广西农业水土资源利用效率研究
摘要
通过全面搜集广西区14个市多年农业水土资源利用数据资料，建立农业水土资源利用效率评价DEA模型，研究广西区水土资源利用效率的时间演变趋势、揭示广西区水土资源利用的空间分布状况，为广西水土资源高效利用和可持续发展提供参考。其研究结果表明：在时间变化上，广西农业水土资源利用效率呈现波动上升趋势；在空间分布上，广西农业水土资源利用效率的空间分布不均，总体来看呈现出东西高、中部和南部低的规律。
对于农业水土资源利用效率较低地区的建议有：
（1）加强政策支持，加大扶贫力度；
（2）改善农民生活方式；
（3）提高农民能力素质；
（4）工业发展、基础设施的建设要重视对环境的影响。
关键词：DEA模型；时间变化规律；空间分布状况；农业水土资源利用；广西区
1绪论
1.1研究背景和意义
农业是维持人类生存的物质基础，是发展其他各项产业的重要条件。一个地区水土资源的运用在很大程度上影响着这一地区农业生产力水平[1]。由于现代科技水平的进步，现代农业取得了快速的发展，但仍然存在着农业水资源不足、农业用地面积减少、环境恶化等一系列问题。
广西区水资源较为丰富，年该区水资源总量为×m3，其中农业用水量为.4×m3，占总用水量的68.2%[2]。广西区土地总面积为23.76×km2，占全国土地总面积的2.5%，山多地少是其土地资源的主要特点。因此，需要研究广西水土资源利用效率的时间变化规律以及水土资源利用效率的空间分布状况。
作为农业生产过程中保障农业安全的重要纽带，水土资源的利用对于国家粮食安全和农业经济发展具有深远的影响[3]。农业水土资源利用效率是衡量农业水土资源开发利用程度以及管理是否合理的重要综合指标。提高农业水土资源利用效率，是解决农业水土资源稀缺、促进农业生产的有效途径。
本文通过全面搜集广西壮族自治区14个市多年农业水土资源利用数据资料，建立农业水土资源利用效率评价DEA模型，研究广西区水土资源利用效率的时间演变趋势、揭示广西壮族自治区水土资源利用的空间分布状况，为广西水土资源高效利用和可持续发展提供参考。
1.2国内外研究概况
国外对于农业水土资源利用效率的研究较早，始于20世纪60年代。
多采用数理统计方法及空间统计方法来进行分析和研究[4]。目前，我国对农业水土资源利用效率的研究以农业水资源利用效率和农业土地资源利用效率两方面的研究为主。从农业水资源利用效率方面来看，李明璗[5]采用文献分析法、统计分析法和DEA方法，以我国各省市—年农业水资源利用效率为研究对象，探究了我国农业水资源利用效率的特点和规律，为水资源利用的合理性提供了参考性的建议；刘渝[6]应用比较分析法和实证分析法，通过对我国中西部地区农业水资源的利用现状以及影响水资源利用效率的相关因素进行分析，从社会、经济与生态三个角度评价农业水资源的利用效率，为相关政策的制定提供参考；黄程琪[7]运用文献研究法、归纳演绎法、数理实证研究法以及典型调查法，对新疆地区农业水资源利用现状进行了介绍，并对该地区农业水资源利用效率及其影响因素进行了剖析，对提高农业用水的效率和进行水资源跨地区利用与合作有重要意义。从农业土地资源利用效率方面来看，阮宜绳[8]运用DEA方法，对安徽省农业土地资源利用现状进行了描述，通过综合效率分析、技术效率分析以及规模效率分析三个方面进一步对安徽省农业土地利用效率进行了评价，并提出了解决方案。
黄和平和王智鹏[9]采用VRS-DEA模型和Malmquist指数测算—年江西省农业土地资源的利用效率，揭示其时空动态演变特征，并识别效率损失的原因与改善潜力，提出提高土地利用效率的方法，为政府农业土地利用政策的制定提供了决策参考与理论依据。而在农业土地资源利用效率中，又以耕地利用效率的研究为主。娄诚[10]使用计量模型等方法，对长江中下游地区耕地利用效率的时间顺序特征和空间格局演变特征进行了评价，并分析出其影响因素与机制；王海力[11]等应用DEA等方法，对我国西南地区耕地利用效率的时空格局演变进行了研究，得出了提高耕地利用效率的相关建议；姚星明[12]利用DEA模型对—年湖南省的耕地利用率进行测度,并利用灰色关联模型分析出影响耕地利用效率的因素，对提高湖南省的耕地利用效率具有一定的借鉴作用。
