山东省粮食生产资源配置现状及其优化研究

曹广平，周 林，宫同瑶，季明川，杨 萍，李明辉

(1.山东省农业科学院山东种业集团股份有限公司，山东济南 250100；2.山东省农业科学院，山东济南 250100；3.山东财经大学农业与农村经济研究中心，山东济南 250014；4.山东省农业科学院山东省农业可持续发展研究所，山东济南 250100)

山东省粮食生产资源配置现状及其优化研究

曹广平1，周 林2，宫同瑶3，季明川4，杨 萍4，李明辉2

(1.山东省农业科学院山东种业集团股份有限公司，山东济南 250100；2.山东省农业科学院，山东济南 250100；3.山东财经大学农业与农村经济研究中心，山东济南 250014；4.山东省农业科学院山东省农业可持续发展研究所，山东济南 250100)

采用数据包络分析(DEA)法，通过构建评价体系，测算了山东省17地市粮食生产资源配置效率，并给出了粮食生产要素投入产出的数量优化关系。结果发现:第一，2004－2013年，山东省粮食生产资源配置效率略有改善，但自2008年起呈现下滑态势；同时，资源配置效率地区差异较为显著。第二，山东省有9个地市存在不同程度的DEA技术无效现象。第三，消除各地区的投入冗余现象可以优化粮食生产要素配置。各地市优化要素配置后，粮食产量将达到1 072亿斤，可以实现全省粮食产量1 000亿斤的既定目标。建议各地市应结合实际，引导农民科学配置粮食生产资源，提升粮食生产率。

山东省；粮食生产；资源配置；优化

0 引 言

粮食是关系国计民生的重要战略商品。山东是农业大省，也是全国重要的商品粮生产基地，稳定提高粮食综合生产能力是全省一项长期而艰巨的战略任务。2014年，山东粮食总产达到919.32亿斤，同比增加1.5%，实现历史上首次“十二连增”，是全国唯一保持连续12年增产的省份，成绩来之不易，需要倍加珍惜。在新阶段新背景下，粮食增产路在何方，成为亟须回答的重大课题。

从粮食供给方面来看，由于受到工业化、城镇化的快速推进，加之农业结构调整和种粮比较效益偏低等影响，大量的粮食生产资源远离农业，粮食生产发展面临资源有效供给的约束。从粮食需求方面来看，由于人口增加、人们生活水平提高和食物结构的升级换代以及工业用粮的增加，近年来粮食供需矛盾呈现进一步加大的趋势。山东粮食的供需关系将长期处于紧平衡状态，保障粮食安全面临严峻挑战。除了供求关系之外，粮食安全问题还受到自然条件、资源禀赋、经济发展水平、公共政策、社会结构以及国内外市场环境变化的影响。同时，粮食问题往往通过其价格放大效应和传递效应，波及农业及其关联产业，进而影响社会发展和宏观经济稳定。

粮食安全问题本质在于供需关系，解决这一问题的关键在于发展粮食生产，增加有效供给。这使得提高粮食综合生产能力成为增加粮食供给的必然选择。粮食生产需要耕地、水、劳动力、资本、科学技术等资源要素的有效投入和合理配置。但是，由于受到粮食生产比较效益较低、市场利益驱动以及政策执行上存在偏差等影响，部分农村地区出现耕地抛荒和季节闲置，农业资本向非农行业转移，农业基层科技推广服务体系不健全，农业科技成果转化不力等，导致了山东粮食生产资源要素投入机制及资源配置存在较多问题。《山东省千亿斤粮食生产能力建设规划(2009－2020年)》指出，山东要不断改善农业生产基础条件，强化科技支撑，提高装备水平，转变农业发展方式，建立起粮食持续稳定增长的长效机制，辐射带动全省粮食稳定增产，到2020年实现全省粮食生产能力达到1 000亿斤目标。在此背景下，考察山东如何有效优化配置粮食生产资源，从而提高粮食综合生产能力，保障全省粮食安全，具有重要的现实意义。

