農業技術進步與要素稟賦的耦合協調度測算

魏金義+祁春節

摘要

要素稟賦條件是農業發展的根本制約，技術進步是實現我國農業發展方式轉變的巨大動力，兩者間的高度耦合協調是我國農業現代化的必然要求。改革開放以來，我國農業要素稟賦和技術條件都有所變化。本文從耦合關系的視角，利用耦合協調模型，建立相應的指標體系，分析了改革開放以來我國農業技術進步和要素稟賦的耦合協調性，并對各地區間兩者的耦合協調關系進行了比較。結果發現：在過去一段時間內，我國農業要素稟賦結構的優化速度滯后于技術進步的步伐;農業技術進步與要素稟賦的耦合性沒有發生明顯波動，一直處于頡頏階段，且呈現出“U”型的變化趨勢;1981—2011年間，我國農業技術進步和要素稟賦的耦合協調度逐年提高，已由改革開放初的低度耦合協調發展成為高度耦合協調;各地區間農業技術進步和要素稟賦的耦合性存在一定差異，多數地區兩者間耦合協調關系屬于中度耦合協調型，北京和西藏兩地仍處于低水平耦合階段，僅江蘇、山東、河南、廣東四省為高度耦合協調型。在農業改革過程中，應著重強調發揮市場在促進農業技術進步和要素稟賦結構升級中的決定性作用，為實現兩者的高度耦合創造良好的制度環境。同時，應充分考慮我國各地區農業要素稟賦條件的差異性，選擇與當地要素稟賦相適應的技術類型，以期最大限度地發揮生產要素的作用和技術本身的效率。

關鍵詞農業技術進步;農業要素稟賦;耦合度;耦合協調

中圖分類號F304文獻標識碼A文章編號1002-2104（2015）01-0090-07

doi：103969/jissn1002-2104201501013

改革開放以來，我國農業發展取得了舉世矚目的成就，農業要素稟賦條件也發生了深刻的變化。2012年12月召開的中央農村工作會議強調我國農業發展進入到資源環境約束趨緊的新階段。工業化、城鎮化的快速發展擠占了大量農業用地;“人口紅利”優勢正逐步消失，農業勞動力成本快速上升;越來越多的工商資本進入到農業領域。從整體上看，我國農業要素稟賦條件呈現出土地、勞動力要素變得愈發稀缺，價格不斷上升，資本要素所占比重逐步增長的變化趨勢。但從區域上看，各地區間的農業要素稟賦條件及其變化存在明顯差異。與此同時，我國農業領域的技術創新取得了巨大的進步，現代化新技術被廣泛應用于農業生產實踐，科技進步已成為推動我國農業實現現代化的關鍵因素。為了促進農業技術更快地發展，相關部門采取了一系列支持政策，農業科技進步貢獻率不斷提高。但是，與發達國家相比，目前我國農業科技進步貢獻率仍不夠高，農業科技成果轉化率依然較低。

由此，在當前農業要素稟賦發生深刻變化，農業技術創新體制有待于進一步完善的大背景下，有必要更加深入地分析我國農業技術進步與要素稟賦的關系。通過深化對兩者互動關系的認識，以期實現在合理利用要素稟賦條件的基礎上，最大限度地發揮科技進步的作用，推動我國農業可持續發展。

