杜 書，梁彥慶，2，3，張 夢，安湘云，王 昊

（1.河北師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，石家莊050024；2.河北省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，石家莊050024；3.河北省環(huán)境變化遙感識(shí)別技術(shù)創(chuàng)新中心，石家莊050024）

0 引言

農(nóng)業(yè)水資源作為農(nóng)業(yè)安全的重要紐帶，對農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)及國家糧食安全具有長遠(yuǎn)影響[1]。當(dāng)前我國農(nóng)業(yè)用水存在水資源短缺、水質(zhì)惡化、農(nóng)戶用水浪費(fèi)、危機(jī)意識(shí)薄弱等問題[2]，使得糧食生產(chǎn)存在較嚴(yán)重的安全隱患。農(nóng)業(yè)水資源利用效率是反映農(nóng)業(yè)水資源有效開發(fā)、利用、管理的重要綜合指標(biāo)，可以水資源利用相關(guān)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)值與投入成本的比率表示[3]?？茖W(xué)評價(jià)農(nóng)業(yè)水資源利用效率，研究其在空間格局和時(shí)間序列上的差異及原因，可為實(shí)現(xiàn)資源環(huán)境約束下農(nóng)業(yè)效益的最大化、促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)借鑒。

相關(guān)學(xué)者對農(nóng)業(yè)水資源利用效率進(jìn)行了深入研究并取得了豐富成果。王昕[4]等采用DEA 方法對我國省際農(nóng)業(yè)水資源利用效率進(jìn)行測算，總結(jié)得出我國多數(shù)地區(qū)的農(nóng)業(yè)水資源利用效率較高但具有較大節(jié)水潛力。趙姜等[5]運(yùn)用超效率SBMDEA 模型分析得出京津冀地區(qū)農(nóng)業(yè)全要素用水效率雖然整體高于全國水平，但仍存在提升空間，其中河北省的農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力最大，并采用面板Tobit 模型探討了其主要正向和負(fù)向影響因素。武翠芳等[6]基于張掖市甘州區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉用水和投入產(chǎn)出調(diào)查數(shù)據(jù)，采用DEA 方法在對農(nóng)業(yè)水資源利用效率測算及農(nóng)業(yè)節(jié)水潛力估算的基礎(chǔ)上，針對性地提出了相關(guān)政策建議。通過對文獻(xiàn)的梳理可以發(fā)現(xiàn)，雖然對農(nóng)業(yè)水資源利用效率的研究已較為豐富，但仍存在不足之處。一是以往研究多以省際或區(qū)域?yàn)槌叨葋碓u價(jià)農(nóng)業(yè)水資源利用效率，該尺度難以體現(xiàn)出地區(qū)發(fā)展過程中內(nèi)部的不均勻性，如同一行政區(qū)內(nèi)不同地區(qū)的農(nóng)業(yè)水資源利用效率可能存在較大差別，對同一行政區(qū)內(nèi)城市間的對比研究還較為缺乏；二是單一使用DEA 模型進(jìn)行農(nóng)業(yè)水資源利用效率評價(jià)僅關(guān)注了其靜態(tài)角度，無法反映農(nóng)業(yè)水資源利用效率隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，因此，如何從時(shí)間動(dòng)態(tài)角度出發(fā)對農(nóng)業(yè)水資源利用效率進(jìn)行評價(jià)成為研究的重點(diǎn)；三是對于影響河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率內(nèi)部因素的探究還較為缺乏。

河北省作為我國10 個(gè)農(nóng)業(yè)大省之一，由于大部分地區(qū)的年降水量不足100 mm，且都集中在夏季（7-8月），同時(shí)地表水與地下水資源量存在顯著差異，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)水資源總量相對缺乏且時(shí)空分布不均，加之農(nóng)業(yè)水資源浪費(fèi)嚴(yán)重、利用效率較低[7]，使得全省農(nóng)業(yè)水資源日益緊缺，嚴(yán)重危及區(qū)域糧食安全及經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。本文選取河北省11 個(gè)地級(jí)市為研究對象，運(yùn)用DEA 模型和Malmquist 指數(shù)分別從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)角度測算河北省全省及各地級(jí)市的農(nóng)業(yè)水資源利用效率，并通過Tobit 模型對其影響因素進(jìn)行探討，期望為差別化區(qū)域農(nóng)業(yè)水資源利用政策制定提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

