。

　　3结论与政策建议

　　3.1结论

　　本研究基于经济学投入产出视角，利用Battese[16]提出的“一步法”非技术效率模型评估了新疆地区806户棉农的棉花生产技术效率及其影响因素，在此基础上采用Reinhard[8]开创的单要素效率测算方法，借助Tobit模型，考察了棉花灌溉用水效率分布及其影响因素，得出以下结论：

　　（1）作为棉花主产区的新疆地区微观农户种植棉花的技术效率与灌溉用水效率均值较高，分别为0.85和0.74，但仍有提升的空间；另外，新疆地区棉花的灌溉用水效率明显低于技术效率。

　　（2）农户个体特征及经营方式的差异对棉花技术效率及灌溉用水效率影响显著。汉族较少数民族、兵团经营方式较一般经营方式、采用滴灌技术较未采用滴灌技术的农户具有更高的棉花生产技术效率与灌溉用水效率；另外，采用套种方式的农户的技术效率与灌溉用水效率较低；棉花技术培训、每块土地规模的扩大有利于技术效率与灌溉用水效率的提高。然而，棉农的年龄、受教育程度与种棉历史对技术效率与灌溉用水效率的影响不显著。灌溉用水价格的提高不仅有利于灌溉用水效率的提高，而且有利于农户对老化与失修水利设施的关注。

　　3.2政策建议

　　（1）扶持棉花合作社与专业种棉大户等经营形式，提高小规模种棉农户的经营组织效率。兵团经营方式下的农户棉花技术效率与灌溉用水效率显著高于一般农户，兵团经营方式下的农户与一般农户的差异表现在土地经营规模及经营设备，土地经营规模是制约大型机械设备及先进技术推广的重要因素，因此，可以通过扶持棉花合作社及专业种植大户等经营方式，改善土地细碎化、小规模农户经营的现状。

　　（2）逐步完善滴灌基础设施建设，鼓励与引导农机社会化服务组织形式，提高新疆地区采棉机械化程度。新疆地区适宜的气候条件、极度缺水的特征以及劳动力成本不断攀升的现实使得能够充分利用新疆气候优势、不断降低采棉成本的滴灌技术及机械化技术的广泛推广显得尤为迫切。

　　参考文献：

　　[1]JeanMargat,KarenFrenken,Jean-MarcFaurès.KeywaterresourcesstatisticsinAquastat:FAO’sglobalinforma-tionsystemonwaterandagriculture[R].IWG-Env,InternationalWorkSessiononWaterStatistics,Vienna,June20-222005.

　　[2]OmezzineA,Zaibetl.ManagementofmodernirrigationsystemsinOman:Allocativevsirrigationefficiency[J].Ag-riculturalWaterManagement,1998,37(2):99-107.

　　[3]McGockinJT,GollehonN,GhoshS.Waterconservationinirrigatedagriculture:Astochasticproductionfrontiermodel[J].WaterResourcesResearch,1992,28:305-312

　　作者耿献辉1,3，张晓恒1,3，宋玉兰2

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