山东农业科学2015,47(4):148~153 DOI:10.14083/j.issn.1001—4942.2015.04.036 Shandong Agricultural Sciences 基于DEA—Malmquist模型的我国农村水利项目 投入产出效率及区域差异分析 沈滢俐 (河海大学商学院,江苏南京211100) 摘要:首先运用DEA—Malmquist指数方法对2010~2012年我国31个地区的农村水利项目投入产出 效率的动态变化及地域差异进行分析,然后利用SPSS聚类分析进一步对区域差异进行研究。结果发现, 2010—2012年我国农村水利项目的全要素生产率(TFP)指数的年均下降率为2.9%,呈略微下降的特征;各 地区的TFP指数有增有减,存在显著地域差异,东部地区平均TFP指数增长最快,中西部地区平均TFP指数 不增反退;技术效率低下是导致近年来我国多地区TFP指数下降的主要因素;东部地区拥有良好的先天优势 和长期的财政支持,技术创新水平的高低导致其发展水平不一;西部地区受益于的大力支持,水利项目发 展良好。总之,我国农村水利项目投入产出效率存在显著区域差异,应因地、因时制宜地制定农村水利开发规 划,提高资源配置效率和资金使用效率。 关键词:农村水利项目;DEA—Malmquist指数;投入产出效率;聚类分析;区域差异 中图分类号:s27+0212.7 文献标识号:A 文章编号:1001—4942(2015)04-0148—06 Input and Output Eficifency and Regional Diference Analysis of Rural Water Conservancy Projects in China Based on DEA——Malmquist Model Shen Yingli (Business School,Hohai University,Nanjing 21 1 100,China) Abstract The input and output efifciency of rural water conservancy projects in 3 1 regions of China from 2010 to 2012 were measured using the DEA—Malmquist index,and their dynamic change and regional differ- ences were analyzed firstly;then the SPSS cluster analysis was conducted to further study their regional differ— ences.The conclusions could be drawn as follows.The average level of total factor productivity indexes(TFP) of urral water conservancy project efficiency in China decreased by 2.9%per annum showing a feature of slightly downward.The TFP of different regions was signiicantly different.The average TFP index of eastern fregion grew faster,while that of the central and western regions did not increase but decreased.The lower technological efficiency was the dominant factor driving the TFP index keeping down in recent years.For east— e/Tl region possessing good regional superiority and long—term financial support,the technology innovation level decided the development level of different provinces.Benefit from the support of government,the rural water conservancy projects developed well in western region.In a word,there were signiifcant