基于非期望产出模型的农业绿色发展效率与影响因素研究——以河北省11个地市为例

申思敏，王 亮

（1.首都经济贸易大学，北京 100070；2.西藏大学财经学院，西藏 拉萨 850000）

1 引言

改革开放以来，特别是实行家庭联产承包责任制以来，我国农业生产规模、农产品生产质量都得到了极大程度的提升。我国粮食产量已连续多年保持在高位水平，稳定在0.65万亿公斤以上，粮食安全得到了充分保障。然而，传统粗放型农业经营模式依然主导着现有农业生产运作过程。在多年的农业高投入下，农业生产与自然生态之间的矛盾日益突出，近年来东北黑土地土层变薄、农产品重金属污染、农药残留等问题出现在公众视野。与此同时，农业生产效率低下、农业从业人员文化素质普遍较低、农业劳动者年龄整体偏大等问题也十分突出，并由此导致规模化、集约化农业生产普及率不高。过度施肥、过度使用农药、过度依赖地膜等所导致的农业生产过程的面源污染问题亟待解决。同时，在农业生产过程中所引起的水资源浪费和环境污染严重等绿色发展问题均已到了非解决不可的关键时刻。

党的十九大报告强调，要进一步提高国家农业安全保障水平，初步构建现代农业体系，推进农业绿色全面发展。同时，国家乡村振兴战略明确提出，农业农村发展要本着生态宜居、可持续发展的思路展开。习近平总书记也多次强调，要保证粮食安全，确保中国人的碗里装中国粮。粮食安全不仅涉及数量上的安全可控，更重要的是要确保质量安全，只有这样才能最终实现真正意义上的粮食安全。习近平总书记在联合国大会上明确提出了中国“碳达峰”和“碳中和”的长远发展目标，这对我国优化发展结构提出了更高的要求。从“碳达峰”到“碳中和”就是要控制温室气体排放，最终实现“零排放”。绿色发展就是要建立在生态、可持续基础之上的以实现“零排放”为目标的发展。农业碳排放主要涉及甲烷、氮氧化物等温室气体，据相关研究测算，其排放量占总体碳排放量的比例超过1/3①。因此，基于碳足迹视角，将农业生产的碳足迹作为农业绿色发展中非期望产出的评价指标，以此开展农业绿色发展效率与影响因素研究具有重要的理论意义和现实意义，能够为下一步农业绿色化、低碳化以及可持续发展提供参考。

河北省作为我国重要的粮食主产区，且作为京津冀一体化的枢纽地区，其战略定位的重要性毋庸置疑。然而，受经济结构的影响，近年来经济发展所带来的环境问题已经成为河北省亟待解决的问题。农业作为河北省经济发展过程中的重要支柱性产业，其绿色可持续发展问题不容忽视。对河北省农业绿色发展效率进行现状判断以及影响因素分析具有重要的理论意义和现实意义，既有助于河北省乃至京津冀地区乡村振兴战略的进一步落实，又有助于因地制宜地解决好经济高质量发展问题，提升河北省经济发展质量。

2 文献综述

“绿色发展”概念最早由联合国开发计划署（UNDP）于2002年提出，2011年OECD在界定绿色增长的内涵和外延的基础上提出绿色发展指南，并呼吁全球各国树立绿色经济发展理念。Barbiroli（2011）、Ling等（2011）认为，农业绿色发展方式应同时满足粮食安全、能源有效使用和技术创新3个方面［1-2］；而Koohafkan等（2012）则认为，建立一套灵活且具有针对性的可持续发展体系是实现绿色农业的重要保障［3］。