河北省地處華北平原，為京津冀城市群的一部分，東臨渤海、內(nèi)環(huán)京津，東南、南銜山東、河南兩省，西倚太行山與山西為鄰，西北、北部與內(nèi)蒙古交界，東北部與遼寧接壤，轄石家莊、唐山、秦皇島、邯鄲、邢臺(tái)、保定、張家口、承德、滄州、廊坊、衡水11 個(gè)地級(jí)市和辛集、定州2 個(gè)省級(jí)直管市。全省地形復(fù)雜多樣，是我國唯一兼有高原、山地、丘陵、平原、湖泊和海濱的省份，地跨海河、灤河2大水系。全省地處溫帶季風(fēng)氣候，年均降水量484.5 mm，月平均氣溫在3 ℃以下，其中7月平均氣溫18～27 ℃，四季分明。2018年耕地面積652.36 萬hm2，農(nóng)作物總播種面積1 306.14 萬hm2，平均降水量507.6 mm，水資源總量164.04 億m3，其中平均降水量和水資源總量分別比多年均值少24.1 mm、40.65 億m3。

2 研究方法與數(shù)據(jù)來源

2.1 DEA-BCC模型

數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）于1978年由著名運(yùn)籌學(xué)家A Charnes 等提出，該線形規(guī)劃模型通過對一個(gè)特定單位效率和一組提供相同服務(wù)類似單位績效的比較，試圖使服務(wù)單位的效率最大化。模型假設(shè)在每一個(gè)時(shí)期t內(nèi)，有n個(gè)決策單元，每個(gè)決策單元（DMUj）有m種投入要素x1j、x2j，…，xmj和s種產(chǎn)出要素y1j、y2j，…，ysj，對于每個(gè)DMUj都有相應(yīng)的效率評價(jià)指數(shù)θ，θ≥1 表示該決策單元DEA 有效[8,9]。由于具有非主觀賦權(quán)、無需事先確定函數(shù)關(guān)系及可分析決策單元無效因素等優(yōu)點(diǎn)，DEA 模型現(xiàn)已成為評價(jià)相對效率的主流技術(shù)工具。傳統(tǒng)DEA 方法主要包括規(guī)模報(bào)酬不變的模型（CCR）和規(guī)模報(bào)酬可變的模型（BCC），其中DEA-BCC 模型在考慮規(guī)模報(bào)酬變動(dòng)的情況下，將綜合效率分解為純技術(shù)效率與規(guī)模效率的乘積（TE=PTE SE）可以評價(jià)DMU 技術(shù)的有效性，其中純技術(shù)效率反映生產(chǎn)領(lǐng)域中技術(shù)更新的速度和技術(shù)推廣的有效程度，規(guī)模效率用來判定各個(gè)DMU 處在的規(guī)模報(bào)酬區(qū)間，通過調(diào)整生產(chǎn)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)綜合效率的最佳狀態(tài)[10]。考慮到各地級(jí)市在農(nóng)業(yè)投入產(chǎn)出方面并不恒定且農(nóng)業(yè)水資源利用效率的規(guī)模報(bào)酬一般可變[11]，選擇投入導(dǎo)向型DEA-BCC 模型對河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率進(jìn)行靜態(tài)評價(jià)。模型的線性規(guī)劃表達(dá)如下[12]：

式中：θ為農(nóng)業(yè)水資源利用效率值；xij為第j個(gè)地市對第i種輸入的投入量；yrj為第j個(gè)地市對第r種輸入的投入量；λj為對應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重；s-、s+為松弛變量；ε為阿基米德無窮小。當(dāng)θ=1時(shí)，表明農(nóng)業(yè)水資源利用效率處于生產(chǎn)前沿面上為技術(shù)有效；當(dāng)θ＜1時(shí)，表明農(nóng)業(yè)水資源利用效率為技術(shù)無效[13]。

