盧瑋楠,劉霽瑤,趙敏娟

(西北農(nóng)林科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

引 言

改革開(kāi)放以來(lái),中國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)了飛速增長(zhǎng),糧食供給也實(shí)現(xiàn)了由長(zhǎng)期短缺到總量基本平衡的轉(zhuǎn)變[1]。然而,長(zhǎng)期依賴大規(guī)模要素投入的粗放生產(chǎn)方式與廢棄物的不合理處置給資源供給和環(huán)境保護(hù)帶來(lái)了巨大的壓力[2],作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)要素的水資源首當(dāng)其沖。中國(guó)農(nóng)業(yè)用水占國(guó)內(nèi)用水總量的62.32%,但農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)和水分生產(chǎn)率僅相當(dāng)于世界先進(jìn)水平的60%[3]。中國(guó)正處于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型期,農(nóng)業(yè)化學(xué)品促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的生產(chǎn)方式形成了嚴(yán)重的路徑依賴[4],使得中國(guó)農(nóng)業(yè)源廢水污染物排放量(氨氮、COD、TN、TP)長(zhǎng)年維持高位,嚴(yán)重危害農(nóng)業(yè)生態(tài)安全。水資源結(jié)構(gòu)性稀缺、水環(huán)境惡化、水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)加劇[5],三者交織在一起,使得農(nóng)業(yè)水資源問(wèn)題成為制約中國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。

面對(duì)日益嚴(yán)峻的水資源問(wèn)題,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在2019年發(fā)布的《國(guó)家節(jié)水行動(dòng)方案》中明確了農(nóng)業(yè)發(fā)展節(jié)水增效的目標(biāo),以切實(shí)提高水資源利用效率和水安全保障能力。作為中國(guó)重要的生態(tài)功能區(qū)和糧食基地[6],黃河流域水資源狀況關(guān)系著國(guó)家生態(tài)安全。然而,人口和經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)、城市化和工業(yè)化快速發(fā)展等因素使得黃河流域水資源供需問(wèn)題日益凸顯,對(duì)以灌溉為主的流域內(nèi)農(nóng)業(yè)活動(dòng)形成了巨大挑戰(zhàn)[7]。因此,基于綠色發(fā)展的視角,測(cè)度黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率,并探討其時(shí)空動(dòng)態(tài)演化特征及收斂效應(yīng),對(duì)于推進(jìn)黃河流域農(nóng)業(yè)節(jié)水增效并制定區(qū)域綠色農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展戰(zhàn)略均具有重要的理論參考和現(xiàn)實(shí)意義。

科學(xué)評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)用水效率并探究其發(fā)展規(guī)律是全面提升農(nóng)業(yè)用水效率的基本前提[8],相關(guān)研究主要集中于三個(gè)方面:一是農(nóng)業(yè)用水效率的測(cè)度與評(píng)價(jià)。農(nóng)業(yè)用水效率評(píng)價(jià)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)多目標(biāo)、多準(zhǔn)則的綜合問(wèn)題[9],相關(guān)評(píng)價(jià)研究在生產(chǎn)生活過(guò)程中不斷得到發(fā)展與完善,由此衍生出不同的農(nóng)業(yè)水資源效率類型。根據(jù)其發(fā)展歷程,已有研究從對(duì)灌溉水輸送和田間利用工程效率的研究,逐漸轉(zhuǎn)為了對(duì)水資源生產(chǎn)力為指標(biāo)的各種效率研究[10]。Hu等在全要素生產(chǎn)率框架下以“目標(biāo)用水量與實(shí)際用水量之比”衡量用水效率[11],這一測(cè)度思想考慮了各種投入要素的貢獻(xiàn)[12],眾多學(xué)者也在其基礎(chǔ)上分別通過(guò)隨機(jī)前沿函數(shù)法(SFA)[13-14]、數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法(DEA)[15-17]等方法對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率進(jìn)行測(cè)度。二是對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的分布動(dòng)態(tài)、區(qū)域差異進(jìn)行比對(duì)分析。楊騫、馬劍鋒等通過(guò)動(dòng)態(tài)分布圖來(lái)分析中國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率的區(qū)域差異及時(shí)序演變規(guī)律,發(fā)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率整體呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)及“東高西低”的分布態(tài)勢(shì)[18-19]。然而,僅對(duì)效率的區(qū)域和時(shí)序差異進(jìn)行研究難以深入分析其空間演變的內(nèi)在聯(lián)系。在此基礎(chǔ)上,有學(xué)者嘗試將空間技術(shù)的研究方法拓展到農(nóng)業(yè)用水效率的相關(guān)研究中,Lu等人基于空間探索性分析發(fā)現(xiàn)西北地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率整體呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢(shì),且在空間分布上具有顯著的集聚和依存特征[8]。三是在農(nóng)業(yè)用水效率的收斂性方面,王昕等采用經(jīng)典收斂模型對(duì)中國(guó)農(nóng)業(yè)用水效率的趨同性進(jìn)行實(shí)證分析,認(rèn)為中國(guó)各省份僅存在β收斂趨勢(shì)[20];但周迪等通過(guò)Markov鏈模型的分析,發(fā)現(xiàn)各省份農(nóng)業(yè)用水效率均呈現(xiàn)出明顯的俱樂(lè)部趨同現(xiàn)象[21]。