国内对于农业绿色发展的研究，按照不同的研究视角可以大致分为农业绿色发展理论内涵、农业绿色发展评价指标体系构建等方面。其中，于法稳（2016）、罗必良（2017）认为，绿色农业就是指推动经济、生态和社会可持续发展的农业发展模式［4-5］。自乡村振兴战略规划实施以来，越来越多的学者开始思考农业绿色发展的具体规划与实施战略问题。张宇（2019）通过分析我国农村生态环境面临的三大问题（资源、环境、资源管理机制），提出在农业绿色发展过程中必须推进绿色农业产业化、农业科技创新等关键领域发展［6］。高尚宾（2019）指出，生态农业的建设应当首先解决农业生产所面临的资源环境压力［7］。对于农业绿色发展评价体系建设，国内学者也从各个角度进行了相关研究，其中代表性学者包括：任运河（2006）、吴丹（2017）、魏琦（2018）、孙炜琳（2019）等，这些学者大多从资源、环境、质量等多个维度对农业绿色发展水平进行了评价［8-11］；而具体对农业绿色发展效率进行研究的学者很少。郭付友等（2020）采用DEA-Malmquist指数法分析了鲁南经济带35个县绿色发展效率，并使用城乡绿色发展效率脱钩状态模型、地理探测器等多种计量模型，对2005—2017年鲁南经济带城乡绿色发展效率时空分异特征与驱动因素进行综合分析［12］。薛蕾等（2020）则通过使用SBM-Un⁃desirable模型，核算了2004—2015年我国30个省（区市）的农业绿色发展效率，并基于SAR空间计量模型，验证了农业产业集聚对农业绿色发展效率的空间作用机制［13］。

然而，以上对于农业绿色发展的研究，很少基于农业绿色发展效率角度的省域实证分析，同时对农业绿色发展效率进行分析时忽略了效率值作为一个受限变量的基本特征。因此，本文以河北省为研究对象，创造性地将碳足迹作为农业生产过程中的非期望产出，构建了非期望产出的超效率SBM模型，核算了2008—2017年河北省11个地市的农业绿色发展效率②，并利用面板Tobit模型分析了相应的影响因素，以利于河北省农业绿色政策的制定和实施，同时为我国其他地区农业绿色发展效率问题研究提供参考范例。

3 研究方法

本文基于碳足迹视角，对农业生产过程中的碳排放和农作物生产过程中的碳吸收进行核算，将两者结合作为碳足迹，并将其视为农业绿色发展中的非期望产出；同时构建了超效率SBM模型，对2008—2017年河北省11个地市的农业绿色发展效率进行了测度。

3.1 碳足迹核算

3.1.1 碳排放量核算。在进行碳排放量指标核算的过程中，本研究采用IPCC发布的碳排放系数法并结合河北省各个地市的相关农业生产数据，对河北省各个地市碳排放总量进行核算，具体的核算公式为：

其中：，Ct表示第t年的碳排放总量，即每年所有碳排放来源（以下简称碳源）排放碳量Cit的总和；TYit表示第t年第i种碳源的量；Qit表示碳源的碳排放系数。本文主要核算了农药、农用塑料薄膜、化肥、农业灌溉所耗费的电能、农用柴油等五大碳源的排放，各碳源的排放系数如表1所示。

表1 各碳源碳排放系数

3.1.2 碳吸收量核算。农作物用于光合作用所吸收的碳总量主要由农作物进行光合作用合成干物质所需要的碳量AH（又称经济系数）与农作物总生物量BS的乘积决定，具体的核算公式为：

其中：Ew为农作物的经济产量；wi为各种作物的含水量；Hi为农作物的碳吸收率。本文根据河北省农业种植作物的特点，选取种植较为广泛的以下几种农作物作为碳吸收源进行核算（见表2）。

表2 主要农作物含水量、经济系数、碳吸收率数值表

3.1.3 农业碳足迹核算。本文参照段华平等［16］的研究方法，具体的核算公式如下：

其中：CEFt表示农业碳足迹；NEPt表示农作物固碳潜力；CXt表示农作物进行光合作用时对碳的吸收量；s表示农作物生产使用的耕地面积。

3.2 农业绿色发展效率核算

传统的效率测定方法忽视了生产过程中产生非期望结果的问题，因而对于发展效率的测度存在一定缺陷。为解决此缺陷造成的发展效率核算精确度不高问题，Tone提出SBM-DEA模型，将非期望产出作为模型构成部分，这提高了效率模型测度的准确性。但是，此模型中只要存在效率大于1的决策单元，最后的效率输出值均为1。为克服此问题带来的效率大于1的决策单元难以彼此比较的问题，Tone又进一步改进了此模型，提出了超效率SBM模型［17］。本文利用超效率SBM模型，对2008—2017年河北省11个地市的农业绿色发展效率进行核算，具体的核算公式为（4）—（7）：

其中：EFF为农业绿色发展的效率值；N、M、I分别为绿色农业的投入、产出和非期望产出指标；x、y、b分别为3个指标的向量；分别为3个指标的松弛变量；为k'生产单元在第t'时期的投入、产出、非期望产出值；为决策单元的权重系数。

