河北省農業高質量發展與科技創新耦合協調研究

張國豐,謝啟旺

(河北地質大學 經濟學院,河北 石家莊 050031)

黨的二十大報告指出,高質量發展是建設社會主義現代化國家的首要任務。農業是國民經濟的基礎產業,實現高質量發展是必然要求。農業高質量發展是實現農業現代化的重要舉措。雖然我國的農業取得了很大的成就,但是與高質量發展要求相比,還有提升空間。從當前情況來看,水資源利用率不高,無法改變水資源短缺的現狀;過度追求產出和經濟效益,盲目增加農業化學品投入,導致土地肥力下降和環境污染,形成惡性循環。農民非農收入的增加導致大量青壯年農村勞動力外流,不利于農業生產[1],農業生產要素成本持續高漲和產品質量提升緩慢等問題也在阻礙農業發展[2]。背后的原因之一是我國科技創新與農業發展失衡。科技創新是推動我國農業高質量發展的強勁動力,是擺脫傳統農業“靠天吃飯”的必然選擇,是推動鄉村振興和農業現代化建設的決定力量。因此,正確認識“農業高質量-科技創新”兩系統間的耦合協調關系,是提升農業科技創新能力、促進農業高質量發展的堅實基礎。

一、文獻綜述

目前學者對于科技創新的研究主要集中在以下幾點:第一主要是圍繞科技創新效率的研究,沙彥君等(2023)基于山東省2012—2018年科技創新投入產出數據,利用DEA-BBC模型和Malmquist指數,得出山東科技創新效率具有區域差異,后運用Tobit模型得出勞動者素質、經濟發展水平和政府財政支持是山東省科技創新效率的主要影響因素。[3]孫中瑞等(2022)利用超效率SBM模型測度中國綠色技術創新效率,構建基于重力模型的空間關聯網絡,分析網絡結構特征及其影響因素。[1]第二是科技創新與其他相關因素的耦合協調性研究。其中,徐小鷹(2023)對長三角城市群科技創新、經濟增長與生態環境三系統之間的時空耦合特征及其未來演變趨勢進行了探究。[4]陳翠蘭(2023)對長江經濟帶“科技創新-經濟增長-生態效益”三大系統的耦合關系進行了研究[5]。周筱揚等(2022)研究了我國中部科技創新和經濟高質量發展耦合協調關系及時空演化特征。[6]第三,學者們主要從投入、產出及環境這三個方面入手去構建在科技創新評價指標體系。潘捷等(2023)從創新投入、創新產出兩個維度構建了科技創新子系統去測算粵港澳大灣區的科技創新能力。[7]陳章喜等(2021)認為應從創新環境、創新投入、創新產出三個方面構建了評價體系,對粵港澳大灣區的創新能力進行測度。[8]朱新玲等(2018)從創新環境、創新投入、創新產出、創新合作4個維度對科技創新水平進行測度來研究長江經濟帶科技創新能力的發展變化。[9]

目前,學者們關于農業高質量發展的探討主要有以下幾點:第一,對其內涵進行研究。如張默等(2021)認為高質量農業包括高質量的經濟發展結構、高質量的社會生活形態、高質量的農業技術成果、高質量的人力資本水平這四個方面。[10]王興國等(2020)指出,農業高質量發展的核心理念是以“滿足人民日益增長的美好生活需要”為指導原則,以“五大發展理念”為指導準則,以提升質量和效益為最終目標。[11]第二,農業高質量發展的影響因素研究。劉益誠等(2023)認為城鎮化水平、產業結構優化水平、社會消費水平、能源消耗水平、科技水平是中國農業高質量發展的影響因素。[12]劉濤等(2021)認為我國堅持發展綠色農業,提高創新能力,加強農資共享有助于推動農業高質量發展。[13]第三,對其對策研究。李開宇等(2023)針對我國農業高質量發展存在的突出問題分析,從加強農業基礎設施建設、發展農村集體經濟、提升農業科技創新能力、堅持區域性發展、以數字農業創新推動農產品全產業鏈體系完善、構建科技創新人才服務體系建設等方面,提出發展對策。[14]賈真(2020)對于遼寧省農業高質量發展遇到的瓶頸,提出要健全農業科技創新體系、加快推進農業社會化服務體系建設、同時促進農村三次產業融合發展拉長產業鏈條。[15]第四,農業高質量發展評價研究。辛嶺等(2019)基于綠色可持續發展、提高產品質量和產出效率、規模化生產、產業多元化和一體化,構建中國農業高質量發展綜合評價體系。[16]

