我国数字农业生态效率测度及时空演进分析.pdf
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1、数字经济统计理论与实践我国数字农业生态效率测度及时空演进分析董晓芳樊祥嘉宋彩凤(河北经贸大学数学与统计学学院,河北石家庄0 5 0 0 6 1)摘要:采用动态DEA-Malmquist指数法测算了2 0 1 4 一2 0 2 0 年我国3 1 个省(区、市)数字农业生态全要素生产率及分解效率,并运用核密度估计法对我国数字农业生态全要素生产率进行时空演进分析。结果表明:由于技术效率影响,我国数字农业生态全要素生产率以年均0.1%的速度下降,四大区域的全要素生产率呈现东部高、东北低现象;全国核密度曲线的中心位置不断向1 靠近,核密度曲线形状主要以单峰分布为主,东部、中部、西部三大区域数字农业生态全
2、要素生产率不断增长,东北区域数字农业生态总体发展水平不高,地区间差距较大。关键词:数字农业;生态效率;全要素生产率;DEA-Malmquist指数;核密度估计中图分类号:F302.5;F323.3D0I:10.13999/ki.tjllysj.2023.08.001一、引言数字农业是把数字化信息当作农业生产的新要素,借助数字信息对农业生产环境、对象及流程开展信息化管理和数字化研发的新型农业发展模式。中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2 0 3 5 年远景目标纲要提出要加快数字化发展,建设数字中国,并强调要加快推进数字乡村建设,构建面向农业农村的综合信息服务体系,把数字化应用到农
3、业生产中。党的十八大以来,党中央以前所未有的力度抓生态文明建设,我国生态环境发生了历史性、转折性、全局性变化。党的二十大对生态文明建设提出了新的更高要求。毫无疑问,把生态文明建设和数字农业发展融合起来实现数字农业生态发展是实现我国农业高质量发展和农业农村现代化的关键。因此,研究我国数字农业生态效率,分析不同区域效率的时空演进特征,对实现农业高质量发展和全面推进乡村振兴具有重要意义。文献标识码:A字农业高质量发展水平进行了测算。王宝义(2 0 1 8)4基于农业生态效率和经济、资源、环境等支撑约束条件构建了农业生态化发展综合评价指标体系,基于1996一2 0 1 5 年的时序数据,对农业生态化水
4、平进行了综合评价分析,得出1 9 9 6 一2 0 1 5 年我国农业生态化发文章编号:2 0 9 6-8 6 4 7(2 0 2 3)0 8-0 0 0 3-0 7二、文献回顾在实现乡村振兴战略目标,推动农业高质量发展的时代背景下,数字农业生态发展已经成为热点问题。目前,国内学者对数字农业生态发展的研究大致可归纳为两种类型。一是对数字农业发展水平进行评价。张鸿和王浩然等(2 0 2 1)2 基于2 0 1 5 一2 0 1 9 年全国3 1 个省(区、市)的数据,运用层次分析法和熵权法对我国数字农业高质量发展水平进行了测算,并得出我国数字农业发展水平逐渐提高,但在不同的省份之间存在着明显差异
5、的结论。肖艳和徐雪娇等(2 0 2 2)3 使用层次分析法构建了数字农业高质量发展评价指标体系,对吉林省数基金项目:国家自然科学基金青年项目“排序集抽样下截尾数据估计问题的研究(1 1 8 0 1 1 3 4);河北省高等学校科学技术研究重点项目“河北省数字农业发展效率的非参数统计研究(ZD2022062)。作者简介:董晓芳(1 9 8 1 一),女,河北邯郸人,博士,教授,研究方向为效率评价、非参数统计;樊祥嘉(2 0 0 0 一),男,山东菏泽人,在读硕士,研究方向为效率评价、非参数统计;宋彩风(2 0 0 0 一),女,河北南宫人,在读硕士,研究方向为效率评价、非参数统计。2023年第8
6、 期(总第5 3 2 期)3STATISTICALTHEORYANDPRACTICE数字经济展综合指数总体呈现波动增长趋势的结论。沈剑波和王应宽(2 0 1 9)5 研究了农业信息化评价指标体系的特点,制定了一套相对合理的农业信息化水平评价指标体系,并使用层次分析法确定了各个指标的权重,为以后的相关研究提供了参考。二是对农业生态效率进行测度。郑云和黄杰(2 0 2 1)基于1 9 9 7 2 0 1 8 年中国3 1 个省(区、市)的面板数据,利用窗口DEA模型和社会分析方法分别对各省(区、市)农业生态效率和空间关联特征进行了测算和考察,得出地理相邻对农业生态效率空间关联网络的形成具有显著促进
