《Agricultural Water Management》:Pathways to agricultural water use efficiency in the Yangtze River economic belt: Technological, economic, and institutional perspectives
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提升长江经济带(Yangtze River Economic Belt, YREB)农业用水效率(Agricultural Water Use Efficiency, AWUE)是保障粮食安全与促进农业可持续发展的基础。为探究技术、经济及制度因素对AWUE演化
提升长江经济带(Yangtze River Economic Belt, YREB)农业用水效率(Agricultural Water Use Efficiency, AWUE)是保障粮食安全与促进农业可持续发展的基础。为探究技术、经济及制度因素对AWUE演化动态的交互驱动效应,研究人员构建三维理论框架,基于YREB 11省份2014–2023年面板数据,首先采用纳入非期望产出的超效率SBM(Super-efficiency Slack-Based Measure, Super-SBM)模型评估省级AWUE;其次运用定性比较分析(Qualitative Comparative Analysis, QCA)识别引致高AWUE的多重并发因果组态路径,并进一步应用多时期QCA(Multi-period QCA)探讨组态演化特征;最后通过Kruskal-Wallis秩和检验比较所检出组态的一致性差异。实证结果表明:(1)YREB的AWUE呈显著上升趋势且存在明显区域差异:下游>上游>中游;(2)识别出四条促升高AWUE的组态路径——技术-经济驱动型、经济驱动型、制度驱动型及技术-经济-制度交互型,驱动路径由2014–2018年的技术驱动型转变为2019–2023年的经济驱动型;(3)农村人均可支配收入低是制约YREB全流域AWUE提升的核心约束条件;(4)中游地区对核心路径适应性较弱,暗示其效率改善潜力较大。
论文解读——《Agricultural Water Management》刊载论文"Pathways to agricultural water use efficiency in the Yangtze River economic belt: Technological, economic, and institutional perspectives"
一、研究背景与意义
中国农业灌溉水利用效率约43%,远低于发达国家60%–80%的水平,而农业用水量占全国总用水量的60%以上。长江经济带(YREB)产出全国40%的粮食,却面临工农生活用水激烈竞争,提升农业用水效率(Agricultural Water Use Efficiency, AWUE)对缓解供需矛盾、保障粮食安全及减轻生态退化至关重要。现有AWUE研究多采用传统DEA或静态SBM模型且仅将碳排放或单一污染物作为非期望产出(undesirable output),忽视农业面源污染的多样性;影响因素分析偏重单因素线性效应(如技术、经济或政策的独立作用),未揭示技术、经济与制度多因素交互协同的非线性组态机制;传统回归无法有效处理内生性且静态组态不能反映因素组合的动态演化轨迹。为此,研究人员以YREB 11省市2014–2023年面板数据为样本,融合超效率SBM(Super-efficiency SBM, Super-SBM)模型与动态定性比较分析(Qualitative Comparative Analysis, QCA),从技术、经济、制度三维度识别引致高AWUE的等效多元路径并追踪其时段演变与区域异质性,为差异化农业水资源管理政策提供实证依据。
二、主要研究方法概述
研究人员选取YREB 11省份2014–2023年面板数据,源自?《中国统计年鉴》及各省市地方统计年鉴。AWUE测算采用Oh (2010)全局参照框架下的超效率SBM(Global Super-SBM)模型,投入指标含农业从业人数、农机总动力、农业用水量、农作物总播种面积、化肥折纯量,期望产出为农业总产值,非期望产出为基于化肥、农药及农膜施用量核算的农业面源污染。QCA前因条件涵盖:技术维度——有效灌溉面积(Effective Irrigated Area, EIA)、单位面积机械动力(Mechanical Power per unit Area, MPA);经济维度——农村人均可支配收入(Rural per Capita Disposable Income, RCI)、粮食播种面积(Grain Planting Area, GPA)、人均水资源量(Per Capita Water resources, PCW);制度维度——农林水事务支出(Government Expenditure on agriculture forestry and Water conservancy, GEW)、水库座数(Number of Reservoirs, NOR)。