農業科技創新對糧食產業高質量發展的影響
——基于30個省份面板數據分析

華 堅，潘雪晴

（河海大學 商學院，江蘇 南京 211100）

一、引 言

2019 年，國家發展改革委、國家糧食和物資儲備局《關于堅持以高質量發展為目標加快建設現代化糧食產業體系的指導意見》出臺，明確提出了促進我國糧食產業高質量發展的總體要求［1］。糧食產業高質量發展應將生產、加工、流通和消費納入整體研究范疇，以穩產增效為核心，最終實現國內糧食供需基本平衡、糧食流通體系健全、糧食市場健康平穩、糧食產業結構合理，這是完整準確全面貫徹新發展理念的基本要求［2-3］。近年來，新冠疫情的暴發對糧食領域產生極大沖擊，生產資源不足、加工程度低下、流通運輸困難、消費市場失衡等問題凸顯。除此之外，產銷區發展不平衡的矛盾依然存在：作為產區的主要省份落入財政弱省怪圈，作為銷區的主要省份經濟相對發達卻難以維持糧食自給。因此，現階段促進糧食產業高質量發展，是解決產業不平衡不充分發展矛盾的迫切要求。

對于糧食產業高質量發展而言，“耕地是基礎，科技是動力”。《國家發展和改革委員會國家糧食和物資儲備局 科技部關于“科技興糧”的實施意見》指出，“科技興糧”是貫徹新發展理念的系統性工程，對保障國家糧食安全、實現糧食產業高質量發展具有重要意義。從糧食生產層面看，農業科技進步拉動糧食產量［4］、提高生產效率［5］，而技術的薄弱和創新的滯后則會抑制糧食產品的質量［6］。從糧食加工層面看，高水平的農業科技創新不僅能夠提高綜合糧食加工轉化效率和成品率，還能減少加工環節的損耗，提高加工效益［7］。從糧食流通層面看，物流和倉儲對于產業環境的要求較嚴格，加快科技創新有利于獲取更高流通效益［8］。從糧食消費層面看，農業技術的進步加快了優質口糧的培育和推廣，有利于拉動糧食產品的銷售，促進糧食消費結構的升級［9］。

現有文獻關于農業科技創新對糧食產業高質量發展影響的研究往往只針對產業鏈上某一環節，本文將生產、加工、流通和消費納入同一指標體系，探究農業科技創新對糧食產業高質量發展的影響。此外，考慮區域間產業發展差異，進一步劃分糧食主產區、糧食主銷區、產銷平衡區，探究對不同區域的影響異同，為實現“科技興糧”提出針對性的建議。

二、理論分析

（一）農業科技創新對糧食產業各環節高質量發展的影響機理

農業科技創新作為主要動能貫穿于糧食經濟增長的全過程，有利于改善生產機制、升級加工工藝、提高物流效益、優化消費平臺，實現糧食產、加、儲、運、銷等環節的全面升級，帶給糧食產業更多增值機會［10］。同時，農業科技創新引導各部門研究新技術、推廣新產品，在新舊產品的轉換中優化生產方式，升級產業結構，推動糧食產業高質量發展。

第一，農業科技創新驅動內部增長，優化外部環境，推動糧食生產高質量。假定生產函數Y=AKαL1-α中，Y是糧食產出，A為農業全要素生產率，K和L分別為農業資本和勞動投入，在要素投入比例不變的情況下，提高農業技術能夠提升農業資本和勞動力投入的邊際生產率，保障糧食產出水平，并改善糧食生產效率、效益低下的現狀。同時，根據環境庫茲涅茨理論，科技創新對外部環境具有調節機制［11］，能夠緩解糧食種植對土壤和生活用水等資源造成的污染。

第二，農業科技創新轉變傳統加工工藝，提升加工成品率，是促進糧食加工高質量發展的重要驅動力。糧食加工產業是典型的傳統農業，實現高質量發展亟待破除限制產業進步的技術桎梏。在農業創新技術的驅動下，糧食工藝流程和加工方式逐步優化，農產品轉化率和成品率進一步提升，精深加工程度不斷提高［12］。創新帶來的新工藝還能有效整合與優化糧食加工環節的要素組合方式，解決傳統加工產業的成本和資源損耗，使資金和勞動力投入更為集中，在加工規模擴大的同時，最大限度地獲取產業效益。