綜上所述,學者們在農業科技創新能力、農業高質量發展以及科技創新與經濟高質量發展之間的關系方面取得了豐富的成果,但是針對科技創新能力與農業高質量發展關系及影響因素的研究還相對較少。鑒于此,本文以河北省2010—2020年的11個地級市作為研究對象,分析了兩系統的耦合機理,后采用熵值法、耦合協調模型研究兩個系統綜合發展水平和耦合協調時空分異特征。最后引入障礙度模型,分析阻礙其發展的因素,進而提出具體的政策建議。

二、科技創新與農業高質量發展的耦合機理

科技創新與農業高質量發展存在著既相互促進又相互制約的耦合關系。一方面,科技創新是實現農業高質量發展的重要手段和核心動力;另一方面,農業高質量發展也為科技創新提供了需求導向和經濟基礎。二者是相互發展的基礎和條件,需要協調發展。兩系統的耦合機理如圖1所示。

圖1 農業高質量發展與科技創新耦合機理

科技創新是農業高質量發展的動力引擎,具體體現在改善規模結構、提升生產效率、提高生活質量以及促進綠色發展。第一,科技創新的提高可以有效改善農業生產的規模結構。通過新技術、新成果的應用提高農林牧漁業的產值與增加值,在穩定糧食生產基本盤的前提下,增加經濟效益較高的牧漁業的規模,改善生產結構。第二,科技創新的提高是農業生產效率的關鍵動力。通過新技術成果應用以及新理論的指導,改良機械設備,革新農業生產方式,同時在生產要素投入較小的情況下,實現利益最大化。第三,科技創新的提升可以有效改善農民生活質量。新知識和新的成果廣泛運用到農業生產中不僅可以幫助生產出更多優質農產品,也可增加作物產量,同時幫助降低生產要素的成本,進而為農民增收。第四,科技創新的提高可以助力農業綠色發展。通過綠色的農業科技成果,科學的生產經驗,減少環境污染與資源浪費,優化生態環境,提高農業生產中的資源利用水平,實現農業可持續、循環模式,放眼未來。

農業高質量發展也是科技創新提升的強有力支撐,具體作用于科技創新投入、產出以及環境。第一,科技創新的投入能力。為更好地推動農業高質量發展,政府投入大量的人力、物力、財力等, 其中也包括對科技創新的投入,同時科技創新系統也可以有效整合自身發展所需資源為自己所用。第二,科技創新的產出能力。農業高質量發展對科技創新產出的成果有著迫切需求來推動自身發展;科技創新的產出也需要應用平臺,因此會使得成果產出源源不斷。第三,科技創新的環境。在農業高質量發展進程中產生的經濟效益、社會效益和生態效益會提供科技創新環境形成的有利條件,為科技創新的推進發展提供有利的土壤,推動科技創新事業持續發展。

三、評級指標體系構建與研究方法

(一)指標體系構建和數據來源

基于指標選取的科學性、完整性、獨立性和可比性原則,同時考慮到數據的可獲得性,基于文獻綜述的分析,同時借鑒姚成勝等[17]和張玉英等[18]的研究成果,構建“農業高質量-科技創新”指標體系,其中農業高質量發展系統從規模結構、生產效率、生活質量和綠色發展四個維度構建出了13個指標;科技創新基于投入-產出-環境三個維度構建出共7個指標。指標體系如表1所示。

表1 “農業高質量-科技創新”耦合協調發展評價指標體系

文章數據來源于《河北經濟統計年鑒》《河北農村統計年鑒》《中國城市統計年鑒》(2011-2021)以及河北省各地市統計年鑒。對于部分缺失數據,該研究采用插值法進行填補。

(二)研究方法

1.熵值法。

(1)數據的標準化處理。由于指標體系中各指標差異較大,數據不具有可比性,因此采用極差標準化的方法進行無量綱處理。設xij為第i(i=1,2,…,m)個評價單元中第j(j=1,2,…,n)項指標值。

正向指標

(1)

負向指標

(2)

其中,Xij為標準化后的數值,xij為原始數據。

(2)數據的非零化處理。由于熵值法在計算時一般采用對數形式,標準化后的數據存在零值會對后續計算產生影響,對其進行平移可以避免此類情況的發生。

(3)