1文獻綜述

關于技術進步與要素稟賦關系的研究始于20世紀30年代。Hicks[1]認為技術變革的方向是由制約經濟增長的要素稟賦結構所決定，根據要素投入結構將技術創新的類型分為勞動節約型、資本節約型及中性技術進步三種。Ahmad[2]應用創新可能性曲線（Innovation Possibility Curve，IPC）這一概念，建立起了研究要素稟賦變化和技術創新兩者關系的理論分析框架。Hayami、Ruttan[3]認為一個國家只有選擇能夠消除要素稟賦制約的技術變革途徑，才能夠有效地促進農業發展。他們進一步發展了希克斯的誘導性創新理論，提出了誘導性技術創新理論。誘導性技術創新理論把技術變遷過程看作是經濟發展的內生變量，技術變革的方向和速度是對資源稟賦變化和需求增長的一種動態反應，并進一步分析了私人部門和公共部門在農業技術進步中的不同作用，最后采用1880-1980年間美國和日本的農業發展過程驗證了該理論。Binswanger[4]建立的誘導模型則表明技術變革是由相對要素價格的變化引導并沿著創新可能性曲線移動。林毅夫[5]認為一個經濟體的最優技術結構是由其要素稟賦結構所內生決定的，技術進步是要素稟賦結構升級的結果。無論是在完全競爭的市場經濟中，還是在土地和勞動力等要素的市場交易被禁止的經濟環境中，要素結構狀況對技術需求的影響是完全一樣的。他提出并驗證了即使在人為政策扭曲之下，農業技術進步仍是由要素稟賦決定的。張月玲[6]應用反映要素投入結構對邊際技術替代率變動敏感程度的替代彈性系數法分析了技術結構與要素投入結構匹配的合理性。

魏金義等：農業技術進步與要素稟賦的耦合協調度測算

中國人口·資源與環境2015年第1期

國內學者還從未來我國農業技術方向選擇的角度對農業要素稟賦與技術進步的關系進行了更為深入的分析，普遍認為我國農業技術進步的主要方向是生物化學技術。胡瑞法、黃季焜[7]研究了勞動密集型和土地密集型兩類作物要素投入結構的變化，并指出兩種類型作物的生產技術都是朝著生物型技術的方向發展。高峰、王學真[8]認為我國應根據各地區的資源稟賦狀況和經濟發展的階段，選擇相適宜的技術進步類型。李芝倩、劉洪[9]認為資源稟賦對我國農業發展的影響較大，并且決定了我國大部分省份的農業發展軌跡具有趨同性和相似性，并提出我國農業現代化發展應該走“土地節約型”的道路，即依靠化學和生物技術，而非“機械現代化”。田甜、楊鋼橋[10]的研究表明勞動力要素和資本要素的市場價格會影響農戶使用農業機械的行為。陳靖[11]認為資本下鄉導致的規模化經營更加注重資本密集式技術的應用，新品種、機械投入的份額不斷增加。

綜上所述，現有研究已表明農業要素稟賦和技術進步之間存在著密切的關系。林毅夫[5]等學者從理論上證明了我國農業技術進步同樣符合誘導性技術變遷理論。然而，更深層次的問題是改革開放以來我國農業技術進步與要素稟賦是否完全耦合？兩者間的耦合協調關系表現出何種變化特征？兩者的耦合協調關系在各地區的表現是否相同？為了更好地回答上述三個問題，本文應用物理學中的耦合理論，整理相關數據，從新的視角對改革開放以來我國農業技術進步和要素稟賦的關系進行分析。

2理論分析與研究假設

耦合是物理學中的基本概念，用于描述兩個或兩個以上系統或運動形式相互影響的現象。借鑒該定義，本文將農業要素稟賦與農業技術進步之間通過各自的系統元素相互影響、相互制約的動態關聯關系稱之為耦合。盡管有學者運用誘致性技術變遷理論論證了農業技術進步受到要素稟賦的根本性制約，但由于技術進步同時還受到路徑依賴、經濟發展水平、政策制度環境（如農業補貼政策、知識產權制度、市場機制健全度等）等內外部因素的共同影響，兩者的變化趨勢會出現一定程度的偏差，從而影響農業技術進步與要素稟賦之間的契合程度。

