基于DEA-ESDA模型的江蘇縣域耕地利用效率時(shí)空格局分析

張榮天　陸建飛

摘要：以我國(guó)發(fā)達(dá)地區(qū)江蘇省為研究案例地，構(gòu)建縣域耕地利用效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用改進(jìn)DEA模型來(lái)測(cè)度2000—2015年江蘇縣域耕地資源利用效率水平;結(jié)合ESDA分析模型，從全局和局部空間自相關(guān)視角上分析江蘇縣域耕地利用效率時(shí)空分異格局。結(jié)果表明：（1）2000年以來(lái)江蘇縣域耕地利用效率呈現(xiàn)提升態(tài)勢(shì)，且技術(shù)效率變動(dòng)是主導(dǎo)驅(qū)動(dòng)。（2）全局上江蘇縣域耕地利用效率呈現(xiàn)出正的空間相關(guān)性特征，表現(xiàn)高（低）-高（低）空間集聚模式;局部上效率H-H形成“蘇州-無(wú)錫”核心區(qū)縣（市）空間集聚，L-L區(qū)主要分布在蘇北地區(qū)縣（市）。（3）人均GDP、有效灌溉面積、財(cái)政支農(nóng)及受災(zāi)面積等是影響江蘇縣域耕地利用效率時(shí)空演化的主要因素。（4）從完善基礎(chǔ)設(shè)施、加強(qiáng)科技投入及強(qiáng)化耕地整治等方面提出江蘇縣域耕地利用效率優(yōu)化提升的政策建議。

關(guān)鍵詞：耕地利用效率;DEA;ESDA;時(shí)空格局;江蘇省

中圖分類號(hào)： F323.211? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）03-0269-04

隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)，以及耕地資源不斷退化，導(dǎo)致我國(guó)后備耕地資源不足，耕地資源狀況十分嚴(yán)峻，人均耕地面積未達(dá)到世界平均水平;同時(shí)，耕地資源投入的增長(zhǎng)速度大于產(chǎn)出的增長(zhǎng)速度，整體利用效率相對(duì)不高[1]。在這種時(shí)代大背景之下，提高耕地利用效率是保證農(nóng)產(chǎn)品有效供給、提高農(nóng)民收入的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。因此，探討耕地資源利用效率已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者、政府關(guān)注的熱點(diǎn)話題。效率（efficiency）最初是一個(gè)物理學(xué)的基本概念，是衡量能量損耗程度的重要指標(biāo)，一般能量損耗越小，其效率就會(huì)越高，后來(lái)效率這一概念逐漸運(yùn)用到經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)及地理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域，而耕地利用效率是衡量區(qū)域既定農(nóng)業(yè)產(chǎn)出下所能實(shí)現(xiàn)最少耕地投入程度，是科學(xué)反映投入在耕地利用上各資源配置的相對(duì)合理性狀況。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用不同方法、針對(duì)不同區(qū)域展開(kāi)耕地利用效率多視角探討：（1）研究?jī)?nèi)容上，主要集中在效率指標(biāo)構(gòu)建[2]、區(qū)域差異[3]、影響因素[4]及對(duì)策建議[5]等領(lǐng)域;（2）研究方法上，主要采用SBM（slack based model）模型[6]、BP（back propagation）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型[7]及DEA（data envelopment analysis）模型[8]等計(jì)量方法分析區(qū)域耕地利用效率水平;（3）研究尺度上，主要呈現(xiàn)出從省域[9]、市域[10]宏觀大尺度不斷向縣域[11]微觀小尺度深入，但縣域尺度上實(shí)證研究則相對(duì)薄弱。另外，目前研究以傳統(tǒng)定量數(shù)理模型分析為主，缺少運(yùn)用空間自相關(guān)視角來(lái)探討區(qū)域耕地利用效率空間分異特征及其影響機(jī)制。

本研究以江蘇省為例，基于縣域單元空間尺度，首先從投入和產(chǎn)出2個(gè)方面構(gòu)建出效率評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用改進(jìn)DEA模型測(cè)度2000—2015年的江蘇縣域耕地利用效率及其分解值;其次，基于ESDA分析模型，從全局和局部?jī)纱罂臻g自相關(guān)的視角揭示江蘇縣域耕地利用效率時(shí)空分異格局，并揭示影響耕地利用效率的主要因素;最后，有針對(duì)性地提出未來(lái)江蘇縣域耕地利用效率提升的對(duì)策建議，以期為轉(zhuǎn)型期江蘇縣域耕地資源可持續(xù)利用提供有益的理論及實(shí)踐參考。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究方法