3.3 农业绿色发展效率影响因素核算

通过超效率SBM模型计算的农业绿色发展效率取值范围在［0，1.2］之间，大多数的数据分布于1附近，因而农业绿色发展效率属于受限制因变量模型的研究范围。若使用最小二乘法（OLS）将导致估计结果有偏和不一致，因而本文基于准确性和稳定性原则，选择面板Tobit模型进行分析。具体的面板Tobit模型为式（8）和（9）：

其中：X表示各个自变量的值；β表示各个自变量的系数；i=1,2…N，表示研究的个体维度数量；t=1,2…T表示被观察个体跨越的时间维度；μit表示个体时期恒量；vit表示残差项的扰动。

4 研究数据来源与变量选取

4.1 数据来源

本文选取的碳排放量、农业绿色发展效率以及农业绿色发展效率影响因素相关指标数据主要来源于《河北农村年鉴》《河北经济年鉴》以及《河北统计公报》。基于数据的可获得性、可比性和完整性等原则，本研究最终选取2008—2017年河北省的相关数据作为研究基础。

4.2 变量选取

4.2.1 碳足迹核算变量。①碳排放量。本文对于碳排放量的核算，主要以农业生产过程中常用的农药、农用塑料薄膜、化肥、农业生产灌溉过程中所耗费的电能以及农用机械在辅助生产过程中使用的柴油等作为碳排放量的主要碳源。

②碳吸收量。农作物生产过程中的光合作用会吸收二氧化碳，并将其转化为含碳化合物。在此过程中，部分由于农业生产所产生的碳排放会被农作物吸收。为了衡量这种机制对含碳化合物的吸收作用，本文对小麦、水稻、玉米、谷子等常见的农作物碳吸收量均做了核算，并将其加总，求出总的碳吸收量。

4.2.2 农业绿色发展效率核算变量。对于农业绿色发展效率值核算，本文选取的农业相关投入指标主要有农业机械化水平、有效灌溉率以及单位化肥使用量，产出指标主要有粮食播种面积单产、油料播种面积单产以及蔬菜播种面积单产；对于农业生产过程的非期望指标则利用农业碳足迹进行表征。其中，投入指标的详细核算方法见表3。

表3 农业相关的主要投入指标核算方法

4.2.3 农业绿色发展效率影响因素。对于农业绿色发展效率的影响因素，本文主要从社会层面、经济层面、生态层面和产业层面进行分析。社会层面主要从劳动力素质出发进行考虑，劳动力素质的提升有助于农业科技发展，进而提升农业生产效率和农业可持续能力，本文选取大专及以上学历人口占总人口的比重（Per）作为该层面的测度指标。经济层面主要考虑各市的经济发展情况，经济水平的提升能够带来更好的农业基础生产条件和农业发展环境，因而选取地区生产总值（GDP）作为该层面的衡量指标。生态层面主要从各市农业生产中面临的生态环境问题出发进行考虑，农业是对自然环境依赖性较强的产业，环境带来的挑战无疑会对其发展效率产生影响，选取受灾率（Dia）作为该层面的衡量指标。乡村振兴背景下农业产业化发展已经成为现代化农业产业链建设的主要途径，因而对于农业绿色发展的研究也不能忽略产业层面的影响，选取产业化经营率（Ind）以及龙头经营组织总数（Log）作为衡量指标，测度农业产业化经营对农业绿色发展的影响。

5 实证结果及分析

5.1 河北省农业绿色发展水平结果分析

5.1.1 2008—2017年河北省11个地市农业碳足迹变迁。从河北省2008—2017年碳足迹变迁图来看（如图1所示），碳足迹整体呈现微弱下降趋势。这说明随着经济水平的提升以及各级政府对于生态环境的重视，人们的环保意识有了一定程度的提高，农业绿色生产条件也有了一定改善。但是，总体而言，这种下降的趋势并不明显。这说明在农业投入产出过程中仍存在大量的碳排放，这对农业自然生产条件改善和农业绿色可持续发展具有一定的负向影响。同时，可以看出各地市碳足迹分布并不均衡，且与其经济发展状况紧密相关。经济发展水平较高的石家庄市、唐山市碳足迹反而比较高，这说明经济发展水平的提升并不能带来人们对于发展可持续性认识的提升。这在某种程度上也表明，这些城市的经济发展大多依赖于高能耗、高污染的产业。此外，这10年间，农业绿色生产条件改善程度最大的城市是衡水市，其次是保定市，其他城市未见剧烈的碳足迹波动。