从研究内容上看，目前对农业水土资源利用效率研究的文献是比较多样和具体的。从研究方法上看，主要采用的是DEA方法。从研究区域上看，主要以大范围地区为主。此外，国内外已有的对农业水土资源的研究主要还存在以下几个特点：（1）以单个的农业水资源或者农业土地资源利用效率的研究为主，缺少对农业水土资源利用效率的综合研究；（2）以农业水土资源空间分布的研究为主，缺乏对其时空变化的研究；（3）以省为单位的农业水土资源利用效率的研究较多，而以市特别是以县为研究单位的研究较少。
1.3研究内容和方法
1.3.1研究内容
（1）广西水土资源利用效率的时间变化规律：本文的数据来源主要是《广西城市建设年鉴》，从中整理出广西区—年与农业水土资源利用效率研究有关的数据，从而分析出广西区9年间水土资源利用效率的时间变化规律。
（2）广西水土资源利用效率的空间分布状况：本文通过对广西区14个市级单位的水土资源利用状况进行分析和研究，从而得出广西水土资源利用效率的空间分布状况。
1.3.2研究方法
数据包络分析方法（DEA方法），它是对具有可比性的同类型单位，利用线性规划、根据多项投入和产出指标进行数据分析，从而得出相对有效性评价的一种数量分析方法。DEA方法一般可分为两种模型：规模报酬可变（BCC）模型和规模报酬不变（CCR）模型。为了结合实际，考虑到广西各市在农业水土资源的投入产出方面的不恒定性，本文将采用DEA方法中的BCC模型作为评价模型，从而进一步分析广西农业水土资源利用效率的问题。
假设在计算农业水土资源利用效率时存在m种投入指标变量及s种产出指标变量，记作X=(x1,x2,…,xm)T,Y=(y1,y2,…,ys)T,且x0,y0。j表示市域，那么j市关于农业水土资源利用效率的输入和输出则记作Xij=(X1j,X2j,…,Xmj)T,Yij=(Y1j,Y2j,…,Ysj)T。以j市的农业水土资源利用效率评价作为目标函数，得到CCR模型公式并经过Charnes-Cooper变换，得到以下线性规划模型：
（1.1）
式中，S+表示产出松弛变量；S-表示投入松弛变量；ε为非阿基米德无穷小量，一般ε=10-6；θ为该决策单元的有效值。当θ=1.00时，该决策单元处于有效状态，即DEA有效，说明该市对农业水土资源的利用达到了最优水平；当θ1.00时，认为该决策单元DEA无效，并且θ值越小效率越低。
DEA方法的应用过程如下：
图1.1DEA方法的应用过程流程图
2研究区概况及数据来源
2.1自然环境概况
广西壮族自治区包含南宁市、崇左市、柳州市、来宾市、桂林市、梧州市、贺州市、玉林市、贵港市、百色市、钦州市、河池市、北海市、防城港市共14个地级市，含县级行政区个，面积约为23.67万km2，图2.1为广西行政区划图。
图2.1广西行政区划图
西北高、东南低的广西，位于云贵高原东南边缘和两广丘陵西部，由于中部和南部多丘陵平地，四周被高原、山地围绕，呈盆地状，有“广西盆地”之称。山地、丘陵、台地、平原、石山、水面这6大类地貌类型构成了广西的总体地貌。受地形影响，广西区内河流大多呈西—东南走向，流量大，水资源总量较为丰富，居全国第三位。且水能资源丰富，有“中国水电资源的富矿”的美称。下图为广西区地貌类型构成图：
图2.2广西地貌类型构成
广西雨水丰沛，气候温暖，光照充足，属于亚热带季风气候区。夏季气温高、降水多、日照时间长，冬季天气干暖、日照时间短。干旱、暴雨、热带气旋、大风、雷暴、冰雹、低温冷（冻）害等气象灾害较为常见。广西是全国10个重点有色金属产区之一，以铝、锡等有色金属最为出名。该区内生物资源也较为丰富，生物种类多。有约占全国45%的国家重点保护的珍稀陆栖脊椎野生动物、占27%的国家一级保护动物、以及面积占全国40%的红树林。
2.2社会环境概况
广西是以壮族人民聚居为主的少数民族自治区，截至年底，全区常住人口高达万，生产总值（GDP）为.51亿元。表2.3反应了广西年社会经济情况：
表2.3广西年社会经济情况统计报表
3DEA评价指标选取及数据来源
