面源污染、碳排放雙重視角下中國耕地利用效率的時(shí)空分異

封永剛 +彭玨+++鄧宗兵++王炬??

摘要 在中國耕地非農(nóng)化日趨加劇，耕地拋荒、撂荒、低效粗放利用等現(xiàn)象愈演愈烈，耕地污染問題日益突出的背景下，提高耕地利用效率對(duì)于促進(jìn)耕地可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)耕地利用與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文采用單元調(diào)查評(píng)估法及碳排放系數(shù)公式對(duì)中國耕地利用過程中面源污染和碳排放的產(chǎn)出量進(jìn)行評(píng)估，并使用非期望產(chǎn)出的窗式SBM 模型對(duì)1993-2013年中國耕地利用效率進(jìn)行重新估算，進(jìn)而對(duì)耕地利用效率的時(shí)空分異特征及改進(jìn)途徑進(jìn)行分析。主要結(jié)論：從時(shí)間分異特征來看，中國耕地利用效率呈現(xiàn)出顯著下降的變化趨勢(shì)；種植業(yè)大省耕地利用低效率現(xiàn)象逐步增強(qiáng)；投入冗余對(duì)耕地利用效率的負(fù)作用最大且趨于增強(qiáng)；非期望產(chǎn)出冗余對(duì)耕地利用效率的負(fù)作用次之且趨于增強(qiáng)；面源污染和碳排放的過量產(chǎn)出與耕地利用效率提升的矛盾日益加劇。從空間分異特征來看，耕地利用高效率地區(qū)大幅減少，分布狀態(tài)由“連片”分布向“點(diǎn)狀”分布于東部和西部地區(qū)轉(zhuǎn)換；低效率地區(qū)以中部地區(qū)為中心向東部和西部地區(qū)擴(kuò)張；耕地利用效率呈現(xiàn)出嚴(yán)重的“兩級(jí)分化”特征。從改進(jìn)途徑來看，中國耕地利用效率的改進(jìn)潛力主要在減少耕地利用投入冗余和降低非期望產(chǎn)出兩個(gè)方面。

關(guān)鍵詞 耕地；利用效率；面源污染；碳排放；時(shí)空分異

中圖分類號(hào) F301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 1002-2104（2015）08-0018-08

doi：10.3969/j.issn.1002-2104.2015.08.003

改革開放以來，中國農(nóng)業(yè)以高產(chǎn)良種為中心并配合以改進(jìn)灌溉、施肥技術(shù)的生產(chǎn)方式，僅用占世界不到10%的耕地成功養(yǎng)活了世界20%以上的人口[1]，但這一成績的取得也付出了巨大的資源和生態(tài)環(huán)境代價(jià)。2014年

全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，中國耕地的土壤點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)19.4%，污水灌溉，化肥、農(nóng)藥、農(nóng)膜等農(nóng)業(yè)投入品的不合理使用和畜禽養(yǎng)殖是導(dǎo)致耕地土壤污染的主要原因。李波[2]的研究顯示，2008年中國耕地利用的碳排放量高達(dá)7 843.08萬 t，且溫室氣體的大量產(chǎn)生使我國耕地利用不穩(wěn)定性和風(fēng)險(xiǎn)日益加大。此外，隨著工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，中國耕地非農(nóng)化日益加劇，耕地拋荒、撂荒、粗放利用等現(xiàn)象愈演愈烈[3]。耕地資源是保障農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、維護(hù)國家糧食安全的根本所在，而以上這些問題決定了中國耕地利用必須從依靠耕地面積擴(kuò)大的“外延式”發(fā)展模式，向提高耕地利用效率、減少耕地污染、改善耕地質(zhì)量的“內(nèi)涵式”發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。那么，在面源污染、碳排放的雙重視角下，中國耕地利用效率水平如何？耕地利用效率的時(shí)空格局如何演化？環(huán)境非期望產(chǎn)出的所造成的耕地利用效率損失程度有多大？耕地利用效率提升的改進(jìn)方向和路徑在哪里？回答以上問題對(duì)提高中國耕地利用效率，促進(jìn)耕地可持續(xù)利用，實(shí)現(xiàn)耕地利用與資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