2.2 Malmquist指數(shù)

Malmquist 指數(shù)由瑞典經(jīng)濟(jì)學(xué)家和統(tǒng)計(jì)學(xué)家Sten Malmquist在1953年首先提出，1994年Rolf Fare 等人將其與DEA 模型相結(jié)合而被普遍使用[14]。該指數(shù)為實(shí)際產(chǎn)出量與實(shí)際投入量之比，常用于生產(chǎn)分析，其特點(diǎn)在于從技術(shù)變化和技術(shù)效率變化的角度去分解生產(chǎn)率的變化。本文通過與DEA 模型相結(jié)合構(gòu)造每年農(nóng)業(yè)水資源利用效率的最佳前沿面，將各地級(jí)市的效率與最佳前沿面相比，動(dòng)態(tài)測量河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率的全要素生產(chǎn)率，通過分析其動(dòng)態(tài)時(shí)空分異特征來反映效率變化的結(jié)構(gòu)動(dòng)因。全要素生產(chǎn)率（TFP）可分解為技術(shù)進(jìn)步指數(shù)（techch）和技術(shù)效率變化指數(shù)（effch），后者又可進(jìn)一步分解為純技術(shù)效率指數(shù)（pech）和規(guī)模效率指數(shù)（sech）。表達(dá)式為[15]：

式中：t為假設(shè)基期；分別表示第t期和第t+1期的輸入與輸出量。當(dāng)TFP＞1時(shí)，即代表農(nóng)業(yè)水資源利用效率在研究期間實(shí)現(xiàn)了技術(shù)進(jìn)步、管理水平得到提高以及企業(yè)規(guī)模得到改善；當(dāng)TFP＜1時(shí)，則反之。

2.3 Tobit回歸模型

Tobit 回歸模型又稱為受限制因變量模型，適用于解釋變量為一定范圍取值的模型。農(nóng)業(yè)水資源利用效率除了受投入、產(chǎn)出因素的影響外，還會(huì)受到水資源稟賦、農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平、節(jié)水農(nóng)業(yè)水平等的影響，DEA-BCC 模型及Malmquist 指數(shù)無法對此進(jìn)行進(jìn)一步分析，故采用Tobit 回歸模型進(jìn)行探究。由于本文的被解釋變量為效率值，具有離散性，其數(shù)值均在0～1之間，符合這一條件。使用最常見的最小二乘回歸方法進(jìn)行分析會(huì)產(chǎn)生有偏差的結(jié)果[5]，Tobit回歸分析可以有效避免這種情況的發(fā)生[16]，解決被解釋變量受限的情況，其表達(dá)式如下：

式中：Yi為受限因變量；αi為各待估參數(shù)；Xi為各自變量；μi為殘差擾動(dòng)項(xiàng)。

2.4 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)行政區(qū)邊界數(shù)據(jù)來自于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站（http：//bzdt.ch.mnr.gov.cn/）審圖號(hào)為GS(2019)3333 號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖數(shù)據(jù)；統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中農(nóng)作物播種總面積、農(nóng)業(yè)機(jī)械總的動(dòng)力等農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來源于2011-2018年《河北省農(nóng)村統(tǒng)計(jì)年鑒》，第1 產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值等社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于2011-2018《河北省經(jīng)濟(jì)年鑒》，地下水及水資源總量等水資源數(shù)據(jù)來源于2010-2017年《河北省水資源公報(bào)》。由于2013年辛集、定州被設(shè)為省直管市，為保證數(shù)據(jù)的連續(xù)性和一致性，分別將2市數(shù)據(jù)并入到石家莊市和保定市，不再進(jìn)行單獨(dú)分析。