3.1指标体系构成
评价指标的选取应遵循以下几点原则：（1）代表性；（2）全面性；（3）科学性；（4）可操作性；（5）实用性[13]。
本文依据上述五项原则，构建了广西壮族自治区农业水土资源利用效率研究的指标体系。详见表3.1。
表3.1农业水土资源利用效率研究指标体系构成
3.3主要数据来源
本文分析的样本为广西壮族自治区14个地级市，数据来自《广西统计年鉴》（—年）、《广西水土保持公报》以及《广西石漠化监测报告》。
4广西农业水土资源利用效率
4.1时间变化规律
图4.1、4.2、4.3分别表示广西区—年投入指标的变化规律、产出指标的变化规律以及农业水土资源利用效率的变化规律。
图4.1广西—年投入指标的变化规律
由图4.1知，广西区—年在农业用水量上的投入呈现波动起伏状态，其中—年农业用水量呈下降趋势；—年农业用水量有所回升，在年达到9年间的最高值；—年农业用水量下降；—年间，其用量又有小幅提升。从常用耕地面积的投入方面看，在—年呈现上升趋势，其中在年达到9年间最高值；之后分别在—年、—年间有所下降，其余时间段为上升趋势。广西区的农村人口数在9年间呈平稳的下降趋势。该区化肥使用量在年以前一直处于小幅上升的趋势，—年间化肥使用量出现了下降的态势。广西的农林水利事务支出一直处于上升的趋势，且增幅较大。
图4.2广西—年产出指标的变化规律
本文将广西农业水土资源利用效率的产出指标分为期望产出和非期望产出两种，分别对应的产出指标为农业总产值以及水土流失和石漠化面积。由图4.2知，从期望产出上看，该区9年内农业总产值稳步增加；从非期望产出上看，其水土流失和石漠化面积的变化共分为如下4个阶段，第一阶段的时间范围为—年，第二阶段的时间范围是—年，第三阶段的时间范围为—年，第四阶段为年，其中第一到第二阶段呈上升趋势，第二阶段到第四阶段为下降趋势。
运用DEA方法的BCC模型进行分析，得出广西壮族自治区9年内农业水土资源利用效率的时间变化规律。据图4.3，对广西区—年农业水土资源利用效率的时间变化进行如下分析：
图4.3广西—年农业水土资源利用效率的变化规律
（1）综合效率分析：
广西区农业水土资源利用的综合效率变化幅度相对较大，其变化可分为以下四个阶段：—年小幅下降、—年大幅上升、—年下降、—年回升。总的来看，年以后农业水土资源利用的综合效率相对较高，且在年达到9年来的最高点。从图中可知，综合效率的变化趋势与纯技术效率的变化趋势基本一致，这说明广西区农业水土资源利用的效率主要受纯技术效率的影响。因此，广西区需要加强科学技术在农业水土资源利用方面的运用，以进一步提高农业水土资源的利用效率。
（3）纯技术效率分析：
年之前的纯技术效率的总体变化趋势为上升（其中—年为下降趋势），年后其总体趋势为下降，但在年有所回升。广西区农业水土资源利用的纯技术效率整体来说高于规模效率，这说明广西区在农业水土资源利用中注重科学技术的运用，其中技术进步的贡献远大于规模扩张的贡献。
（2）规模效率分析：
广西区内农业水土资源利用的规模效率都小于1，在9年间规模效率有增有减，其中—年、—年这两个时间段内呈递减趋势，其他年份呈递增趋势。9年内有两个峰值出现，分别是年和年，这说明广西区在不断尝试和改进农业水土资源利用方面的举措，并在这两年中取得了较好的效果；在、、这三年中，广西农业水土资源利用的规模效率呈下降趋势，这说明此时的农业水土资源利用结构相对来说合理性较低，应适度减少常用耕地面积和农村人口的投入。在增加规模效率的同时，不能仅靠增加生产要素的投入来实现，还要进行全面的规划，因地制宜发展农业。
总的来看，广西区农业水土资源利用的综合效率除年外都在0.9以上，说明广西区在农业发展过程中做出了较多的努力，在农业生产中投入的人力物力有较好的经济和生态回报。但9年来广西区农业水土资源利用的综合效率、纯技术效率和规模效率均小于1，证明广西区农业水土资源利用还是没有达到最佳状态，若此时合理利用农业水土资源，加大科技投入和财政支持，还是会提高该地区农业水土资源利用效率的。
4.2空间分布状况