參照已有研究,學(xué)者們已展開(kāi)了豐富且有意義的研究,但仍存在改進(jìn)和探索的空間:(1)現(xiàn)有研究?jī)H以單要素或只考慮期望產(chǎn)出的效率值來(lái)衡量一個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率水平,在評(píng)估中往往忽略了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)過(guò)程中由于負(fù)外部性而產(chǎn)生的農(nóng)業(yè)面源污染等非期望產(chǎn)出,因此測(cè)算的效率估計(jì)值可能存在偏誤。(2)目前已有研究大都以國(guó)家或省級(jí)單位為研究尺度,以大尺度區(qū)域?yàn)檠芯繉?duì)象雖然可以從宏觀視角把控區(qū)域整體農(nóng)業(yè)用水效率動(dòng)態(tài)演進(jìn),卻難以深入檢驗(yàn)地區(qū)內(nèi)部農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的差異性特征,而空間結(jié)構(gòu)的尺度依賴性和地級(jí)政府在協(xié)調(diào)市域內(nèi)資源分配過(guò)程中的重要作用都使得中觀地理單元的研究較為稀缺并亟待改進(jìn)。(3)針對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率收斂性的研究較為鮮見(jiàn)且基本都建立在空間個(gè)體均質(zhì)、無(wú)關(guān)聯(lián)的假設(shè)上[22],但隨著中國(guó)農(nóng)業(yè)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的日趨開(kāi)放和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素的加速流動(dòng),忽視空間效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致收斂結(jié)果有所偏差。

針對(duì)以上研究不足,本文做出了以下三方面的貢獻(xiàn):一是將農(nóng)業(yè)碳排放和農(nóng)業(yè)面源污染排放作為非期望產(chǎn)出指標(biāo),利用全局參比超效率SBM模型測(cè)度黃河流域87個(gè)地市2009-2018年的農(nóng)業(yè)用水效率;二是通過(guò)LISA集聚與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓-重心轉(zhuǎn)移模型將黃河流域尺度下農(nóng)業(yè)用水效率集聚范圍與重心演化路徑可視化,創(chuàng)新性地揭示了農(nóng)業(yè)用水效率在時(shí)空演變過(guò)程中的發(fā)展趨勢(shì)特征;三是考慮到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的空間效應(yīng),通過(guò)空間計(jì)量模型識(shí)別和探究黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率增長(zhǎng)的空間收斂特征,并分別對(duì)流域的上中下游展開(kāi)討論。

一、 研究方法、變量選取與數(shù)據(jù)來(lái)源

(一) 研究方法

1.全局超效率SBM模型。與傳統(tǒng)的SBM模型相比,全局超效率SBM模型以所有時(shí)期的投入產(chǎn)出作為共同的生產(chǎn)技術(shù)參考集來(lái)確定一個(gè)生產(chǎn)前沿面[23],模型構(gòu)建為:

PG=P1∪P2∪…∪Pt

(1)

(2)

(3)

