农业科技创新对农业绿色全要素生产率的空间效应分析

何晓霞，毛 伟

（广东海洋大学 经济学院，广东 湛江 524088））

2019年中央一号文件强调提升农业农村绿色发展水平，充分发挥绿色农业对乡村振兴的引领作用。长期粗放发展使得中国农业生态环境面临局部污染形势严峻、生态环境保护科技支撑力不足、环境承载能力降低、农业生态功能衰退等问题［1］。农业技术创新进步是农业绿色增长的主要贡献力量及动力源泉，保障实现农业产出质量与节约资源、保护环境的双赢［2］。因此，中国要走一条促进农业增效、农民增收的现代农业新路子，需要测算中国农业绿色全要素生产率，厘清农业科技创新对农业绿色全要素生产率AGTFP的影响。

一、文献综述

1991年Oskam［3］将环境污染纳入农业TFP测算体系，1992年林毅夫对我国农业要素生产率进行开拓性研究，2011年薛建良和李秉龙对农业绿色全要素生产率进行探索。可以发现国内研究受到国际学者的启发，在探讨农业生产效率问题上对资源环境约束日益深入与扩宽［4］。在研究角度上，学者不仅关注于AGTFP的测算及空间差异，还对其影响因素进行剖析［5-7］，其中吕娜（2019）［8］、孟祥海等（2019）［9］探讨农业环境技术效率对绿色全要素生产率增长影响，而现有文献关于农业科技对农业绿色全要素生产率的影响研究方面甚少。

农业科技创新是农业生产效率提高的重要贡献因素［2］。对AGTFP增长影响具有区域差异性：一方面，区域间的要素禀赋结构、农业发展进程水平、农业复杂的潜在问题会影响农业技术对省份要素禀赋、要素价格结构的引导作用，进而扭曲对农业绿色全要素投入的诱导路径，掣肘AGTFP增长；另一方面，我国农业科技资源存在目标与结构失衡、配置效率较低［10］，且农业科技适用性不强，移植的农业技术由于滞后性，发挥作用受限，加剧了当地农业生产要素结构失衡。综上所述，农业科技创新能够提高农业绿色全要素生产率，但农业科技创新在区域间扩散时对农业绿色全要素生产率可能存在着空间效应。

本研究切入点在于：①运用数据包络分析法测算我国2013—2018年农业绿色全要素生产率，并分析区域AGTFP时空演进趋势。②在测算结果基础上构建空间杜宾模型探讨农业科技创新对农业绿色全要素生产率的空间溢出效应。

本文的边际贡献可能在于：①结合实际，根据农业科技创新高投入、周期长等特点，同时兼顾AGTFP多投入多产出等特征，采用数据包络模型，测算2013—2018年中国农业绿色全要素生产率（AGTFP），并在此基础上探讨中国区域AGTFP水平及时空演进。②借助区域农业知识创新指数直观体现区域农业科技创新水平，将农业科技创新水平纳入中国AGTFP影响因素体系中，丰富AGT⁃FP测算及影响因素研究成果。③在省域空间视角下借助空间杜宾模型探讨农业科技创新水平对AGTFP的空间效应，在区域农业的视角上探讨农业科技创新对AGTFP的影响。

二、研究设计

（一）研究方法与研究模型

1.数据包络法分析模型

数据包络分析法DEA无需设置随机误差项，不受地区差异影响，能够突出反映非期望投入产出的贡献程度。在农业绿色全要素生产率AGTFP既定，实现农业科技创新投入最小化前提下，分析AGTFP区域差异，探讨农业科技创新水平对AGT⁃FP的影响，因而，本文借鉴吴梵等（2020）［11］的研究方法，采用规模报酬可变的DEA-BCC。

2.空间杜宾模型

本文构建空间模型如公式（1），在模型中AGTFPt为t年农业绿色全要素生产率，βWAGTFPt为空间滞后项，衡量邻边省AGTFP对本省的AGT⁃FP的间接影响。γXt与λwXt分别表示本省和邻边省份的农业科技创新水平和控制变量对本省AGTFP的影响。α为常数项，ε是符合ε～N(0 ,Iσ2)的随机误差项。

3.空间影响分解

在公式（1）的基础上剥离反馈效应，采用微分方法，将式（1）转化为式（2）：

进一步转化为：

AGTFPt=(1-βw)-1[ ]γXt+λwXt+α+ε

而AGTFPt关于Xt偏微分方程矩阵如公式（3）：

在公式（3）最右边的矩阵中，对角线元素平均值为本省份农业科技创新水平及控制变量对农业绿色全要素生产率的直接影响，非对角元素平均值为邻边省对本省的农业绿色全要素生产率的空间溢出的间接影响。

