3.1 山东省农业生态效率的时间变化
以1998—2017年山东省134个县(市、区)的投入、产出要素为评价对象,基于非径向、非角度、规模报酬可变(VRS)的超效率SBM模型[公式(1)和(2)],运用maxDEA Pro 7软件计算出各DMU的农业生态效率值,并绘制出时间变化趋势图(图1)。从图中可以看出,1998—2017年,山东省农业生态效率值总体呈波动上升趋势,但基本处于0.6以下水平,总体偏低。1998—2017年,山东省人口总量增加1 137万人,粮食需求量增加542万t,农民为提高产量以满足庞大的粮食需求而大量投入农药、化肥等增产性物质,使该时期农药无效利用、化肥流失、农膜残留的冗余率分别达66.36%,57.90%,80.79%,农业面源污染严重,农业生态效率值始终处于较低水平。具体可分为3个阶段:第一阶段为1998—2001年,农业生态效率缓慢下降,由1998年的0.2下降至2001年的0.15。在该时期内,投入以及非期望产出冗余率均值分别由1998年的75%,77%增加至2001年的88%,92%,达到研究期间最大值,而期望产出冗余率保持不变,表明该阶段农业生态效率的下降主要是由于投入以及非期望产出冗余的增大造成的,值得注意的是,投入指标中化肥、农药、农膜的冗余最为严重,均大于50%,因此农业生产活动中化肥、农药、农膜的过量使用是导致该阶段农业生态效率下降的最主要原因; 第二阶段为2001—2004年,该阶段农业生态效率值波动起伏较大,在2002年骤升至0.6后下降至2004年的0.33,但下降幅度小于上升幅度,总体仍表现为增加趋势,主要由于2001年以来“三农”问题的提出对山东省农业生态化的发展起到了积极的促进作用,农民生活条件显著改善,农村生态建设扎实推进,同时“两湖一河”流域农田“两减三保”行动实施以来,流域内12市69县(市、区)高产粮田、瓜菜田化肥使用量比项目实施前减少30%,农药使用量降低30%～40%,农业面源污染治理效果显著; 第三阶段为2004—2017年,农业生态效率波动上升,由0.33上升至0.54。当前生态环境的恶化日益引起人们的重视,政府大力发展生态农业、循环农业,相继建成沿黄生态高效现代农业示范区和各类农业科技示范区,同时农民自身素质不断提高、环保意识增强也在一定程度上促进了农业生态效率的上升。
图1 1998-2017年山东省农业生态效率及投入、产出冗余率的时间变化
3.2 山东省农业生态效率的空间差异
运用ArcGIS 10.5软件将1998年、2004年、2010年、2017年省各县的农业生态效率值分成4类:低效率(0～0.3)、中等效率(0.3～0.6)、较高效率(0.6～0.9)、高效率(>0.9),并绘制出相应年份山东省县域农业生态效率分布图(图2)。总体来看,山东省农业生态效率中高值区域以鲁中地区和山东半岛的青岛、烟台地区为中心呈扩张趋势,逐渐形成自西向东“低—高—低—高”的带状分布形式。
图2 1998-2017年山东省农业生态效率的空间分布
1998年,仅济南市中区、天桥区、历下区、平度市、安丘市、寿光市、烟台开发区、济宁市中区、东昌府区以及冠县达到完全效率,章丘市、滕州市、栖霞市、青州市、阳谷县、莘县处于中等效率水平,主要由于这些地区农业经济发展较快,农业经营模式已由片面追求经济利益转向开始注重生态效益。
2004年,农业生态效率中高效率值地区数量上升,主要集中于鲁中地区的济南、淄博、泰安,南部的济宁、枣庄以及半岛地区的烟台、青岛所辖县(市、区)。而栖霞市、青州市、东昌府区、阳谷县等下降明显,均由高效率值下降至低效率值,说明各地区农业生态效率值存在波动性。
2010年,农业生态效率较2004年上升明显,中等效率和较高效率的县(市、区)占比达28%,济阳县、章丘市、博山区、临淄区、周村区等21个县(市、区)达到完全效率,空间上自西向东“低—高—低—高”的带状分布形式基本形成。
2017年,农业生态效率低效率的地区数量总和仅占总县(市、区)数量的34%,整体达到较高水平。黄河三角洲地区虽然是国家高效生态经济区、国家级自然保护区,但农业基础条件差、生态环境脆弱等问题使得该地区的东营市,滨州市的无棣县、沾化县,德州市的乐陵市,潍坊市的寒亭区、昌邑市,淄博市的高青县等地区农业生态效率持续偏低; 鲁西地区是山东省重要的粮食生产基地,粮食产量占全省的47%,“高投入,高产出,高污染”的农业生产模式抑制了鲁西地区的菏泽市,德州市的德城区、齐河县,聊城市的东昌府区、东阿县,济宁市的鱼台县、兖州区等地区农业生态效率的提高; 临沂市位于鲁中南山地丘陵区,是山东省重要的水源涵养地,水土流失严重,加之地形起伏大、坡耕地面积多,农业机械化程度较低,使该地区农业发展相对滞后,农民更注重农产品的增收而忽视了农业生产活动所产生的面源污染,导致农业生态效率偏低。