1 文献评述

粮食生产资源配置研究的是粮食产出与投入之间的关系。粮食生产投入包括土地资源、水资源、劳动资源、资本、科学技术等，这五个要素投入的绝对量和相对量对粮食生产和粮食安全有着根本影响。国外学者主要关注农业水土资源优化配置。Smout等[1]构建了基于AWAM的农业资源优化配置模型，对印度南部的农业水土资源配置进行了深入研究，并将其应用到灌溉制度的制定中。Jensen[2]采用数理统计方法研究农作物水资源利用状况，分析农作物的用水生产效率，并将水文模型与作物用水生产过程相结合，计算出全国分省、分区域的农作物水分生产率，给出了提高农作物产量的方法和途径。

国内相关研究主要集中在三个方面:一是侧重于水土资源优化配置；二是大多关注粮食主产区；三是结合城镇化进程及城乡统筹背景，考察农业资源优化配置问题。在第一个方面，成琨[3]基于复杂适应系统理论，考察了黑龙江省水土资源配置存在的问题，并在此基础上针对不同的区域用水方案对黑龙江省的粮食安全进行风险分析。马吉巍[4]建立了基于复杂适应系统理论的三江平原农业水资源优化配置模型，研究较强承载力条件下的水资源配置模式，为水资源配置模式的识别提供依据。何杰等[5]对松花江区农业水资源承载能力进行评估，考察了粮食增产背景下该区农业水资源承载力优化配置问题，指出农业水资源优化配置后可以实现该区承担的150亿公斤的粮食增产任务。郭艳[6]建立面向生态系统服务的水土资源优化配置模型，并以郑州为例，得到了生态、经济并重模式下的水土资源配置最优方案。张展羽等[7]构建缺水灌区农业水土资源优化配置模型，提出多阶段人工鱼群算法，为大系统优化问题提供了新的解决思路。在第二个方面，魏丹[8]以河南省小麦生产为例，研究了粮食生产资源优化配置方案。赵伊娜[9]基于生态经济视角，运用数据包络分析法研究了河南省农业资源配置效率优化问题。张培学[10]建立多目标规划方法，考察了山东省农业结构调整与土地资源优化配置问题。任彬[11]以山西省为例，考察了农业经营体制创新对农业资源优化配置的影响。在第三个方面，李敏飞[12]立足经济欠发达地区，研究土地资源优化配置与城镇化进程之间的关系，指出农村城镇化与土地资源优化配置呈耦合效应。崔慧霞[13]基于城乡统筹背景考察农业资源优化配置问题，指出多层次的农业投资主体和多元化的社会化服务，将有力保障农业资源的优化配置。

虽然已有文献在粮食生产资源优化配置方面取得了诸多有益成果，但专门针对山东省粮食生产资源配置的相关文献并不多见。山东省作为重要的粮食主产省，承担着近100亿斤的新增粮食产能任务，开展山东粮食生产资源优化配置研究具有重要的现实意义。本文应用DEA模型，提出山东粮食生产资源优化配置模式，以实现资源高效利用，保障山东粮食安全。

2 研究方法及数据

2.1 研究方法

在评估山东省粮食生产资源配置状况的过程中，本文采用成熟的数据包络法。数据包络法(Data Envelopment Analysis，DEA)，最早由Charnes等[14]432－434提出，是使用数学规划模型，评价具有多个输入和多个输出的评价单元间相对有效性的一种非参数统计估计方法。各个评价单元称为DMU(Decision Making Unit)，由众多DMUs构成的评价框架下，通过对投入或产出比率的分析，以DMUs的各个投入或产出指标的权重为变量进行评价运算，确定有效生产前沿面(即包络线)，并根据各DMU与有效生产前沿面的距离状况，确定各DMU是否有效，距离越远表明越无效。应用DEA法进行效益评价，估计过程不需要设定具体的生产函数形式，可避免模型形式错误而引起的估计结果偏差；此外，评价结果不受变量量纲影响，同时又能及时查出各个DUM无效的原因，提出提高利用效益的有效调整方法。