regional differ- ences in eficifency of input and output of uralr water conservancy projects in China,SO the developing planning of rural water conservancy should be made according to the 1oeal conditions and time to improve the allocation 收稿日期:2015—01—05 基金项目:高校基本科研业务费项目“水资源开发利用对生态及社会影响的经济损益理论与应用研究”(2013B13814) 作者简介:沈滢俐(1991一),女,江苏无锡人,在读硕士研究生,研究方向为财务会计理论与应用、金融工程。E—mail:547473719@ qq・con 第4期 沈滢俐:基于DEA—Malmquist模型的我国农村水利项目投入产出效率及区域差异分析 149 efficiency of resources and service efficiency of funds. Key words Rural water conservancy project;DEA—Malmquist index;Efficiency of input and output; Cluster analysis;Regional differences 水利建设是农业发展的基础。目前,我国农 村水利项目普遍存在建设滞后、效益衰减、效率低 素生产率指数,发现全要素生产率增长主要来源 于技术效率和技术进步的双重推动。国内外学者 下等问题,因此,研究农村水利项目投入产出效 率,优化资源配置,缓解供需矛盾,对实现农业、经 的研究成果因采用方法与选取角度的不同而略有 差异,但对水利项目投入产出效率的测算具有一 济、社会的全面可持续发展具有重要意义。 计量效率的两种主要方法是非参数规划和参 数回归,数据包络分析(DEA)和基于DEA的 Malmquist指数法都是非参数法。DEA法具有不 受输入、输出数据量影响,直接通过产出与投人间 的加权和之比计算决策单元(DMU)的投入产出 效率等特点,适用于评价多投入、多产出的若干 DMU的相对效率。农村水利项目投入产出效率 的评价就是多投人、多产出的问题,适合使用 DEA法。近年来国内外学者已对水利项目的运 行机制、产权制度、供给、管理等问题做了大 量研究,但从投入产出角度进行效率研究的尚不 多见。 数据包络分析是由著名的美国运筹学家 Charnes等…首先提出的一种评价多种投入和产 出综合效率问题的有效方法;Tsukui等 则开创 了将投人产出模型运用于水利分析的先河。近年 来我国学者用DEA法也做了不少研究,陈洪转等 (2009) 以广东省21个市为研究对象,基于群 决策DEA模型研究了农村水利项目的投入产出 效果。宋清等(2011) 使用DEA法对2003~ 2008年京津沪的农村基础设施投资效率进行了 研究,并提出通过加大多元化投资力度、优化投资 结构、严格规范投资管理等措施来提高农村基础 设施投资效率。钱文蜻等(2011) 基于投入导 向的DEA模型,以水资源、资本和劳动力为投入, GDP为产出,得出:水资源利用效率总体呈先降 后升的趋势,东部效率最高,西部最低。此外,部 分学者则利用DEA和Malmquist指数法来研究农 业生产技术效率和资源配置效率。如庞英等 (2008) 基于动态Malmquist指数分析了粮食生 产资源配置效率及其时空特征、变化态势以及主 要制约因素。周利平等(2014) 运用DEA— Malmquist指数法计算了2009~201 1年江西省19 个地区小型农田水利重点县建设技术效率和全要 定参考价值。 本文选用我国31个省、市、自治区2010~ 2012年的面板数据,首先利用DEA—Malmquist 指数法对农村水利项目投人产出效率动态变化及 地区差异进行分析,然后利用SPSS聚类分析进一 步对地区差异进行划分,以期对中国水利项目的 投入产出效率进行更准确地评估,而且这有利于 提高地区水利项目经济、社会和环境的综合效益, 为和项目决策部门提供决策依据。 1 研究方法 1.1 Malmquist指数模型 Malmquist指数是20世界50年代由瑞典经 济学家Sten Malmquist提出的,Malmquist生产率 指数则是Caves等在扩展Sten Malmquist思想基 础上于1982年首先引入的,并由Fare等进一步 发展演化而来。该方法可将全要素生产率变化分 解成技术进步率变化、纯技术效率变化、规模效率 变化等,可以让我们更好地了解生产率的构成。 