基于DEA的灌区生产效率分析——以江苏省为例

针对当前灌区农业生产效率评价多采用单项投入与产出指标的不足,引入数据包络分析(DEA)方法,设定表征生产效率的投入产出指标体系,利用CCR模型对江苏省35个灌区相对生产效率进行了比较研究.相对效率分析表明,江苏省综合效率整体不高,灌区间差异较大,全省平均值为0.634,其中3个灌区为DEA有效;不同区域农业生产技术的利用及推广程度相当,灌区相对生产效率的不均衡主要由生产规模不合理引起.可以通过减少投入来提升非DEA有效灌区的生产效率,所有非DEA有效灌区改进生产效率能节约的有效灌溉面积、水资源及农业人口分别占投入量的20.7%,13.3%,9.4%.相对DEA效率的比较可为灌区生产效率的改进途径、农业节水潜力的计算等提供新的思路.     

重庆水资源利用效率测度及投影优化分析

中国水资源问题的核心是利用效率问题,科学客观评价水资源利用效率已成为当前水资源研究的热点。本文利用数据包络分析(DEA)方法,选取农业用水量、工业用水量、年末供水管道长度、固定资产投资、从业人员数量为投入指标,以GDP为产出指标的指标,对重庆2001-2012年的水资源利用的总体效率、纯技术效率和纯规模效率进行测度和评价,揭示动态变化规律,对非DEA有效的年份进行投影分析。研究结果表明:1重庆市近12年水资源利用总体效率处在接近最优的状态。DEA无效年份在农业用水量、工业用水量、年末供水管道长度均有冗余,其中农业用水和年末供水管道长度冗余量较大,农业用水效率还有提升的空间,规模效率是影响重庆水资源利用总体效率的主要因素。2农业用水量和年末供水管道长度消减率较大,分别为12.109%和16.663%。在规模报酬不变情况下,可以通过适当的消减投入来达到各要素的最优配置,实现水资源的高效利用。因此,适当减少农业用水量,加大农业节水设施的建设,大力发展设施农业,减少工业用水的比例,淘汰落后高耗水产业,大力发展节水型产业,增加水资源输送设施的技术含量、提高水资源的输送能力,是今后重庆提高水资源利用效率需要努力的方向。     

我国玉米生产效率时空特征分析

为指导我国玉米生产效率提升,基于DEA模型、Malmquist指数法以及ESDA分析法,分析了2005—2015年我国20个玉米主产省(区)玉米生产综合技术效率与全要素生产率变化的时空特征。结果表明:(1)2005—2015年,研究区域玉米生产综合技术效率平均值、纯技术效率和规模效率的均值都未达到DEA有效水平,综合技术效率提高主要依赖生产方式改进,玉米全要素生产率平均下降6.7%,其增长显著依赖于技术进步。(2)各省(区)综合技术效率的差异主要受农业生产方式(技术运用等)、经营规模及农业生产占比等的影响。综合生产技术效率较高的省(区),纯技术效率与规模效率均较高;而综合效率较低的省(区),纯技术效率与规模效率的差异较大。缺乏区域适用的先进生产技术或技术未得到有效投入,推广运用会导致玉米全要素生产率降低。(3)玉米生产各个投入要素均存在不同程度的松弛,配置不合理,均有可节约的空间。(4)研究区域玉米生产综合技术效率呈现集聚性,11年间空间差异扩大。少部分区域存在显著的正相关关系,主要集中在北方地区与黄淮海地区,呈现明显的空间集聚特征。因此,针对性提高区域适用技术的有效投入、改善经营规模,是提高各省(区)玉米生产效率的关键,同时,加强空间布局优化,使玉米生产达到"H-H"集聚是整体提升我国玉米生产效率、提高竞争力的关键。     

河南省农业机械装备效率区域差异化研究

选取8个农业机械装备的数量作为投入指标,机耕面积和机播面积为产出指标,利用数据包络分析(DEA)方法,以河南省18地市为生产单元,计算农业机械化的综合效率、纯技术效率、纯规模效率、规模收益及投入冗余率;同时,分析了河南省农业机械投入产出效率的特征和区域差异,揭示了其目前农业机械装备的效率水平和问题,并提出相应建议。     