第三，農業科技創新引導儲糧智慧化、運糧效率化，是糧食流通高質量的必然選擇。農業科技創新將科技與倉儲、集成與示范、創新與流通緊密結合，以新技術、新產品和新服務為基礎，打造出集倉儲、物流和信息服務等多功能于一體的糧食物流基地［13］，不僅增加糧食運輸量，還在極大程度上提升物流速度。同時，農業科技創新有助于在糧食流通環節建立健全保障機制，減少物流成本損耗，提升糧食流通效益。

第四，農業科技創新構建多維信息平臺，使糧食供求雙方效益共享，是推進糧食消費高質量的現實路徑。從糧食市場供應角度看，大數據技術被應用于信息服務領域，為糧食市場搭建信息平臺，緩解信息不對稱帶來的供應脫節等問題［14］，有助于及時調劑糧食余缺；從糧食市場需求角度看，科技創新為農業引入電商等新型銷售渠道，并借助信息技術的快速流轉推動口糧新品種的培育和推廣，不僅實現了居民多元化的糧食消費需求，還能優化糧食消費結構，完善消費市場體系。

（二）空間溢出情境下農業科技創新對糧食產業高質量發展的影響機理

由于農業技術具備非競爭性和部分排他性，在轉化成產品或服務的過程中易于被鄰近地區吸收和利用［15］，產生空間溢出效應。在空間溢出情境下，農業主體通過技術的釋放和輻射，推動創新成果跨區域流動，從而對鄰近地區糧食生產方式和產業結構等產生一定影響。

一方面，農業科技創新的空間溢出使得先進知識和技術在鄰近區域間傳播，有利于創新成果在糧食產業鏈上下游的靈活應用。鄰近地區自然條件越相近、經濟社會和交通基礎設施越完善，農業技術就會越相似［16］。空間溢出情境下，農業科技創新不僅有助于傳播糧食生產、加工新技術，改善相鄰省份間的產品流通方式，還能平衡產銷區的糧食供求，為糧食產業高質量發展帶來正向的空間溢出影響。但另一方面，農業科技創新因其具有的公共品屬性，導致技術溢出門檻低，鄰近省份間農業技術“搭便車”現象屢見不鮮，簡單模仿和復制其他省份種植技術的現象頻繁發生。忽略本地自然資源和社會經濟環境的限制，高估其他地區的技術溢出影響，將會導致農業科技創新成果與糧食產業發展的錯配。這意味著在實際發展過程中，其他省份的農業科技創新溢出也可能會對本省的糧食產業高質量發展產生負面影響。

綜上所述，在空間溢出情境下，應以內部發展水平為基礎，考慮地理位置、自然條件和社會經濟環境等各種外部條件限制，綜合評判農業科技創新對糧食產業高質量發展的影響。

三、農業科技創新與糧食產業高質量發展水平測度

（一）農業科技創新

1.指標構建

農業科技創新是基于特定的農業科技創新環境和基礎，發明新品種、新技術，并將其應用推廣到農業生產實踐，從而實現經濟效益、社會效益與生態效益協調統一的全過程。其構成要素主要有四個方面：①農業科技創新環境，即各類農業創新主體在社會經濟氛圍方面享受的待遇，它是創新活動開展的核心前提；②農業科技創新支撐，即為創新活動的開展提供的一系列物質基礎和配套設施，它是新產品研發的關鍵支撐；③農業科技創新投入，即將各類創新資源投入和應用于農業科技活動當中，進行創新知識、技術和成果的創造，它是充分整合和分配各種創新資源的重要途徑；④農業科技創新產出要素，即農業科技創新成果產出和價值增值，它是農業科技效益和生產能力提高的重要表現，也是檢驗創新成功與否的關鍵所在。結合農業科技創新內涵和構成要素，參考相關學者的研究成果［17-18］，本文構建包含環境水平、支撐水平、投入水平和產出水平四個維度的農業科技創新評價指標體系，見表1 所列。