基于此，本文提出第一個有待于檢驗的假設，即我國的農業技術進步與要素稟賦不完全耦合。

根據不同的耦合狀態，將要素稟賦和技術進步間的耦合關系分為正向耦合和負向耦合兩種情況。正向耦合指兩者呈現相互促進、相互推動的良性互動關系，即技術進步能夠促進要素稟賦的升級，要素稟賦的變化有利于技術進步的實現;負向耦合則指兩者相互制約，一方面技術進步脫離現實要素稟賦條件，造成科技成果轉化率低，另一方面要素稟賦成為技術進步的限制條件。需要說明的是，正向或負向耦合只是從大體方向上描述了兩個系統間的關系。一般而言，兩個系統間耦合關系的變化是一個連續的過程。當要具體分析技術進步和要素稟賦間耦合關系時，還需要借助耦合度這一概念。耦合度描述的是兩個系統耦合關系的強弱程度。從經驗來看，我國農業技術進步與要素稟賦的耦合關系還相對較弱，最直接的表現是農業科技成果轉化率較低。造成兩者間耦合度較弱的原因是多方面的。一方面是兩者間缺乏行之有效的聯結互動機制;另一方面技術進步的路徑依賴和要素稟賦結構變化的緩慢對兩者的耦合關系形成阻滯。

技術進步和要素稟賦間的耦合關系通常表現為制約和脅迫兩種效應。制約效應主要是要素稟賦對技術進步的限制性，在經濟發展的每個階段，供一個地區可以選擇的技術類型是多樣的，而要素稟賦是所選擇技術發揮作用的基礎條件。一般來說，如果一個地區的技術選擇與要素稟賦相背離或超出了要素稟賦條件的承載力，技術就會缺乏自生能力。同時，技術進步對要素稟賦具有一定的脅迫效應，即技術進步會迫使現有的要素稟賦發生變化。這種變化是由于不同的要素對技術進步作出不同的反應所引起的。就農業而言，一項新的農業生產技術的引入，可能對土地、農業勞動力、資本等要素所產生的影響不盡相同。因此，農業技術進步對各要素產生的差異性影響會使得農業要素稟賦發生改變。產生此種差異的原因有兩個：一是新的農業技術本身是為了解決某種特定的要素約束而形成的，所以對其他要素的影響較弱，甚至產生負效應;二是即使某項新技術完全是中性的，但受各要素技術彈性差異的影響，現有的要素稟賦結構亦會發生改變。正是由于兩者間的制約和脅迫效應，以及在一個較大的經濟體內，各地區的要素稟賦會有所不同，這就會使得各地區兩者間耦合關系出現一定差異。

基于上述分析，本文第二個有待驗證的假設為：我國各地區間農業技術進步與要素稟賦的耦合協調關系存在一定差異。

3研究方法與指標體系構建

3.1研究方法

由上述理論分析可知，在多種因素的共同作用下，農業要素稟賦與農業技術進步之間存在著某種程度的耦合關系。為了準確而全面地反映兩者間的耦合度，需要借助相關實證方法進行深入研究。在探討兩個系統間的耦合關系時，耦合協調模型是被廣泛應用的方法之一[12-16]。耦合協調模型通常由功效函數、耦合度函數和耦合協調函數三部分構成。

3.1.1功效函數

設變量ui（i=1，2，…，n）為“農業技術進步—要素稟賦”的系統序參量。fij為第i個序參量的第j個指標，其值為Xij，若該指標值越大越好，則將此指標定義為正效應指標，反之則為負效應指標。因此，在“農業技術進步—要素稟賦”系統中，每個指標對該系統有序的功效系數uij可以表示為：

μij=（Xij-αij）/（αij-βij），fij具有正效應

（αij-Xij）/（αij-βij），fij具有負效應

（1）

式中，uij表示指標fij對系統的功效貢獻大小。αij、βij為系統穩定臨界點上各序參量的上、下限值。已有研究中，普遍將各序參量的最大值、最小值作為其上、下限值。