校准采用完全隶属(95分位数)、交叉点(50分位数)、完全不隶属(5分位数)。以一致性阈值0.85、PRI阈值0.6进行组态充分性分析,进一步按2014–2018年与2019–2023年做多时期QCA,并以Kruskal-Wallis秩和检验比较上、中、下游各高AWUE组态一致性差异,通过调高一致性/PRI阈值及改变案例频数进行稳健性检验。
三、研究结果
3.1 Measuring AWUE(AWUE测算结果)
时序上YREB的AWUE由2014年0.66升至2023年0.88(增幅33.33%),2019年后年均增速超3%;空间上呈现下游最高、上游次之、中游最低的分布格局,浙江与江苏常年领先并于2023年达有效值1,安徽最低,上海因农业占比小效率稳定但偏低,中游受高耗水经济作物种植及技术投入不足制约提升缓慢。
3.2 Pathways for improving AWUE(AWUE提升组态路径)
3.2.1 Variable measurement and calibration(变量校准):各前因条件与结果变量按95%、50%、5%分位数分别设为完全隶属、交叉点与完全不隶属锚值。
3.2.2 Necessity analysis of a single condition(单条件必要性分析):所有前因条件一致性均低于0.9,无单一必要条件;低RCI(农村人均可支配收入)在非高AWUE组态中一致性渐升,2019年后超越低MPA成为最主要制约核心条件,表明瓶颈由早期技术落后转为后期农村经济水平不足。
3.2.3 Adequacy assessment of configured conditions(组态充分性评估):整体解一致性0.887(高AWUE)与0.906(非高AWUE),超标准阈值0.75。高AWUE析出五条子路径归为四类等效组态:①技术-经济驱动型(H1:高RCI∧大EIA∧~大MPA,典型浙苏);②经济驱动型(H2:高RCI∧丰PCW∧~高GEW,典型重庆后期);③制度驱动型(H3/H4:高GEW∧~大GPA∧~多NOR,辅以大EIA或丰PCW,典型贵州);④技术-经济-制度交互型(H5:高RCI∧大GPA∧高MPA∧~大EIA,辅以高GEW及多NOR,典型四川)。非高AWUE六条路径归纳为经济制约型、技术-经济制约型及技术-经济-制度综合制约型三类,低RCI为普遍核心缺失条件。
3.2.4 Inter-group results(组间时间效应):以2019年为界做多时期QCA,2014–2018年核心驱动为技术驱动型(单位面积机械动力为核心条件),2019–2023年转为经济驱动型(RCI与PCW为核心条件),印证必要分析中约束因素的时代变迁。
3.2.5 Intra-group results(组内区域差异):Kruskal-Wallis检验显示H2(经济驱动)与H5(技术-经济-制度交互)组态一致性在中游显著低于上、下游(p<0.05),中游对这两类路径适应性弱,具较大改善空间。
3.2.6 Robustness checks(稳健性检验):提高原始一致性至0.85、PRI至0.65及案例频数为2后核心组态结构基本不变,结果稳健。
四、讨论与结论翻译(Conclusion部分归纳翻译)
基于YREB 11省份2014–2023年面板数据,研究人员首先采用含农业非期望产出的Super-SBM模型测算区域AWUE,继而运用QCA辨识技术、经济与制度维度下引致高AWUE的组态路径,通过多时期QCA揭示不同时段动态演化,并以Kruskal-Wallis检验评估各组态区域适应性差异,经稳健性检验验证结果可靠。主要结论如下:研究期内AWUE总体呈上升趋势且2021年后加速,空间上呈下游>上游>中游梯度分布。动态QCA识别出四条高AWUE等效组态路径——技术驱动型、经济驱动型、制度驱动型及技术-经济-制度交互型;低农村人均可支配收入是全流域AWUE提升的关键约束。多时期QCA显示驱动模式由2014–2018年技术驱动型转为2019–2023年经济驱动型,与必要性分析结果吻合。Kruskal-Wallis检验提示中游地区未来可通过适配经济驱动型(H2)与技术-经济-制度交互型(H5)路径有效提升AWUE。上述发现凸显多因素协同与时变异质性的重要性,为差异化农业水资源管理政策提供实证支撑。政策建议包括:下游巩固经济-技术协同并完善水权交易市场;上游健全水权分配与生态补偿强化制度保障路径;中游优化种植结构并实施节水绩效补贴突破收入与技术双重约束;多渠道提高农村居民收入并建立常态化节水奖励机制以激发农户内生节水动力。