表1 農業科技創新指標體系

2.測度結果

根據Henry 等的研究成果［19］，為滿足對指標重要性的識別要求，本文選擇熵值法作為指標體系中計算權重的方法，在此基礎上計算中國30個省份（不含西藏和港澳臺地區）農業科技創新的綜合水平。

圖1是2010年、2015年、2019年30個省份農業科技創新水平以及2010—2019年各省市的平均水平。①主產區內江蘇、山東、河南三省的農業科技創新水平最高。三省認真貫徹落實科技興農戰略，營造出極佳的農業創新環境，不斷提升農業科技裝備水平，為農業可持續發展提供有力支撐。②主銷區內廣東省農業科技創新水平位列第一。廣東省是國內科技創新發展高地，改革開放以來，從依靠引進、消化、吸收先進技術，轉型為有效發明專利量位居全國第一、技術自給率名列前茅的科創大省。③平衡區農業科技創新水平較低。寧夏、青海兩省的農業科技創新水平均值甚至不足0.1，仍處于傳統農業向現代農業轉變階段，農業發展方式仍然粗放，基礎設施和技術裝備水平落后，農業科技創新水平相對滯后。

圖1 2010年、2015年、2019年30個省份農業科技創新水平

（二）糧食產業高質量發展

1.指標構建

原農業農村部部長韓長賦提出，農業高質量發展有“六個高”，即產品質量高、產品效益高、生產效率高、經營者素質高、國際競爭力高、農民收入高［20］。借鑒這“六個高”的提法，本文認為糧食產業高質量發展是生產、加工、流通和消費各環節全面提升的發展方式，最終目的在于滿足糧食供需平衡、產出效率優化、產業效益提升和協調可持續發展。其中，糧食生產是產業鏈初始環節，生產高質量以穩產增產為核心，以兼顧效率和效益提升為目標，以綠色發展為導向；糧食加工是承上啟下的關鍵環節，加工高質量在于數量穩定、精深加工程度高、利潤可觀且污染排放量少；糧食流通是國內外雙循環背景下的重要內容，流通高質量在于物流運輸高效、內外貿易繁榮；糧食消費是最接近市場和城鄉居民的環節，消費高質量在于供需數量穩定、購銷效益提升、綠色集約發展。結合糧食產業高質量發展內涵和各環節特征，參考相關學者的研究成果［21-22］，本文構建糧食產業高質量發展指標體系，見表2所列。

表2 糧食產業高質量發展指標體系

續表2

2.測度結果

本文采用熵值法測算30個省份糧食產業高質量發展水平，圖2 是2010 年、2015 年、2019 年30 個省份糧食產業高質量發展水平以及2010—2019年各省份的平均水平。從整體看，2010—2019 年我國糧食產業高質量發展水平較低，呈現波動上升趨勢。在《糧食行業“十三五”發展規劃綱要》出臺的戰略機遇下，我國糧食產業經濟活力全面釋放，加工能力不斷優化，流通現代化水平穩步提高，糧食產業高質量發展水平呈現上升趨勢。具體而言，糧食產業高質量發展水平較高的地區集中在糧食主產區內，以黑龍江、江蘇、山東三省為首，三省分屬東北平原、長江中下游平原、華北平原，地勢低平、土壤肥沃、自然資源優渥，為糧食種植創造了良好的生態條件。再加上工業先進，水陸交通暢達，使得糧食加工和流通水平不斷攀升。此外，平原地區地緣遼闊、人口眾多，對糧食的需求量較大，一定程度上拉動了糧食消費水平的提高。

圖2 2010年、2015年、2019年30個省份糧食產業高質量發展水平

四、模型設計

（一）空間模型設計

為考察農業科技創新在空間溢出情境下對糧食產業高質量發展的影響，在模型中引入空間變量。首先構建基準面板回歸模型：

若僅存在內生空間交互效應，則構建面板空間自回歸模型（SAR）：

若僅存在誤差項空間交互效應，則構建面板空間誤差模型（SEM）：

若同時存在內生空間交互效應和解釋變量空間交互效應，則選擇空間杜賓模型（SDM）：

其中：Y為被解釋變量；X為解釋變量；β為各個變量回歸系數；∈為隨機誤差項；δ為空間自回歸系數；w為空間權重向量；λ為空間自相關系數；μ為空間誤差項；θ為各個空間滯后變量的回歸系數。

