可持续发展视角下粮食生产技术效率的实证研究——基于湖北省县域面板数据与序列DEA的观察

闵 锐，李谷成

（1.中南林业科技大学商学院，湖南 长沙 410004；2.华中农业大学经济管理学院，湖北 武汉 430070）

在可持续发展目标视角下，以湖北省为例，对粮食主产省份粮食生产技术效率展开分析，探讨粮食生产决策单元（Decision Making Unit，DMU）对现行粮食生产科学技术与生产要素的利用程度，并从中发现技术效率的各种影响因素，有助于理解该省粮食生产增长方式及其质量，对实现主产省粮食生产由外延式向内涵式增长转型具有着重要理论和现实意义[1]，同时为实现国家中长期粮食安全提供新的思路。

一、模型设计

生产前沿面方法（Production Frontiers Approach）避免了新古典经济学中“完全效率”的隐性假设，并以生产者行为最优化理论为基础的生产函数描述来勾勒用于测度技术效率的生产可能性边界，技术效率衡量了以生产前沿面为参照的特定DMU可以获得最大产出（或最小投入成本）的生产能力。当前主流研究成果的具体评估方法为参数方法（parameter estimation）和非参数方法（non-parameter estimation），以随机前沿生产函数（Stochastic Frontier Analysis，SFA）为代表。其中，DEA方法的优势在于纯数据驱动（data-driving），不用寻求生产前沿面具体函数的形式，仅依据一定生产有效性的标准以相对有效点来求解DMU技术效率[2]指数，较SFA方法而言免去了事先假设技术非效率成分的分布类型与生产函数形式、以及估算参数的有效性等方面的困扰。因此，近年来DEA方法获得了国内外学界的一致好评和广泛应用。

传统DEA方法仅采用DMU当期投入产出体系来描述生产前沿面的技术结构，所以在生产技术结构随时间动态推移而发生变动时，未能将已有技术水平的“累积”效应纳入考虑范畴，可能导致技术效率测算结果的意义模糊不清。因此，本文采用Tulkens和Eechaut[3]提出并不断完善的序列DEA方法，有别于一般当期DEA方法，序列DEA兼顾Henderson et.al.（年份）“过去拥有的技术不会被遗忘”的假定[4]，即假设在观察期任一时点，在构造技术结构时会纳入该时期以前所有的可行技术进行生产前沿面的包络。

假定规模报酬不变（CRTS，C）且生产要素投入强可处置（Strong Disposability of Input，S），观察期t=1，…，T内第k=1，…，K个DMU使用n=1，…，N中投入要素，生产 m=1，…，M 种产出，在序列DEA的方法下，第k个DMU的技术效率可从以下线性规划中求解：

其中，Sa=（Sa1，Sa2，…，San）T是与投入相对应的松弛变量（Slacks）向量组合，Sb=（Sb1，Sb2，…，Sbi）T为与产出相对应的剩余变量（Surplus）向量组合；K维常数向量λk为DMU线性组合的权数，即利用该权重可以将低效率DMU组合映射到生产前沿面上。求解结果有以下几种可能结论：

二、数据来源及其处理

1.数据来源及其处理 本文选用的湖北省粮食投入产出指标数据主要来源于湖北省成本调查监审分局①本数据已签订保密协议，原始数据需略去，在此对该局提供的宝贵资料表示感谢！，该数据是针对特定粮食品种而挑选的县域平衡面板数据，其代表性、时效性与准确性较强。考虑到不同的粮食品种间技术结构不同，因此本文未对湖北省粮食品种如其他研究将不同粮食内部分品种作简单平均处理，而是遵循“生产决策单元严格处于相同技术结构”的原则[5]，分别对该省早籼稻、中籼稻、晚籼稻、小麦和玉米五个粮食主要品种分别测算技术效率（Technical Efficiency，TE）及其改进（Efficiency Change，EFFCH）。早籼稻：包含监利县在内的DMU共计16个；中籼稻：包含京山县在内的DMU共计22个；晚籼稻：包含浠水县在内的DMU14个；小麦：包含孝昌县在内的DMU共计20个；玉米：包含秭归县在内的DMU共计9个。

