农业资源投入增产效率

1引言

农田生态系统是利用自然资源与人工添加资源生存与发展的半人工生态系统，其产出是两类资源共同作用的结果。在最适宜的土壤条件和最佳管理水平下，当水分与肥力能充分满足需求时，作物的最大生产力便由当地的光热和温度条件决定，这是在最优条件下作物产量的理论上限，称作气候生产潜力[1]。作物生长依赖的自然资源主要指光照、降水、气温、土壤及自然肥力，但自然资源受到地理区位限制；土壤结构不佳，供肥能力不足，病虫害猖獗等亦会影响作物的产量。为弥补自然资源的分布不均，充分发挥作物的生产潜力，必须向农田生态系统补充作物生长所需而当地却短缺的资源，即能减少农田内部消耗并增加其生产力的人为添加的物质与能量，常用的添加资源有：人工辅助动力（农机、电力、人力、役畜），肥料（农家肥、化肥），农药（杀菌剂、杀虫剂、除草剂），农用塑料薄膜，灌溉。要获得尽可能高的生产力，需合理利用两类资源，尤其不应盲目追求人工添加资源投入水平的提高，而应以满足需要为限，因为，随着人工添加资源投入水平提高，生产成本将增加，投入资源对增产的贡献率在下降，即投入资源的边际效益减少，所以，尽可能节俭、适度地投入人工添加资源不仅经济上合理，而且有利于保护环境，维护生态系统的平衡，是建立资源节约型农业确保农业可持续发展的要求。为寻找制约农业资源利用效率的原因，实现资源优化配置，保护生态环境，有必要了解资源投入产生的增产效果，并据此评价资源是否得到合理利用。在这方面，已有的方法主要是比值分析法[2]、生产函数法[3]、包络分析法[4]、能量效率评价法[5]、因子－能量评价法[6]、能值评价法[7]等。但目前我国对农业资源利用效率研究还未形成理论体系，许多理论问题尚在探索和完善之中。本文以农业生产中的人工添加资源为对象，探讨其投入的增产效果。然而，农业生产需投入诸多种类的人工添加资源并收获多种产出，在缺少每种产出和特定资源对应数据的条件下，先用TOPSIS法对多种产出进行综合，在此基础上，借助农业资源的边际投入量研究各种人工添加资源的边际利用状况，以期能够较为客观、准确地了解安徽省各市种植业对资源的利用情况及其地区差异，并在资源利用研究方面有所改进，为从可持续利用角度评价资源利用的合理性提供方法与依据。

2研究方法

2.1农业资源的边际投入量

仿经济学“边际效益”概念，用边际投入量MRi度量农业资源投入的增产效果：MRi=Δri/ΔQ（1）式中ri为某种具体资源（如电力、农膜、水等）；Q则为农业产出（如谷物、棉花、花生、蔬菜等），由于缺少与特定产出对应的投入数据，为便于讨论，本文对产出做了综合，即Q为农业综合产出，综合的方法见2.2章节；Δri及ΔQ为特定资源投入与综合产出在不同时段的变化量。由公式（1）可见，从效果来看，农业投入资源ri有3种利用状态：（1）MRi＞0，表示Δri与ΔQ同方向变动，即ri增加或减少，Q相应增加或减少，这表明追加资源ri还有提高产出的余地，此时，MRi越小，表示为了获得同等产出增加量ΔQ，需要追加的资源量Δri越少。（2）MRi＜0且Δri＜0，表示ri减少Q却相应增加，这意味着现有生产方式可以实现节约资源ri的目标，是较理想的资源利用状态。（3）MRi＜0且Δri＞0，表示ri增加Q却相应减少，这就意味着在现有生产方式下，ri的增加不能产生“增产”效果，继续追加ri已无必要，因而应减少ri的投入。当资源ri处在（1）状态和（2）状态时，表明其得到了较合理的利用，尤其使资源处在（2）状态是“农业可持续发展”追求的目标。

2.2TOPSIS方法

用TOPSIS法（TechniqueforOrderPreferencebySimilaritytoIdealSolution）[8]确定农业综合产出Q的思路是：将各市的农业产出作为样本，先建立由m个样本（即m个市）和n个指标（即n种农业产出）组成的讨论对象，则n个指标构成了一个n维空间，每个样本对应此空间一个特定点，共有m个空间对应点；再在此空间中找出两个参照点：所有指标的最大值和最小值分别构成的空间点X+（最大参照样本）、X-（最小参照样本）；然后分别计算每个样本与参照样本X+、X-间的距离（即空间两点间的距离）d+、d-；最后计算贴近度Q作为农业综合产出。具体操作步骤是：（1）选择指标并建立矩阵。根据研究目的和指标的可获取性，建立一个由m个样本n个指标构成的矩阵X=(xij)m×n，xij为指标实际值，i为样本序数，j为指标序数。（2）数据标准化处理。通常xij是有量纲的，为排除量纲及数量级的差异造成的影响，需对矩阵进行标准化处理。本文采用极差标准化处理，这样处理后的矩阵为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分别为第j个指标的最大、最小值，各元素取值为0≤x′ij≤1。（3）用标准化矩阵X′中各指标的最大值和最小值确定最大、最小参照样本X+、X-。对产出而言，最大参照样本对应最理想的样本状态，最小参照样本对应最不理想的样本状态。X+=(max1≤i≤mxi1,max1≤i≤mxi2,,max1≤i≤mxin)X-=(min1≤i≤mxi1,min1≤i≤mxi2,,min1≤i≤mxin)（3）（4）用欧氏距离计算各样本与X+、X-间的距离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）一个样本所有指标均达到最大值，它与最大参照样本的距离最小（d+=0），与最小参照样本的距离最大（d-=1）；而一个样本所有指标均为最小值时，它与最大参照样本的距离最大（d+=1），与最小参照样本的距离最小（d-=0）。对产出而言，d+i越小表示i样本与期望越接近，d-i越大表示i样本越远离最不理想状态，则i样本状态越好。（5）用一个指数（贴近度Qi）来综合d+i与d-i。对产出来说，Qi越大，表示i样本状态越优。若样本各指标均处于最优（即d+=0）则Qi＝1；若样本各指标均处于最劣（即d-=0）则Qi＝0。Qi=di-d-i+d+i0≤Qi≤1(i=1，2，，m)（5）。