图1 2008—2017年河北省各地市碳足迹变迁图

5.1.2 农业绿色发展效率结果及空间分布。本研究基于非期望产出的超效率SBM模型，利用Matlab2018b软件核算了河北省11个地市在2008—2017年的农业绿色发展效率（如表4所示），并从多个角度对河北省各地市农业绿色发展效率进行比较。

表4 2008—2017年河北省各地市农业绿色发展效率值

从总体层面看，2008—2017年各个地市的农业绿色发展效率都有了不同程度的提高（廊坊市除外）。其中，效率提高最明显的是唐山市，与2008年相比，2017年其农业发展效率值提升了0.368 8；其次是保定市，农业发展效率提升了0.362 8。这说明唐山市和保定市具有较好的农业绿色发展基础，在政策调节下初步取得了一定的农业绿色发展成效。

从平均层面看，河北省农业绿色发展效率整体偏低，尤其是石家庄市、邢台市和沧州市，平均发展效率在0.550 0～0.560 0之间。石家庄市作为河北省省会城市，其农业绿色发展方向和发展结构应当对其他地市起示范作用，但现实并非如此。这种经济发展和绿色发展相背离的现实应当引起当地政府的重视。

从2017年河北省各个地市的农业绿色发展效率来看，农业绿色发展效率最高的城市是秦皇岛市，其农业绿色发展效率值为1.181 7，与其他地区相比效率较高，表明其农业绿色发展水平较高。除此之外，承德市和张家口市的农业绿色发展效率也较高，分别为1.137 9和1.075 7。其他城市的发展效率均小于等于1，作为省会城市的石家庄市最低，只有0.634 9。这说明河北省整体农业绿色发展效率仍有待提升，尤其像石家庄市、保定市等经济发展水平较高且农业产业作为经济重要组成部分的城市，在发展二三产业的同时，也应注意农业发展的绿色化和可持续性问题。

将各个地市10年间的农业绿色发展效率指数平均后导入地理信息系统（GIS）中（如图2所示），结合空间分类方法，将其简单分为4类。可以看出，河北省农业绿色发展呈现出很强的空间“聚团”性，农业绿色发展程度较高的地市多数位于河北省的北部，而河北省南部的各个地市在农业绿色发展方面的表现要明显差于河北省北部的各个地市。这说明农业绿色发展存在一定的空间传播效应，通过借鉴邻接城市实施的相关农业政策，可以在一定程度上加快本地区的农业绿色发展进程，这也给政策制定带来一些启示。

图2 河北省各地市农业绿色发展平均效率分布图

5.2 河北省农业绿色发展影响因素研究

针对受限因变量数据的面板Tobit模型，可分为面板Tobit固定效应模型和面板Tobit随机效应模型，利用相关数据分别进行拟合，两种模型的拟合结果如表5所示。根据拟合结果可以看出，面板Tobit固定效应模型和随机效应模型各个影响因素系数除受灾率之外均比较显著。为选择最优模型，减少模型拟合带来的误差，通过Haus⁃man检验进行模型选择，具体检验结果见表6。由Hausman检验的结果可知，在P=0.000 0的情况下，面板Tobit固定效应模型的拟合效果要好于随机效应模型，因而本文选择面板Tobit固定效应模型的结果进行分析。

表5 两种面板Tobit模型的回归结果

表6 Hausman检验结果

根据面板Tobit固定效应模型的回归结果可以看出，所选变量除了受灾率（Dia）对农业绿色发展效率无显著影响之外，其他变量均对农业绿色发展效率具有一定程度的影响。其中，劳动力的素质水平（Per）在1%的显著水平下对农业绿色发展效率的提升具有较强的促进作用；农业产业化经营率（Ind）在1%的水平下对农业绿色发展效率有显著的正向影响。反观地区生产总值（GDP）（在1%的水平下）和龙头经营组织总数（Log）（在1%的水平下）对于农业绿色发展效率的提升则有负向影响。可能的原因是，河北省经济发展仍依赖大量的化石燃料，以能源消耗带动经济增长。这种粗放型发展模式虽然可以在短时间内有效带动经济高速增长，但对生态环境造成的破坏会对经济长期增长产生负向作用。受灾率（Dia）对于农业绿色发展效率的影响并不显著，可能的原因在于受灾率主要受生态系统自我调节的影响，不会受到人类行为过多的干扰。