DEA模型有多种形式，其模型假定条件主要分为两大类:一是不变规模报酬(Constant Returns to scale，CRS)假设，二是可变规模报酬(Variable Returns to Scale，VRS)假设。两者的区别在于效率边界是既定的还是可变的，由此会引起包络形状的差别，CRS模型生产前沿面是凸锥型，而VRS模型的生产前沿面是凸多面体。Charnes等[14]431－435提出的应用于前沿面估算的非参数数学规划的数据包络分析方法(即CCR模型)是DEA模型类中最基本、最重要的技术。随后出现大量论文，考虑到了其他一系列假设，对DEA方法进行扩展。如Banker等[15]提出的可变规模报酬(VRS)模式下的数据包络分析技术(即BCC模型)。

在上述不同的模型假定条件下，DEA模型又可分为面向投入(Input Orientated)和面向产出(Output Orientated)的两类模型。投入型DEA模型考察如何在固定产出的前提下实现投入最小；产出型DEA模型考察如何在固定投入的前提下实现产出最大。在CCR模型中，这两种测度方法提供同样的测度值，但在BCC模型中，两种方法的测度值不相等。DEA并非统计方法，故选择何种定向并不重要。一般来讲，由于投入量是主要的决定变量，分析者倾向于选择面向投入的模型。但在一些产业中，决策单元被给予了一定量的资源并要求尽其所能获得产出，此时，选择产出定向可能更为恰当。本质上来看，一个决策单元所选择的定向应该依据管理者们能够掌控的量是投入还是产出来决定。从粮食安全的角度看，实现产出的最大化更有意义。综上所述，本文选择基于VRS假定的产出型DEA模型。

2.2 指标体系与数据

使用DEA模型对粮食生产资源投入产出效益进行评价，需要建立科学的指标体系。综合考虑系统性、科学性和可获取性等原则，选择粮食产量为输出变量，选择粮食播种面积、种粮人口数量、有效灌溉面积、农业机械总动力、化肥施用量等为输入变量。数据涵盖山东省17地市，时间跨度是2004－2013年。资源配置效率对全要素生产率有着非常重要的影响[16－17]，下文将首先使用2004－2013年的相关数据，考察山东粮食生产全要素生产率的变动，以此衡量资源配置效率的变动。其次，单独使用2013年的相关数据，对粮食生产资源配置效益进行评价，找出提升粮食综合生产能力的资源要素优化配置模式。为便于分析，单独将2013年的数据列出，详见表1。

表1 DEA评价指标体系与数据(2013年)

续表1

3 山东粮食资源配置效率评价

面板数据(Panel Data)的数据包络分析，可以采用 Malmquist的 TFP指标来测度生产率的变动。Malmquist生产率指数可以被分解为技术进步指数(TC)和技术效率变化指数(TEC)，同时，技术效率变化指数又可以进一步分解为纯技术效率和规模效率变化的乘积。即，技术效率变化指数对应的是CRS生产技术，纯技术效率变动指数对应的VRS生产技术。使用DEAP 2.1软件对2004－2013年山东省17地市的各指标数据进行分析，得出全要素生产率的变动，以此衡量山东粮食资源配置效率。具体结果见表2和表3。

表2 各地市Malmquist指数计算结果

表3 各年份Malmquist指数计算结果

总体来看，2004－2013年山东省17地市粮食生产的全要素生产率年均增长0.7%，其中，技术进步年均增长1.5%，技术效率年均降低0.8%。这表明，山东粮食生产过程中技术进步与技术效率损失并存，技术进步确实取得了一定的成效，但其推广和运用水平有待提升，使得粮食生产全要素生产率的改善主要得益于技术进步。分地区来看，除枣庄、东营、威海、滨州外，其他地区粮食生产的全要素生产率均有一定程度提高。其中，德州粮食生产全要素生产率年均提升3.4%，位居全省第一，菏泽和临沂分列二三位。枣庄粮食生产全要素生产率年均下降1.6%，居全省末位，主要原因在于技术进步率与其他地区存在一定差距，未来枣庄需要更加重视技术进步及其在粮食生产中的合理运用，以提高粮食生产全要素生产率。

