［提要］ 水资源一直是人类经济社会全面发展的基础，农业用水效率的提升对整体经济发展和社会进步具有重要意义。借助农业用水相关数据，采用DEA模型、malmquist指数和Tobit模型，对河南省农业用水效率及其影响因素进行实证分析。分析结果表明：（1）2016～2018年河南省各地级市间农业用水效率存在差异，整体呈波动状，有小幅度降低；（2）技术进步是河南农业用水效率升高的主要原因；（3）地下水占比、水库设施及农户受教育水平与用水效率呈正相关。依据现状和分析结果，从技术、市场、农民节水意识、环境等方面提出促进用水效率提高的相关政策建议。
关键词：农业水资源；水资源利用效率；DEA模型；Malmquist指数；Tobit模型
课题项目：2021年度河南省重点研发与推广专项（软科学研究）项目：“基于节约集约利用理念的河南省水资源绿色效率测度及提升机制研究”（项目编号：212400410067）
中图分类号：F32 文献标识码：A
收录日期：2022年8月15日
引言
随着社会经济的快速发展，用水需求大大提升，如何提升水资源的利用效率是社会发展的一个重要问题。河南省地处中原，根据水资源调查评价结果，全省多年平均水资源总量为403.5亿立方米，人均、耕地亩均水资源占有量分别为368立方米、373立方米，约为全国人均、亩均水平的1/5、1/4。河南作为粮食主产区，农业离不开水利的发展，农业用水所占比例较大，有巨大的节水潜力。“十三五”期间，河南省年均用水量约231亿立方米，其中农业用水量约122亿立方米，约占总用水量的52.8%。在高质量发展的背景下，处理好水资源和农业的关系是社会进步的重要步骤，提高河南省农业水资源利用效率是促进农业高质量发展的关键。
关于农业水资源利用方面，国内学者从不同角度分析了水资源利用效率问题。孙笑梅（2021）认为当下农业用水分布不均，对于用水过量的部分应减少水量以补充用水不足的部分。粮食用水受气象等不稳定因素的影响，需要通过统筹设施以及提升农业技术，开辟多种灌溉方式，调节农业水资源。魏东方（2021）认为在粮食主产区进行地下水位监测和提前预警是必要的，同时要提高水权市场规范性管理。李世玉、刘笑冰（2021）基于DEA分析总结水资源要素规划提升效率的关键因素是由一种固定的管理方法转向多个方面协调综合管理模式。孙才志、姜坤、赵良仕（2021）从各地域不同的空间特征对我国水资源绿色利用效率进行分析。解释绿色用水在不同空间格局中的调控，以及社会维度对提高效率有着积极影响。这些学者的研究，为我们分析河南省农业用水效率提供了参考。将绿色节约概念落实到农业水资源利用方面，优化水资源利用，提高农业用水的效率，对提高经济发展有着重要作用。因此，分析河南省不同地理条件下的水资源在农业上的利用效率，同时根据相关数据进行比对分析和测算，得出现阶段河南农业用水效率的基本特点及其影响因素，并就如何提高河南省农业用水效率提供建议。
一、河南省农业水资源利用现状
河南省农业用水方式以农业灌溉为主。根据表1数据显示，2016～2020年农业用水量最大为125.60亿立方米，占总用水量的55.18%，在降雨量的影响下，每年的用水量有所波动，但总体农业用水在120亿立方米左右，与总用水量的比值也在52%左右波动。灌溉是农业分配水资源的主要方式，在农业用水中占很大比例。近几年，河南大力发展节水灌溉和水肥一体化技术，在农业发展方面有很大进步。节水灌溉面积占灌溉面积的比重呈直线上升，由2016年的33.7%上升至2020年的41.0%。统计数据显示，截至2019年底，全省有效灌溉面积8，000多万亩，占耕地面积66%；节水灌溉面积达2，200多万亩，其中喷灌270万亩、微灌65万亩、管道灌溉1，865万亩，水肥一体化技术推广面积达到530万亩。通过综合运用工程、农艺、管理等节水措施，全省灌溉水利用系数达到0.611，远高于全国0.55的水平，农田灌溉用水亩均减少30%以上。（表1）
二、河南省农业水资源利用效率测度
（一）模型选择
1、数据包络分析（DEA）。DEA分析法通常用于测度效率，很好地避免了投入产出的函数关系及人为赋权的主观性，评价结果客观准确，根据投入和产出两个方面构建评价体系，再通过建立模型来进行相对有效的数据分析。得到新的集合后，先要对每个时期数据进行DEA分析，之后再通过计算得到技术效益、规模效益、综合效益的平均值。基于此模型，可以分析河南省总体以及18个地级市的农业水资源利用效率，同时DEA值的变化可以有效反映相对于前沿面的差距以及各地级市的变化趋势。
该模型的线性规划表达如下：