農業技術進步和農業要素稟賦是兩個不同而又相互作用的子系統。相關研究表明，子系統內各個序參量的相應指標對系統有序程度的綜合貢獻可通過集成方法來實現[12]：

μi=∑nj=1λijμij，

∑nj=1λij=1（2）

式中，μi為子系統對總系統有序度所作出的貢獻，λij為各個功效系數的權重，為了避免主觀賦權產生的偏差，本研究采用變異系數法來確定序參量中相應指標的權重。

3.1.2耦合度函數

耦合度函數主要是用于分析兩個系統間耦合關系的強弱。借鑒物理學中的相關概念，結合聶艷[12]、王麗芳[15]的研究，本文將包含農業技術進步（μ1）和農業要素稟賦（μ2）兩個子系統的耦合度函數構建為如下形式：

C=μ1·μ2/（μ1+μ2）（3）

由式（3）可知，耦合度值介于0到1之間。當C=0時，說明兩個系統間的關聯性極小，在本研究中指農業技術進步與要素稟賦間不存在耦合關系;當C=1時，說明兩個系統間的耦合度達到最大，表示農業技術進步與要素稟賦實現良性耦合。借鑒相關研究，可將耦合度值劃分為以下四個區間段：當0

3.1.3耦合協調函數

當多個區域間進行比較分析時，各區域的農業技術進步程度與要素稟賦水平不可能完全一致，但兩者的耦合度卻可能相同，單純地依靠耦合度模型無法全面有效地反映此種差異，使得分析結果具有一定的局限性。因此，為了更好地比較區域間兩者交互耦合的協調程度，在利用耦合度函數的基礎上，借鑒相關研究，構建了關于農業技術進步和要素稟賦的耦合協調度函數，函數形式如下：

D=C·T，T=αμ1+βμ2（4）

式中，D為兩個系統間的耦合協調度，C為耦合度，T則表示兩者的綜合協調指數，它體現了兩者在何種耦合水平上的協調。α、β為待定系數，二者的取值通常取決于各自在系統中的重要程度。在分析農業技術進步和要素稟賦的耦合關系時，兩者居于同等地位，所以α、β均為0.5[14]。與耦合度相似，也可將耦合協調度值劃分為四個連續的區間（見表1）。

表1耦合協調的判別標準及類型

Tab.1Discrimination level and type of

coupled coordination

耦合協調度值

Value of coupled coordination耦合協調類型

Type of coupled coordination

0

0.3

0.5

0.8

3.2指標選取與數據來源

3.2.1指標體系構建

由理論分析可知，農業技術進步和要素稟賦間存在一定的耦合關系。構建合理的評價指標體系是衡量兩者耦合關系的基礎。關于農業技術進步的衡量指標學術界尚未形成統一的認識。Hayami、Ruttan[3]認為勞動力擁有動力的增加可以作為采用機械創新的顯示性指標。類似的，以化肥和農藥為代表的化學投入品的增加則可以是生物化學技術創新的顯示性指標。林毅夫[3]把灌溉面積、化肥用量、機耕面積和農村用電量作為體現農業技術的指標。

姜勁儒[17]也將農業機械化、化肥施用量等看作是技術進步的間接反映。

彭亮[18]用農用化肥施用量（折純量）和農業機械總動力來代表農業生產中技術進步。借鑒相關研究，依據可比性、可操作性、整體對應的原則，結合數據的可得性，本文選取農用機械總動力、有效灌溉面積、農用化肥施用量等作為表征農業技術進步的指標，將農作物播種面積、農林牧漁業從業人員、國家財政支農資金等作為反應農業要素稟賦的指標（見表2）。各指標的權重采用變異系數法計算得出。

3.2.2數據來源

本文搜集了1981-2011年間上述各指標數據，其中，農作物播種面積數據來源于歷年《中國統計年鑒》，農林牧漁業從業人員數據來源于國家統計局官方網站，其余指標數據均來自于歷年《中國農村統計年鑒》。需要說明的是，農民農業生產支出和1981-1990年的農用塑料薄膜使用量、農藥使用量缺少直接性數據，根據相關數據整理計算得出。