2.指标定义 根据前文分析所示粮食生产可持续发展目标的要求，本文选取投入产出指标如下：

产出指标：产出1为各粮食品种总产量，单位为“吨”；产出2为各粮食品种的现金成本利润率，单位为“%”。这两个产出指标皆为正向指标，目的在于形成目标产出同时包括粮食产量与粮食成本收益最大化双重目标的技术评价模型。投入指标分别为土地投入（M）、劳动力投入（L）和资本投入（K），本文以各粮食品种年内总播种面积代替土地投入（单位为千公顷）、粮食生产总用工数量代替劳动力投入（单位为“天”）、物质与服务总费用加总代替资本投入（单位为“元”）。在最小化成本的原则下，实现湖北省粮食生产的资源和环境可持续性的成本最小化的目标。

三、实证分析结果与讨论

运用EMS（Efficiency Measurement System）效率测算软件进行运算，测度湖北省粮食各主要品种2004～2010年历年生产的技术效率得分及其变化情况。

1.技术效率静态分析 限于论文篇幅，本文只列出了各粮食主要品种生产的技术效率平均值，而未详细展示粮食主要品种内部各DMU的现实表现（每一品种包含少数处于生产前沿面上技术效率得分为1的DMU），因此表1所示技术效率得分均小于1，显示的是粮食生产各主要品种的全省平均整体情况。

从湖北省粮食整体技术效率得分情况看来，2004年～2010年湖北省粮食平均技术效率值为84.36%，即存在15.64%的技术无效，可以通过缩减投入或增加产出来提高粮食粮食生产效率，避免资源的浪费与产出的不足。另外，该省粮食生产平均技术效率得分呈现逐年刚性下降趋势，即年际效率损失有逐渐扩大的趋向。从具体考察期年份来看，2004年由于国家强劲的生产扶持政策影响，先后颁布了实

（表1）湖北省2004年～2010粮食生产技术效率及变化趋势

行粮食生产补贴与免除农业税的保护措施，刺激了粮农生产积极性，因此2004年该省粮食平均技术效率得分为考察期内最高值91.09%，损失率仅为8.91%。但至此之后，除2007年的小幅上涨之外，其余年份技术效率得分屡屡下跌；从具体粮食生产品种看来，几乎所有的粮食主要品种经历了同样的波动方向与趋势，同样在2004年技术效率得分居考察期内最高峰后开始逐年下滑，2007年附近出现回弹式的小幅上升，但终究未能超过2004年历史最高水平，此后遭遇整体“滑铁卢式”下降，至2010年达考察期内谷底，平均技术效率得分仅为78.15%，说明该省粮食生产技术效率得分逐年降低，效率损失正在扩大。

从品种间年均技术效率得分情况来看，2004年～2010年，湖北省粮食生产技术效率得分按大小顺序排列依次为玉米、中籼稻、晚籼稻、早籼稻和小麦，其值分别为：88.34%、87.51%、85.28%、83.78%、77.36%。说明湖北省玉米生产效率值最高，整体存在大约11.66%的效率损失，在该省五种粮食品种中表现最优，这可能与该省近年来不断提高的人民生活水平有关。随着人均消费水平的提高，玉米深加工与精加工的消费品需求量加大，玉米生产环节相应与市场经济结合更为紧密，带动了粮农生产积极性，使得该品种技术效率表现最好，目前看来该品种相对更为接近技术有效率点；而作为全省种植规模第二的小麦，技术效率得分最低，2004年～2010年存在22.64%的效率损失，技术效率改善空间较大。

（表2）湖北省各粮食主要品种技术效率排名及其变化

表2提供了湖北省2004年～2010年各粮食主要品种的技术效率排名及其变动情况，从研究结果来看，该省粮食内部各品种技术效率表现基本稳定，除个别年份排名顺序微调外，大部分年份该省粮食生产技术效率得分排名趋于稳定，各粮食主要品种年度内排名情况与考察期内平均排名得分情况相差无几。玉米和中籼稻始终保持粮食品种内较高的技术效率得分，而小麦和早籼稻在考察期内几乎没有特别的效率赶超迹象与表现，来改变其效率损失落后、排名技术效率得分末位的地位。一方面说明了该省粮食生产较为稳定、技术趋于成熟；另一方面说明改变粮食生产整体技术效率得分的关键在于小麦与早籼稻，短期内这两个品种的生产产量的提高最好从自身生产发挥潜力，而不是依靠大量引进新型技术与要素投入等外延式经济增长模式的推动。