不同市域的农业水土资源利用效率不同，其差异产生的原因也有所不同，所以需要对广西区内各市的具体情况进行分析。下文分别对—年广西各市水土资源利用的综合效率、纯技术效率、规模效率进行分析。
（1）广西各市—年农业水土资源利用的综合效率分析：
图4.4—年广西各市农业水土资源利用的综合效率
各市的变化趋势在总体上呈现出波动状态，其中综合效率一直处于最优状态（即效率分析值为1）的市域有桂林市、梧州市、百色市、河池市、崇左市；南宁市、柳州市、钦州市、玉林市以及贺州市，虽然在过程中小有波动，但其综合效率最终达到最优状态；而北海市、防城港市、贵港市、来宾市经过不断波动，最终仍然未达到最优状态，其中来宾市的综合效率在9年间一直处于相对较低的水平，说明来宾市农业水土资源的投入结构不合理，急需进一步改进。根据9年内广西各市农业水土资源利用的综合效率平均值，可将其效率等级分为高、中、低三等，在ArcGIS10.1软件中绘制出广西各市农业水土资源利用的综合效率9年平均值的等级分布图（图4.5）。
图4.5广西农业水土资源利用的综合效率的等级分布图
从图4.5可知，广西农业水土资源利用的综合效率高的地区大致分布在该区东西两侧，包括东部的桂林市、梧州市，西部的河池市、百色市、崇左市以及南部的钦州市。
岩溶地貌区易产生水土流失和石漠化现象，而高等级地区与广西岩溶地貌区大致重合，说明广西在治理水土流失和石漠化方面取得可观的成绩。中等级大多数分布在该区中部，包括柳州市、来宾市、南宁市、贺州市、玉林市。低等级地区在广西中部和南部都有分布，包括中部的贵港市、南部的防城港市和北海市。中、低等级地区以第二、三产业为主要产业，所以对于农业水土资源的利用效率不高情有可原。
（2）广西各市—年农业水土资源利用的纯技术效率分析：
图4.6—年广西各市农业水土资源利用的纯技术效率
南宁市、桂林市、梧州市、防城港市、钦州市、百色市、河池市以及崇左市在9年间的纯技术效率均达到最优，说明这8个市在技术资源配置方面安排合理；柳州市、玉林市、贺州市、来宾市经过波动最终达到最优状态，表明这4个市在技术资源合理配置的努力中获得了一定的回报；北海市和贵港市的纯技术效率最终仍未达到最优水平，其中贵港市的纯技术效率水平在年后不增反降，说明该市的技术资源配置不合理，急需改进。图4.7为在ArcGIS10.1软件中绘制的广西各市农业水土资源利用的纯技术效率9年平均值的等级分布图。
图4.7广西农业水土资源利用的纯技术效率的等级分布图
从图4.7可以看出，广西农业水土资源利用的纯技术效率的高等级地区分布在东西两侧，占了整个广西的64%，中、低等级地区分布在广西中部，中等级地区自北向南依次是柳州市、来宾市、玉林市、北海市；低等级地区为贵港市，仅占整个广西的7%。说明政府对中部地区的农业技术投入相对较低，对东西两侧地区的农业技术投入较高。
（3）广西各市—年农业水土资源利用的规模效率分析：
图4.8—年广西各市农业水土资源利用的规模效率
总体来看，规模效率的变化趋势呈波动状态但其波动幅度不大。桂林市、梧州市、百色市、河池市以及崇左市在9年内均呈现出最优状态；南宁市、柳州市、钦州市、玉林市、贺州市虽然经过了小幅度的波动，但最终达到最优状态；北海市、防城港市、贵港市、来宾市最终仍未达到最优，说明这4个地区耕地投入结构不合理，需要因地制宜地扩大耕地面积以实现规模效率的提升。图4.9为在ArcGIS10.1软件中绘制的广西各市农业水土资源利用的规模效率9年平均值的等级分布图。
图4.9广西农业水土资源利用的规模效率的等级分布图
由图4.9可以看出，广西东部的贺州市、中部的南宁市和贵港市为农业水土资源利用的规模效率的中等级地区，南部的防城港市和北海市为低等级地区；高等级地区占整个广西的64%。这表明在中部和南部，耕地面积的投入较少，而在其他地区耕地面积的投入量较大。
5结论与建议
5.1结论
农业水土资源的利用效率问题是世界各国所要面对的共同问题，是增加农业总产值、评价农业生态环境优劣的关键。本文运用数据包络分析方法对广西区内14个市的农业水土资源利用效率进行分析，得出以下结论：
（1）从时间变化角度看，广西区农业水土资源利用的综合效率、纯技术效率、规模效率的时间变化规律大致可分为下降、上升、再下降、再上升四个阶段，其值均小于1。