4結果分析

利用已構建的農業技術進步與要素稟賦耦合關系模

表2農業技術進步與要素稟賦評價指標體系及權重

Tab.2Evaluation index system and weights of

agricultural

technology progress and factor endowment

子系統

Subsystem評價指標

Evaluation index單位

Unit性質

Nature權重

Weights

農業技術進步子系統

農用機械總動力108W正效應0.170 1

農村用電量108kWh正效應0.272 2

農用化肥施用量（折純量）104t正效應0.122 9

有效灌溉面積103hm2正效應0.034 3

農用塑料薄膜使用量104t正效應0.218 0

農藥使用量104t正效應0.147 5

成災面積占受災面積比重%負效應0.034 9

要素稟賦子系統

農作物總播種面積103hm2負效應0.014 8

農林牧漁業從業人員104人負效應0.024 7

國家財政支農資金108元正效應0.596 1

農民農業支出資金108元正效應0.364 4

型，本文測算出了1981-2011年我國農業技術進步與要素稟賦的耦合度和耦合協調度（見表3），并對我國各地區2001年、2011年農業技術進步與要素稟賦的耦合度和耦合協調度進行了對比分析（見表4）。

4.1我國農業技術進步與要素稟賦耦合度與耦合協調度的演變

表3的測算結果顯示，1981年以來，我國農業技術進步和要素稟賦兩個序參量值μ1、μ2都呈現出逐漸增長的趨勢。具體分析可發現，農業技術進步序參量值（μ1）的增長速度明顯快于要素稟賦序參量（μ2）的變化，說明在過去一段時間內，我國農業要素稟賦結構的優化速度滯后于技術進步的步伐。2005年以來，我國農業要素稟賦序參量快速增長，說明近年來我國農業要素稟賦結構優化速度明顯加快，這為實現農業現代化創造了良好的要素條件。

從耦合關系來看，1981-2011年，我國農業技術進步和要素稟賦的耦合度沒有發生明顯的波動，耦合度值始終介于0.40-0.50之間，且總體上呈現出“U”型的變化趨勢，1981-1991年逐漸下降，1992-2011年逐年上升。由此表明，在此期間我國農業技術進步與要素稟賦的關系一直處于頡頏階段，兩者間的耦合度不容樂觀。從耦合協調關系來看，1981-2011年間，我國農業技術進步和要素稟

表3我國農業技術進步與要素稟賦耦合度和

耦合協調度（1981-2011年）

Tab.3Degree of coupling and coupled coordination of

agricultural technology progress and

factor endowment（1981-2011）

年份

Yearμ1μ2CD年份

Yearμ1μ2CD

19810.02 0.03 0.50 0.11 19970.42 0.15 0.44 0.36

19820.04 0.03 0.50 0.13 19980.45 0.17 0.44 0.37

19830.06 0.04 0.48 0.16 19990.47 0.16 0.43 0.37

19840.08 0.04 0.47 0.17 20000.48 0.18 0.44 0.38

19850.09 0.05 0.48 0.18 20010.51 0.20 0.45 0.40

19860.11 0.05 0.47 0.20 20020.55 0.22 0.45 0.42

19870.13 0.06 0.46 0.21 20030.58 0.23 0.45 0.43

19880.14 0.05 0.45 0.20 20040.65 0.30 0.46 0.47

19890.17 0.05 0.43 0.22 20050.69 0.35 0.47 0.49

19900.21 0.05 0.41 0.23 20060.73 0.40 0.48 0.52

19910.23 0.06 0.40 0.24 20070.80 0.49 0.49 0.56

19920.26 0.06 0.40 0.25 20080.83 0.63 0.50 0.60

19930.28 0.08 0.41 0.27 20090.89 0.70 0.50 0.63

19940.31 0.10 0.43 0.30 20100.93 0.80 0.50 0.66

19950.36 0.13 0.44 0.33 20111.00 0.99 0.50 0.70

19960.40 0.15 0.44 0.35

賦的耦合協調度逐年提高，已由最初的低度耦合協調發展成為高度耦合協調。具體而言，1981-1994年間，兩者的關系是低度耦合協調;1995-2005年間，我國農業技術進步和要素稟賦處于中度耦合協調階段;2006-2011年，農業技術進步和要素稟賦的耦合協調關系發展到高度耦合協調階段，耦合協調度值由0.52提高至0.70。