3 河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率時(shí)空分異特征分析

3.1 指標(biāo)選取

測算農(nóng)業(yè)水資源利用效率需確定與效率有關(guān)的投入和產(chǎn)出變量。根據(jù)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)理論，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的投入主要包含土地、勞動(dòng)力和資本等指標(biāo)，且資本因素、勞動(dòng)力因素和自然因素等是影響人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要因素，這3者的有效組合能帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[17]。借鑒陸泉志[18]、李明璗[3]、劉渝[19]、佟金萍[20]等相關(guān)研究成果，遵循可獲得性、可操作性、科學(xué)性和簡潔性原則，結(jié)合河北省農(nóng)業(yè)水資源利用現(xiàn)狀，根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要的水資源、勞動(dòng)力、土地、資本、化肥和農(nóng)藥等各類生產(chǎn)要素選取投入指標(biāo)，從經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出方面選取產(chǎn)出指標(biāo)。投入產(chǎn)出的描述性統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率投入產(chǎn)出描述性統(tǒng)計(jì)Tab.1 Descriptive statistics of input and output of agricultural water resources utilization efficiency in Hebei Province

3.2 農(nóng)業(yè)水資源利用效率靜態(tài)分異特征

運(yùn)用DEAP 2.1軟件，基于投入導(dǎo)向型的DEA-BCC 模型對農(nóng)業(yè)水資源利用效率進(jìn)行測算，結(jié)果分別求均值并計(jì)算出其變動(dòng)率，結(jié)果見表2。

表2 2010-2017河北省各地級(jí)市農(nóng)業(yè)水資源利用效率Tab.2 Agricultural water resource utilization efficiency values of Hebei Province from 2010 to 2017

從河北省整體層面上看，2010-2017年全省農(nóng)業(yè)水資源利用效率以2013年為轉(zhuǎn)折點(diǎn)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，但總體變化幅度較小，平均下降率為2.86%。效率總體上偏低，均值為0.848，這與李明璗等學(xué)者測算結(jié)果較為一致[3]。近幾年效率一直呈下降趨勢，最低值為0.816，明顯低于全省平均水平，表明全省農(nóng)業(yè)水資源利用形勢較為嚴(yán)峻，利用效率還有較大的提升空間，具備一定的節(jié)水潛力。由圖1可知，2017年全省農(nóng)業(yè)水資源利用效率明顯偏低，僅為0.816，比2016年下降2.8%，與各年份均值相差3.2%，其原因在于河北省2017年重點(diǎn)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，推動(dòng)綠色發(fā)展、改革創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)調(diào)整等一系列改革政策措施，在實(shí)施初期由于追求供給的優(yōu)化以及產(chǎn)品的質(zhì)量，導(dǎo)致第1產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值下降，農(nóng)業(yè)水資源利用效率也相對下降。

圖1 2010-2017年河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率Fig.1 Utilization efficiency of agricultural water resources in Hebei Province from 2010 to 2017

從各地級(jí)市層面上看，2010-2017年效率值差距明顯。由圖2 可知，2010-2017年唐山、秦皇島、張家口和承德效率值均為1，實(shí)現(xiàn)了DEA 有效，可以看出這4 市農(nóng)業(yè)水資源利用效率達(dá)到了較高水平。石家莊、邯鄲、保定、滄州和廊坊效率值變動(dòng)率呈下降趨勢，其中邯鄲下降最多，為16.53%，而滄州下降最少，為2.7%，效率值不斷下降表明這5 市處在農(nóng)業(yè)發(fā)展改革的困難期，急需通過提高農(nóng)業(yè)技術(shù)水平等措施改變頹勢。邢臺(tái)和衡水呈上升趨勢，分別上升9.85%、18.34%，其原因在于2 市2010年的效率值較低，下降空間相對較小且近年來農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，使得生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。效率值排名并列第1的唐山、秦皇島由于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，資金投入和農(nóng)業(yè)技術(shù)水平較高；張家口和承德以農(nóng)業(yè)發(fā)展為主，水資源豐富，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)占經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值比例較大。排名后3 位的衡水、保定和邯鄲，農(nóng)業(yè)用水在利用效率上還有較大的提升空間，可能未與水資源及其他生產(chǎn)要素投入進(jìn)行合理配置，在資源配置上有所欠缺所致。

圖2 2010-2017年河北省各地級(jí)市農(nóng)業(yè)水資源利用效率Fig.2 Agricultural water resource utilization efficiency of prefecture-level cities in Hebei Province from 2010 to 2017

