農業資源投入增產效率

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1引言

農田生態系統是利用自然資源與人工添加資源生存與發展的半人工生態系統，其產出是兩類資源共同作用的結果。在最適宜的土壤條件和最佳管理水平下，當水分與肥力能充分滿足需求時，作物的最大生產力便由當地的光熱和溫度條件決定，這是在最優條件下作物產量的理論上限，稱作氣候生產潛力[1]。作物生長依賴的自然資源主要指光照、降水、氣溫、土壤及自然肥力，但自然資源受到地理區位限制；土壤結構不佳，供肥能力不足，病蟲害猖獗等亦會影響作物的產量。為彌補自然資源的分布不均，充分發揮作物的生產潛力，必須向農田生態系統補充作物生長所需而當地卻短缺的資源，即能減少農田內部消耗并增加其生產力的人為添加的物質與能量，常用的添加資源有：人工輔助動力（農機、電力、人力、役畜），肥料（農家肥、化肥），農藥（殺菌劑、殺蟲劑、除草劑），農用塑料薄膜，灌溉。要獲得盡可能高的生產力，需合理利用兩類資源，尤其不應盲目追求人工添加資源投入水平的提高，而應以滿足需要為限，因為，隨著人工添加資源投入水平提高，生產成本將增加，投入資源對增產的貢獻率在下降，即投入資源的邊際效益減少，所以，盡可能節儉、適度地投入人工添加資源不僅經濟上合理，而且有利于保護環境，維護生態系統的平衡，是建立資源節約型農業確保農業可持續發展的要求。為尋找制約農業資源利用效率的原因，實現資源優化配置，保護生態環境，有必要了解資源投入產生的增產效果，并據此評價資源是否得到合理利用。在這方面，已有的方法主要是比值分析法[2]、生產函數法[3]、包絡分析法[4]、能量效率評價法[5]、因子－能量評價法[6]、能值評價法[7]等。但目前我國對農業資源利用效率研究還未形成理論體系，許多理論問題尚在探索和完善之中。本文以農業生產中的人工添加資源為對象，探討其投入的增產效果。然而，農業生產需投入諸多種類的人工添加資源并收獲多種產出，在缺少每種產出和特定資源對應數據的條件下，先用TOPSIS法對多種產出進行綜合，在此基礎上，借助農業資源的邊際投入量研究各種人工添加資源的邊際利用狀況，以期能夠較為客觀、準確地了解安徽省各市種植業對資源的利用情況及其地區差異，并在資源利用研究方面有所改進，為從可持續利用角度評價資源利用的合理性提供方法與依據。

2研究方法

2.1農業資源的邊際投入量

仿經濟學“邊際效益”概念，用邊際投入量MRi度量農業資源投入的增產效果：MRi=Δri/ΔQ（1）式中ri為某種具體資源（如電力、農膜、水等）；Q則為農業產出（如谷物、棉花、花生、蔬菜等），由于缺少與特定產出對應的投入數據，為便于討論，本文對產出做了綜合，即Q為農業綜合產出，綜合的方法見2.2章節；Δri及ΔQ為特定資源投入與綜合產出在不同時段的變化量。由公式（1）可見，從效果來看，農業投入資源ri有3種利用狀態：（1）MRi＞0，表示Δri與ΔQ同方向變動，即ri增加或減少，Q相應增加或減少，這表明追加資源ri還有提高產出的余地，此時，MRi越小，表示為了獲得同等產出增加量ΔQ，需要追加的資源量Δri越少。（2）MRi＜0且Δri＜0，表示ri減少Q卻相應增加，這意味著現有生產方式可以實現節約資源ri的目標，是較理想的資源利用狀態。（3）MRi＜0且Δri＞0，表示ri增加Q卻相應減少，這就意味著在現有生產方式下，ri的增加不能產生“增產”效果，繼續追加ri已無必要，因而應減少ri的投入。當資源ri處在（1）狀態和（2）狀態時，表明其得到了較合理的利用，尤其使資源處在（2）狀態是“農業可持續發展”追求的目標。