以上分析驗證了本文提出的第一個假設，說明我國農業技術進步和要素稟賦是不完全耦合的。并可以看出，雖然我國農業技術進步和要素稟賦的耦合協調關系有了較大程度的改善，但兩者間的高度耦合協調關系仍建立在中等耦合的基礎之上。

4.2農業技術進步與要素稟賦耦合度和耦合協調度地區差異分析

從表4可以看出，我國各地區的農業技術進步與要素稟賦有著較大的差別，兩者耦合度和耦合協調度也呈現出一定的區域性差異，這驗證了本文的第二個基本假設。近十年來，天津、北京、山西、浙江等11個省（市）農業技術進步與要素稟賦的耦合度有所下降;廣東、北京、天津、福建等7個省（市）農業技術進步與要素稟賦的耦合協調度略有降低;北京、天津、四川、上海4個省（市）的耦合度和耦合協調度均出現不同程度的下降。

依據耦合度值的劃分標準，2011年我國31個地區農業技術進步與要素稟賦的耦合關系可分為兩個階段，北京、西藏的農業技術進步與要素稟賦仍處于低水平的耦合階段，子系統的序參量值揭示出，造成這種結果的原因主要是農業技術水平較低或農業技術的選擇背離了當地的要素稟賦條件;剩余的29個地區的農業技術進步與要素稟賦的耦合關系則處于頡頏階段，但在具體程度上，各地區間還有一定區別，其中，河北、安徽、河南三省的耦合度值最大，均為0.50。

根據耦合協調度值的劃分標準，31個地區農業技術進步與要素稟賦的耦合協調關系可以分為三種類型：北京、天津、西藏、寧夏、海南、上海、青海屬于低度耦合協調型;江蘇、山東、河南、廣東四省為高度耦合協調型;其余的河北、山西、內蒙古、遼寧等20個省（市）為中度耦合協調型。由此說明，當前我國多數省份的農業技術進步與要素稟賦處于中度耦合協調層次上。

5研究結論與啟示

本文從耦合關系的視角，利用耦合協調模型，分析探討了我國農業技術進步和要素稟賦的耦合協調性，并對各地區間兩者的耦合協調關系進行了比較，結果發現，我國的農業技術進步與要素稟賦不完全耦合，且各地區間兩者的耦合性存在一定差異。具體結論如下：

（1）改革開放以來，我國農業要素稟賦結構升級的速度滯后于農業技術進步的速度，使得農業技術進步與要素

稟賦間存在著不完全耦合的關系，兩者間的耦合性一直處于頡頏階段，且呈現出“U”型的變化趨勢，而兩者間的耦合協調關系有了較大程度的改善，已由改革開放初期的低度耦合協調發展成為高度耦合協調。

（2）我國各地區間農業技術進步和要素稟賦的耦合性及耦合協調性存在一定差異。由于缺乏有效的聯結機制，2011年，北京和西藏兩個地方的農業技術進步與要素稟賦仍處于低水平耦合階段，河北、安徽、河南三省的耦合度值均為0.50。目前，我國多數地區的農業技術進步和要素稟賦的耦合協調關系屬于中度耦合協調型，僅江蘇、山東、河南、廣東四省為高度耦合協調型。高達80.64%的地區農業技術進步與要素稟賦的耦合協調度值小于耦合度值。