3.3 農(nóng)業(yè)水資源利用效率動(dòng)態(tài)分異特征

為了更好地反映河北省各地級(jí)市之間農(nóng)業(yè)水資源利用效率在不同時(shí)期的變化趨勢與結(jié)構(gòu)動(dòng)因，運(yùn)用Malmquist 指數(shù)測算出技術(shù)進(jìn)步指數(shù)（techch）、技術(shù)效率變化指數(shù)（effch）、純技術(shù)效率指數(shù)（pech）、規(guī)模效率指數(shù)（sech）、全要素生產(chǎn)率（TFP）及其增長率進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，結(jié)果見表3。

表3 2010-2017年河北省農(nóng)業(yè)水資源TFP指數(shù)及分解Tab.3 TFP index and decomposition of agricultural water resources in Hebei Province from 2010 to 2017

3.3.1 時(shí)序分異特征

由圖3 可知，2011-2017年河北省的TFP指數(shù)值呈先增長后下降的趨勢，均值為1.072，平均增長率為7.2%，整體水平有所提高。其中，2017年指數(shù)值和增長率有一定幅度的下降，原因是該年份為河北省制定的農(nóng)業(yè)水資源管理制度、減少地下水超采、推廣節(jié)水灌溉技術(shù)等系列措施實(shí)施初期，而這些措施落實(shí)滯后所致。

圖3 2010-2017年河北省農(nóng)業(yè)水資源TFP指數(shù)及其增長率Fig.3 TFP index and its growth rate of agricultural water resources in Hebei Province from 2010 to 2017

從技術(shù)效率變化指數(shù)（effch）看，2011-2013年呈正增長趨勢，其他年份則呈負(fù)增長。在對技術(shù)效率內(nèi)部分解中發(fā)現(xiàn)，純技術(shù)效率指數(shù)（pech）和規(guī)模效率指數(shù)（sech）呈現(xiàn)“W”形變化，表明全省節(jié)水管理、政策實(shí)施以及規(guī)模約束方面的規(guī)范管理有一定欠缺，應(yīng)努力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)的規(guī)范與科學(xué)管理，推動(dòng)農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的提高。

從技術(shù)進(jìn)步指數(shù)（techch）看，技術(shù)變化在2011-2016年呈上升趨勢，2017年則呈下降態(tài)勢，與TFP指數(shù)的變化趨勢相一致，表明TFP指數(shù)變化的主要原因是技術(shù)變化，農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的進(jìn)步可以提高河北省的農(nóng)業(yè)利用效率。這就意味著，想提高效率，需要不斷改善技術(shù)效率以及加大技術(shù)進(jìn)步，規(guī)范管理水平，避免盲目投資以及管理混亂帶來的效率下降。

從平均水平看，2010-2017年的技術(shù)效率變化指數(shù)（effch）以及純技術(shù)效率指數(shù)（pech）、規(guī)模效率指數(shù)（sech）呈下降趨勢，而技術(shù)進(jìn)步指數(shù)（techch）和TFP指數(shù)則呈上升趨勢，變化一致，體現(xiàn)出技術(shù)進(jìn)步指數(shù)變化是影響農(nóng)業(yè)水資源利用效率的主導(dǎo)因素。

3.3.2 空間分異特征分析

河北省11 市2010-2017年各自年平均生產(chǎn)率指數(shù)結(jié)果見表4。由表4 可知，各地級(jí)市全要素生產(chǎn)率（TFP）年均增長率為7.2%，僅技術(shù)進(jìn)步指數(shù)（techch）有所提升，年均增長率為7.6%，年均技術(shù)效率變化指數(shù)（effch）以及純技術(shù)效率指數(shù)（pech）、規(guī)模效率指數(shù)（sech）有所下降，表明技術(shù)進(jìn)步是提高各地級(jí)市TFP指數(shù)的主導(dǎo)因素。

表4 2010-2017年河北省各地級(jí)市平均農(nóng)業(yè)水資源TFP指數(shù)及分解Tab.4 TFP index and decomposition of average agricultural water resources in Hebei Province from 2010 to 2017

