新疆农业用水效率及影响因素分析∗

魏玲玲,李万明

(1.石河子大学经济与管理学院，新疆石河子832000；2.石河子大学绿洲发展研究中心，新疆石河子832000)

随着经济发展和人口的增长，水资源也日益紧张，而农业是水资源消耗最大的产业，学者们从不同的角度、用不同的方法对农业水资源利用效率进行了研究。农业用水效率可以通过万元农业增加值耗水量、灌溉水利用系数等指标进行衡量，但这些指标仅针对水资源，没有考虑其它农业生产投入，比较单一。本文将农业用水作为农业生产的投入要素，从而计算农业用水效率，该效率是指在一定的生产条件下，实际农业用水与理论上最优农业用水的比值，通过比值大小反映农业用水效率水平。目前关于农业用水效率的计量方法主要有两类：参数法和非参数法，两种方法各有优缺点。范群芳、董增川、杜芙蓉对农业用水效率的测定方法进行了介绍和分析[1]。王学渊、赵连阁利用全国的面板数据，采用随机前沿函数方法对中国农业用水效率进行了测算，并对其影响因素进行了定量分析[2]。孙爱军、方先明应用随机前沿生产函数方法，测算了省域的用水技术效率[3]。许朗、黄莺通过问卷调查方式从微观层面对农户的灌溉用水效率进行了测算[4]。李文、于法稳通过数据包络分析法对西部地区农业用水绩效影响因素进行了分析[5]。王学渊对中国宏观层面的灌溉用水效率利用数据包络分析方法进行了测算与分解[6]。新疆2011年的总用水量为535.1亿立方米，全国排名倒数第二；人均用水量2 463.7立方米/人，农业用水量达到484.6亿立方米，农业用水比例达到90.6%，均是全国最高的。新疆地处干旱地区，水资源是制约该地区农业发展的重要因素之一，因此本文选择新疆这一具有典型性的地区进行研究，以期为其它地区提供一定的借鉴。

一、模型的建立

（一）函数形式与变量选择

通常认为Meeusen、Aigner和Battese的三篇论文标志着SFA技术的诞生[7]。SFA认为生产单元由于管理、组织等非价格因素导致生产过程中出现效率损失，因而未能达到最佳前沿面产出。Battese等逐渐将其发展为使用面板数据[8]。本文将采用2005—2010年新疆14个地州的投入与产出面板数据。在随机前沿生产函数中，一般常用的是Battese和Coelli改进后的模型[9]:

式（1）中主要变量如下:(1)农业产出以农林牧渔业的总产值表示；(2)农业投入主要包括土地、劳动、化肥、机械动力、水资源等。

（二）模型建立

综合以上考虑，模型构建如下：

Yit=lnGit，代表农林牧渔业总产值（万元）；X1it=lnMit，代表农作物播种面积（千公顷），反映土地投入；X2it=lnK1it，代表农机总动力（千瓦），反映机械动力投入；X3it=lnK2it，代表化肥施用量（吨），反映化肥投入，利用折纯量；X4it=lnLit，代表农林牧渔业从业人员数，反映劳动投入（人）；X5it=lnWit，代表第一产业用水量（亿立方米），反映水投入。

Vit与Uit代表随机变量，其中Vit可以反映测度误差及其它不可控制因素；Uit独立于Vit，反映的是技术效率的损失。

在该方法中，参数估计不能使用最小二乘法，Battese和 Corra(1977)提出了解决方法，令。其中参数γ表示技术无效率在总的管理误差中所占的比例，其取值在0～1之间，如果γ=0，表示实际产出与理论产出的差距来源于随机误差，采用普通最小二乘法即可进行估计；若γ=1，随机误差项为0，实际产出与理论产出的差距完全来自技术无效率；γ越大说明技术无效率比重越大，也越适合采用随机前沿分析法进行参数估计。令式(2)中Uit=0，可以得到技术上有效的产出。此时可以得到用水的有效产出：

令式(2)、(4)相等，可得到用水效率估算公式：

（三）数据来源

本文选取2005—2010年新疆14个地州的统计数据（由于年鉴的统计口径问题，2005年以前没有相应数据，2011年数据缺失），模型中变量的数据均来自2006—2011年的《新疆统计年鉴》。为了剔除价格因素，农林牧渔业业总产值采用2000年的不变价格。

二、模型估计结果

从统计结果来看(见表1)，γ=0.9751，在1%显著水平下通过了t检验，一方面表明采用随机前沿生产函数分析是合理的，另一方面说明新疆农业生产存在显著的技术效率损失，实际产出与理论产出的差距有97.5%来自技术效率损失。

表1 模型估计结果

从参数估计结果来看，选取的五个变量均在相应的显著性水平通过了检验，其中农林牧渔从业人数与总产值是负相关，其它变量都是正相关，也即依靠农林牧渔业从业人员数的增加，不会使农业总产值增加，这可能因为新疆农业机械化水平比较高。在表1的基础上，根据式（3）和式（5），可以得到新疆14个地州2005—2010年的农业用水效率，具体情况如表2所示。