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

分析數(shù)據(jù)涉及兩大部分，其中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《江蘇省統(tǒng)計(jì)年鑒（2001—2016年）》，空間數(shù)據(jù)主要來(lái)源于《江蘇省地圖（2015年）》，經(jīng)掃描進(jìn)行高精度配準(zhǔn)后在GIS軟件中跟蹤矢量化獲取，并對(duì)行政區(qū)劃調(diào)整的區(qū)域進(jìn)行合并處理，確保整個(gè)研究時(shí)段分析結(jié)果具有相對(duì)可比性。

2 縣域耕地利用效率測(cè)度及評(píng)價(jià)

2.1 指標(biāo)體系構(gòu)建

理論上，縣域耕地利用效率既是反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中投入在耕地利用上各種資源配置是否合理的指標(biāo)，也是反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中耕地資源價(jià)值實(shí)現(xiàn)程度的指標(biāo)。因此，縣域耕地利用效率是指對(duì)縣域耕地利用數(shù)量與實(shí)際產(chǎn)出中所投入耕地?cái)?shù)量的比例。參考國(guó)內(nèi)外耕地利用效率測(cè)度指標(biāo)相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合指標(biāo)代表性、可獲得性等原則，從耕地投入和產(chǎn)出2個(gè)方面構(gòu)建江蘇縣域耕地利用效率測(cè)度的指標(biāo)體系（表1）。

2.2 時(shí)序變化特征

基于2000—2015年江蘇縣域單元原始的投入及產(chǎn)出指標(biāo)，運(yùn)用DEAP 2.1分析軟件計(jì)算出2000—2015年江蘇省縣域耕地利用效率值及其分解值，其中綜合效率=純技術(shù)效率×規(guī)模效率（圖1），以下著重就從綜合效率、純技術(shù)效率、規(guī)模效率3個(gè)維度來(lái)進(jìn)行具體分析：（1）綜合效率上，2000—2015年江蘇縣域耕地利用綜合效率呈現(xiàn)出持續(xù)上升的態(tài)勢(shì)，數(shù)值上從2000年0.522一直提升到2015年的 0.671，近15年間綜合效率提升28.5%，總體上來(lái)看效率上升的幅度相對(duì)較小。（2）純技術(shù)效率上，2000—2015年間江蘇縣域耕地資源利用技術(shù)效率變化也以上升為主要趨勢(shì)，但是整體上要高于區(qū)域綜合效率及規(guī)模效率水平，純技術(shù)效率數(shù)值上從2000年的0.777持續(xù)上升到2015年的0.892，隨著區(qū)域農(nóng)業(yè)科技水平不斷提高，縣域耕地利用技術(shù)效率也表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，技術(shù)效率持續(xù)提升導(dǎo)致縣域耕地利用效率不斷提升，可以看出技術(shù)效率變化是江蘇縣域耕地利用效率提升的主要驅(qū)動(dòng)因子。（3）規(guī)模效率上，2000—2015年江蘇縣域耕地利用規(guī)模效率呈現(xiàn)“上升—下降—上升”的曲線演變特征，規(guī)模效率數(shù)值上從2000年的0.672上升到2007年 0.713，再下降到2008年的0.705，繼而從2009年的0.717上升到2015年的0.752。因此，未來(lái)江蘇各縣（市）須要關(guān)注科技、人才等軟要素投入，走耕地科學(xué)內(nèi)涵式道路。

2.3 未來(lái)演化趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)江蘇縣域耕地利用效率評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，2000—2015年江蘇縣域耕地資源利用綜合效率水平基本表現(xiàn)出上升的趨勢(shì)，這就意味著伴隨時(shí)間不斷推移，縣域耕地利用效率水平穩(wěn)步提升，為了研究未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)江蘇縣域耕地利用效率是否能繼續(xù)表現(xiàn)出上升的態(tài)勢(shì)，運(yùn)用計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)中的回歸分析模型，基于Eviwes 5.0軟件分析平臺(tái)，對(duì)2000—2015年江蘇縣域耕地利用綜合效率S和各年份Y進(jìn)行回歸分析，得到如下的回歸方程：S=-35.542 7+0.017 97Y（r2=0.92）。根據(jù)回歸方程，當(dāng)Y=2 025時(shí)，則S=0.846，表明按照當(dāng)前縣域耕地利用效率變化速度，到2025年江蘇縣域耕地利用效率水平將會(huì)達(dá)到0.842（圖2），這就在某種意義上說(shuō)，未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)江蘇縣域耕地利用效率仍會(huì)以較快的速度提升;另外，由于考慮到江蘇縣域耕地利用效率也具有空間差異的因素，其中蘇南地區(qū)縣域耕地利用效率相對(duì)較高，而蘇北地區(qū)縣域耕地利用效率相對(duì)較低。因此，還須要進(jìn)一步增加對(duì)耕地利用效率較低地區(qū)的投入，才能更有效地促進(jìn)江蘇縣域耕地資源利用效率不斷優(yōu)化。