（二）變量選取

1.被解釋變量

糧食產業高質量發展水平（High-quality Development of the Grain Industry，GHQD），以糧食生產高質量、加工高質量、流通高質量、消費高質量為主要維度構建指標體系，采用熵值法測算。

2.核心解釋變量

農業科技創新水平（ATI，Technological Innovation of Agriculture，ATI），以農業科技創新環境水平、支撐水平、投入水平、產出水平為主要維度構建指標體系，采用熵值法測算。

3.控制變量

糧食產業高質量發展不僅與自身產業鏈結構特征相關，也受到自然資源和社會經濟等多方面的影響。借鑒相關學者［23-25］的研究，選擇如下控制變量：①地區經濟發展水平（PGDP）采用人均GDP 衡量，地區經濟的提升能夠拉動技術進步和市場擴張，為糧食產業高質量發展帶來更高的規模經濟效益；②固定資產投資（PFA），采用人均固定資產投資額衡量，固定資產投資的增長為糧食生產營造了有利條件，能有效提高糧食產業發展水平；③城鎮化率（UR）采用城鎮人口數占人口總數的比重衡量，通過對城鎮化率的分析可以看出農村人口涌進城市的具體情況；④信息溝通水平（PTB），采用人均郵電業務量衡量，發達的通信水平能夠使農業信息的傳遞更加便利，促進農業發展和糧食產業進步；⑤農田灌溉水平（IR），采用農田有效灌溉面積衡量，灌溉水平越高，說明農田水利設施越完善，能夠維持糧食產出穩定性。

（三）數據來源與描述性統計

考慮數據可得性，本文將樣本定為2010—2019 年30 個省份的面板數據，所涉及的數據來源于2011—2020 年《中國統計年鑒》《中國農村統計年鑒》《中國科技統計年鑒》《中國食品工業統計年鑒》以及各省份統計年鑒，對于部分缺失的數據，通過插值法以及線性預測法等進行調整和補充。各變量描述性統計見表3所列。

表3 變量描述性統計

五、實證分析

（一）空間自相關性檢驗

本文使用Stata14.0 軟件測算2010—2019 年30 個省份糧食產業高質量發展水平的Moran'sI，結果見表4所列。樣本期內，糧食產業高質量發展水平的Moran'sI均為正值，且均在0.05的置信水平下顯著，表示空間正相關性顯著，且呈現增強趨勢。

表4 糧食產業高質量發展水平全局自相關性檢驗結果

續表4

（二）模型估計結果

首先，使用Stata14.0 軟件進行模型選擇檢驗。表5 顯示，LR 檢驗統計值均顯著，說明空間杜賓模型無法退化成空間自相關模型和空間誤差模型，因此本文選用空間杜賓模型（SDM）進行計量分析。

表5 空間面板模型選擇

其次，選擇合適的空間權重矩陣。空間計量模型對空間權重矩陣較為敏感，為了能夠較好地區分相鄰地區與不相鄰地區的相互影響程度，本文的空間權重矩陣選用鄰接權重矩陣。具體公式如下：

最后，實證檢驗。借鑒Baltagi［25］所使用的去均值并對似然函數值最大化的方式對該模型進行估計，并基于Lesage［27］的設計方法，在空間杜賓模型的運行中引入對空間分解效應的估計，估計結果見表6所列。

表6 空間杜賓模型估計結果

1.回歸結果

核心解釋變量農業科技創新的回歸系數在1%的置信水平下顯著為正，農業科技創新水平每提升1%，糧食產業高質量發展水平將提升0.174%。這表明，現階段農業科技創新是糧食產業高質量發展的重要驅動因素，在傳統農業向現代化農業轉型升級的過程中，農業科技創新為糧食產、加、儲、運、銷等各環節帶來豐富的優質資源和成果，極大程度上為糧食產業提質增效、拉動收益做出貢獻，促進了產業高質量發展，正向驅動機制已經生效。