表2 新疆14个地州历年农业用水效率估计结果

由表2可知，农业用水效率值均小于1，农业用水效率从 2005年的 0.33提高到 2010年的0.35，说明农业用水效率不断提高，但总体水平仍较低，2010年的平均值为0.35，也即在现有的技术水平下，新疆农业用水浪费了65%的水资源。最低的地州仅为0.03，远远低于平均水平，说明在新疆各地州的农业用水效率差异较大，为此本文将进一步分析影响新疆农业用水效率的因素。

三、农业用水效率影响因素分析

农业用水单独无法起作用，只有与其它投入要素共同作用才能发挥作用，但是影响农业用水效率的因素却是多方面的，包括自然因素、经济因素、结构因素等。本文从中选取了16个因素进行具体分析，年均降雨量和受灾面积代表自然因素，水库数、水库总库容量和水利设施投入代表水利设施情况，供水总量、地表水所占的份额和人均用水量表示水资源禀赋，粮食作物、棉花、油料和蔬菜的播种面积反映了农作物的种植结构，第一产业和第二产业的GDP比重代表了经济因素，此外还有有效灌溉面积和单位耕地面积用水量两个指标。

由于农业用水效率的数值都在0∼1之间，使用最小二乘法进行回归会产生结果有偏和不一致，因此本文选用Tobit模型采用最大似然估计法进行回归。模型如下：

该模型为分段模型，Zit为影响因素，εit为随机误差项，用stata11运行Tobit模型，估计结果如表3所示。

表3 Tobit模型估计结果

Tobit模型估计结果如表3所示，结果显示所有的解释变量的参数都显著的不等于0，除了少数指标外其余指标都在1%或5%的水平下显著。其中年均降雨量与受灾面积总数的符号均为负，说明增加降雨量和受灾面积扩大会降低农业用水效率，降雨量增加会减少灌溉用水量，但农户在灌溉时无法掌握这个比例，可能还会按照之前的灌溉量进行灌溉，从而浪费了一部分水，降低了用水效率；受灾面积越大，农业产出越低，农业用水效率也较低，这与预期结果一致。代表水利设施的三个指标符号均为正，说明增加水利设施投入可以提高农业用水效率。代表水资源禀赋的三个指标系数也均为正值，说明水资源禀赋对农业用水效率有促进作用。在农作物种植结构中，粮食作物和油料作物的系数为负，说明两种作物比较耗水，增加两种作物的面积会降低农业用水效率；棉花和蔬菜的系数为正，这是因为在新疆棉花的滴灌面积比较大，从而提高了农业用水效率，蔬菜的用水少、产出较高，因而增加其种植面积会提高农业用水效率。代表经济因素的第一产业和第二产业的GDP比重两个指标系数均为负，这与预期不太一致，第一产业GDP比重大，说明农业比重较高，在目前的技术水平下，农业产出的增加主要是以投入的增加来获得的，因而农业用水量增加，但效率会下降；第二产业GDP比重增加，也即工业用水会挤占农业用水，可能会降低农业产出。单位耕地面积用水量增加会提高农业用水效率，可能因为新疆地处干旱区，大部分耕地目前处于水资源缺乏状态，增加用水量会大幅度提高农业产出。

四、结论

1.模型结果符合实际情况。根据表4的结果可知，吐鲁番地区是新疆农业用水效率最高的地区，塔城地区是农业用水效率最低的地区，具体分析可知，吐鲁番地区的经济作物种植面积大，农业产出高，农业用水效率也相对较高。由于农业用水效率是各影响因素相互作用的结果，而且还有些因素无法量化，总体来看，模型结果符合实际情况。

2.农业用水效率空间差异大。新疆的农业用水效率较低，而且远低于农业生产技术效率，由于新疆面积较大，各地州较为分散，地州之间的差异也很大，农业用水效率最高的地州和最低的地州相差0.81。通过聚类分析可知，如果将14个地州分为5类，克拉玛依市、和田地区、喀什地区、吐鲁番地区为一类，阿勒泰地区和巴音郭楞蒙古自治州为一类，博尔塔拉蒙古自治州、克孜勒苏柯尔克孜自治州、塔城地区为一类，哈密地区、阿克苏地区与伊犁哈萨克自治州为一类，乌鲁木齐和昌吉回族自治州是一类；聚类结果并不符合南疆、北疆和东疆的区划，说明空间差异较大。

表4 新疆2010年14个地州农业用水效率排序

3.自然条件不是影响农业用水效率最主要的因素，水资源自身的资源禀赋是重要的影响因素之一，尤其是地表水所占的份额。

4.调整农业种植结构是提高农业用水效率的有效途径之一，应在满足粮食安全的前提下，尽量减少耗水量大但产出低的农作物种植；应在财政允许条件下增加水利设施方面的投入，改善渠系的防渗情况，提高输水利用率，从而提高农业用水效率。

5.除此之外，还要大力推广节水技术，本文没有对该指标进行定量分析，但从历年来滴灌节水技术的推广情况看，节水技术可以节省一定的水资源，进而提高农业用水效率。

6.设定合理的水价，让农户意识到水资源的价值并建立节水意识，加强农业水资源管理，从制度方面提高农业用水效率。