式中,假設(shè)有n個(gè)決策單元,每個(gè)決策單元由投入m,期望產(chǎn)出r1和非期望產(chǎn)出r2構(gòu)成,x、yd、yu為相應(yīng)的投入矩陣、期望產(chǎn)出矩陣和非期望產(chǎn)出矩陣中的元素,Pt代表當(dāng)期截面決策單元投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)構(gòu)建的生產(chǎn)參照集,PG代表基于全局基準(zhǔn)的投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)所構(gòu)造的生產(chǎn)參照集。

2.農(nóng)業(yè)用水效率。本文借鑒Hu等[11]的定義來(lái)測(cè)算農(nóng)業(yè)用水效率,即目標(biāo)用水量與實(shí)際用水量之比,具體模型如下:

(4)

3.標(biāo)準(zhǔn)差橢圓-重心模型。該模型通過(guò)構(gòu)建地理要素的空間分布橢圓,分析地理要素空間分布的中心性、方向性和空間分布形態(tài)等特征[24],主要參數(shù)的計(jì)算公式如下:

(5)

(6)

(7)

4.空間收斂模型。收斂模型是通過(guò)考察不同地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率的增長(zhǎng)率來(lái)分析其變化趨勢(shì)[25],本研究結(jié)合農(nóng)業(yè)用水效率變化的因素,引入空間權(quán)重矩陣構(gòu)建空間面板模型對(duì)黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的收斂性進(jìn)行檢驗(yàn):

(1)經(jīng)典β收斂模型:

(8)

(2)空間β收斂模型：

(9)

式中,當(dāng)τ=0且φ=γk=0時(shí),式(9)為空間滯后模型(SLM);當(dāng)ρ=0且φ=γk=0時(shí),式(9)為空間誤差模型(SEM);wij為空間權(quán)重矩陣w中的元素,本文使用地理距離權(quán)重矩陣。

(二) 變量選取

1.核心變量。農(nóng)業(yè)用水效率。綠色發(fā)展視角下的農(nóng)業(yè)用水效率本質(zhì)上是在一定的生產(chǎn)力水平下,在水資源等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素投入固定時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)盡可能大的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、糧食產(chǎn)出,并逐漸降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的污染物對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞[26],綜合反映了農(nóng)業(yè)發(fā)展中“經(jīng)濟(jì)-資源-環(huán)境”系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)系。本文以種植業(yè)為研究對(duì)象,參考相關(guān)研究[27-29]構(gòu)建農(nóng)業(yè)用水效率評(píng)價(jià)指標(biāo)(見(jiàn)表1)。由于篇幅限制,有關(guān)農(nóng)業(yè)面源污染與農(nóng)業(yè)碳排放的具體計(jì)算方法請(qǐng)參考相關(guān)文獻(xiàn)[28-30]。在此基礎(chǔ)上,本文使用MAXDEA軟件,基于全要素的思想,采用非徑向、規(guī)模報(bào)酬不變的全局超效率SBM模型,測(cè)算2009-2018年黃河流域87個(gè)地市(州、盟)的農(nóng)業(yè)用水效率。

表1 指標(biāo)與變量定義

2.控制變量?？疾燹r(nóng)業(yè)用水效率的條件收斂性需要考慮到自然稟賦和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等多種因素的影響。參考已有研究[8,18-19],并考慮數(shù)據(jù)的可獲得性,本文選取以下控制變量:農(nóng)村人均可支配收入,反映經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響;人均水資源量,反映水資源稟賦條件對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響;城鎮(zhèn)化水平,反映社會(huì)發(fā)展水平對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響;農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平,反映農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響;有效灌溉水平,反映耕地灌溉的有效性對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響;農(nóng)業(yè)用水占比,反映用水結(jié)構(gòu)對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的影響。具體指標(biāo)測(cè)算公式見(jiàn)表1(各指標(biāo)單位見(jiàn)表2)。本文對(duì)農(nóng)村人均可支配收入和人均水資源量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)取對(duì)數(shù)以減弱異方差。