基于DEA方法的新疆农业高效节水技术效率分析

运用DEA方法,对新疆及各地州农业高效节水技术的技术效率进行了测定。自2007年以来新疆农业高效节水技术效率2011年、2013年和2014年未达到最优,在全疆14个地州中有7个地州未达到最优,存在投入冗余和产出不足。提出今后新疆高效节水技术持续发展中财政补助资金投入要有针对性,加大南疆区域的农业高效节水力度,建立和完善工程项目资产产权管理和增加科技投入等对策建议。     

基于DEA的区域农业机械化投资效率比较分析

为了分析目前各区域农业机械化投资效率的异质性变化规律,研究了基于2012年的省际面板数据,并运用超效率DEA针对构建的农业机械化投资效率评价指标体系进行了空间差异分析。结果表明:全国各地区农业机械化投资效率总体形势不太乐观,且东、西、中部存在一定程度的差异;广西、青海、福建、宁夏和海南为非相对有效的最后5位;且这5个省份在机收率、机耕率、机电排灌面积皆存在投入冗余。     

玉米全要素生产率非参数测算分析及对策

玉米生产受到诸多投入要素的限制与影响,如种子、秧苗、劳动力、土地、农药、化肥、农膜、机械设备、畜力和其他物质投入等,提高这些因素的投入-产出效率水平对于促进玉米高效持续增产至关重要。为此,在对中美两国玉米生产成本与单产时序比较的基础上,利用基于DEA的非参数前沿面效率分解方法对全国主要地区的玉米全要素生产效率问题进行了实证分析,从纵向时间序列和横向不同区域两个视角研究了我国玉米生产效率和生产资源配置的演化过程及区域对比特征。最后,有针对性地提出了促进我国玉米生产资源有效配置、提高玉米生产效率的相应措施与途径。     

灌区用水效率与效益评价——以天津市里自沽灌区为例

以天津市宝坻区里自沽大型灌区的基本资料为基础.选取灌溉水利用系数、渠系水利用系数、田间水利用系数、灌溉水生产效率、耕地有效灌溉率、节水灌溉工程面积率6个指标,构建了模糊综合评价模型,对影响灌区用水综合效益的因素进行了分析.结果表明,2004-2008年,里自沽大型灌区综合评价指数分别为3.299、3.423、3.624、3.679、3.687整体上呈现明显的上升趋势,其用水效率状况处于较好阶段.利用模糊综合评价法,对灌区用水效率与效益进行了评价.结果表明,工程状况与管理水平对于灌区用水系数的影响较显著.必须加大灌区节水改造以及灌区管理体制改革力度,进一步提高农业灌溉水的利用效率和效益,促进水资源的可持续发展.     

生产效率视域下加工番茄生产要素冗余的区域差异及影响因素

新疆是我国番茄制品生产和出口的重要基地,基于新疆加工番茄主产县域480份农户的调研数据,采用DEA-BCC模型,测算新疆加工番茄主产县域的生产效率,分析加工番茄主产县域的生产要素冗余率,并利用地理探测器模型,揭示影响加工番茄生产效率的关键因子。结果表明：新疆加工番茄主产县域的生产效率存在显著差异,且生产效率均未达到DEA有效水平;其次,加工番茄主产县域的生产要素投入存在不同程度的冗余,种植面积和农业机械投入冗余属于资源利用强度不足型,劳动力、化肥及农药投入冗余属于要素投入过度型;家庭纯收入、户主年龄、户主受教育程度、种植时间和种植面积是生产效率出现县域差异的主要因子,解释力度介于61.4%～65.2%,且因子间相互作用的影响力均高于单独作用的影响力,表明促进县域之间生产要素的合理流动和高效集聚,发挥主产县域的辐射带动作用,可以有效提高加工番茄种植户的生产效率。     

基于系统动力学的青铜峡灌区农业用水效率调控研究

【目的】提出青铜峡灌区合理有效的节水政策。【方法】基于作物蒸发蒸腾量,计算青铜峡灌区主要粮食作物的蓝水足迹、绿水足迹,建立青铜峡灌区农业用水效率系统动力学模型,研究青铜峡灌区内的农业用水效率,对其水资源利用效率的可变影响因素进行调控。【结果】青铜峡灌区的农业种植需水来源主要是灌溉水,形成了以蓝水为主、绿水为辅的生产用水格局,同时当作物需水量被满足时,蓝水足迹和绿水足迹表现出相反的变化趋势;在保证青铜峡灌区内粮食作物蓝水用水量不变的前提下,选取绿水利用系数和灌溉水利用系数为主要参数对模型进行仿真模拟,当绿水利用系数从0.7增加为0.8时,2020年小麦产量增加了0.27万t,水稻产量增加了0.2万t,玉米产量增加了0.55万t;当灌溉水利用效率增加10%时,2020年小麦产量增加了0.47万t,水稻产量增加0.35万t,玉米产量增加0.77万t;当绿水利用系数和灌溉水利用系数同时增加时,2020年小麦产量增加0.75万t,水稻产量增加0.55万t,玉米产量增加1.32万t。【结论】青铜峡灌区农业种植用水应增加对绿水的利用率,通过各种工程或非工程措施提高灌区内的农业用水效率。     