2.技术效率（变化）动态分析 静态分析技术效率得分情况反映的是各粮食主要品种在每个横截面年度的表现情况，该分析方法能从一定程度上反映湖北省粮食整体及各分品种的效率得分情况，但同时也存在一定局限性：一方面，DEA方法只能处理具有相同类型投入产出的DMU之间相对效率比较，静态技术效率得分指数（TE）只能反映各品种内部效率得分相对高低与效率损失度等相对大小，因其为水平值不具可比性等原因，该方法不能得出具体技术效率相差绝对数和损失绝对数大小，其结果只能反映品种间相对损失比率大小的对比，不代表各行业间的绝对优势与各阶段对现有技术与资源利用的真实水平；另一方面，技术效率更有意义的阐述在其增量范畴即技术效率增长（EFFCH）领域，EFFCH指数更能反映经济增长质量的高低，相对TE静态分析而言也更具可比性和科学性，因此，下面重点就湖北省粮食生产EFFCH及其影响因素展开分析。

（表3）湖北省粮食主要品种技术效率变化（EFFCH）

如表3所示，2004年～2010年湖北省粮食平均技术效率变化为97.48%，增长率为-2.52%，印证了上文静态分析中有关技术效率恶化的推测。大部分技术效率增长的现象集中发生在2005年～2007年，即粮食补贴和农业税免除政策颁布后的一两年内，这段时期受国家政策刺激的影响，大多数粮食品种出现技术效率增长大于1的现象，但由于这种效率改善的力量不够强大和持久，不足以支撑该省粮食生产技术效率长期优化，最终进行品种间和年际间取几何平均计算后所得的技术效率增长显示小于1（EFFCH为负），事实也正如此，大部分年份该省粮食技术效率增长持续恶化并再也没有超过2006年附近的峰值。

从湖北省粮食全行业比较看，2004年～2010年粮食主要品种技术效率各自平均增长均为负数，按其大小排序依次为晚籼稻、中籼稻、玉米、早籼稻、小麦，年均技术效率增长率分别为：-1.42%、-1.61%、-2.51%、-4.45%。考察期内，所有粮食品种技术效率增长呈波动式缓慢下降的趋势，但未发现有收敛或发散的迹象，技术效率增长始终按照经济周期般围绕“1”值上下波动运行，一般不会偏离太远并在偏离过后会迅速回弹。这说明该省粮食生产的优势地位已经形成了较为稳定和成熟的生产与管理技术，另一方面，近年来出现明显的技术效率增长趋缓的现象不免让人担心其落入“贫穷但有效率”的发展陷阱中。各粮食品种间的技术效率变化的差别不是特别大，说明该省粮食生产物质要素配比发挥效用比较稳定，虽然湖北省粮食生产效率存在趋缓的隐忧，但该省粮食生产优势地位无法撼动。总体来说该省粮食生产效率还算稳定，未发生大起大落的极端现象。值得警惕的是，自2007年开始湖北省粮食生产效率增长一直为负数，虽然也有上下波动，但是为负的性质没有得到根本改变，这也是该省生产效率存在逐渐恶化的隐患。不过值得庆幸的是，从各年看来，该省粮食生产效率值还算比较高，远远高于亢霞等计算的结果（该研究结果表明，全国早籼稻、中籼稻、晚籼稻、小麦、玉米的生产效率平均年际增长率分别为：-19%、122%、-25%、-37%、-19%）[6]119～120。

从稳定性角度来看，中籼稻表现出波动幅度最小的技术效率变动，该品种是湖北省规模优势第一的粮食品种，2010年湖北全省中籼稻播种面积达1262.35千公顷，产量为1102.79万吨，占全省粮食总产（包括谷物、大豆和薯类）的47.62%，该品种的稳定可持续发展有利于全省乃至全国的粮食安全保障。同时，种植规模位居湖北省第二的小麦是该省技术效率增长变动幅度最大的粮食品种，自2007年开始，小麦技术效率增长与其他品种呈现方向相反、幅度较大的波动，鉴于小麦在湖北粮食生产中的重要地位①2010年湖北省小麦播种面积为1000.11千公顷，占该省粮食总播种面积的24.58%，产量达436.72万吨，是该省种植优势排第二的主要粮食品种。，其技术效率增长的非稳定发挥不利于该省粮食生产的综合生产能力的提高和粮食安全实现可持续发展的目标。