(三)數(shù)據(jù)來(lái)源

參考宋洋、李小建等研究[31-32],本文以黃河自然流域?yàn)橹黧w,考慮與黃河流經(jīng)地區(qū)的密切經(jīng)濟(jì)聯(lián)系,將研究范圍界定為黃河流經(jīng)地級(jí)及以上城市共87個(gè)地市(州、盟)。同時(shí),參考《黃河年鑒》,劃分為上中下游三大區(qū)域。時(shí)間跨度為2009-2018年共10年,所涉及的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于歷年各省市統(tǒng)計(jì)年鑒與國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)站的分地市年度數(shù)據(jù),部分?jǐn)?shù)據(jù)向各地市政府依公開(kāi)申請(qǐng)獲得(1)本文通過(guò)電話、網(wǎng)絡(luò)、函授等方式與當(dāng)?shù)亟y(tǒng)計(jì)局、農(nóng)牧局聯(lián)系獲取數(shù)據(jù),并對(duì)照省級(jí)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)篩選,確保無(wú)誤。,個(gè)別年份數(shù)據(jù)存在缺失,采用相鄰年份插值法進(jìn)行平滑處理。表2為各變量的描述性統(tǒng)計(jì)。

表2 變量的描述性統(tǒng)計(jì)

二、 農(nóng)業(yè)用水效率測(cè)算及結(jié)果分析

使用MAXDEA軟件,采用全局超效率SBM模型,測(cè)算2009年和2018年黃河流域87個(gè)地市(州、盟)的農(nóng)業(yè)用水效率(見(jiàn)表3),并對(duì)黃河流域整體及上中下游三個(gè)區(qū)域進(jìn)行比較分析(見(jiàn)圖1)。

表3 2009年和2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率值

續(xù)表

圖1 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率走勢(shì)

由圖1可以看出,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率整體上呈現(xiàn)出緩慢提升的趨勢(shì),但各年份平均值均處在0.9以下的水平,仍存在可提升空間。2009-2011年間,農(nóng)業(yè)用水效率呈現(xiàn)出平穩(wěn)的走勢(shì),變化幅度較小,總體效率處于較低水平。2011年后,黃河流域用水效率呈現(xiàn)出穩(wěn)定上升的走勢(shì)?？赡艿脑蛟谟?自2011年中央一號(hào)文件和中央水利工作會(huì)議明確要求實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度和2013年實(shí)施《黃河流域綜合規(guī)劃》以來(lái),各地區(qū)采取水資源合理配置和高效利用及水生態(tài)保護(hù)等多項(xiàng)舉措促進(jìn)節(jié)水增效,促使黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率上升幅度顯著。

通過(guò)對(duì)比上中下游三個(gè)區(qū)域的測(cè)算結(jié)果,農(nóng)業(yè)用水效率較高的省份集中在下游區(qū)域的河南及山東等地,農(nóng)業(yè)用水效率水平較低的省份集中在上游區(qū)域,即黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在空間分布上呈現(xiàn)“上低下高”的非均衡性特征。隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,下游區(qū)域農(nóng)業(yè)技術(shù)水平進(jìn)步顯著,且更加重視農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化與規(guī)?；l(fā)展,有意識(shí)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、資源節(jié)約與環(huán)境保護(hù)之間的協(xié)調(diào)。相較于下游,上游區(qū)域甘肅、寧夏等地整體經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展水平較低、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型相對(duì)緩慢、農(nóng)業(yè)發(fā)展方式相對(duì)粗放,因此農(nóng)業(yè)用水效率提升較為緩慢。值得關(guān)注的是,隨著西部大開(kāi)發(fā)、一帶一路等政策的實(shí)施,以陜西省為代表的中游區(qū)域享受到國(guó)家政策福利,其農(nóng)業(yè)用水效率大幅提升進(jìn)而使得中游與上游地區(qū)均值差距逐漸縮小,甚至在2013年超過(guò)下游區(qū)域。

三、 黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間分布格局與集聚趨勢(shì)