從技術(shù)效率變化指數(shù)分析，純技術(shù)效率和規(guī)模效率指數(shù)都小于1，表明純技術(shù)效率和規(guī)模效率在阻礙農(nóng)業(yè)水資源利用效率的提高。

從河北省各地級(jí)市農(nóng)業(yè)水資源利用效率的變化情況來看，TFP變化都大于1，且技術(shù)進(jìn)步指數(shù)（techch）的變化情況與其基本一致，這表明水資源利用效率的提高主要來源于技術(shù)的進(jìn)步。

由圖4可知，TFP增長率較高區(qū)（高于9.0%）為承德和秦皇島，表明該區(qū)農(nóng)業(yè)水資源利用效率在快速提升，農(nóng)業(yè)技術(shù)水平進(jìn)步較快，應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)保持效率的穩(wěn)定快速增長。增長率中等區(qū)（6.0%～9.0%）為張家口、保定、衡水、邢臺(tái)以及唐山，該區(qū)的農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)水平較高，農(nóng)業(yè)種植面積較大，應(yīng)該積極轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式，大力發(fā)展農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)。增長率偏低區(qū)（低于6.0%）為滄州、廊坊、石家莊、邯鄲，該區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對較高，具有較強(qiáng)的發(fā)展農(nóng)業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，應(yīng)更加重視技術(shù)水平的提高，促進(jìn)效率進(jìn)一步增長。

圖4 河北省各地級(jí)市農(nóng)業(yè)水資源TFP增長Fig.4 TFP growth rate of agricultural water resources in each city of Hebei Province

4 河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率影響因素分析

4.1 變量選擇與模型分析

本文以河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率為被解釋變量，選取影響因素指標(biāo)為解釋變量，采取Tobit 回歸模型分析水資源利用效率的影響因素?；陉懭綶18]、趙姜[5]、劉瑜[19]等對效率影響因素的研究，考慮地級(jí)市數(shù)據(jù)的可得性，選取以下核心變量：①水資源稟賦，以年均降水量和人均降水量表示；②水資源結(jié)構(gòu)，以地下水占水資源總量的比例表示；③農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，以糧食和蔬菜種植面積的比值和牧漁業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重表示；④農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平，以人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值表示；⑤節(jié)水農(nóng)業(yè)水平，以節(jié)水灌溉面積與有效灌溉面積的比值表示；⑥機(jī)械化程度，以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力表示。模型回歸結(jié)果見表5。

4.2 Tobit模型回歸結(jié)果分析

根據(jù)表5的回歸結(jié)果，影響效果如下。

表5 Tobit模型回歸結(jié)果Tab.5 Regression results of Tobit model

（1）在水資源稟賦方面，年均降水量的回歸結(jié)果不顯著，人均水資源量在10%的水平上顯著，且年均降水量和人均水資源量對河北農(nóng)業(yè)水資源利用效率呈負(fù)向影響。河北廣泛種植的小麥、玉米等耐旱、耐寒和耐貧瘠性的作物，對降水的依賴性較低。人均水資源量對農(nóng)業(yè)水資源利用效率呈負(fù)向影響，盡管并不明顯，但是與諸多學(xué)者所研究的結(jié)論一致[5,20-23]，出現(xiàn)這種負(fù)向影響的原因可能是人均水資源的增加會(huì)弱化農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)，造成水資源的浪費(fèi)，而且水資源的增加有可能使得農(nóng)民對節(jié)水灌溉設(shè)備的使用減少，造成節(jié)水技術(shù)需求與技術(shù)開發(fā)的驅(qū)動(dòng)力不足。

（2）在水資源結(jié)構(gòu)方面，地下水占水資源總量的比例對河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率在1%的水平上顯著，呈負(fù)向影響。河北省是個(gè)缺水大省，地下水是居民生活的保障，隨著近年來南水北調(diào)工程的發(fā)展，部分地區(qū)使用外省調(diào)配的水資源，這使得地下水的使用率相對減少。因此對農(nóng)業(yè)進(jìn)行灌溉時(shí)，會(huì)減少農(nóng)作物對地下水的需求，有可能造成水資源的浪費(fèi)，同時(shí)弱化農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)。