3.技术效率的影响因素分析 从影响粮食技术效率增长的因素角度看，有三点值得注意的地方：

第一，粮食内部各品种的成本收益直接影响到技术效率水平的高低与变动方向。从政府相关调研部门所提供的资料显示，近年来按湖北省粮食生产每50公斤主产品现金成本利润率高低排名结果为晚籼稻、中籼稻、早籼稻、小麦、玉米，其值分别是：52.84%、50.67%、43.73%、31.04%和30.84%，从各年度数据来看，各粮食品种的现金成本利润率的高低与增长变动率与粮食整体和分品种的技术效率排名与变化方向大体一致。这充分验证了粮农作为独立的经济人，具有理性的逐利倾向，粮食生产收益报酬直接影响到粮农种粮积极性与生产能动性的发挥，从而带动粮食生产技术效率的发展方向与变动幅度，从数据处理结果看来，经济效益可能是粮食技术效率发挥的最主要因素。

（表4）湖北省2004年～2010年粮食主要品种现金成本利润率 单位：%

第二，湖北省粮食生产的细碎化与种植规模是影响技术效率发挥的次要因素。一方面，有数据显示，2004年至2010年按播种规模排序的中籼稻、小麦、玉米、晚籼稻、早籼稻年际平均播种面积分别为：131.37万、90.03万、45.4万、41.1万、35.6万公顷。但似乎种植规模的大小与技术效率的发挥程度并未有明显联系，甚至规模越大技术效率越小的现象时有发生，说明该省粮食生产的规模效率比较低，会间接对粮食生产的技术效率产生负面影响，其中的原因可能是该省存在严重的土地细碎化与农户小规模化的问题，湖北省统计局调研数据显示，2011年该省调研的近4600个农田地块中70.88%不足1亩，而1亩～3亩的地块所占比例为26.99%，3亩～5亩为2.01%，而5亩以上的田地不足1%，这些数据或许可以说明地块的细碎化导致现代生产要素（如大型农用机械等）无法发挥其效用，致使该省粮食技术效率表现不甚突出；另一方面，由于技术效率水平的高低由确定的生产前沿面水平（衡量基准）与现有技术条件下DMU对技术和要素的利用程度（实际表现）这两方面决定，在近年来未发生重大技术革新的情况下，作为参照的衡量基准生产前沿面的推进比较慢，如此，湖北省粮食生产技术效率仍表现不佳只能说明该省粮食生产的对现有技术和生产要素投入的利用水平较低，存在着严重资源配置不当的隐患。

第三，政府对粮食生产保护的政策和措施对粮食技术效率短期效应明显，缺乏持久度。2005年至2006年间，省内所有粮食品种技术效率同步发生增长，这也是近8年内仅有的发生技术效率改进的时间段。考虑到粮食生产补贴与取消农业税的政策发挥效用相对粮食生产会产生一定滞后，所以2005年至2006年的的技术效率改进可以理解为是政策激励所致。随后的年份内，未发生粮食整体技术效率改进的现象，而且各粮食品种之间存在不同的技术效率变化方向和变化幅度，说明现有的针对生产环节的粮食安全保护政策带有“普惠”性质，产生的激励作用不足以长期引导粮农生产决策。这个观点也可从湖北省近年来对粮农的补贴数据即可见端倪，2004年至今，该省对早籼稻、中籼稻、晚籼稻、小麦、玉米的年平均补贴金额为每公顷568元、742元、599元、491元、486元，没有产生补贴力度与技术效率正相关的结果。

四、研究结论与政策建议

传统的粮食技术效率研究成果多集中在全国或省域层面的粮食整体方面，并采用当期DEA方法进行分析。因此，本文力图从以下几方面做出贡献：第一，数据选用方面，采用针对特定粮食品种挑选的代表性县域面板数据，这在现有研究中属首创；第二，研究对象方面，现有文献大多集中于粮食整体的平均技术效率分析方面，品种间的效率得分与变动的比较较为少见，本文针对各粮食主要品种不同的技术结构，对湖北省五种粮食主要品种进行对比分析；第三，指标选用方面，将各粮食主要品种的现金成本利润率加入产出指标体系中，形成较为少见的目标产出同时包含粮食产量与成本收益最大化的技术评价模型；第四，研究方法方面，本文将序列DEA（Sequential DEA）方法引入粮食生产的技术效率测算中，从静态的技术效率得分与动态的技术效率变化两个维度对该省粮食经济发展进行了深入剖析，将粮食生产增长与可持续发展理念纳入到一个统一的研究框架中。