(一)黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的LISA集聚分析

由于時(shí)間序列分析只能簡(jiǎn)單地刻畫(huà)黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在時(shí)間上的變化走勢(shì)和差異,并不能深刻反映時(shí)間和空間相結(jié)合的演變規(guī)律。接下來(lái),基于GIS技術(shù)中的局部Moran’s I 下的LISA集聚方法對(duì)黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間動(dòng)態(tài)演變格局進(jìn)行深入挖掘。LISA集聚圖將農(nóng)業(yè)用水效率劃分為4種不同的類型(見(jiàn)圖2):(1)高高集聚(H-H),某城市自身與鄰近城市的農(nóng)業(yè)用水效率都較高;(2)低低集聚(L-L),某城市自身與鄰近城市的農(nóng)業(yè)用水效率均較低;(3)高低集聚(H-L),某城市自身農(nóng)業(yè)用水效率高,但鄰近城市較低;(4)低高集聚(L-H),某城市自身農(nóng)業(yè)用水效率低,但鄰近城市較高。

圖2 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間分布(2)注:該圖基于國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心1∶100萬(wàn)全國(guó)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)下載的審圖號(hào)為GS(2016)2556號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作,底圖無(wú)修改。

由LISA集聚圖可清晰看出黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間集聚特征,具體表現(xiàn)為:

1.高高集聚區(qū)(H-H)。黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的高高集聚區(qū)分布主要集中在下游區(qū)域的山東西部及河南南部,在2009-2015年間,高高集聚區(qū)由東向西、由北向南不斷擴(kuò)散形成連片高高區(qū),但在2015年后高高集聚區(qū)范圍逐漸縮小在河南南部的南陽(yáng)、信陽(yáng)等地。這些城市水資源較豐富,自身和鄰近城市的農(nóng)業(yè)用水效率均較高,并對(duì)鄰近城市產(chǎn)生顯著的正向影響。

2.低低集聚區(qū)(L-L)。2009-2018年低低集聚區(qū)較多且變化較穩(wěn)定,基本上位于上游北部的甘肅、青海等地。上游地區(qū)本就面臨著生態(tài)環(huán)境脆弱和生態(tài)承載力較差等多重考驗(yàn)[6],甘肅和青海等地雖然擁有豐富的資源儲(chǔ)備,但粗放型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和較為落后的農(nóng)業(yè)技術(shù)使得農(nóng)業(yè)用水效率長(zhǎng)期處于較低水平,與周邊同樣效率低值區(qū)域形成了低效型的農(nóng)業(yè)用水模式。

3.其他集聚(H-L、L-H)。研究期內(nèi)低高集聚和高低集聚區(qū)的分布較少且零星。上游西部的青海地區(qū)主要為低高集聚型,這些地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率自身較低,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)較薄弱,但周邊鄰近城市的效率相對(duì)較高。高低集聚主要分布在高高集聚區(qū)和低低集聚區(qū)的鄰近地區(qū)。2009-2018年間,低高與高低集聚的范圍逐漸減少,各城市農(nóng)業(yè)用水效率基本上表現(xiàn)為逐步提升。

(二)黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率重心與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓分析

為進(jìn)一步確定黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在空間上的集聚分布情況,本文基于標(biāo)準(zhǔn)差橢圓-重心模型繪制2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓(見(jiàn)圖3),并測(cè)算出2009-2018年10個(gè)時(shí)點(diǎn)具體測(cè)算空間分布重心及標(biāo)準(zhǔn)差橢圓相關(guān)參數(shù)(見(jiàn)表4),分析農(nóng)業(yè)用水效率空間集聚的趨勢(shì)特征。

2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率重心的經(jīng)緯度坐標(biāo)介于110.804°E-111.803°E、35.950°N-36.280°N之間,且始終在山西省臨汾市內(nèi)往復(fù)轉(zhuǎn)移,表現(xiàn)出波動(dòng)式向西北方向轉(zhuǎn)移,整體上向西北移動(dòng)了84.475千米,年均轉(zhuǎn)移速度為9.386千米。重心向西北方向移動(dòng),意味著黃河流域上游地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率提升較下游地區(qū)更加明顯。具體而言,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心在2010-2014年間較穩(wěn)定地向西部方向移動(dòng),這段時(shí)期重心向西移動(dòng)的距離最大,整體移動(dòng)了90.718千米,平均每年移動(dòng)22.680千米。而在2014-2017年之間的重心轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)波動(dòng)變化走勢(shì),2015年的重心較2014年明顯向東南方向折返,距離向東折返了28.406千米,之后雖然重心在2017年向東北略有移動(dòng),但在2018年向西北移動(dòng)的趨勢(shì)明顯,2015-2018年整體向西北方向移動(dòng)了43.380千米。