3 縣域耕地利用效率時(shí)空格局分異

3.1 全局空間分異格局

通過(guò)Global Morans I指數(shù)來(lái)分析江蘇縣域耕地利用效率總體分布格局，基于GeaDA095軟件，測(cè)算出2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率Global Morans I值（表2）。通過(guò)表2可以看出：研究期間江蘇縣域耕地利用效率Global Morans I指數(shù)均大于0，表明江蘇縣域耕地利用效率呈現(xiàn)空間集聚分布模式;具體數(shù)值上，Global Moran s I值從2000年0.387 5提高到2008年的0.402 2，到2015年達(dá)到最大值 0.472 9，整個(gè)研究期間Global Morans I指數(shù)增幅達(dá)到了 20.39%，2000—2015年間江蘇縣域耕地利用效率空間自相關(guān)性不斷增強(qiáng);另外，研究期間江蘇縣域耕地利用效率Global Morans I觀測(cè)值與期望值差異變化相對(duì)較小，進(jìn)一步印證了2000年以來(lái)江蘇縣域耕地利用效率全局空間格局分異態(tài)勢(shì)相對(duì)較穩(wěn)定。

3.2 局部空間分異格局

Global Morans I指數(shù)僅從全局視角上研究了2000年以來(lái)江蘇縣域耕地利用效率總體空間格局，還需要運(yùn)用Getis-OrdGi*指數(shù)進(jìn)一步分析局部空間集聚態(tài)勢(shì)及演化規(guī)律?；贏rcGIS 10.2軟件，測(cè)算出2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率Getis-OrdGi*指數(shù)值，并以縣域耕地利用效率作為橫坐標(biāo)，縣域耕地利用效率空間滯后值作為縱坐標(biāo)，在GeaDA095軟件中繪制出2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率局部空間集聚圖（圖3所示），分為效率H-H區(qū)（縣域自身耕地利用效率高，鄰近縣域也高）、效率H-L區(qū)（縣域自身耕地利用效率高，鄰近縣域較低）、效率L-H區(qū)（縣域自身耕地利用效率低，而鄰近縣域高）、效率L-L區(qū)（縣域自身耕地利用效率低，鄰近縣域也低）4種基本類型，基于4種類型區(qū)演變揭示研究期間江蘇縣域耕地利用效率局部空間格局分異規(guī)律。

3.2.1 效率H-H區(qū) 2000—2008年江蘇縣域耕地利用效率熱點(diǎn)區(qū)主要集聚在吳江、昆山、太倉(cāng)、常熟、張家港、江陰等縣（市、區(qū)），即“蘇錫”地區(qū);且2008年后效率H-H區(qū)開(kāi)始向靖江等縣（市、區(qū)）演化，總體上縣域耕地利用效率H-H區(qū)主要分布在江蘇的“蘇州-無(wú)錫”地區(qū)。

3.2.2 效率H-L區(qū) 2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率H-L區(qū)主要分布在高淳、溧水、句容、金壇、溧陽(yáng)、丹陽(yáng)、宜興等縣（市、區(qū)），僅儀征個(gè)別縣（市、區(qū)）單元發(fā)生空間變化，H-L區(qū)總體分布在蘇南的“南京-常州”地區(qū)。

3.2.3 效率L-H區(qū) 2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率L-H區(qū)主要集聚在高郵、江都、泰興、姜堰、海安、如皋、通州、如東、海門等縣（市、區(qū)），即蘇中地區(qū)，空間格局分布相對(duì)穩(wěn)定，置換不顯著。

3.2.4 效率L-L區(qū) 2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率L-L區(qū)主要分布在贛榆、東海、灌云、灌南、響水、濱海、阜寧、漣水等縣（市、區(qū)），即江蘇的蘇北地區(qū)，這一地區(qū)農(nóng)業(yè)科技水平相對(duì)較低，各縣（市、區(qū)）經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平也較低，加上交通可達(dá)性程度差等制約因素，形成研究期江蘇縣域耕地利用效率低值“塌陷區(qū)”。

總體上，2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率局部集聚分布格局演變相對(duì)穩(wěn)定，4種類型效率區(qū)僅發(fā)生微小的數(shù)量變動(dòng)及調(diào)整。