分年份来看，除2010年、2012年、2013年三个年份外，其余年份山东17地市粮食生产全要素生产率均有一定程度改善。2005年，全省粮食生产全要素生产率比2004年增长了6.2%，是此时期内的最好水平；从2008年起，山东粮食生产全要素生产率出现较为稳定的下降趋势，尤其是2013年，全要素生产率同比下降了7.1%。这与谢枫[18]的研究结果较为类似。谢枫使用2004－2013年相关数据考察中国粮食全要素生产率，发现2005－2013年间全要素生产率并未提高。这一现象值得特别关注，未来在各种资源要素投入日益趋紧的情况下，不断提高粮食生产全要素生产率，对于保障粮食安全意义重大。

关于全省粮食生产资源配置效率，通过上述分析，可以得出以下结论:第一，总体略有改善。2004－2013年间，粮食生产资源配置效率年均增长0.7%。第二，近年呈现下滑态势。自2008年起，山东省17地市粮食生产资源配置效率出现一定的下滑趋势。第三，地区之间差距显著。2004－2013年间，德州粮食生产资源配置效率最高，枣庄则最低。

4 山东粮食资源要素优化配置模式

在对2004－2013年山东省17地市粮食生产资源配置效率进行评价后，我们将以2013年的相关数据，具体考察粮食生产过程中资源要素的投入产出效益，据此找出提高资源利用效益的办法，构建山东粮食生产资源优化配置模式。

4.1 要素投入产出效益评价

运用DEA法进行效益评价，能直观的查出各个决策单元(DUM)无效的原因，从而提出提高资源利用效益的有效方法。各DUM若没有投入冗余存在，表明生产效率达到最高，而若存在投入冗余则至少从直观上看不具有最优效益；而冗余的存在，从另一个方面表明，如果在没有冗余的指标内增加投入，就能使有投入冗余的资源能够得到更加充分的利用。应用DEAP 2.1分析软件进行有效性运算，输入山东省17地市粮食生产过程中的投入、产出要素相关数据后(见表1)，得到评价结果(见表4)。

表4 粮食生产DEA效益评价结果

根据计算结果，效益指数为1的地区有8个:淄博、枣庄、东营、泰安、威海、莱芜、临沂、德州，这些地区没有投入冗余现象。其他地区的效益指数集中在0.81～0.98之间，表明这些地区或多或少的存在着DEA技术无效现象。济南、日照、滨州、菏泽四个地区存在粮食播种面积的冗余。青岛、烟台、潍坊、济宁、聊城、滨州、菏泽七个地区同时存在种粮人口和有效灌溉面积的冗余；济南存在灌溉面积冗余，日照存在种粮人口冗余。烟台、潍坊、日照、菏泽四个地区存在农机总动力的冗余。济南、青岛、烟台、潍坊、济宁、日照、聊城、菏泽八个地区存在化肥施用量的冗余。总体来看，粮食播种面积和农机总动力存在冗余的地区最少，种粮人口、有效灌溉面积、化肥施用量存在冗余的地区均为八个。

表4中的投入冗余统计值直接从数量上表明了各指标的冗余情况，但由于各地区的农业生产规模不同，因此单从投入冗余的计算值来看，是不能完全说明问题的。因此，需要通过计算投入冗余占总投入的比值来分析生产投入浪费情况。具体结果见表5。

根据表5可知，多数地区技术效率不高的原因主要在于种粮人口、有效灌溉面积、化肥施用量上存在较大比例投入冗余。尤其是菏泽，各项指标下的相对冗余比例都很高，这说明菏泽在加大人工投入以扩大粮食产出方面做了很大努力，但是这些投入的潜力并未能完全发挥，反而造成了投入的浪费。此外，烟台、潍坊、济宁、日照、聊城在各指标上也存在较大比例投入冗余。