（3）在農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)方面，糧食和蔬菜種植面積的比值在5%的水平上顯著，呈負(fù)向影響；牧漁業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重在1%的水平上顯著，呈正向影響。這種結(jié)果可能是由于農(nóng)業(yè)創(chuàng)新改革中，優(yōu)化種植和養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的政策，農(nóng)民在糧食和蔬菜種植中追求高質(zhì)量從而減少種植面積，以致糧食和蔬菜種植面積的比值與農(nóng)業(yè)水資源利用效率呈負(fù)向影響；牧漁業(yè)養(yǎng)殖結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使得牧漁業(yè)的產(chǎn)值不斷增加從而提高了農(nóng)業(yè)水資源的利用效率。

（4）在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平方面，人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值對河北農(nóng)業(yè)水資源利用效率在1%水平上顯著，呈正向影響。一般來說，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平越高地區(qū)的農(nóng)民越容易接納先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展理念，農(nóng)民人均產(chǎn)值越高說明農(nóng)民手里資金越充裕，從而有能力采用先進(jìn)且高效的節(jié)水技術(shù)設(shè)施。

（5）在節(jié)水農(nóng)業(yè)水平方面，節(jié)水灌溉面積與有效灌溉面積的比值在5%的水平上顯著，呈正向影響。河北省近年來不斷改進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)設(shè)施，改善農(nóng)業(yè)種植中存在的資源浪費(fèi)和效率低下等問題，促進(jìn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型，其中節(jié)水灌溉是很重要的一環(huán)，節(jié)水灌溉面積所占比重高，農(nóng)業(yè)水資源利用效率也會(huì)相應(yīng)提高。

（6）在機(jī)械化程度方面，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力呈負(fù)向影響但不顯著，其原因可能是隨著科技和技術(shù)的發(fā)展，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)被放大，使得汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的農(nóng)業(yè)設(shè)備使用量增加。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

本研究基于地理學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)視角，從市域尺度出發(fā)，運(yùn)用投入導(dǎo)向性且規(guī)模報(bào)酬可變的DEA-BCC 模型和Malmquist指數(shù)分別對2010-2017年河北省11 個(gè)地級(jí)市農(nóng)業(yè)水資源利用效率的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征進(jìn)行分析，并采用Tobit 模型對其影響因素進(jìn)行探討，主要結(jié)論如下。

（1）農(nóng)業(yè)水資源利用效率靜態(tài)評價(jià)的結(jié)果顯示，2010-2017年河北省各地級(jí)市農(nóng)業(yè)水資源利用效率呈現(xiàn)明顯差異。從空間上看，唐山、秦皇島、張家口和承德排名較高，而衡水、保定和邯鄲的排名較低，總體呈“北高南低”的分布特征。從時(shí)序上看，效率值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，總體上呈小幅的下降態(tài)勢，從2010年的0.840增長至2013年的0.871，再降至2017年的0.816，平均下降率為2.86%。

（2）農(nóng)業(yè)水資源利用效率動(dòng)態(tài)評價(jià)的結(jié)果顯示，2011-2017年河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率全要素生產(chǎn)率（TFP）整體水平在不斷提高，TFP指數(shù)平均值為1.072。技術(shù)效率變化（effch）以及純技術(shù)效率（pech）、規(guī)模效率指數(shù)（sech）有所下降，技術(shù)進(jìn)步（techch）和TFP指數(shù)有所上升。從11個(gè)地級(jí)市效率的變化情況來看，盡管各地級(jí)市TFP變化指數(shù)差異較大，但都大于1，且與技術(shù)進(jìn)步指數(shù)（techch）的變化情況基本一致，表明河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率的提高主要來源于技術(shù)進(jìn)步。