研究结果表明，粮食主产省湖北粮食生产技术利用与发挥的状况比较理想，显示出粮食大省的效率优势，但近年来表现出的技术效率恶化的潜在隐患表明该省目前粮食生产可持续发展能力不强。从静态角度的历年湖北省粮食生产技术效率得分与排名，以及动态角度的技术效率增长情况来看，该省粮食各分品种都保持了相对稳定的表现，均未发生大起大落的改变，这一方面说明了该省粮食生产技术的成熟与稳定发挥；另一方面，鉴于粮食生产的技术效率增长是全要素生产率增长的主要来源之一，该指标反映了该省粮食生产方式由粗放型向集约型转变的程度与经济增长的质量，各粮食品种逐渐扩大的技术无效与技术效率增长为负且逐年递减的发展态势，表明了该省粮食产量增长质量减弱的趋势。

同时，研究结果进一步说明，湖北省粮食产量的增长所付出的成本比较高，未能实现粮食经济的“又好又快发展”。从2004年的6021公斤/公顷到2010年6287公斤/公顷的粮食平均单产增长，但该省粮食生产的技术效率增长率大多数年份皆为负数，按照序列DEA方法的特性（所得观察年份的技术进步皆为正数），说明其生产的增长来源并不是来自生产效率的改善，取而代之的主要是依靠粮食生产的技术进步与要素投入的增加，提高粮食生产的技术效率成为该省粮食经济可持续发展的关键路径。一方面，在我国，靠技术进步取得全要素生产率乃至经济增长的成本相对较高[7]，短期内发生技术显著进步的可能性不大，并且也不符合“发展中国家所适合的技术引进替代自主研发”、较少的资本投入与风险成本的经济增长发展方式选择的可持续发展目标；另一方面，观察期内，湖北省整体粮食生产农药费、化肥用量及机械作业费等现代生产要素年均增长率分别为：15.74%、0.51%和12.31%，呈现一定程度“资本深化”的迹象。现代生产物资的投入使用提高了土地和劳动生产率，但也从一定程度增加了农民负担与环境污染。湖北省粮食生产现代要素的投入增长速度之快，远超该省粮食生产的技术效率增长，必须引起足够重视。

湖北省粮食生产正在向现代农业发展转型，提高该省粮食生产技术效率的途径有许多种，如设计一套针对长期粮食安全保障的激励制度，有助于保证政策措施的针对性与长效性，完善和规范土地流转市场则有利于土地资源的优化配置[8]，促进粮食的规模化生产、提高其规模效率；但最重要的是，提高主产区粮农种植粮食的经济效益以提高其生产积极性，是湖北乃至全国粮食安全可持续发展的最根本途径，适度提高粮食价格和抑制生产资料价格的过快增长可能会是不错的选择。

[1] 王雅鹏.推进湖北省现代农业发展的思考[J].华中农业大学学报：社会科学版，2011，（4）.

[2] Leibenstein H.Allocative efficiency vs“X-efficiency”[J].American Economic Review，1966，（56）.

[3] Tulkens，H.，P.Van den Eechaut1957.Non-parametric efficiency，progree，and regress measures for panel data：methodological aspects[J].European Journal of Operational Research，1995.

[4] Henderson，D.J.，R.R.Russell.Human Capital and Convergence：A Production-Frontier Approach[J].Riverside Working Papers，University of California，2001.

[5] 李谷成，冯中朝.中国农业全要素生产率增长：技术推进抑或效率驱动——一项基于随机前沿生产函数的行业比较研究[J].农业技术经济，2010，（5）.

[6] 徐琼.区域技术效率论——基于技术效率的区域经济竞争力提升研究[M].北京：中国经济出版社，2006.

[7] 亢霞，刘秀梅.我国粮食生产的技术效率分析——基于随机前沿分析方法[J].中国农村观察，2005，（4）.

[8] 林毅夫，苏剑.论我国经济增长方式的转换[J].管理世界，2007，（11）.