自Fonseca[4]、Gupta[5]等開展土地利用效率的評(píng)價(jià)研究以來，學(xué)者們對(duì)耕地利用效率進(jìn)行了有益探索。然而中國的耕地利用效率的研究起步較晚且主要集中于效率的評(píng)估測(cè)算方面，謝高地等[6]、方先知等[7]早期研究較多采用單要素耕地利用效率評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行測(cè)算。隨后，為了彌補(bǔ)早期研究評(píng)估方法的不足，周曉林等[8]、葉浩等[9]引入DEA方法或隨機(jī)前沿函數(shù)方法對(duì)中國耕地利用效率進(jìn)行計(jì)算。但目前僅有梁流濤[10]在考慮面源污染的情況下對(duì)中國耕地利用效率進(jìn)行評(píng)估。近期也有一些學(xué)者逐漸關(guān)注中國耕地利用效率的區(qū)域差異問題，如劉玉海等[11]，王良建等[12]的研究從國家或地區(qū)的空間尺度對(duì)中國耕地利用效率的區(qū)域差異特征進(jìn)行分析，均發(fā)現(xiàn)東部地區(qū)的耕地利用效率高于中、西部地區(qū)。通過文獻(xiàn)梳理可知，國內(nèi)的現(xiàn)有研究仍有以下三點(diǎn)可供改進(jìn)：一是將環(huán)境效率評(píng)估方法應(yīng)用到對(duì)耕地利用效率評(píng)價(jià)的相關(guān)研究較少。二是對(duì)非期望產(chǎn)出指標(biāo)的考察主要集中于面源污染類指標(biāo)，缺乏對(duì)碳排放因素的考慮。三是在效率評(píng)估時(shí)僅考慮當(dāng)期投入產(chǎn)出，忽略了前期耕地狀態(tài)及利用活動(dòng)對(duì)于當(dāng)期的影響。鑒于此，本文擬使用1993-2013年中國大陸31個(gè)?。ㄊ小^(qū)）的面板數(shù)據(jù)，采用單元調(diào)查評(píng)估方法及碳排放系數(shù)公式對(duì)耕地面源污染、碳排放的產(chǎn)出量進(jìn)行計(jì)算，并將它們帶入到考慮非期望產(chǎn)出的窗式SBM模型對(duì)中國耕地利用效率進(jìn)行估算，進(jìn)而對(duì)耕地利用效率的時(shí)空分異特征及改進(jìn)途徑進(jìn)行分析。

封永剛等：面源污染、碳排放雙重視角下中國耕地利用效率的時(shí)空分異

中國人口·資源與環(huán)境 2015年 第8期

1 研究方法與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

1.1.1 非期望產(chǎn)出的SBM模型

SBM（Slack Based Measure）模型由Tone[13]提出，其優(yōu)勢(shì)在于同時(shí)從投入和產(chǎn)出兩個(gè)角度對(duì)無效率情況進(jìn)行測(cè)算，并能體現(xiàn)松弛改進(jìn)部分的效率值。隨后Cooper等[14]將非期望產(chǎn)出引入到SBM模型中，其計(jì)算原理是將期望產(chǎn)出和非期望產(chǎn)出共同納入到生產(chǎn)可能集中。如某一決策單元使用N種投入x=（x1，…，xN）∈R+N，能夠生產(chǎn)出M種期望產(chǎn)出y=（y1，…，yM）∈R+M和I種非期望產(chǎn)出b=（b1，…，bI）∈R+I。假設(shè)共有K個(gè)決策單元（k=1，…，K），建立非期望產(chǎn)出的SBM模型為：

minρ=1-1N∑Nn=1sxn/xn0

1+1M+I（∑Mm=1sym/ym0+∑Ii=1sbi/bi0）

s.t.∑Kk=1zkxkn+sxn=xn0，n=1，…，N；∑Kk=1zkykm-sym=ym0，m=1，…，M；

（1）

∑Kk=1zkbki+sbi=bi0，i=1，…，I；zk≥0；sxn≥0；sym≥0；sbi≥0；

式（1）為可變規(guī)模報(bào)酬（VRS）模型，其中（sxn，sym，sbi）代表投入冗余、期望產(chǎn)出不足和非期望產(chǎn)出冗余的松弛量，如加入∑Kk=1zk=1的約束，則式（1）變?yōu)橐?guī)模報(bào)酬不變（CRS）模型。當(dāng)ρ<1時(shí)，說明決策單元存無效率現(xiàn)象（即存在效率損失現(xiàn)象），為了解各決策單元耕地利用無效率的來源，本文參照Cooper等[14]的研究對(duì)耕地利用無效率值進(jìn)行如下分解：