(3)指標同度量化處理。

(4)

(4)計算信息熵。

(5)

式(5)中的k=1/lnn,ej≥0

(5)計算信息熵冗余度。

dj=1-ej

(6)

(6)計算指標權重。

(7)

(7)計算綜合發展指數。

(8)

(9)

2.耦合協調度模型。耦合度一般用來度量多系統或要素間的協同程度,是評價耦合狀態的一個重要指標尺度,本文對于農業高質量發展與科技創新兩個系統的耦合度的測算公式如下:

(10)

耦合度C值區間為[0,1],C值越大,兩系統之間離散程度越小,耦合度越高,協同效果越好,反之則越小。

耦合度雖可以表示兩系統間相互作用的強弱,但在有些情況下,其結果會出現偏差。因此僅采用耦合度在分析時可能會產生錯誤的判斷,無法準確反應系統間的協調水平,而耦合協調度模型可以避免此種錯誤。且能夠科學客觀的反應兩系統協調發展狀況,因此引入耦合協調度模型。具體公式如下:

T=αA+βI

(11)

(12)

式(11)中,T為綜合協調指數;α、β分別表示科技創新能力與農業高質量發展對其耦合的貢獻程度,本文認為兩者同等重要,因此取α=β=0.5。參照已有文獻將耦合度與耦合協調度進行等級劃分。具體劃分標準如表2所示。

3.障礙度模型。本文利用障礙度模型找出阻礙農業高質量發展與科技創新協調發展的主要障礙因素,進而為河北省的發展提出具有針對性的建議對策。

Bij=1-Xij

(13)

(14)

式中:Bij為第i年第j項指標的偏離度;Xij為標準化的數值;Wj為權重值;Oj為障礙度,表示第j項指標對兩系統的制約程度,值越大,說明阻礙越大。

四、結果與分析

(一)農業高質量發展與科技創新系統耦合協調時序分析

首先運用熵值法,分別測算出2010-2020年“農業高質量-科技創新”系統的綜合發展指數,再用耦合協調度模型,測算出兩個系統的耦合度(圖2)與耦合協調度(圖3),之后對河北省11個地級市進行對比分析。

圖2 河北省農業高質量發展與科技創新綜合評價指數與耦合度

圖3 農業高質量發展與科技創新能力耦合協調度

由圖2可知,在研究期內農業高質量發展和科技創新綜合發展指數雖出現波動,但總體呈上升趨勢,兩者相較而言,農業高質量發展指數始終大于科技創新指數,說明農業高質量發展系統優于科技創新系統,在2014年之后,兩者差距逐步縮小。具體來看,河北省農業高質量發展系統的綜合發展指數在2010-2017年總是處在波動狀態,變化趨勢不穩定,在2011-2012年和2014-2015年說明在這個時期對于高質量的發展的重視程度較弱,2017年之后增速加快且保持平穩上升趨勢,從2017年的0.28增加到2020年的0.47,說明隨著2017年十九大的勝利召開開啟了高質量發展新局面,河北省政府更加重視發展的高質量。整體上2010-2020年河北省農業高質量發展綜合指數增長了0.35。河北省科技創新的綜合發展指數在研究期內呈現出穩步上升趨勢,除2011年快速增長之外,其他年份呈穩定上升趨勢。究其原因,在2011-2012年間農業高質量發展系統的綜合發展指數出現下降趨勢,農業發展的受阻迫切需要創新提供發展的新動力,在這個時期,河北省增大對科技創新的投入力度,2012年后科技創新系統的綜合發展指數保持穩步上升,說明隨著2012年國家將創新驅動發展戰略寫入十八大報告,河北省積極出臺相關政策,貫徹落實創新驅動發展戰略,穩步追加科技創新投入,科技創新領域得到很好發展。

從耦合度來看,兩系統的耦合水平總體較高,呈現出曲折上升的趨勢,除個別年份處于拮抗階段外,其他年份皆處于高水平耦合階段,說明農業高質量與科技創新兩者之間的關系密不可分。但需要注意的是,有可能是兩系統的綜合發展指數總體偏低而出現的耦合結果虛高的情況,并不能反映兩系統實際發展的情況和整體協調水平。[19]