3.3 影響因素分析

耕地利用效率時(shí)空分異是多種影響因素綜合作用結(jié)果，本研究重點(diǎn)選取了受災(zāi)面積X1、人均GDP X2、有效灌溉面積X3、財(cái)政支農(nóng)X4等自然、經(jīng)濟(jì)及政策影響因素，采用Eviews 6.0計(jì)量統(tǒng)計(jì)軟件中Tobit回歸模型對(duì)2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率影響因素進(jìn)行回歸實(shí)證分析（表3）。

根據(jù)表3可知，人均GDP、有效灌溉面積、財(cái)政支農(nóng)及受災(zāi)面積等均對(duì)研究期間江蘇縣域耕地利用效率差異產(chǎn)生影響，并且人均GDP X2>有效灌溉面積X3>財(cái)政支農(nóng)X4>受災(zāi)面積X1。具體影響表現(xiàn)為：（1）人均GDP對(duì)耕地利用效率正向影響最顯著，這就表明區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高，能夠?yàn)檗r(nóng)業(yè)發(fā)展提供更多的資金保障及技術(shù)、人才等方面軟實(shí)力投入，積極改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，有助于持續(xù)地提升區(qū)域耕地利用效率水平，因此人均GDP水平是影響縣域耕地利用效率的關(guān)鍵因素。（2）有效灌溉面積與縣域耕地利用效率呈正向相關(guān)關(guān)系，一般而言，區(qū)域水資源越豐富，其耕地有效灌溉面積也就越高，總體上沿江、沿淮河城市，降水量充沛，水資源相對(duì)較豐富，對(duì)區(qū)域耕地資源利用效率提升起到了積極促進(jìn)效應(yīng)，因此有效灌溉面積是影響縣域耕地利用效率的重要因素。（3）財(cái)政支農(nóng)對(duì)耕地資源利用效率也具有正向影響，目前中央及地方各級(jí)政府關(guān)注“三農(nóng)”問(wèn)題，實(shí)施了農(nóng)業(yè)補(bǔ)貼、科技下鄉(xiāng)等相關(guān)政策，有助于農(nóng)民增加農(nóng)業(yè)生產(chǎn)投入，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)科技水平提高，對(duì)于推動(dòng)縣域耕地利用規(guī)模、技術(shù)效率有十分積極影響，財(cái)政支農(nóng)是影響縣域耕地利用效率的保障因素。（4）受災(zāi)面積與耕地利用效率之間存在反向關(guān)聯(lián)關(guān)系，若縣域遭受旱災(zāi)、洪災(zāi)、風(fēng)雹災(zāi)、霜凍、病蟲(chóng)害及其他自然災(zāi)害，就會(huì)直接導(dǎo)致耕地利用效率呈現(xiàn)出下降態(tài)勢(shì)，可見(jiàn)受災(zāi)面積大小是影響縣域耕地利用效率的制約性因素之一。在四大因素作用下，江蘇縣域耕地利用效率時(shí)空格局將會(huì)持續(xù)發(fā)生演變。

4 結(jié)論與建議

本研究以江蘇省作為研究區(qū)，基于縣域空間尺度，從投入和產(chǎn)出上構(gòu)建耕地利用效率指標(biāo)體系，結(jié)合DEA-ESDA模型初步地分析了2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率時(shí)空格局及演變特征。得到3點(diǎn)基本結(jié)論：（1）2000年以來(lái)江蘇縣域耕地資源利用效率表現(xiàn)出持續(xù)上升趨勢(shì)，且縣域耕地利用受技術(shù)效率驅(qū)動(dòng)。（2）全局上，2000—2015年江蘇縣域耕地利用效率呈現(xiàn)出正的空間相關(guān)性特征，以空間集聚為主要模式;局部上，江蘇縣域耕地利用效率H-H區(qū)主要集聚在蘇州、無(wú)錫等地縣（市、區(qū)），而L-L效率區(qū)主要分布在蘇北地區(qū)縣（市、區(qū)）。（3）人均GDP、財(cái)政支農(nóng)、有效灌溉面積及耕地受災(zāi)面積等是影響研究期江蘇縣域耕地利用效率時(shí)空格局分異的主要因素。