7、作用的结论。林锦彬和刘飞翔等(2 0 1 5)7 使用DEA模型,构建农业生态效率综合评价指标体系,对2 0 0 9 2 0 1 3 年福建省大田县的1 8 个乡镇进行效率评价。李菲菲和蔡威熙(2 0 2 2)8 使用DEA-Malmquist指数法测算了2 0 1 1 2 0 2 0 年黄河流域的农业生态效率,并对其空间差异进行了分析,认为黄河流域农业生态效率处于增长态势的主要原因是技术进步。郑家喜和杨东(2 0 1 6)使用DEA-Malmquist指数法对2 0 0 5 2 0 1 3 年长江中游的农业生态效率进行了研究,认为其农业生态效率发展水平呈现不断增长的态势,但是不同地区之间的生
8、态效率存在一定差距。梳理文献发现,鲜有文献把数字农业和生态发展结合起来对数字农业生态效率进行测算和分析。因此,本文基于2 0 1 3 一2 0 2 0 年全国3 1 个省(区、市)的面板数据,采用动态DEA-Malmquist指数法测算我国指标投人指标产出指标42023年第8 期(总第5 3 2 期)数字农业生态全要素生产率及其分解效率,并采用核密度估计方法分析全国及四大区域数字农业生态全要素生产率的时空演进特征,提出针对性的对策建议,具有较高的理论价值和实践意义。三、指标体系与方法选择(一)指标体系的选取与构建1.指标的选取本文在确定投入产出指标时,参考郑家喜和杨东(2016)9构建的农业生
9、态效率评价指标体系,并在此基础上加人了软件和信息技术服务业企业数量、电信业务总量、光缆线路长度等反映数字化农业环境的二级指标,构建了我国数字农业生态发展指标体系。我国数字农业生态发展指标体系中包含3 个投人一级指标:数字化农业环境、数字化农业资源投人、数字化农业生态发展;1 个产出一级指标:数字化农业效益。其中,数字化农业环境是数字化农业生态发展的前提条件,主要反映农业生产过程中数字化基础设施的建设情况和信息化服务水平。数字化农业资源投人是数字化农业生态发展的动力基础,反映农业生产过程中机械、耕地和水资源的投入情况。数字化农业生态发展是主要任务,反映农业发展的可持续性,也是数字化农业高质量发展
10、的核心。数字化农业效益是数字化农业生态发展的生产目标,反映数字资源投人和农业资源投入的回报情况。我国数字农业生态发展的投入产出指标体系如表1 所示。表1 我国数字农业生态发展的投入产出指标体系一级指标数字化农业环境数字化农业资源投人数字化农业生态发展数字化农业效益二级指标软件和信息技术服务业企业数量电信业务总量光缆线路长度有电子商务交易活动企业数量电子商务采购额邮政业网点农业机械总动力农作物总播种面积有效灌溉面积农药使用量农用化肥使用量农用塑料薄膜使用量农林牧渔业总产值电子商务销售额农产品网络零售额属性正向正向正向正向正向正向正向正向正向负向负向负向正向正向正向数字经济统计理论与实践2.指标处
11、理与数据来源由于指标的单位及属性各有不同,所以需要对各指标进行标准化处理,以消除量纲的影响。正向指标和负向指标的标准化公式如式(1)和式(2)所示:正向指标:X,maXij-min(xi)负向指标:Xx=max(x.)-min(x)max(x;)-Xij公式中,x;代表第i个省(区、市)第j项指标的值,X,为标准化后的值。其中正向指标越大越好,负向指标越小越好 1 0 。基于数据的可得性,本文选取2 0 1 3 一2 0 2 0 年作为研究时段,相关基础数据来源于中国统计年鉴中国农村统计年鉴中国第三产业统计年鉴和3 1 个省(区、市)的统计年鉴(二)研究方法1.动态DEA-Malmquist指
12、数方法动态DEA-Malmquist指数方法的基本思路是使用投人产出数据构造生产前沿面函数,使用DEA非参数线性规划模型求出距离函数,接着利用距离函数来表示每个决策单元t期与t+1期的全要素生产率变化。全要素生产率(Tfpch)可以分解为技术效率(Effch)和技术进步率(Tech),具体计算公式如式(3):Tfpch=M(x,yl,xt*l,yl)XD(x,y)Dl(x,yl)Dl(x,yll)在规模报酬可变的条件下,Effch可分解为纯技术效率(Pech)和规模效率(Sech),所以全要素生产率又可以写为Tfpch=PechSechTech,具体计算公式如式(4):Dl(xl,y/VRS)
13、Tfpch=D(x,y/VRS)D(x+l,y*/CRS)D(x,y/VRS)Dl(x*,y/VRS)D(x,y/CRS)DD(my)XD(x,y)D(x,yi)公式中,xy、x t l、y+1 分别表示t时期和t+1时期投人和产出指标,D(x,y)和D(xtl,yt+)分别表示以t时期和t+1时期为技术参照第t期的距离函数,Dt+I(x,yl)和D(x,y)分别表示以t时期和t+1时期为技术参照第t+1期的距离函数。2.核密度估计方法核密度估计方法是一种非参数估计方法。与参数函数相比,核密度函数能够较为准确地估计随机变量的分布情况。通过对比不同年份样本数据的概率密(1)度函数,分析核密度函数