分析控制變量的系數可知各因素發揮的作用各不相同。①地區經濟發展對糧食產業高質量發展具有顯著的正向作用。較高的經濟發展水平不僅為糧食產業創設了優越的外部環境，同時也為產業高質量發展注入內生動力，使得產業鏈上各環節效益提升。②固定資產投資對糧食產業高質量發展具有顯著的正向作用。固定資產投資為涉農企業釋放出更多積極信號，助力糧食產業經濟活動的開展。③城鎮化率對糧食產業高質量發展具有負向作用。城鎮化熱潮致使大量農村人口涌入城市，農村產業發展相對滯后，難以進行資源整合和勞動力優化，對糧食產業高質量發展也無法發揮良性驅動。④信息溝通對糧食產業高質量發展具有顯著的負向作用。對于現代化的糧食產業而言，其運行模式更多依靠大數據和互聯網技術，傳統郵電反而有可能延緩糧食流通等環節的效率傳輸。⑤農田灌溉水平對糧食產業高質量發展具有顯著的正向作用。農田灌溉水平很大程度上決定了糧食產業發展效果，灌溉覆蓋面積越大，糧食生產等環節收益越多，糧食產業高質量發展水平也就越高。

2.分解效應

空間溢出情境下，核心解釋變量農業科技創新的間接效應在1%的置信水平下顯著為負，鄰近地區農業科技創新每提升1%，本地糧食產業高質量發展水平將受到0.427%的抑制。這表明，對農業科技創新成果的生搬硬套可能并不適用于本地糧食產業的發展，甚至會出現發展程度的錯配，引起要素損耗、環境污染、人才流失等負面后果，使糧食產業鏈條脫軌，產出數量、質量、效率和效益等要求均無法得到滿足，抑制產業高質量發展。

從控制變量的空間效應分解系數上看：①地區經濟發展的溢出效應顯著為正，表明鄰近地區經濟發展水平的提升會在一定程度上對本地糧食產業高質量發展起到輻射和帶動作用；②固定資產投資的溢出效應顯著為正，表明本地糧食產業能在鄰近地區固定資產投資正向影響作用下進行結構調整和優化升級；③城鎮化率的溢出效應顯著為負，根據“回波效應”，鄰近地區城鎮化快速發展可能會導致本地糧食產業優質資源的流失，從而對本地糧食產業高質量發展產生負面影響；④信息溝通的溢出效應顯著為負，表明糧食領域的先進知識和技術經驗并不能通過傳統郵電進行有效傳播，有必要為產業信息溢出尋找更有利的渠道；⑤農田灌溉水平的溢出效應顯著為正，表明對于農田水利發展的重視會引發鄰近省份的效仿行為，為糧食產業高質量發展提供有利條件。

（三）區域異質性檢驗

為檢驗農業科技創新對糧食產業高質量發展影響的區域異質性，本文按照糧食主產區、糧食主銷區、產銷平衡區分組進行回歸和空間模型估計。

表7所列結果顯示，農業科技創新對糧食產業高質量發展的影響具有明顯地區差異。

表7 三大區域空間杜賓模型效應分解

第一，糧食主產區農業科技創新對糧食產業高質量發展影響的直接效應顯著為正，間接效應顯著為負。主產區高水平的農業科技創新將糧食產業經濟增長方式從高消耗、低效益的粗放式轉變為低消耗、高效益的集約式，使糧食產業高質量發展水平穩居三大區域之首。但由于主產區耕地保護經濟補償機制的缺失，在農業科技創新空間外溢的過程中，容易出現社會效益、生態平衡等方面的不確定性，簡單復制農業科技強省的創新成果并不能驅動本地糧食產業高質量發展。因此，農業科技創新產生負面的溢出效果。