基于Meta分析的黑龙江省水稻水土肥资源协同优化调配

水稻灌溉水量、氮肥和种植面积的高效管理有助于提升农业经济效益,提高资源利用效率和改善生态环境。以黑龙江省13个市（区）为研究区域,利用Meta分析量化不同灌溉方式和施氮量对水稻产量和温室气体（CO2、CH4、N2O）排放的影响,并建立水肥生产函数。在此基础上,以经济效益、温室气体排放量、水肥利用效率为目标函数构建多目标优化模型,以优化分配各地区的水肥资源,调整水稻种植面积。优化结果表明：控制灌溉和施加氮肥不同程度影响产量和温室气体排放,优化后水稻种植面积减少3.76%,水利用效率提高18.4%,灌溉水量均值为4513.54m3/hm2,氮肥施用量减少11%,氮肥利用效率提高32%,氮肥施用量均值为100kg/hm2;经济效益增加8.1%,温室气体排放降低10.6%。本模型可以量化表征区域尺度基于控制灌溉的水肥施用与产量及温室气体排放的响应关系,协同优化稻田水土肥资源最佳配比,平衡经济、温室气体排放和资源利用效率,有助于黑龙江省水稻不同目标间的水肥资源优化和种植面积调整,促进农业可持续发展,可为水稻水土肥资源优化与管理提供参考。     

Impact of resources and technology on farm production in northwestern China

Analyses were performed to evaluate the impact of resources and technological inputs on farm production in northwestern China, including five provincial districts of Shaanxi, Gansu, Ningxia, Qinghai, and Xinjiang. The gross value of farm production using 1978 constant prices was chosen to be the dependent variable in data analysis. Input variables included the irrigation ratio, farm labour, fertilizer application, and farm machinery. Multivariate statistical analysis (correlation and regression) was used to characterize the relationships between the gross value of farm production and various input variables. The gross value of farm production in the region increased fivefold during the study period, and was strongly associated with resource use and technological inputs. The gross value of farm production was significantly correlated with the irrigation ratio in Shaanxi, Gansu, and Ningxia, where the irrigation ratio was relatively low compared with the national averages. The increase in irrigation ratio in these provincial districts explained 9–19% of the growth in farm output from 1978 to 1998. Technological inputs of chemical fertilizer and farm machinery were significantly associated with farming output in all provincial districts. During the study period, the application of technological inputs increased two to eightfold, and contributed about 45% in the growth of farming output in the region. Farm production was also found to be significantly correlated with labour input. Results of this study indicated that water use efficiency and irrigation management need to be improved for future agricultural development, and further advances in farm mechanization and technology application are key for increasing farm production with limited water resources in this semi-arid area.     

井渠结合灌区节水农业综合技术体系与示范

井渠结合是一种普遍的灌溉形式,目前,北方的这类灌区普遍存在着地表水与地下水不能合理调配、地下水过量超采所导致的水环境问题和灌溉效益不高的问题。而灌溉效益低下又进一步扩大了水资源的供需矛盾,使地下水的超采问题进一步加剧,严重制约着灌区经济的可持续发展和水资源的可持续利用。灌区应建立一种什么样的农业发展模式,走一条什么样的节水路线始终是一个研究的重点和难点。在山西晋中榆次区进行了试验与示范(项目区6667 hm2,其中示范区667 hm2,辐射区6000 hm2),就此介绍业已建立的井渠结合灌区(榆次区)节水农业综合技术体系,以及建设的示范区和节水效果。     