2.2TOPSIS方法

用TOPSIS法（TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoIdealSolution）[8]確定農業綜合產出Q的思路是：將各市的農業產出作為樣本，先建立由m個樣本（即m個市）和n個指標（即n種農業產出）組成的討論對象，則n個指標構成了一個n維空間，每個樣本對應此空間一個特定點，共有m個空間對應點；再在此空間中找出兩個參照點：所有指標的最大值和最小值分別構成的空間點X+（最大參照樣本）、X-（最小參照樣本）；然后分別計算每個樣本與參照樣本X+、X-間的距離（即空間兩點間的距離）d+、d-；最后計算貼近度Q作為農業綜合產出。具體操作步驟是：（1）選擇指標并建立矩陣。根據研究目的和指標的可獲取性，建立一個由m個樣本n個指標構成的矩陣X=(xij)m×n，xij為指標實際值，i為樣本序數，j為指標序數。（2）數據標準化處理。通常xij是有量綱的，為排除量綱及數量級的差異造成的影響，需對矩陣進行標準化處理。本文采用極差標準化處理，這樣處理后的矩陣為X′=(x′ij)m×n。x′ij=xij-min1≤i≤mxijmax1≤i≤mxij-min1≤i≤mxij(i=1，2，，m；j=1，2，，n)（2）式中max1≤i≤mxij、min1≤i≤mxij分別為第j個指標的最大、最小值，各元素取值為0≤x′ij≤1。（3）用標準化矩陣X′中各指標的最大值和最小值確定最大、最小參照樣本X+、X-。對產出而言，最大參照樣本對應最理想的樣本狀態，最小參照樣本對應最不理想的樣本狀態。X+=(max1≤i≤mxi1,max1≤i≤mxi2,,max1≤i≤mxin)X-=(min1≤i≤mxi1,min1≤i≤mxi2,,min1≤i≤mxin)（3）（4）用歐氏距離計算各樣本與X+、X-間的距離d+、d-：d+i=∑j=1n(xij-xj+)2,d-i=∑j=1n(xij-xj-)20≤d+i,d-i≤1(i=1，2，，m)（4）一個樣本所有指標均達到最大值，它與最大參照樣本的距離最小（d+=0），與最小參照樣本的距離最大（d-=1）；而一個樣本所有指標均為最小值時，它與最大參照樣本的距離最大（d+=1），與最小參照樣本的距離最小（d-=0）。對產出而言，d+i越小表示i樣本與期望越接近，d-i越大表示i樣本越遠離最不理想狀態，則i樣本狀態越好。（5）用一個指數（貼近度Qi）來綜合d+i與d-i。對產出來說，Qi越大，表示i樣本狀態越優。若樣本各指標均處于最優（即d+=0）則Qi＝1；若樣本各指標均處于最劣（即d-=0）則Qi＝0。Qi=di-d-i+d+i0≤Qi≤1(i=1，2，，m)（5）。

3結果與討論

為了解安徽種植業資源利用的增產效果及利用的合理性，選擇的農業投入資源為：單位播種面積的農業機械總動力r1(kW/hm2)、用電量r2(kW/hm2)、化肥r3(折純)(kg/hm2)、農藥r4(kg/hm2)、農膜r5(kg/hm2)，灌溉面積r6、節水灌溉面積r7、水土流失治理面積占耕地面積比重r8(%)，單位耕地面積從業人員r9(人/hm2)。農業產出指標則采用：各種作物（包括谷物、棉花、花生、油菜籽、芝麻、黃紅麻、烤煙、蔬菜）的單位面積產出(kg/hm2)。用公式（1）-公式（5）式處理2003年與2009年安徽統計年鑒[9-10]提供的基礎數據：先分別對兩個時間點的農業投入指標進行極差標準化處理，并得到各農業投入指標的變化量，以便比較和討論；再計算相應時點的農業綜合產出及其變化量；然后據此計算資源的邊際投入量，得到2002年與2008年安徽各市綜合產出變化量ΔQ、各種資源邊際投入量MRi（表1）。先看安徽省不同地區的農業資源投入情況。相比2002年，2008年大多數市的農機總動力r1、用電量r2、農膜r5、節水灌溉r7、水土流失治理r8的投入量增加（Δri＞0）；而大多數市的農藥r4、灌溉r6的投入量減少（Δri＜0）；化肥r3、從業人員r9投入增加與減少的市大致各占一半。巢湖、安慶、馬鞍山、滁州市除少數幾種農業資源投入增加外，大多數農業資源投入均減少；其余市則是大多數農業資源投入增加。再根據MRi的符號與數值大小討論農業資源追加投入的效果。