14、的分布位置、分布形态等特(2)征,可对样本数据进行时空演进分析。假定f(x)是一组连续性随机变量的概率密度函数,则具体表达式如式(5):K(一f(x)=nhi=1其中,n表示观察值的个数,h表示带宽,K()表示核函数,x;表示观测值,x表示观测值的均值。核密度函数包含Epancchnikov核、高斯核等类型,但高斯核应用较为广泛,所以本文采用高斯核函数来估计我国数字农业生态全要素生产率的核密度曲线。高斯核函数具体表达式如式(6):1exp(-2X2f(x)=V2T四、我国数字农业生态效率测度及时空演进的实证分析(一)我国数字农业生态全要素生产率的测算和结果分析1.我国数字农业生态全要素生产率的
15、时间演变分析DDxmy基于2 0 1 3 一2 0 2 0 年全国3 1 个省(区、市)数字农业生态发展的面板数据,以投入为导向,采用动态(3)DEA-Malmquist指数法,使用DEAP2.1软件,分析数字农业生态全要素生产率及其分解效率的时间演变特征。由于动态DEA-Malmquist指数测算的是t+1时期相较于t时期效率值的变化过程,所以在使用2 0 1 3 一2020年数据进行测算时就得到2 0 1 4 2 0 2 0 年效率的变化值。表2 给出了2 0 1 4 一2 0 2 0 年我国数字农业生态全要素生产率及其分解效率。需要说明的是:2 0 1 4 年2数字农业生态全要素生产率值
16、为1.0 0 7,表明2 0 1 4 年全要素生产率比2 0 1 3 年增长了0.7%,其他年份的效率结果同理。(4)从整体看,2 0 1 4 一2 0 2 0 年我国数字农业生态全要素生产率呈现略微下降趋势,平均每年下降0.1%。根据全要素生产率的分解结果可以看出2 0 1 4 一2 0 2 0 年技术效率整体平均下降了0.8%,而技术进步率上升了0.7%,说明技术效率阻碍了全要素生产率的增长,技X;-Xh2023年第8 期(总第5 3 2 期)(5)(6)5数字经济STATISTICALTHEORYANDPRACTICE术进步率促进了全要素生产率的增长。再从技术效率的分解结果看,纯技术效率
17、年均下降0.3%,规模效率年均下降0.5%,表明纯技术效率和规模效率都阻碍了技术效率的增长,但主要原因是规模效率的不足。因此要使我国数字农业生态全要素生产率水平提高,必须不断调整生态农业产业结构,使规模效率得到改善。分年度看,数字农业生态全要素生产率呈现增长趋势的年度是2 0 1 4 年、2 0 1 6 年、2 0 1 9 年和2 0 2 0 年,年增长率分别是0.7%、2.0%、7.3%和4.8%。在这些年度,可以看到技术进步率对全要素生产率增长作出的贡献要大于技术效率作出的贡献,表明生产技术前沿面移动较为显著,我国数字农业生态发展的技术创新年份技术效率(Effch)20141.000201
18、50.99320161.00020170.96120180.97620190.99720201.017均值0.9922.我国数字农业生态全要素生产率的个体分析为深人了解我国各省(区、市)数字农业生态效率的动态变化,采用动态DEA-Malmquist指数法测算3 1个省(区、市)的数字农业生态全要素生产率及其分解结果,如表3 所示。从表3 可以看出,我国数字农业生态全要素生产率大于1 的省(区、市)有1 3 个,分别是北京、上海、江苏、浙江、福建、广东、湖南、重庆、四川、贵州、西藏、陕西、青海,其中东部区域有6 个,中部区域有1 个,西部区域有6 个,而东北区域没有全要素生产率大于1 的省份。这
19、表明东部区域和西部区域数字农业生态全要素生产率增长较快,中部区域和东北区域全要素生产率增长较慢。从全要素生产率的分解结果看,技术效率大于1的省(市)有6 个,分别是贵州、甘肃、重庆、湖南、河南、上海,其中西部区域有3 个,中部区域有2 个,东部区域有1 个。有2 0 个省(区、市)的技术效率小于1,其中技术效率下降最快的分别是辽宁(-5.7%)、内蒙古(-6.4%)和吉林(-4.5%)。技术进步率大于1 的省62023年第8 期(总第5 3 2 期)投入效果较为明显。2 0 1 4 年和2 0 1 6 年的技术效率值都为1,对全要素生产率的增长没有影响,技术进步率带动了全要素生产率的增长;2
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