s.t.min［θ-ε（■s■■+■s■■）］=V■■λ■x■+s■■=px■i=1，2，…，m■λ■y■-s■■=y■r=1，2，…，s■λ■=1，λ■≥0j=1，2，…，n （1）
式中，θ为农业水资源利用效率值；Xij为第j个地市对第i种输入的投入量；Yrj为第j个地市对第r种输入的投入量；λ为对应指标的权重；s-、s+为松弛变量；ε为阿基米德无穷小。
当θ=1时，表明农业水资源利用效率处于生产前沿面上，为技术有效；当θ<1时，表明农业水资源利用效率为技术无效。
2、Malmquis指数。Malmquist指数在19世纪50年代由瑞典经济学家Malmquist提出，用于生产效率变化的测算。1994年，Rolf-fare等人将其与DEA模型相结合，得到了广泛的应用。该指数是实际产出与实际投入的比率，通常用于生产分析。其特点是从技术变化和技术效率变化的角度分析生产力的变化。全要素生产率可以分解为技术进步指数（techch）和技术效率变化指数（effch），后者又可进一步分解为纯技术效率指数（pech）和规模效率指数（sech）。
基于此，本文可以测算分析2016～2020年间河南省农业用水效率的全要素生产率，并在时间序列上对影响河南省TFP值的技术效率、规模效率进行对比，分析影响效率变动的主要原因。表达式如下：
TFP=M0t+1（x0t+1，y0t+1，x02y00）
=■■■■
＝techch×effch=techch×pech×sech （2）
式中，t为假设基期；（x02，y02）为第t期的输入与输出量；（x0t+1，y0t+1）为第t+1期的输入与输出量。
TFP>1时，说明本研究中的农业用水效率得到了提高，管理水平得到了提高，企业的规模得到了改善；当TFP<1时，则反之。农业用水效率可以用相关技术进步指数和变化指数结合分析。
（二）指标选取及相关检验。本文借鉴相关研究将农作物播种面积、农业劳动力、农业用水量、化肥施用量作为输入变量。为了克服以作物产量为输出变量时维数不一致的问题，本文选择了农业总产量作为输出变量。农作物播种面积以农作物总播种面积表示，农业劳动力以农业、林业、畜牧业和渔业的农村雇员人数表示，农业用水量以农业用水总量表示，化肥施用量以农业化肥施用量表示，农业总产量以农业总产值表示。根据2016～2021年河南省统计年鉴、河南省水资源公报、农业统计年报收集了农业用水、农业从业人口、农业种植结构和农用化肥等相关数据，从相关指标的描述性统计结果来看，不同地级市由于发展程度及地理面积不同，各项指标存在很大的差异。表2是根据数据来源对河南省农业水资源利用效率投入产出做出的描述性统计。（表2）
（三）分析结果。运用DEAP2.1软件，基于投入导向的DEA-BBC模型计算农业水资源利用效率，计算结果的平均值，并根据各年和均值的变化率计算其平均变化率，来反映其变化情况，结果见表3。2016～2020年间河南省各城市农业水资源利用效率地域分布差异明显。从空间上看，三门峡、开封、驻马店和周口排名较高，而新乡、郑州、安阳、焦作的排名较低，总体呈“南高北低”的分布特征。从时间序列分析，效率值在2016年和2018年处于同一水平，2017年下降幅度较大，原因在于产业结构调整使得效率值下跌，2020年有所回暖，整体曲线呈现波动式，有小幅度下降，平均增长率为-1.26%。表明河南全省农业水资源利用形势还有待改善，利用效率还有很大的提升空间。（表3）
对河南省农业用水效率的动态评估见表4。2012～2020年，河南省各要素生产率的年平均变动指数为1.087，年均增长率为8.7%，且呈现出一种波动性的增长态势。2012～2020年区域综合效率提高了0.73，这充分表明全要素生产率水平取决于区域的技术进步。从数据可以看出，这几年间全要素生产率变化始终在1.1左右，上下浮动着增高。技术进步是促进河南农业水资源利用效率提升的关键因素，河南在节水灌溉方面的发展有利于对农业水资源的有效使用。从技术效率指标分解的结果中可知：2012～2020年各地区的技术效率指标与规模效益指标均无明显差别，均为最佳，表明河南省的投入、产出资源得到了优化，经营水平得到了改善，投入产出规模达到了最佳，从而使各地区的技术效率得到了提升。2012～2020年农业用水总生产力总体水平呈上升趋势，TFP指数平均值为1.087，技术效率维持不变，技术进步和TFP指数有所上升，表明技术进步是河南农业用水效率升高的主要因素。（表4）
三、河南省农业水资源利用效率影响因素分析