圖3 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率標(biāo)準(zhǔn)差橢圓及重心轉(zhuǎn)移路徑

表4 2009-2018年黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率重心轉(zhuǎn)移與標(biāo)準(zhǔn)差橢圓參數(shù)變化

橢圓長(zhǎng)軸由2009年的815.091千米延長(zhǎng)到了2018年的850.259千米,而短軸由277.410千米延長(zhǎng)至293.852千米,且短軸與長(zhǎng)軸的比值由2009年的2.938下降到2018年的2.893,總體上表現(xiàn)出先下降后上升的走勢(shì),這主要是源于2014年之前,長(zhǎng)軸相較于短軸增長(zhǎng)幅度更大,而在2014年之后,短軸相較于長(zhǎng)軸的增長(zhǎng)更大,但2018年的比值未超過(guò)2009年,總體上黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在東西方向呈明顯擴(kuò)張,在南北方向上的擴(kuò)張并不明顯。突出表現(xiàn)在黃河流域上游地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水效率提升更加明顯。方位角的變化也能夠反映黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心整體上向流域西北方向轉(zhuǎn)移的演變態(tài)勢(shì)。

四、 黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的空間收斂性分析

(一)空間相關(guān)性檢驗(yàn)與計(jì)量模型選擇

建模之前采用全局Moran’sI進(jìn)行空間相關(guān)性檢驗(yàn),基于地區(qū)幾何中心經(jīng)緯度距離的倒數(shù)構(gòu)造地理距離權(quán)重矩陣,并對(duì)權(quán)重矩陣進(jìn)行行標(biāo)準(zhǔn)化處理。歷年的全局空間相關(guān)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示,Moran’sI在0.163～0.383范圍內(nèi)且均通過(guò)1%顯著性檢驗(yàn),表明黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率在空間上存在集聚特性。

進(jìn)行參數(shù)估計(jì)前,需要根據(jù)AIC指標(biāo)選擇解釋力較高的模型,并根據(jù)LogL、R2及σ2統(tǒng)計(jì)量判定模型的擬合優(yōu)度[33]。此外,Hausman檢驗(yàn)顯示選擇固定效應(yīng)是相對(duì)有效的,最終選擇固定效應(yīng)的SEM模型進(jìn)行檢驗(yàn)。

(二)實(shí)證結(jié)果分析

1.空間絕對(duì)β收斂。首先對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展是否存在絕對(duì)β收斂進(jìn)行檢驗(yàn)。由表5和表6可知,黃河流域整體及上、中、下游三個(gè)區(qū)域的β系數(shù)均顯著為負(fù),表明不同區(qū)域的農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展均存在顯著的絕對(duì)β收斂。這意味著,在不考慮各地區(qū)資源稟賦、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等因素的影響下,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的發(fā)展會(huì)隨著時(shí)間推移最終收斂至同一穩(wěn)態(tài)水平。就收斂速度而言,各區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的收斂速度有所不同,黃河流域整體及上、中、下游區(qū)域的收斂速度分別為0.163 4、0.179 5、0.620 6、0.347 4,中游地區(qū)收斂速度最快,下游地區(qū)次之,上游地區(qū)收斂速度最慢,即中游地區(qū)用水效率能夠以更快的速度收斂至穩(wěn)定水平,上游地區(qū)用水效率的收斂速度較穩(wěn)定。同時(shí),黃河流域整體空間系數(shù)顯著為正,說(shuō)明空間效應(yīng)是其存在絕對(duì)β收斂趨勢(shì)原因之一,即地理位置鄰近地區(qū)間資源稟賦、生產(chǎn)條件、灌溉傳統(tǒng)等方面的相似性,會(huì)強(qiáng)化相鄰地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的示范作用與相互影響。