6 结论与政策启示

6.1 结论

本文根据河北省2008—2017年的省域面板数据，主要讨论了2008—2017年河北省各个地市的农业绿色发展效率变迁以及影响农业绿色发展效率的主要因素，研究结论如下：

6.1.1 河北省各地市的碳足迹呈现较微弱的下降趋势。通过对2008—2017年河北省11个地市碳足迹的核算以及碳足迹均值的核算可以看出，河北省各地市农业碳足迹整体呈现较微弱的下降趋势，只有少部分地区（如衡水市）呈现出较明显的波动趋势，这说明河北省在农业关联的碳排放方面仍有较大的提升空间。

6.1.2 河北省农业绿色发展效率有明显的地域差距。河北省整体农业绿色发展效率在0.5～1.2之间，整体发展效率处于良好水平。部分地市农业绿色发展效率较高，如秦皇岛市、张家口市和承德市；但部分地市农业绿色发展效率较低，尤其是作为省会城市的石家庄市，农业绿色发展效率明显低于其他城市，依赖二、三产业的经济发展结构可能是其农业绿色发展效率低下的原因。

6.1.3 河北省农业绿色发展效率呈现出地域“聚团”现象。由农业绿色发展效率的空间分布图可以看出，农业绿色发展效率呈现出“聚团”现象。效率较高的城市如张家口市、承德市，大多分布于河北省北部；效率较低的城市如邢台市、邯郸市等，大多分布于河北省南部。这说明河北省农业绿色发展存在一定的地域特点，针对不同地区应当采取不同的农业绿色化发展模式。

6.1.4 不同经济指标的提升使得农业绿色发展效率差异化变动。根据面板Tobit固定效应模型拟合结果可以看出，劳动力素质、产业化发展对农业绿色发展效率的提升有较强的正向作用。因此，提升农业从业者素质、加强农业产业化经营力度能有效提高区域农业绿色发展效率。而GDP和龙头经营组织总数这类经济指标的提升则会造成农业绿色发展效率降低，原因在于其经济发展结构中可能有高能源消耗成分的存在。

6.2 政策启示

结合以上实证分析结果，以及农业绿色发展效率较高地市的发展经验，本文提出以下政策建议：

6.2.1 因地施策，结合区域情况发展农业绿色化。对于农业绿色发展效率较高的地区，应当保持现有农业绿色发展势头，继续深化农业产业化改革，进一步提升农业绿色化水平；对于农业绿色发展效率中等的地区，应当多吸取农业绿色发展效率较高地区的发展经验，稳中求进，提升其农业绿色化水平；对于农业绿色发展效率低下且将农业作为其主导产业的地区，应当大力扶持绿色农业相关产业链建设，治理和改进高耗能、高污染的生产环节，同时要加大农业从业者对于农业绿色化的认识，促进该地区农业绿色发展效率提升。

6.2.2 优化现有农业绿色发展方式，完善绿色农业供应链体系。政府应当加强政策引导，如制定生物化肥补贴、有机农药补贴等政策，有意识地引导农业生产行为，使整个农业生产过程向绿色化、高效化转变；同时，还应注重农业生态技术研发与产品推广，引导农村向绿色化、生态化方向发展。政府还应借助其影响力，帮助对接农产品生产方与供应方，进一步加快农业产业化、市场化进程，构建具有现代化特征的绿色农业供应链体系。

6.2.3 规范和引导农业从业者绿色生产行为，提高劳动者素质。在农业生产过程中，首先，要提高农业从业者对农业绿色发展的认识，提高劳动力素质水平，可以通过举办知识讲座、农业绿色生产行为宣传推广活动等形式，让农业从业者认识到农业绿色发展的重要性；其次，可通过开设绿色农业技术课堂，引导农业从业者改变不良生产行为；最后，还可以通过展示绿色农业发展成果，激励更多的微观主体参与到农业绿色发展行动中来。

注释：

①此数据来源于联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）和联合国粮食及农业组织（FOA）报告。

②其中辛集市核算入石家庄市，定州市核算入保定市。