第二，糧食主銷區農業科技創新對糧食產業高質量發展影響的直接效應顯著為正，間接效應為正但不顯著。盡管主銷區農業發展基礎薄弱，但得益于國家政策的支持和財政投入力度的加大，農業科技創新也拉動了糧食產業高質量發展水平提升。然而，受困于各省份經濟發展和福利非均衡的狀況，主銷區農業科技創新的溢出作用尚未得到明顯發揮。

第三，產銷平衡區農業科技創新對糧食產業高質量發展影響的直接效應顯著為負，間接效應顯著為正。產銷平衡區的農業科技創新水平在三大區域中處于較弱地位，而糧食產業高質量發展情況趨于穩定，兩者發展進程不符導致錯配，反而產生了負面的影響。但產銷平衡區大多數省份在氣候、地形和土壤類型等自然因素方面相似，農業經濟發展程度相近，創新資源和生產技術得以互通，為農業科技創新的空間溢出提供便利。

六、結論與建議

（一）研究結論

本文在“科技興糧”的政策背景下，對30 個省份的農業科技創新水平及糧食產業高質量發展水平分別進行了測度，基于空間溢出的情境探究兩者間的內在影響，并比較農業科技創新對不同糧食產區的影響差異。研究結論如下：

第一，我國農業科技創新目前處于中等水平，但發展態勢持續向好。三大區域的農業科技創新水平呈現“糧食主產區＞糧食主銷區＞產銷平衡區”的態勢。與此同時，省份間農業科技創新水平差異明顯，農業強省的科技創新水平與發展薄弱省份呈現成倍落差。

第二，我國糧食產業高質量發展尚處于起步階段，但發展水平有上升趨勢。全國各地多方并舉地促進糧食增產提質升效，實現綠色生態高收益，有效推動了糧食產業邁向高質量發展。三大區域中，糧食主產區得益于資源稟賦優勢和先進技術經驗，發展水平最高；產銷平衡區發展水平次之；而糧食主銷區受困于薄弱的傳統農業基礎，發展水平最低。

第三，農業科技創新對糧食產業高質量發展的影響在不同空間情境下有所差異：①農業科技創新對本地糧食產業高質量發展的促進作用顯著，表明落實創新驅動發展戰略在糧食領域已經初見成效；對鄰近地區糧食產業高質量發展的空間溢出效應為負，表明農業科技創新存在跨區域驅動失調。②農業科技創新對糧食產業高質量發展的影響在三大產區間差異較大：主產區的內部影響為正，溢出效應為負；主銷區的內部影響和溢出效應均為正；平衡區的內部影響為負，溢出效應為正。

（二）政策建議

基于上述結論，本文提出以下建議：

從全國范圍來看，要不斷強化科技創新的引領作用，使其成為糧食產業高質量發展的最強動能。一方面，遵循農業科技規律，加快產業創新步伐，憑借技術實力的提升，不斷優化糧食生產、加工、流通、消費等部門的經濟活動，推動產業向高附加值攀升；另一方面，引導技術溢出和創新輻射，鼓勵農業科技資源和創新成果的跨區域流動，實現科技創新對糧食產業高質量發展的正向溢出。

與此同時，不同產區要因地制宜，發揮農業科技創新對糧食產業高質量發展的良性驅動。①糧食主產區應強強聯合，保持產業發展的領先地位。發揮江蘇、山東、河南等農業大省的帶頭作用，加快建立現代化的糧食科技示范園區，推進農業科技創新成果在糧食生產、加工等領域的高效轉化，助推糧食產業高質量發展。②糧食主銷區應順應政策導向，促進農業科技創新在與糧食產業高質量發展的互動中迸發新的活力。主銷區內各省份經濟發達、市場化程度高，對糧食的需求量最大，因此在發展中更應堅持創新驅動戰略，為產業各環節提供技術保障，嚴防糧食供應鏈危機。③產銷平衡區應立足區域實際情況，加大對于農業科技創新薄弱環節的關注和重視，調整優化農業結構，不僅要盤活科技資源，為農業科技創新創設良好的發展環境，更要搶抓關鍵技術推廣，突破旱作農業技術瓶頸，為糧食產業高質量發展提供硬核技術支撐。