表5 黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率空間β收斂實(shí)證結(jié)果

表6 分流域農(nóng)業(yè)用水效率空間β收斂實(shí)證結(jié)果

2.空間條件β收斂?，F(xiàn)實(shí)中不同區(qū)域在資源稟賦、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、社會(huì)發(fā)展等方面存在異質(zhì)性,收斂結(jié)果可能會(huì)因?yàn)閰^(qū)域內(nèi)外部因素影響而存在差異,因此需要對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的條件β收斂性做進(jìn)一步檢驗(yàn),同時(shí)也可以檢驗(yàn)各因素對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展可能的影響。(1)全流域視角。根據(jù)表5估計(jì)結(jié)果顯示,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的β收斂系數(shù)顯著為負(fù),即存在空間條件β收斂。表明在資源稟賦、經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、社會(huì)發(fā)展等條件存在差異時(shí),黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率會(huì)隨著時(shí)間的推移朝著各自穩(wěn)態(tài)水平發(fā)展。此外,空間系數(shù)顯著為正,進(jìn)一步表明黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的發(fā)展受空間效應(yīng)的影響。從控制變量的回歸結(jié)果來(lái)看,農(nóng)村人均可支配收入的回歸系數(shù)為正且通過(guò)1%的顯著性檢驗(yàn)。這表明從全流域視角來(lái)看,隨著農(nóng)村人均可支配收入的提高,農(nóng)戶更具有接納先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù)理念的偏好,有能力在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中購(gòu)買并采用高效的節(jié)水設(shè)施及技術(shù),進(jìn)而提高農(nóng)業(yè)用水效率的增長(zhǎng)。(2)分流域視角。根據(jù)表6估計(jì)結(jié)果顯示,上、中、下游β收斂系數(shù)均顯示為負(fù)且通過(guò)1%的顯著性檢驗(yàn),雖然收斂速度較絕對(duì)β收斂有所差異,但仍然呈現(xiàn)出中游最快、下游次之、上游最慢的發(fā)展格局。同時(shí),空間系數(shù)也均顯著為正。從控制變量的回歸結(jié)果來(lái)看,上、中、下游各個(gè)控制變量的系數(shù)和顯著性水平均存在異質(zhì)性。上游地區(qū)農(nóng)村人均可支配收入、人均水資源量與農(nóng)業(yè)用水占比有顯著的正向影響,中游地區(qū)僅農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平顯著為正,而下游地區(qū)的城鎮(zhèn)化水平與有效灌溉水平的影響顯著為正。上、中和下游地區(qū)處于不同程度的農(nóng)業(yè)發(fā)展階段,下游地區(qū)由于擁有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展基礎(chǔ)和相對(duì)完善的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù),農(nóng)業(yè)用水效率普遍達(dá)到了較高的水平,依靠傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)要素投入來(lái)提升農(nóng)業(yè)用水效率的發(fā)展?jié)摿^小。而城鎮(zhèn)化發(fā)展產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)集聚帶來(lái)的規(guī)模效應(yīng)、成本節(jié)約、知識(shí)及技術(shù)溢出等正向效應(yīng),有利于下游地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備、節(jié)水技術(shù)和水利設(shè)施建設(shè)的發(fā)展,從而有助于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)用水效率的提高;有效灌溉水平的提高能夠改進(jìn)黃河流域下游區(qū)域灌溉方式,降低水資源冗余投入,農(nóng)業(yè)用水效率提高。中游地區(qū)僅機(jī)械化水平呈現(xiàn)顯著正向影響,機(jī)械化發(fā)展帶來(lái)的技術(shù)進(jìn)步有利于優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素配置,最終提高農(nóng)業(yè)用水效率。上游地區(qū)的經(jīng)濟(jì)及農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展相較于其他區(qū)域仍處于較低水平,因此經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源稟賦和農(nóng)業(yè)用水占比的因素在上游地區(qū)農(nóng)業(yè)用水效率提升的發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。

五、 結(jié)論和建議

(一)結(jié)論

1.從時(shí)間演變的趨勢(shì)來(lái)看,黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率呈現(xiàn)穩(wěn)定上升的趨勢(shì),但距離有效前沿面還有一定距離,農(nóng)業(yè)用水效率還存在著提升空間。分地區(qū)來(lái)看,農(nóng)業(yè)用水效率梯度差異特征明顯,中下游處于較高水平且兩者差異逐年降低,上游則處于較低水平。