（2）从农业水土资源利用的综合效率方面来看，广西区9年间综合效率的平均值为0.，相对接近最优状态，但年的规模效率小于0.9。其中桂林市、梧州市、百色市、河池市、崇左市最为稳定，在9年内的综合效率均达到最优状态；而北海市、防城港市、贵港市的综合效率相对低下，在9年内从未超过0.9。
（3）从农业水土资源利用的纯技术效率方面来看，广西区9年间纯技术效率的平均值为0.97，逼近最优状态。其中南宁市、桂林市、梧州市、防城港市、钦州市、百色市、河池市、崇左市最为稳定，在9年内的纯技术效率均达到最优状态；贵港市的纯技术效率相对低下，其纯技术效率值9年间只在年时突破0.9。
（4）从农业水土资源利用的规模效率方面来看，广西区9年间规模效率的平均值为0.95，处于相对优势状态。其中桂林市、梧州市、百色市、河池市、崇左市的规模效率最为稳定，在9年内均达到了最优状态；而北海市和防城港市的规模效率相对较低，在9年内均未超过0.9。
5.2建议
5.2.1原因分析
广西是我国的农业大省之一，在农业方面投入的劳动力和耕地面积较多，且广西的水资源总量居全国第三位，故而农业用水量充足。从农业经济效率方面看，广西农业总产值的情况较为乐观，在9年内一直处于一个比较好的状态，这得益于其在农业方面充足的投入。从农业生态效率方面看，广西水土流失和石漠化面积处于一个波动上升的态势，其形式不容乐观。虽然近年来广西政府一直重视水土流失和石漠化的治理，并在这方面给予了一定的财政、技术支持，但水土流失和石漠化状况还是不理想，究其原因，有以下两点：
（1）自然原因：广西地区纬度低，处于亚热带季风区，降水量大且暴雨多集中在4—9月，雨季持续时间长；广西地貌类型以起伏不平、谷深坡陡的山地和丘陵为主，因此易发生水土流失的现象。广西岩溶面积广，岩溶石山区缺少土壤和植被的覆盖[14]，使石漠化现象进一步发展。
（2）人为原因：造成水土流失和石漠化面积扩大的原因以人为因素为主。其一，广西水土流失和石漠化多发生在以农业为主要产业的贫困地区，这些地区农村贫困人口多，为保障自身的正常生活和经济来源，当地村民通常毁林开垦、过度樵采，水土保持得不到重视；其二，工程建设也会造成生态环境的破坏，矿业开采、修路搭桥、水利电力的发展、房地产的投入等层出不穷，地貌植被破坏量大，且在建设过程中忽视水土保持，随意堆放废渣、劈山采石取土等直接加剧了水土流失和石漠化[15]。
5.2.2建议
（1）加强政策支持，加大扶贫力度。政府要抓住“乡村振兴”战略的有利时机，大力发展各地的特色农业。增加贫困地区的财政投入，引进农业人才，制定因地制宜的农业生产方案；将农业与农产品加工业相结合，延长农业生产链，增加农产品附加值的同时促进农村剩余劳动力就业和乡镇企业的发展；将农业与旅游业相结合，紧抓当前流行趋势，推动以农业为主的观光旅游业、服务餐饮业等周边产业，在保护生态环境的同时增加当地村民的就业机会和收入。
积极落实“退耕还林还草”等政策的实施。
（2）改善农民生活方式。在多数乡村地区，仍以薪柴作为主要燃料，这样不仅会造成大气污染，也加大了对植被保护工作的难度。政府可以加大对广大农村地区的沼气建设。修筑沼气池，利用动物粪便作为原料生产的沼气可供村民日常生活的使用。这样既节能又环保，也会对树木起到一定的保护作用。
（3）提高农民能力素质。鼓励农业专业方面的大学生回乡创业，为其提供政策支持；定期举行农事培养计划，提高农民素质和专业知识；加大环保理念的宣传，秉持“绿水青山就是金山银山”的生态环境保护观念。
（4）工业发展、基础设施的建设要重视对环境的影响。在完善区内基础设施、发展工业的同时，应考虑其对周边环境的影响。对于生态环境脆弱的地区，应以养土为主，可因地制宜从事农业生产，不建议过度开发；对于正在建设基础设施和工厂的地区，应在建设中将对环境的破坏降到最低；对于建设完毕的地区，应请相关专业人士对当地生态环境进行还原和修复。
广西南宁青秀山风景区
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