由表1可見，亳州、六安、馬鞍山、蕪湖、池州、安慶、黃山市的綜合產出均增加（ΔQ＞0），而ri有增有減，相應有MRi≥0也有MRi＜0：Δri≥0時，MRi≥0，即Q隨ri增加而提高，表明還可以用增加農業資源投入的方式來獲得更多的產出，蕪湖、黃山、池州、六安、亳州市即如此；Δri＜0時，MRi＜0，即ri減少Q卻在增加，這表明在現有生產方式下，減少農業資源的投入也可以繼續增產，這樣的資源利用最為理想，正是資源節約型農業所要追求的生產方式，安慶、馬鞍山市的農業資源利用就處在這種理想狀態，因為它們有較多種資源滿足Δri＜0（即MRi＜0）。合肥、淮北、宿州、蚌埠、阜陽、淮南、滁州、巢湖、宣城、銅陵市的農業綜合產出均減少（ΔQ＜0），而ri有增有減，相應有MRi≥0也有MRi＜0：Δri＜0時，MRi≥0，即Q隨ri的減少而降低，表明要增加農業產出就不宜減少農業資源的投入，即可以通過追加農業資源投入來實現增產，巢湖市（除MR1、MR2、MR5＜0外，其余MRi≥0）的農業資源利用就處此狀態，類似的還有蚌埠、阜陽、淮北市；Δri≥0時，MRi＜0，即ri增加Q卻在相應減少，這表明在現有生產方式下，ri的增加已不再能增產，繼續采用“追加資源來提高農業綜合產出”的生產方式已不可行，是改變生產方式減少資源投入的時候了，宣城市（除MR4-MR6＞0外，其余MRi＜0）的農業資源利用就處此狀態，類似的還有銅陵、滁州、宿州、淮南、合肥市。

4結論

（1）從安徽省特定地區的農業資源利用效果來看，增加農業資源投入，在亳州、六安、蕪湖、池州、黃山市帶來農業綜合產出的增長，致使MRi>0，表明在這些地區，還有通過增加資源投入以獲取更高農業產出的余地，但在配置資源時要注意投入量應適度。而同樣增加資源投入，合肥、淮北、宿州、蚌埠、阜陽、宣城、銅陵市的農業綜合產出卻未與之同步增長，反呈負增長，致使MRi<0，表明在這些地區，因為資源投入已達到或超過農業生產實際需要的資源量，致使資源利用效率降低，因而僅靠擴大資源投入來增加農業綜合產出已難以為繼而且不經濟，只有改變生產方式、在生產實踐中減少不必要的農業資源投入、提高農業資源的利用效率、走資源節約型的內涵式發展道路，當地農業才可能持續發展。多種資源投入減少時，淮南、滁州、巢湖市的農業綜合產出隨之減少，以致MRi＞0，表明在這些地區，也有通過增加資源投入來提高農業綜合產出的余地，如要增產便不宜減少農業資源的投入。同樣是資源投入減少，馬鞍山、安慶市的農業綜合產出卻未因此減少，反而增長，以致MRi＜0，表明在這兩市，農業資源利用效率高，并實現了農業資源的節約利用。（2）就具體農業資源而言，在安徽省，灌溉、化肥、農藥、水土流失治理等資源投入的邊際效率較高，表現為處于2.1章節所述的（1）狀態和（2）狀態的城市多，而農業機械、用電、節水灌溉、農膜等資源投入的邊際效率低，表現為大多數城市處于2.1節所述的（3）狀態。