結(jié)合江蘇縣域耕地利用時(shí)空格局分析，提出未來(lái)江蘇縣域耕地利用效率優(yōu)化的政策建議及啟示：（1）完善農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。強(qiáng)化江蘇各縣（市）農(nóng)田水利、減災(zāi)等設(shè)施建設(shè)，提高縣域農(nóng)業(yè)抗御自然災(zāi)害的能力;不斷優(yōu)化縣域耕地利用結(jié)構(gòu)，改造傳統(tǒng)粗放型耕作模式。加強(qiáng)對(duì)中低產(chǎn)田改造和糧食安全示范區(qū)、優(yōu)勢(shì)農(nóng)產(chǎn)品項(xiàng)目的田間灌排設(shè)施建設(shè)，逐步建成一批標(biāo)準(zhǔn)化基本農(nóng)田工程。（2）加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技投入。積極構(gòu)建多元化、結(jié)構(gòu)化縣域農(nóng)業(yè)投入保障體系，特別是加強(qiáng)與農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)、院所的大力合作，引進(jìn)、推廣新品種及新種植方法，不斷提升縣域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化水平;不斷加快構(gòu)建縣域農(nóng)業(yè)發(fā)展的科技支撐體系，用先進(jìn)技術(shù)和裝備改造縣域傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，構(gòu)建縣域農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用及服務(wù)綜合性平臺(tái)。（3）強(qiáng)化土地綜合整治。加大縣域耕地整理力度，尤其是耕作條件差、分散零星的耕地資源;完善以土地為核心的股份制，在明確產(chǎn)權(quán)關(guān)系的基礎(chǔ)上，建立科學(xué)、規(guī)范的土地使用權(quán)流轉(zhuǎn)制度，加大土地資源流轉(zhuǎn)力度，將農(nóng)民閑置的耕地向種植大戶、農(nóng)業(yè)合作社等流轉(zhuǎn)，推動(dòng)縣域農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營(yíng)，改善縣域耕地綜合產(chǎn)出能力，持續(xù)提升江蘇縣域耕地利用效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞奉慶，蔡運(yùn)龍. 耕地資源價(jià)值探討[J]. 中國(guó)土地科學(xué)，2003，17（3）：3-9.

[2]周俊霞，劉淑英. 甘肅省耕地利用效益時(shí)空分異特征[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（2）：258-260.

[3]劉春臘，王 鵬. 湘西多民族山區(qū)耕地利用效率空間差異分析[J]. 冰川凍土，2013，35（5）：1308-1318.

[4]潘倩紅，任大廷. 四川省耕地生產(chǎn)效率及影響因素分析[J]. 國(guó)土資源科技管理，2010，27（4）：95-100.

[5]姚成勝，黃 琳. 基于能值理論的中國(guó)耕地利用集約度時(shí)空變化分析[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（8）：1-12.

[6]劉玉海，武 鵬. 轉(zhuǎn)型時(shí)期中國(guó)農(nóng)業(yè)全要素耕地利用效率及其影響因素分析[J]. 金融研究，2011（7）：114-127.

[7]馮曉利. 基于BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的耕地綜合效益研究[D]. 成都：四川師范大學(xué)，2013.

[8]梁流濤，曲福田，王春華. 基于DEA方法的耕地利用效率分析[J]. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2008，17（2）：242-246.

[9]馮 達(dá)，段亞鋒，李婷婷. 基于DEA的湖南省耕地利用效率研究[J]. 國(guó)土資源科技管理，2009，26（3）：57-60.

[10]張文雅，宋 戈. 哈爾濱市耕地利用效益特征分析[J]. 水土保持研究，2009，16（6）：79-83.

[11]劉彥隨，李裕瑞. 中國(guó)縣域耕地與農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力變化的時(shí)空耦合關(guān)系[J]. 地理學(xué)報(bào)，2010，65（12）：1602-1612.

[12]楊青山，張 郁. 基于DEA的東北地區(qū)城市群環(huán)境效率評(píng)價(jià)[J]. 經(jīng)濟(jì)地理，2012，32（9）：51-55.

[13]張榮天，焦華富. 泛長(zhǎng)三角城市發(fā)展效率時(shí)空格局演化與驅(qū)動(dòng)機(jī)制[J]. 經(jīng)濟(jì)地理，2014，34（5）：48-54.

[14]Cem E，Wilfried K.Regional disparities in the European Union and the enlargement process：an exploratory spatial data analysis，1995—2000[J]. Ann Reg Sci，2006，40（4）：723-765.

[15]劉家君，魏 偉，張建清. 基于ESDA的湖北省區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展空間格局分析[J]. 統(tǒng)計(jì)與決策，2014（13）：134-137.朱沖沖，李秋華，陳文生，等. 貴州普定水庫(kù)后生浮游動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)特征及其水質(zhì)指示作用[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，47（3）：273-277.