（一）模型选择。Tobit模型是指因变量近似连续地分布在正值上，但包含一些正概率为0的观测值的一种模型，属于一种受限因变量回归。在模型构建过程中，Tobit可以有效避免偏差，解决解释变量的局限性。因为本文中解释的变量是离散的效率值，它的效率值始终大于零小于一，满足此条件。基于此模型，可清晰分析假定因素对河南省农业用水效率的影响。其表达式如下：
Yi=α0+αiXi+μi （3）
式中，Yi为受限因变量；αi为各待估因素；Xi为各自变量；μi为残差扰动项。
（二）指标选取。本文选取2012～2020年间河南省农业水资源利用效率值为被解释变量，选取水资源禀赋、水利设施、农业结构、农村劳动力水平为解释变量。其中，水资源禀赋选取有效灌溉面积；水利设施选取水库总容量作为指标；非农业主产物种植面积比例反映农业结构，河南主要农产物为小麦；选取农村20岁及以上受教育人口占农村劳动力总人口比重反映农村劳动力水平。
（三）Tobit模型回归结果分析。根据表5回归结果显示，水资源禀赋与农业水资源利用效率呈正相关，利用地下水进行灌溉农业的种植，有利于提升在灌溉方面的效益。水利设施方面的回归结果为0.066，呈正相关，说明水库的总容量越大，省内水利设施建设可以更好地进行各市间水资源的分配调度，从而达到更高的利用效率。农业结构方面，非主要农产物与利用效率呈负相关，农业种植结构的改变会明显影响到农业用水量的利用效率，河南省非主要农产物大多是蔬菜等一些高水植物，高水植物本身对水的利用率较低，且需水较多，当其占的比例越大时，节水技术就没办法更好地去实施，进一步降低了农业用水效率。农村劳动力水平与农业水资源利用效率呈正相关，回归系数为0.313，表明农户节水灌溉的意识变强，节水意识越高，高效先进的技术和种植方式就会在农户中推广起来，从而提升水资源利用效率。（表5）
四、提高河南省农业水资源利用效率的建议
（一）大力发展技术创新，推广节水灌溉方式。河南省要对灌溉方式摒弃迎新，传统灌溉方式在破坏环境的同时也导致农业用水效率较低，要坚持发展推行节水灌溉技术，普及管道、微灌、喷灌方式，建立健全农业节水机制，提升农业用水效率，减少农业用水浪费。
（二）政府部门优化水资源的调控，改善农业市场环境。河南地区水资源分布不平均，政府需要完善河南跨区域调水机制，统筹协调各地级市之间的水资源，优化各市农户用水配置。合理建造一些水利基础设施，应对农作物缺水的突发状况，同时优化农作物产业结构，减少多耗水植物的种植。同时，要监管农户不合理使用水资源的情况，建立一些惩戒措施，避免地下水位的继续降低和可用水资源的减少。
（三）提高农户受教育水平，普及节水意识。现阶段的农业节水在农业基础建设方面往往重视规模和新型农业的个体，而忽略农户个体。农业用水的主体还是农民，节水技术的实施根本上还是普及农户的节水意识。政府可以借助网络、媒体等传播途径让农户了解节水的重要性；地方上的农业管理机构也可以组织一些教育培训活动，在提高节水意识的同时，使农户学习农业节水的方法，高效地利用水资源，提高农业用水效率。
（四）绿色用水，改善水资源环境。现阶段，农业所用农药化肥等数量依旧十分巨大，农业经营所产生废物的不规范处理都对农业水资源造成了污染，同时也对高效用水造成了一定的阻碍。我们每个人都要秉承可持续发展的观念，绿色用水，改善水体环境。提高农业用水效率不仅仅要靠农业经济自身，更需要我们从小事做起，改善水资源环境，为提高用水效率提供坚实的基础。
（作者单位：1.信阳学院商学院；2.中国人民解放军77228部队）
主要参考文献：
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［3］孙笑梅.优化水资源配置提高水肥利用率确保黄河供水区粮食安全［J］.河南农业，2021（22）.
［4］李世玉，刘笑冰.基于DEA模型的京津冀农业水资源利用效率研究［J］.天津农业科学，2021.27（09）.
［5］孙才志，姜坤，赵良仕.中国水资源绿色效率测度及空间格局研究［J］.自然资源学报，2020（06）.
［6］杜书，梁彦庆，张梦，安湘云，王昊.河北省农业水资源利用效率时空分异特征及影响因素研究［J］.节水灌溉，2021（06）.
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［8］崔永正，刘涛.黄河流域农业水资源全要素生产率测度及其影响因素研究［J］.中国农村水利水电，2021（06）.
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