Fare等于1989年采用几何平均值构造了从t期 到t+1期的规模效率不变CRS(假定生产前沿面 不发生移动,即经济活动均是在最优的规模报酬 下进行的)的Malmquist生产率指数公式(1): M0(xt,Yt,X…,Yt+1)= [【 Do (x ,)Y × tD (x ,Yt) J] (1) 式中:D (X ,Y )和D (x + ,Y…)指以t期技术为 参考技术,t期和t+1期决策单元的距离函数; Do¨(x + ,Y…)和D “(x ,Y )指以t+1期技术 为参考技术,t+1期和t期决策单元的距离函数; _lL10 Xt,Yt, 测量了t+1期生产点距离前沿面 的相对距离的变化情况, 测量了t Uo Lxt,Yt 期生产点距离前沿面的相对距离的变化情况;如 150 山东农业科学 第47卷 果M。小于1,表明从t期到t+1期的增长率为 负,反之为正。 通过进一步的研究,Fare等 又于1994年在 动)的假设下,将Malmquist生产率指数分解为技 术效率变化(effch)和技术进步变化(techch)两部 分,其中技术效率变化又可进一步分解为纯技术 效率变化(pech)和规模效率变化(sech)。构建基 规模效率可变(VRS,即经济活动是规模报酬可变 的,生产前沿面会随着时间的变化发生相对移 于DEA的Malmquist指数计算公式(2): 坐 2, 兰!! DI ̄t( )Dt 丽xt,Yt) ]×【 × 】士 式中,D:(x ,Y )表示第i个决策单元从t期到t+ 1期的距离函数;等号右边第一项表示生产点和 各自距离生产前沿面的相对距离的比率,第二项 表示两对距离函数各自比值的比率;如果M;(x , Y ,x…,Y +1)>1,即TFP>l,则表示生产资源配 置效率水平提高,反之则相反。当pech、sech、 techch中任何一个的变化比率大于1时,表明其 是生产资源配置效率提高的动因,反之则是导致 生产资源配置效率降低的根源。 1.2聚类分析 使用SPSS的系统聚类法进行聚类分析,其基 本原理:将一定数量的样本或指标各看成一类,然 后将样本间亲疏程度最高的两类进行合并;考虑 合并后的类与其他类之间的亲疏程度,再进行合 并;重复该过程,直到将所有样本合并为一类。 因聚类公式较为复杂,此处不再单独列出。 2数据来源及指标选取 选用2010—2012年我国31个省、市、自治区 (不含港、澳、台)农村水利项目的各项数据。数 据来源于《中国水利统计年鉴》(2011—2013) J 和《中国农村统计年鉴》(2011—2013)¨…。 由于农村水利项目是一个涉及经济发展、生 态安全及社会稳定的复杂系统工程,因此,对农村 水利项目的效率评价需要构建一个兼顾经济、生 态、社会的综合评价体系。首先,反映农村水利项 目投入的指标主要为资金投入和劳动力投入,因 此,引用《中国水利统计年鉴》中的水利项目建设 投资额和水利技术工人数作为投人指标;其次,在 产出指标方面,将农村水利项目引起的总效益分 为经济效益、生态效益和社会效益,引入《中国农 村统计年鉴》中的农林牧渔总产值增幅、农村居 民人均纯收入、农村水电年发电量、农田有效灌溉 面积、除涝面积、保护耕地面积、水土流失治理面 积、农村饮水安全人口和农村恩格尔系数共9个 指标作为反映农村水利项目产出的指标。具体指 标体系见表1。 表1 农村水利项目投入产出指标体系 指标分类 具体指标 3 实证检验 利用Deap 2.1软件,运用基于DEA的Malmquist 指数模型对2010~2012年的面板数据进行分解, 分析技术创新效率的变化动态;然后利用SPSS软 件进行聚类分析,进一步研究农村水利项目投入 产出效率的区域差异。 3.1 基于Malmquist指数的动态分析 3.1.1 分年的全要素生产率变化指数及其分解 从全国总体水平来看(见表2),2010~2012年 全要素生产率变化指数值都小于1.000,平均下 降2.9%,这说明农村水利项目建设效率仍有待 优化。从技术效率变化指数可知,均值下降 2.2%,其中纯技术效率变化下降1.4%,规模效 率变化下降0.8%;但2012年的增长率为6.3%, 进一步分解,发现纯技术效率增长率为0.9%,而 规模效率增长率为5.3%,两者都有小幅提高,说 明各地区正在充分利用现有的先进技术,优化资 源配置,加大投入以期达到相应的规模效应。从 技术进步角度来看,2011—2012年技术进步变化 第4期 沈滢俐:基于DEA—Malmquist模型的我国农村水利项目投入产出效率及区域差异分析 151 略有下降,使得2010~2012年技术进步变化指数 平均下降0.7%。