3结果与讨论

为了解安徽种植业资源利用的增产效果及利用的合理性，选择的农业投入资源为：单位播种面积的农业机械总动力r1(kW/hm2)、用电量r2(kW/hm2)、化肥r3(折纯)(kg/hm2)、农药r4(kg/hm2)、农膜r5(kg/hm2)，灌溉面积r6、节水灌溉面积r7、水土流失治理面积占耕地面积比重r8(%)，单位耕地面积从业人员r9(人/hm2)。农业产出指标则采用：各种作物（包括谷物、棉花、花生、油菜籽、芝麻、黄红麻、烤烟、蔬菜）的单位面积产出(kg/hm2)。用公式（1）-公式（5）式处理2003年与2009年安徽统计年鉴[9-10]提供的基础数据：先分别对两个时间点的农业投入指标进行极差标准化处理，并得到各农业投入指标的变化量，以便比较和讨论；再计算相应时点的农业综合产出及其变化量；然后据此计算资源的边际投入量，得到2002年与2008年安徽各市综合产出变化量ΔQ、各种资源边际投入量MRi（表1）。先看安徽省不同地区的农业资源投入情况。相比2002年，2008年大多数市的农机总动力r1、用电量r2、农膜r5、节水灌溉r7、水土流失治理r8的投入量增加（Δri＞0）；而大多数市的农药r4、灌溉r6的投入量减少（Δri＜0）；化肥r3、从业人员r9投入增加与减少的市大致各占一半。巢湖、安庆、马鞍山、滁州市除少数几种农业资源投入增加外，大多数农业资源投入均减少；其余市则是大多数农业资源投入增加。再根据MRi的符号与数值大小讨论农业资源追加投入的效果。

由表1可见，亳州、六安、马鞍山、芜湖、池州、安庆、黄山市的综合产出均增加（ΔQ＞0），而ri有增有减，相应有MRi≥0也有MRi＜0：Δri≥0时，MRi≥0，即Q随ri增加而提高，表明还可以用增加农业资源投入的方式来获得更多的产出，芜湖、黄山、池州、六安、亳州市即如此；Δri＜0时，MRi＜0，即ri减少Q却在增加，这表明在现有生产方式下，减少农业资源的投入也可以继续增产，这样的资源利用最为理想，正是资源节约型农业所要追求的生产方式，安庆、马鞍山市的农业资源利用就处在这种理想状态，因为它们有较多种资源满足Δri＜0（即MRi＜0）。合肥、淮北、宿州、蚌埠、阜阳、淮南、滁州、巢湖、宣城、铜陵市的农业综合产出均减少（ΔQ＜0），而ri有增有减，相应有MRi≥0也有MRi＜0：Δri＜0时，MRi≥0，即Q随ri的减少而降低，表明要增加农业产出就不宜减少农业资源的投入，即可以通过追加农业资源投入来实现增产，巢湖市（除MR1、MR2、MR5＜0外，其余MRi≥0）的农业资源利用就处此状态，类似的还有蚌埠、阜阳、淮北市；Δri≥0时，MRi＜0，即ri增加Q却在相应减少，这表明在现有生产方式下，ri的增加已不再能增产，继续采用“追加资源来提高农业综合产出”的生产方式已不可行，是改变生产方式减少资源投入的时候了，宣城市（除MR4-MR6＞0外，其余MRi＜0）的农业资源利用就处此状态，类似的还有铜陵、滁州、宿州、淮南、合肥市。

4结论

（1）从安徽省特定地区的农业资源利用效果来看，增加农业资源投入，在亳州、六安、芜湖、池州、黄山市带来农业综合产出的增长，致使MRi>0，表明在这些地区，还有通过增加资源投入以获取更高农业产出的余地，但在配置资源时要注意投入量应适度。而同样增加资源投入，合肥、淮北、宿州、蚌埠、阜阳、宣城、铜陵市的农业综合产出却未与之同步增长，反呈负增长，致使MRi<0，表明在这些地区，因为资源投入已达到或超过农业生产实际需要的资源量，致使资源利用效率降低，因而仅靠扩大资源投入来增加农业综合产出已难以为继而且不经济，只有改变生产方式、在生产实践中减少不必要的农业资源投入、提高农业资源的利用效率、走资源节约型的内涵式发展道路，当地农业才可能持续发展。多种资源投入减少时，淮南、滁州、巢湖市的农业综合产出随之减少，以致MRi＞0，表明在这些地区，也有通过增加资源投入来提高农业综合产出的余地，如要增产便不宜减少农业资源的投入。同样是资源投入减少，马鞍山、安庆市的农业综合产出却未因此减少，反而增长，以致MRi＜0，表明在这两市，农业资源利用效率高，并实现了农业资源的节约利用。（2）就具体农业资源而言，在安徽省，灌溉、化肥、农药、水土流失治理等资源投入的边际效率较高，表现为处于2.1章节所述的（1）状态和（2）状态的城市多，而农业机械、用电、节水灌溉、农膜等资源投入的边际效率低，表现为大多数城市处于2.1节所述的（3）状态。