由圖3可知,“農業高質量-科技創新”系統耦合協調度總體上呈現出波動上升的態勢。從省域層面看,兩系統耦合協調度在經歷了失調衰退類階段、過度發展類階段后,在2020年進入了協調發展類階段,開啟了協調發展的新局面。分城市來看,各城市兩系統耦合協調度水平差異明顯,但都呈現上升趨勢,都在朝著協調發展的方向轉變。

(二)農業高質量與科技創新系統耦合協調空間分異

為了討論河北省各地市兩系統的耦合協調空間差異,根據計算結果及等級劃分標準,運用ArcGIS進行空間可視化分析,由于篇幅原因,本文只選取2010和2020年。結果如圖4所示。

圖4 農業高質量發展與科技創新能力耦合協調度空間分布

由圖4a可知,2010年河北省“農業高質量-科技創新”系統耦合水平整體較高,除邢臺、衡水和滄州外,其余城市都為高水平耦合等級。從空間分布上看,處于拮抗階段的城市有位于冀中的兩個,冀南的一個,但三者且呈聚集狀,其余城市都為高水平耦合。由圖4b可知,2020年河北兩系統耦合水平整體上有很大提升,河北省下轄的11個地級市全部提升為高水平耦合等級。

由圖4c可知,2010年河北兩系統耦合協調度水平整體較差全都沒有達到協調水平,6個城市處于中度失調,4個城市處于輕度失調,只有石家莊協調等級相對較高處于瀕臨失調。從空間分布上看,位于石家莊與唐山連線之間的區域兩系統的耦合協調度相對較好,其中只有石家莊達到了瀕臨失調等級,像城市發展水平較高的唐山和保定耦合協調度接近于瀕臨失調等級,位于連線兩側城市的耦合協調度為中度失調等級。由圖4d可知,2020年河北兩系統耦合協調度整體有了很大提高,處于過渡發展類階段,位于冀南的兩個城市為輕度失調等級,6個城市提升到瀕臨失調等級。從空間分布上看,石家莊與唐山連線之間的區域兩個系統耦合協調度依然高于其他地區,位于連線南側區域的城市耦合協調度的提升較快,可能是省會石家莊的輻射作用帶動這些地區的發展。石家莊的耦合協調度依然最高,進入到協調發展階段。位于冀北的承德和張家口兩個系統耦合協調度勉強從中度失調轉變為輕度協調,發展速度較慢。盡管創新發展驅動和高質量發展理念的落實有效促進了河北兩系統耦合協調度的提升。但是,處于協調發展水平的城市只有石家莊,河北兩系統的耦合協調仍有較大提升空間。

綜上所述,河北兩系統的協同程度表現出“高耦合度、低協調度”的特點,總體發展質量不高。這說明,加強科技創新能顯著推動農業高質量發展;同理農業高質量發展也能反過來促進科技創新系統的發展,實現兩者協同發展。但當前的協調度水平也說明河北省各地市科技創新水平并未達到理想水平,農業發展仍局限于傳統農業,各系統要素連自身發展都難以滿足,所以更無法促進其他系統的發展,所以要找到阻礙其發展的關鍵因素去打破此種局面。

(三)障礙因子分析

為了充分了解阻礙兩系統協調發展的關鍵因素,引入障礙度模型。由于評價指標體系中存在許多指標層因素,為探索影響河北省各地區兩系統協調發展的關鍵障礙因素,選取各地區前7名的關鍵障礙因子作為識別主要障礙因素的依據。考慮到數據樣本量較大,故選取2010年和2020年數據作為障礙因素分析樣本,分析不同時期主要障礙因素的變化。由表3可知:

表3 2010年和2020年河北省各市兩系統主要障礙因子排序

1.總的來說,河北省兩系統的主要障礙因素集中在創新投入、創新產出、創新環境及規模結構,其中普通高等學校在校人數是最主要的障礙因素,這表明雖然河北省各地市對人才培養的重視力度和投入不斷加大,但推動科技創新對人才和資金的需求極大,各地需要進一步加大投入力度。

2.不同時期河北省兩系統主要障礙因素有所變化,對比2010年和2020年的障礙度因子排序,各地市障礙度因子排序均有變化。其中,石家莊、唐山、保定的變化幅度較大,其余地市則變化幅度較小,但普通高等學校在校人數仍然是最主要的障礙因素。國內專利申請授權量、專利申請量、科學技術投入強度、圖書館藏書量以及農林牧漁總產值障礙度排名上升。