总体来看,2010~2012年技术 效率变化指数下降对全要素生产率变化指数下降 的贡献率达75.86%,表明农村水利项目投入产 出效率的提高主要依靠技术效率的升级,尤其是 纯技术效率的提升。 表2 2010~2012年全国农村水利项目 分年Malmquist指数及其分解 年份 技 茬率技 茬步 蓦 规篓 率拿 2010~2011 0.899 1.073 0.962 0.934 0.965 2011~2012 1.O63 0.920 1.oo9 1.053 0.978 均值0.978 0.993 0.986 0.992 0.971 3.1.2分地区的全要素生产率变化指数及其分 解由表3可见,各地区的全要素生产率变化指 数在2010—2012年间有增有减,增长最快的是广 西,达49.3%,主要是技术效率变化的贡献;下降 最多的是湖北,为33.8%,主要由其纯技术效率 变化过低引起,说明湖北还需进一步加大生产要 素之间的调整,优化投入结构,提高技术水平。 从地域分布来看,东部地区的技术效率变化 指数和技术进步变化指数平均水平都大于1,使 得其全要素生产率变化指数平均增长7.8%;其 中,技术效率变化指数的增长是导致东部地区全要 素生产率变化指数增长的主要因素,而纯技术效率 变化指数与规模效率变化指数对技术效率变化指 数的影响大致相当。中西部地区的技术效率变化 指数和技术进步变化指数均下降,导致其平均全要 素生产率变化指数分别下降9.6%和4.0%。 各省份间,东部地区的广西全要素生产率变 化指数增长最快,为49.3%,其中纯技术效率变 化指数贡献了52.33%,技术进步变化指数贡献 了37.73%;其次为中部地区的吉林,其全要素生 产率变化指数增长率达到46.5%,其中技术进步 变化指数贡献了98.92%。而全要素生产率变化 指数下降较多的省份均分布在中西部地区,但使 其下降的原因各有不同,如湖北和陕西主要源于 纯技术效率变化指数较低,而河南则主要是因为 规模效率变化指数较低。 可见,我国农村水利项目全要素生产率变化 指数存在显著的地域差异。整体上来说,东部地 区凭借良好的地理位置、较高的经济发展水平和 表3 2010—2012年各地区Malmquist指数 及其分解 一系列财政支持,农村水利项目发展较快,效 率较高;而随着“西部大开发”的逐步推进,国家 对西部地区的发展越来越重视,逐渐加强了对西 部地区水利工程项目的支持力度和相应管理措 施,表现出西部地区的全要素生产率变化指数优 于中部地区。但是,农村水利项目投入高的省份 不一定具有较高的支出效率,而农村水利项目投 入低的省份,其支出效率也不一定就低。 计算各地区Malmquist指数及其分解指标的 离散系数,进一步分析农村水利项目投入产出效 l52 山东农业科学 第47卷 率的区域差异,结果如表4所示。从全国来看,各 指标离散系数相当大,说明地区间差异非常大。 东部地区的技术进步变化离散系数最小,说明东 部地区各省(市)的技术创新水平大致相当。政 府对东部地区长期的投入,使得东部地区各省 (市)打下良好的发展基础,拥有先进的技术、一 流的管理程序和顶尖的人才。中部地区技术效率 变化、纯技术效率变化、规模效率变化、全要素生 产率变化的离散系数最大,说明中部地区各省 (市)间技术投人、管理水平、财政支出水平差异 很大,表现出有的省(市)全要素生产率变化指数 增长,而有的则下降。西部地区技术效率变化、纯 技术效率变化、规模效率变化、全要素生产率变化 的离散系数均最小,说明西部地区各省(市)的投 入水平大致相当。 表4 2010~2012年各地区Malmquist指数 及其分解离散系数 3.2聚类分析 为更进一步分析农村水利项目投入产出效率 的区域差异,运用SPSS软件对Malmquist指数及 其分解的各类指数进行系统聚类,得到图1树状 图,经3次划分后得到如下8类,将各类按全要素 生产率变化指数的大小进行降序排列,得表5。 第一类:吉林,该地区各项变量都呈增长特 征,全要素生产率变化指数最大,全要素生产率增 长主要由技术进步变化引起。说明吉林作为农业 大省,有一定的技术储备和良好的投资基础。 第二类:广西、天津,该类地区全要素生产率 变化指数增幅较大,技术效率变化、技术进步变 化、纯技术效率变化都呈增长特征,规模效率变化 不大,说明该地区基础不错,但是规模效应水平有 待提升。 第三类:湖北、陕西,该类地区全要素生产率 变化指数下降,各项变量都呈降低特征,全要素生 产率下降主要由纯技术效率变化引起,说明该地 区的技术水平有待加强。 第四类:河南、湖南,该类地区全要素生产率 变化指数下降,纯技术效率变化DEA有效,其余 各项变量都呈降低特征。说明其技术创新能力有 待加强,生产尚未达到规模效应。 第五类:广东,该地区纯技术效率变化DEA有 效,规模效率的增长导致了技术效率变化增长,技术 进步变化下降,但最终全要素生产率仍是增长的。 