表5 基于DEA模型的投入冗余分析

续表5

4.2 要素投入产出效益优化

根据表4中的投入冗余统计，应用DEAP 2.1软件计算最优的要素投入产出数量关系，结果详见表6。根据表6，可以构建山东17地市粮食生产资源要素优化配置模式。

表6 基于DEA模型的最优投入产出数量关系

为了评估粮食生产资源优化配置的效果，我们将优化配置后的各指标数值与基准年的数值进行比较，结果见表7。由表7可知，粮食生产资源优化配置后，所需投入量均出现不同程度下降，粮食产量反而上升至5 361.07万吨，即1 072.21亿斤。在全国新增1 000亿斤粮食生产能力规划中，山东省承担近100亿斤的任务，也就是山东省粮食产量要突破1 000亿斤大关。经过粮食生产资源优化配置，山东省可以在节约生产要素投入的前提下，顺利实现1 000亿斤粮食生产目标。这对于保障全国和山东省的粮食安全意义重大。

表7 资源优化配置后的各指标变动率

5 结论与政策含义

本文采用数据包络法，首先评价山东省17地市粮食生产资源配置效率，其次，考察粮食生产要素投入产出关系，最后给出了要素投入产出的数量优化关系。

5.1 主要结论

第一，2004－2013年，全省粮食生产资源配置效率略有改善，但自2008年起呈现下滑态势；同时，资源配置效率地区差异较为显著。第二，八个地区的要素投入产出效益指数为1，不存在投入冗余现象。其他地区存在不同程度的DEA技术无效现象。第三，消除各地区的投入冗余现象可以优化粮食生产要素配置。要素优化配置后，粮食产量将达到1 072亿斤，可以实现全省粮食产量1 000亿斤的既定目标。

5.2 政策含义

首先，加强两个基础要素。严格保护耕地资源和水资源，夯实粮食生产的物质基础。山东省粮食生产资源配置现状表明，两种资源的总量投入是有保障的，但是结构上存在优化空间。为此，第一，实行最严格的耕地保护制度，依法依规做好耕地占补平衡，规范有序推进农村土地流转。依托土地流转和适度规模经营，促进土地资源优化配置。第二，积极发挥财政资金杠杆效应，撬动和吸引金融社会资本参与农业综合开发，支持各地市开展中低产田改造，力争将全省耕地的一半改造成高产稳产农田。第三，支持大中型水利骨干工程和重点小型水利工程的除险加固和综合整治，支持农民开展小型农田水利基础设施建设，完善田间渠系、泵站配套改造。第四，加强农业用水资源保护，节约农业用水，防治农业用水污染。改变传统的农业用水方式，提高农业用水利用率。

其次，强化两个支撑要素。农业科技应用水平和农业技术装备水平是促进粮食增产的根本支撑。第一，不断完善科研体制机制，进一步深化粮食科研机构改革，明确划分粮食科研中的公益性、经营型和混合性领域。第二，建立农业科技创新激励机制，加快农业科技进步，推进以良种良法、防灾减灾为重点的科研攻关。推进基层农业技术推广体系改革，整合农技推广资源，切实解决“最后一公里”问题，引导农户应用农业科技。第三，提高农业装备水平。加强产学研合作，促进农业装备技术自主创新。加快农业装备技术的推广应用，提高各地市农业生产资源利用效率，增强粮食综合生产能力。

最后，完善两个保障要素。各地政府和农民是保障粮食生产资源实现优化配置的重要因素。第一，各地市应根据实际情况寻找薄弱环节，科学调整粮食生产资源配置。以化肥使用为例。为提升科学施肥水平，各地政府可以组织企业与经销店、新型经营主体的对接，充分发挥新型经营主体的示范引领作用。同时，大力推广水肥一体化技术并加强试验示范。第二，加大力度培养新型农民，提高农业从业人员素质。通过技术指导和技能培训的方式，提高农民经营和管理农业的能力。

[1]SMOUT I K，GORANTIWAR S D.AWAM－A Model for Optimal Land and Water Resources Allocation[C].ASCE－EWRI，2009.

[2]JENSEN M E.Beyond Irrigation Efficiency[J].Irrigation Science，2007，25(3):233－245.

[3]成琨.基于复杂适应系统理论的区域水土资源优化配置与粮食安全风险分析[D].哈尔滨:东北农业大学，2015.

[4]马吉巍.基于优化配置的农业水资源承载力研究——以三江平原为例[D].哈尔滨:东北农业大学，2015.