基于熵权-模糊层次分析法的痕灌草莓水肥效应评价

为了评价痕量灌溉条件下水肥耦合处理对温室草莓产量、品质和水肥利用效率的影响,确定最优灌水施肥量.文中采用基于熵权-模糊层次分析法的综合评价指数为应变量、水肥用量为自变量建立预测模型,分析水肥对草莓的影响并计算痕灌条件下温室草莓最优灌水量和施肥量.结果表明:当灌水下限为60.41%、灌水上限为90%、施肥量为N:721.96 kg/hm²,P₂O₅:360.98 kg/hm²,K₂O:721.96 kg/hm²时综合评价指数最大,此时产量为27 008.69 kg/hm²,灌水利用效率为84.48 kg/m³,化肥利用效率15.60 kg/kg.经优化后的痕量灌溉水肥管理模式增产27.26%,灌水利用效率提高22.27%,化肥利用效率提高26.35%.文中构建的预测模型具有较高的可靠性,提出最优水肥管理模式对于温室草莓生产具有指导意义.     

水肥耦合对南瓜生长及产量的影响研究进展

传统的灌水、施肥方式不仅水肥利用率低、浪费人工和成本,而且污染农田环境。水肥耦合技术通过对灌水与施肥合理的配比来达到提高水肥利用效率、产量、品质及降低生产成本的目的。本文主要综述了水肥耦合调控对南瓜的生长发育过程、光合作用、产量及品质的影响。结果表明,合理的水肥调控能显著促进南瓜生长发育及光合作用,对干物质积累有积极作用,提高了南瓜的产量与品质。最后对水肥耦合技术在农业生产中的推广与应用进行了展望。     

不同水肥措施下的冬小麦水氮利用和生物效应研究

【目的】寻找合适的冬小麦水肥方案。【方法】采用田间试验方法,在传统畦灌和水肥一体化微喷灌下分别设置不同施氮肥处理,研究了小麦干物质积累、产量、水氮利用和土壤贮水量。【结果】与传统畦灌比,微喷灌各处理灌水量减少50%,干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别增加28.2%～41.1%、0.2%～27.3%、0.8%～76.6%和23.3%～61.7%。其中传统畦灌下,推荐施氮肥与不施氮肥、农民习惯施氮肥和推荐施氮肥减氮20%处理比较,小麦干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别增加4.0%～11.4%、1.8%～26.9%、32.1%～75.3%、0.8%～28.2%。微喷灌下,与推荐施氮肥比,推荐施氮肥减氮20%的小麦干物质积累量、产量、氮肥生产效率、水分利用效率分别提高6.4%、4.5%、0.8%、2.3%。【结论】综合比较,水肥一体化微喷灌下推荐施氮肥减氮20%表现最优,提高冬小麦水氮利用效率,稳定产量,是节水减肥可推荐的有效途径。     

中国节水灌溉装备与技术发展展望

分别从灌排设施、灌排管理体制和投资政策3个方面,回顾了中国灌溉排水70 a以来所取得的成就.随着灌溉面积增大,灌排设施极大提高了中国粮食产量和农业生产能力;灌排管理体制发生巨大变化,由农民集体管理为主转化为骨干工程国家事业单位管理为主,促进了灌排工程快速发展和良性运行;投资政策有效地服务了水利基本建设.但目前中国依旧存在灌溉用水利用率较低、水肥一体化灌溉农田占比较低和灌溉系统信息化程度较低等问题,与高质量的农业生产发展还有很大的距离.结合国家粮食与生态保障的战略需求,分别从大中型灌区节水改造、水肥一体化节水灌溉装备与技术和喷滴灌、管道输水灌溉和泵站改造方面,提出了中国节水灌溉装备与技术的未来机遇和挑战.为了促进中国节水灌溉行业发展,加强灌排装备的理论研究和自主创新,发展高效、节能和环保的技术和产品,提高产业信息化、智能化和网络化,是实现农业现代化生产建设的必然趋势.     

辣椒水肥一体化效应研究进展

在作物的生长过程中,水和肥是必不可少的两大要素,合理的灌溉和施肥对作物减投增效十分有利。传统的“大水大肥”方式不仅会降低水肥利用率,而且还加剧了农田土壤环境的污染问题。水肥一体化技术作为一项将水分和养分耦合运筹的新技术,可达到精准施肥、改善土壤环境、节水增产等目的,从而有效缓解资源与环境的矛盾问题,推动绿色农业的可持续发展。本文先综述了辣椒的生长发育、干物质积累、水肥利用、产量及品质指标对水肥一体化的响应,并针对该技术在农业生产中的实践应用,提出合理利用智能系统、多要素一体化技术和耦合模型规划建议,以期为水肥一体化在辣椒高产栽培中的应用提供参考。