（3）Tobit 模型回歸結(jié)果顯示，牧漁業(yè)占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的比重、人均農(nóng)業(yè)產(chǎn)值和節(jié)水灌溉與有效灌溉面積的比值對河北農(nóng)業(yè)水資源利用效率呈正向影響，年均降水量、人均水資源、地下水占水資源總量的比例、糧食和蔬菜種植面積的比值和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力對河北農(nóng)業(yè)水資源利用效率呈負(fù)向影響。結(jié)合河北省實(shí)際發(fā)現(xiàn)，農(nóng)民節(jié)水意識(shí)不強(qiáng)、節(jié)水灌溉水平不高、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較低以及本身缺水性嚴(yán)重可能是導(dǎo)致河北省農(nóng)業(yè)水資源利用效率不高的主要原因。

（4）本文基于宏觀統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，由于市級(jí)尺度資料的缺失，在指標(biāo)選取中以水利工程向農(nóng)業(yè)的供水量代替了農(nóng)業(yè)供水量，未來可通過對各地級(jí)市農(nóng)業(yè)供水量和用水量展開調(diào)查獲取該指標(biāo)實(shí)際數(shù)據(jù)。農(nóng)業(yè)水資源利用效率的影響機(jī)制極為復(fù)雜，由于目前學(xué)術(shù)界針對農(nóng)業(yè)水資源利用效率的指標(biāo)體系構(gòu)建尚未有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本文選取水資源稟賦、水資源結(jié)構(gòu)、農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)水平、節(jié)水農(nóng)業(yè)水平、機(jī)械化程度等指標(biāo)具有一定的局限性，后續(xù)研究會(huì)加強(qiáng)遙感數(shù)據(jù)、水資源利用空間數(shù)據(jù)等多元數(shù)據(jù)的運(yùn)用與探索。

5.2 建議

（1）優(yōu)化資源配置，調(diào)整農(nóng)作物最優(yōu)種植結(jié)構(gòu)。優(yōu)化農(nóng)業(yè)投入的資源配置，因地制宜調(diào)整河北省各地級(jí)市的農(nóng)作物結(jié)構(gòu)，探索新型的種植模式，建立不同農(nóng)作物生長與季節(jié)、地形等相吻合的節(jié)水、優(yōu)質(zhì)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)。如渤海海濱地區(qū)發(fā)展?jié)O業(yè)，華北平原地區(qū)培育多種糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物，太行與燕山山地地區(qū)推廣采摘等生態(tài)觀光特色產(chǎn)業(yè)等，充分利用河北省氣候雨熱同期與地形類型多樣的優(yōu)勢，深入挖掘資源配置潛力。

（2）激發(fā)內(nèi)生動(dòng)力，建立農(nóng)業(yè)節(jié)水激勵(lì)機(jī)制。河北省效率較低的南部地級(jí)市應(yīng)緊密結(jié)合當(dāng)?shù)厥∏?、水情，?yán)厲打擊水資源浪費(fèi)行為，研究節(jié)水宣傳教育實(shí)施方案，細(xì)化節(jié)水宣傳教育內(nèi)容，并通過加大宣傳增強(qiáng)農(nóng)民的節(jié)水意識(shí)。相對高效率的北部各地級(jí)市在農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的過程中以經(jīng)濟(jì)獎(jiǎng)補(bǔ)激發(fā)節(jié)水動(dòng)力，對達(dá)標(biāo)的節(jié)水型灌區(qū)、主動(dòng)發(fā)展季節(jié)性休耕和旱作農(nóng)業(yè)的農(nóng)戶等實(shí)行補(bǔ)貼。

（3）加大科技的投入力度，科學(xué)發(fā)展農(nóng)業(yè)。河北省農(nóng)業(yè)灌溉方式以大水漫灌為主，利用方式較為低效，相關(guān)部門需重點(diǎn)加強(qiáng)對農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施的投入，大力發(fā)展噴灌、微灌、滴灌等節(jié)水技術(shù)，通過資金完善農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的引水和灌溉體系。繼續(xù)鞏固南水北調(diào)工程，并在此基礎(chǔ)上擴(kuò)寬引調(diào)水渠道、積極爭取引黃水量，為科學(xué)發(fā)展農(nóng)業(yè)提供水資源支持。