[5]何杰，张士锋，李九一.粮食增产背景下松花江区农业水资源承载力优化配置研究[J].资源科学，2014，36(9):1780－1788.

[6]郭艳.面向生态系统服务的水土资源优化配置研究——以郑州市为例[D].郑州:郑州大学，2016.

[7]张展羽，司涵，冯宝平，等.缺水灌区农业水土资源优化配置模型[J].水利学报，2014，45(4):403－409.

[8]魏丹.我国粮食生产资源要素优化配置研究[D].武汉:华中农业大学，2011.

[9]赵伊娜.生态经济视角下农业资源配置效率评价与优化——以河南省为例[J].安徽农学通报，2016，22(14):11－15.

[10]张培学.山东省农业结构调整与土地资源优化配置研究[D].济南:山东师范大学，2007.

[11]任彬.农业经营体制创新与资源优化配置研究——以山西省为例[D].太谷:山西农业大学，2015.

[12]李敏飞.土地资源优化配置促进城镇化进程研究[D].福州:福建师范大学，2013.

[13]崔慧霞.城乡统筹背景下的农业资源优化配置研究[J].农业经济，2014(11):7－9.

[14]CHARNES A，COOPER W W，RHODES E.Measuring the Efficiency of Decision－making Units[J].European Journal of Operational Research，1978，2(6).

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[17]龚关，胡关亮.中国制造业资源配置效率与全要素生产率[J].经济研究，2013(4):4－15.

[18]谢枫.粮食生产补贴、生产要素投入与我国粮食生产效率[D].南昌:江西财经大学，2015.

Status Quo and Optimization of Shandong Grain Production Resource Allocation

CAO Guangping1，ZHOU Lin2，GONG Tongyao3，JI Mingchuan4，YANG Ping4，LI Minghui2
(1.Shandong Seed Group Co.Ltd.，Shandong Academy of Agricultural Science，Jinan25100，China；2.Shandong Academy of Agricultural Science，Jinan250100，China；3.Agriculture and Rural Economy Research Centre，Shandong University of Finance and Economics，Jinan250014，China；4.Shandong Research Institute of Agricultural Sustainable Development，Shandong Academy of Agricultural Science，Jinan250100，China)

By adotping DEA method and constructing the evaluation system，this paper measures the grain production resource allocation efficiency in 17 Shandong cities and provides the quantity optimization relationship between grain production factor input and output.The results show that(1)Shandong grain production resource allocation efficiency is slightly improved between 2004 and 2013 with a falling tendency since 2008 while the regional differences are significant；(2)there exists different degree DEA technical inefficiency in 9 Shandong cities；and (3)eliminating input redundancy in various regions can optimize grain production factor allocation.If all the cities optimize their factor allocation，the total grain production will reach 53.6 billion kilograms to realize Shandong set goal of a total grain production of 50 billion kilograms.So it is suggested that every city，based on its respective reality，guide the peasants to allocate grain production resources scientifically and improve the grain productivity.

Shandong Province；grain production；resource allocation；optimization

F326.11

:A

:2095－929X(2017)02－0036－09

(责任编辑 时明芝)

2016－08－26

山东省农业重大应用技术创新项目“山东省粮食产能增长路径模式和创新管理研究”。

曹广平，男，山东费县人，管理学博士，山东省农业科学院山东种业集团股份有限公司研究员，研究方向:农业经济管理；周林，男，山东泰安人，山东省农业科学院研究员、博士生导师，研究方向:农业经济管理，Email:zhoul@saas.ac.cn；宫同瑶，男，山东邹城人，管理学博士，山东财经大学农业与农村经济研究中心讲师，研究方向:农业经济；季明川，男，山东郓城人，管理学博士，山东省农业科学院山东省农业可持续发展研究所研究员，研究方向:农村发展；杨萍，女，山东济南人，管理学博士，山东省农业科学院山东省农业可持续发展研究所副研究员，研究方向:农村发展；李明辉，女，山东齐河人，管理学博士，山东省农业科学院办公室副研究员，研究方向:农业经济管理。