第六类:河北,该地区纯技术效率变化DEA 有效,规模效率的增长导致了技术效率变化增长, 技术进步变化明显下降,但最终全要素生产率整 体增幅不大。 第七类:宁夏、四川、、青海、山东、内蒙 古、江西、江苏、黑龙江、安徽、海南、辽宁、甘肃、山 西,该类地区技术效率变化基本上DEA有效,技 术进步变化的下降导致了全要素生产率下降。 第八类:其他地区,该类地区纯技术效率变化 DEA有效,规模效率变化基本DEA有效,所以技 术效率变化基本DEA有效,技术进步变化的增长 n _h浙贵云北福重新詈江州怔j导致了全要素生产率的增长。 第一、二、五、六、八类区域全要素生产率呈现 增长特征,各项指数基本都有所增长或降幅不大, 说明这几类地区的农村水利项目投入产出模式较 合理,可继续保持目前的投入产出水平,但需保持 全面可持续发展,保持先进性。而第三、四、七类 区域全要素生产率呈现下降特征,各项指数基本 上都有所下降,说明此类地区需要加大投资力度, 达到规模效应,同时提高资源的配置效率,增加技 术储备,从而提高水利项目的综合效率。 Rescaled Distance Cluster Combine E 一 一 一 .J-__ 一 J -4- -I 4- J -| .| 一 1 -| I — I 一 I J I II I J - -I I 图1聚类分析树状图 尿建庆疆第4期 表5 沈滢俐:基于DEA—Malmquist模型的我国农村水利项目投入产出效率及区域差异分析 第第第第第第第第 一二五八六七四三 各类型相关指标均值 类类类类类类类类 153 的激励与导向作用,吸引社会资源。 (2)各地应当提高农村水利项目管理水平和 技术效率技术进步纯技术效规模效率全摹素生 变化 _二L L L L 变化 率变化 变化 产率变化 ∞ 3 6 5 2 6 4 6 5 m 加 L 0 6 4 9 O " :兮 7 7 7 ∞% L L 耋} 咖嘟咖 m L L 1 5 5,∞g} 叭B ‘‘u,,‘u 4 4结论与建议 4 L L 4 1 0 0 9 7 6 本研究利用DEA—Mal:合∞舛 ¨ mquist指数和聚类分 析对我国31个省、市、自治区的农村水利项目建 设效率进行了分析,得到如下结论: (1)从总体上看,我国农村水利项目的全要 素生产率变化指数呈下降特征,主要是由于技术 效率变化较低,而技术效率变化较低又主要源于 纯技术效率变化的下降。 (2)我国农村水利项目的全要素生产率变化 呈现明显的区域差异,只有东部地区有较快增长, 其中技术效率变化的增长贡献了73.08%,说明 东部地区前期的各种水利和财政投入开始逐 步发挥效益,其技术水平和管理水平都达到一定 规模。 (3)东部地区良好的地理位置、高速稳定的 经济发展水平和长期一系列财政支持,使得 各省份农村水利项目各项投入水平相当,但是并 非取得一致产出水平,这主要是由技术创新水平 高低引起的。随着我国对西部开发的支持, 西部地区的水利项目发展状况优于中部地区,但 仍缺乏优秀的管理人才,缺少先进的技术,技术创 新能力也有待改善。 (4)东部地区也有全要素生产率缓慢下降的 地区,而中西部地区也不乏全要素生产率快速增 长的地区,如吉林。故而进行水利建设时应因地、 因时制宜地制定农村水利开发规划,根据实际情 况把资金投入到对农村经济增长贡献最大的农村 水利项目建设中去,提高资金使用效率。 上述问题主要是由农村水利项目投入规模和 产出结构不合理导致的,据此提出如下建议: (1)我国应当发挥对农村水利项目开发 技术效率,而不是过分地追求大规模,导致投入冗 余,造成投入产出不平衡。 (3)各地区要因地制宜地制定农村发展战 略,根据各自的自然条件、地理面貌、经济发展水 平,把资源投入到对经济增长最大的项目中去,以 提高资金利用水平和资源配置效率。 (4)建立农村水利科研专项基金,切实提高 水利行业的科技水平,促进农村水利事业发展实 现科学的规划。 (5)合理调节东中西部农村水利项目投入力 度,优化规模,合理配置资源。应根据不同地区农 业水利投资效率的有效性及发展速度的相对快慢 程度,明确改进方向及对各地区农业水利的投资 方向和发展重点。 (6)优化产出结构,加强生态效益和社会效 益,全面促进新农村发展进程。 参考文献: [1] Charnes A,Copper W W,Rhodes E.Measuring the efficiency of decision making units[J].Eur.J.Oper.Res.,1978,2 (6):429—444. 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