3.在普遍性影響因素存在的同時,大部分城市間存在差異。以位于冀北的承德與張家口為例,兩個城市排名前7位的障礙因子都相同,可能是兩地的發展以及其他方面的條件相差不大。普通高等學校在校人數和國內專利申請授權量是影響河北省11個城市共同的主要障礙因素,除此之外,教育投入強度和農業機械化程度也是阻礙唐山兩系統協調的關鍵因素,農林牧漁業增加值則是阻礙秦皇島的另一因素。邯鄲和邢臺除了兩個共同的主要障礙因素外,科學技術投入強度也是影響邯鄲的主要障礙因素,農林牧漁總產值則是邢臺的另一阻礙因素。以冀中的區域為例,除了共同的障礙因子外,人均gdp也是阻礙保定、滄州、衡水的科技創新能力的關鍵因素,石家莊相比于其他4個城市其主要障礙因素除了高等學校在校人數和國內專利申請授權量外,還包括牧漁業占總產值比重、單位農作物播種面積化肥使用量等因素。

五、結 語

(一)結論

本文得出的結論有以下三點:

1.從時序變化上看,河北省農業高質量發展和科技創新綜合發展指數雖呈波動上升趨勢,但指數水平較低,且農業高質量發展指數大于科技創新發展指數;兩系統耦合度水平總體較高,除2010與2011年處于拮抗階段外,其他年份皆處于高水平耦合階段。兩系統的耦合協調度不高,總體呈波動上升的態勢,總體上由失調衰退階段向協調階段轉變。分城市看,各城市耦合協調度也呈上升趨勢,但地區差異明顯。

2.從空間分布上看,各城市兩個系統耦合度水平較高;兩系統耦合協調度存在顯著區域差異且整體水平較低,石家莊與唐山連線之間的區域的兩個系統的耦合協調度相對較好,大多數城市耦合協調度處于過度發展類階段,僅有石家莊達到了初級協調等級,河北各城市耦合協調度的提升任重而道遠。

3.從障礙度因子診斷結果來看,“農業高質量-科技創新”系統的主要障礙因素集中創新投入、創新產出、創新環境及規模結構,其中普通高等學校在校人數和國內專利申請授權量是最主要的障礙因素。在普遍性影響因素存在的同時,各地市兩系統障礙因素存在差異。

(二)對策建議

基于上述結論,本文提出如下對策建議:

1.優化配置,提高兩個系統各自的綜合發展水平。激勵和引導各地政府、高校院所加大投入。對科研活動的投入應繼續穩定增加,為其提供資金保障,保障人才輸入。另外建立以市場為導向的科研供給與轉化路徑,促進科技成果持續產出。將更多的農業科技成果應用于農業發展,推動農業的綠色化、高效化,實現農業高質量發展。同時,加強對知識產權等科技成果的保護力度,建立“直轉’激勵機制,實現科研工作人員待遇和貢獻相匹配,創造有利于科技創新發展的環境。

2.加強合作,縮小區域發展差異。建立區域間協調發展的合作機構,加強聯系和交流,對于經濟實力、技術水平和人才層次占優的地區可利用科技特派員、農技人員等主體在弱勢地區開展“講、幫、帶”等形式的宣傳活動,促進成果跨區域流動,推動成果互惠共享,帶動這些地區的發展,進而推動各地區兩個系統協調發展。

3.因地制宜,各地區結合實際對兩個系統協調發展進行差別化地精準施策。各地區除了在優化創新環境和激勵創新產出方面繼續加大力度外,還應注意到本地區在其他方面的不足。石家莊應優化農業產業結構,在穩住糧食產量基本盤的基礎上,擴大牧漁業此類經濟效益較高的產業規模,增加牧漁業占比。另外,應用精準施藥、定位施肥農機化新技術,提高農業綠色發展水平。唐山具有良好的工業基礎與經濟基礎,唐山市應加大對農機裝備的研制與優化,推動農作物生產全程機械化技術普及,同時加大對教育的投入。對于邯鄲應加大科學技術投入力度,助力本地科技創新發展。保定、滄州和衡水應該加強對傳統產業的升級改造,打造當地特色產業,推動經濟結構轉型升級,實現高質量發展。邢臺應重視培育新品種,學習新經驗,結合當地優良的農業生產環境,發展特色農業,提高農林牧漁總產值。由于張家口和承德的障礙因子相同,所以兩地要加強合作交流,互相學習對方的先進經驗。