为了探究山东省各县(市、区)农业生态效率的空间集聚效应,根据公式(3),运用ArcGIS 10.5软件中的空间统计工具计算1998—2017年的全局Moran's I值(表3)。由于1998—2002年的p值未通过显著性检验,因此,仅对2003—2017年的全局Moran's I值进行相关分析,结果显示,Moran's I值由2003年的0.39下降至2015年的0.16,后又上升至2017年的0.26,且均在1%显著水平上通过检验,表明山东省农业生态效率在空间分布上呈显著的正相关性,地理空间格局是影响山东省农业生态效率的重要因素[1],2003—2015年,但空间集聚效应在波动中呈减弱态势,说明各县(市、区)在发展农业经济的同时降低了对地区间交流合作的重视度,使得相邻县(市、区)之间的差异逐渐增大,2015年以后,为缩小各县(市、区)之间差异,相邻县(市、区)逐渐加强交流合作,使得Moran指数开始增大。
表3 2003-2017年山东省农业生态效率全局Moran'I
3.3 山东省农业生态效率的影响因素分析
基于1998—2017年的山东省农业生态效率值,构建STIRPAT多变量非线性模型,在通过最小二乘法(Ordinary Least Squares,OLS)进行回归分析的基础上,为进一步考察被解释变量内部不同影响因素的差异[26],采用分位数回归法(QR)作进一步分析。根据公式(4)得到如下拟合结果(表4)。
OLS回归和QR回归结果都表明,农民人均纯收入、第一产业占比、机械化水平、人均播种面积、财政支农、种植结构对山东省农业生态效率有显著影响,城镇化水平对农业生态效率没有显著作用,主要因为城镇化水平升高,一方面能够通过增长极作用将经济增长的红利(科技、教育、卫生医疗等)由城市渗透扩散到农村地区,从而提高农村的物质与精神文明[12],另一方面农村大量高素质青壮年涌入城市,剩余劳动力农业经营方式粗放、生产效率低下,不利于农业生态效率的提高。
农民人均纯收入系数随着分位数的增加而逐渐下降,但均在1%水平上显著,说明农业生态效率受低水平的农民人均纯收入影响更大。农民人均纯收入反映的是该地区农村居民收入的平均水平,农民人均纯收入的提高意味着农民生活质量的改善,农民在高生活水平下更容易接受先进的生产技术和生态观念。因此,应大力促进省内农村劳动力多渠道转移就业和增收,改善农村基础设施,推广先进、绿色的生产理念。
第一产业占比在0.25,0.5分位点上与农业生态效率呈显著正相关,在0.75分位点上无显著影响,说明对0.75分位点以上的县(市、区),第一产业占比已不是制约其农业生态效率提升的因素。一产占比高,当地经济发展对农业的依赖程度大,政府、农民更重视农业生产效率以及农业污染的治理,但一产占比过高非但不会对农业生态效率产生正向影响,反而会抑制当地工业经济的发展。因此,做好各部门经济协调发展与农业生态效率提高“两手抓”的工作对当前山东省生态经济的发展至关重要。
机械化水平在所有分位点上均与农业生态效率呈显著负相关。机械化水平的上升虽在一定程度上有利于农业生产效率的提高,但粮食生产资料在机械化大规模经营中得不到充分利用会造成农业投入增加、污染加重。因此,需要在保证农业现代化的前提下合理配置生产资料,减少农业污染。
人均播种面积在0.25,0.5,0.75分位点上对农业生态效率产生微弱的先升后降影响,且系数均为负。农业生产规模的扩大不利于土地、资本、劳动力等生产要素的优化配置,人均播种面积过大,很难做到农作物的精细化管理。因此,对于分位点较低和较高的县(市、区),应积极完善农村土地分配制度,禁止滥垦、乱占土地,尤其针对黄河三角洲地区集中分布的未利用地,要在确保生态建设和环境保护用地的前提下,合理配置农地经营规模。
财政支农水平在0.75分位点上对农业生态效率无显著影响,在0.25,0.5分位点上均产生负向影响。说明山东省财政资金配置结构不合理,财政支农更多地倾向于农业经济发展而忽略了农业生态质量,由此可见,促进农业生态化发展要重视财政支农资金的合理分配,对分位点低的县(市、区)进行重点调控。
种植结构仅在0.5分位点上与农业生态效率呈显著负相关。以粮食作物为主的种植结构在产生一定经济效益的同时势必会带来严重的农业污染,忽视当地自然生态条件大量种植粮食作物非但不利于当地水土保持与农业资源的可持续利用,也会对生态环境造成严重的破坏。鲁西地区以粮食作物为主的种植结构严重阻碍了该地区农业生态效率的提高,需要合理分配农作物经营规模,缓解当地的环境压力。