2.從空間演變的格局來(lái)看,黃河流域87個(gè)地市(州、盟)間農(nóng)業(yè)用水效率存在顯著正向的集聚和依存特征,且高高和低低集聚效果較顯著,分布比較集中。黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率的重心整體上呈現(xiàn)出向西北方向轉(zhuǎn)移的演變態(tài)勢(shì)。

3.從收斂特征來(lái)看,黃河流域及上中下游區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展呈現(xiàn)出空間絕對(duì)β收斂。在引入控制變量后,黃河流域整體及上中下游區(qū)域農(nóng)業(yè)用水效率均存在顯著的空間條件β收斂趨勢(shì),收斂速度較之于絕對(duì)β收斂有所差異,但依然呈現(xiàn)出中游>下游>上游的發(fā)展格局。此外,資源稟賦、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、技術(shù)進(jìn)步等因素在農(nóng)業(yè)用水效率提升過(guò)程中具有重要的作用,但在不同的區(qū)域有所差異?？傮w來(lái)說(shuō),地區(qū)趨同是黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的必然趨勢(shì)。

(二)建議

1.黃河流域農(nóng)業(yè)用水效率仍存在提升空間,意味著黃河流域農(nóng)業(yè)用水管理依然面臨生產(chǎn)要素、資源節(jié)約與可持續(xù)利用的任務(wù)與挑戰(zhàn),應(yīng)通過(guò)水資源的優(yōu)化配置、積極發(fā)展高效灌溉技術(shù)和高科技節(jié)水技術(shù),轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與水資源利用的均衡協(xié)調(diào),以實(shí)現(xiàn)“兩型農(nóng)業(yè)”的發(fā)展目標(biāo)。

2.在農(nóng)業(yè)要素空間流動(dòng)性持續(xù)加強(qiáng)的背景下,應(yīng)充分重視農(nóng)業(yè)用水效率發(fā)展的空間溢出效應(yīng),減少影響區(qū)域間農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素再配置的限制性因素,通過(guò)打破行政層級(jí)壁壘和地方保護(hù)主義來(lái)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)水資源在上中下游的聯(lián)動(dòng)管理,促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的合作與交流,形成區(qū)域協(xié)同發(fā)展的新格局。

3.在著力推進(jìn)黃河流域農(nóng)業(yè)用水均衡化發(fā)展的過(guò)程中,需要注重農(nóng)業(yè)用水效率存在的收斂趨勢(shì)。黃河流域各地區(qū)亟需明確自身在協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略下的功能定位,農(nóng)業(yè)用水效率較高的地區(qū)應(yīng)充分發(fā)揮其“示范作用”及帶動(dòng)優(yōu)勢(shì),而農(nóng)業(yè)用水效率較低的地區(qū)則應(yīng)積極借鑒鄰近農(nóng)業(yè)用水效率較高地區(qū)的農(nóng)業(yè)用水管理經(jīng)驗(yàn),進(jìn)一步縮小農(nóng)業(yè)用水效率的差距。具體到黃河流域上中下游,對(duì)于上游地區(qū),結(jié)合其經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式粗放的問(wèn)題,繼續(xù)深入轉(zhuǎn)變節(jié)水型生產(chǎn)方式,進(jìn)一步提高農(nóng)民收入水平,優(yōu)化調(diào)整農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu),加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新與推廣,有效管理并充分利用農(nóng)業(yè)水資源。對(duì)于中游地區(qū),亟需加速傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型,加強(qiáng)農(nóng)業(yè)節(jié)水科技創(chuàng)新與推廣,提高農(nóng)業(yè)機(jī)械化與專業(yè)化水平。對(duì)于下游地區(qū),農(nóng)業(yè)節(jié)水增效的重點(diǎn)是持續(xù)推進(jìn)有效灌溉面積,促進(jìn)農(nóng)田灌溉水有效利用,并將相關(guān)技術(shù)加以推廣與示范,形成流域節(jié)水增效的引領(lǐng)區(qū)、示范區(qū)。同時(shí)應(yīng)積極發(fā)揮城鎮(zhèn)化的集聚效應(yīng),提高農(nóng)業(yè)用水效率。