（二）变量选取及数据来源

1.农业绿色全要素生产率

AGTFP测算必须将环境因素纳入生产力指标体系中，本文从经济环境现实出发，根据数据可得性，借鉴梁俊等（2015）［12］做法的基础上，选取AGTFP测算变量如下：

（1）投入变量：a为劳动人力投入，表示农林牧渔从业人员（万人）；b为土地投入，表示农作物播种面积与水产养殖面积（千公顷)；c为化肥投入，表示农用化肥施用量（万吨）；d为机械投入，表示农业机械总动力（万千瓦时）；e为电力资源投入，表示农村用电量（万千瓦时）［12］。

（2）产出变量：f为农林牧渔当年总产值（亿元）；g为农业面源污染中产生的N、P、COD排放量。各类农业面源污染中的N、P、COD排放量计算公式如下：

其中，E为污染物排放量，EUi为单元i的统计个数，ρi为单元i的污染物产污系数，ηi为资源利用效率系数，Ci(EUi,S)为调查单元i与所处空间特征共同决定的污染物产污排放［12］。此外氮肥、磷肥的利用率，复合肥中的氮、磷含量数据来自陈同斌（1998）［13］的研究。

投入产出变量数据来源于各年的《中国统计年鉴》《中国农村统计年鉴》及中宏数据库。表1为2013—2018年31个省份（未包括台湾、香港、澳门地区）的农业绿色全要素生产率投入产出数据的描述性统计。

表1 农业投入产出数据描述性统计结果

2.空间杜宾模型的解释变量

农业科技创新水平ATI，采用中国农业科学院农业知识产权中心颁布的《中国农业知识产权创造指数报告》中的农业知识产权创造指数。农业知识产权创造指数可以直观反映区域农业科技创新水平在全国的相对水平及区域之间的相对差距。由于上述报告在2013年前并不报告各省农业知识产权创造指数数据，为保证数据的可比性与结果真实性，本研究时段以2013年为起点，探讨农业技术创新对AGTFP影响，其他控制变量借鉴吴梵（2020）［11］的研究方法，见表 2所列。

表2 空间杜宾模型变量定义

三、结果分析

（一）农业绿色全要素生产率测算结果

1.全国AGTFP估算结果

从DEA测算结果来看，全国整体农业绿色全要素生产率处于高而非效率水平（表3）。样本期间AGTFP实现有效的省份有北京、浙江、福建、山东、海南、四川、西藏、青海；AGTFP未达到有效的省份有天津、河北、山西、内蒙古、吉林、黑龙江、江西、湖北、广西、重庆、云南、陕西、甘肃、宁夏、新疆；AGTFP下降趋势比较明显的省份有天津、河北、山西、辽宁、吉林、上海、江苏、安徽、江西、湖北、湖南、广西、重庆、甘肃、新疆；AGTFP上升的省份有内蒙古、黑龙江、河南、广东、贵州、云南、陕西、宁夏。由于海南、西藏、青海的区域农业特征比较明显，海南的小麦、西藏和青海的水稻由于种植面积规模小数据出现空白现象，影响到污染物的排放量测算，可能导致非合意产出过小，进而影响到该区域实际真实AGTFP的测算。

表3 2013—2018年31省市AGTFP测算结果

2.区域AGTFP时空演进分析

在时序演进上，2013—2015年期间中国AGT⁃FP整体攀升，2015年达到极大值，而后急剧下降，这种下降趋势在2018年减缓，2015年之前的整体AGTFP水平高于2015年之后的水平。2015年之前中国农业发展绿色环境得到改善，而2015年之后则相反。农业生产要素的投入具有边际报酬递减规律，其内卷作用会改变要素的边际替代率，降低农业投入要素的协调性，进而使得我国整体AGTFP先升后降。

在空间演进上，整体AGTFP水平中，南方地区最高，北方地区次之，西北地区最低；东部地区明显高于中部、东北地区，西部地区最低。在研究期间，区域AGTFP空间分布波动不大，且呈现空间集聚特征。热点区域出现在南方和东南沿海区域，冷点区域出现在北方、西北，中部是一个渐进带。

我国区域AGTFP的空间分异明显受到自然环境、区域经济发展水平及财政支农水平、农业结构的影响［14］。首先，自然环境是AGTFP增长空间分异的重要驱动因素。中国区域耕地类型差异大，如北方耕地以旱地为主，南方耕地以水田为主等，面临不同的气象灾害，光照灌溉条件直接影响农业投入产出效率与农业生产方式。其次，区域经济发展水平及财政支农水平是AGTFP增长空间分异的主要驱动因素［14］。南方省份城市化、工业化程度较高，北方（除北京）的财政支农水平低于南方地区（除上海），而西北地区的财政支农水平较高的原因可能在于该地区地广人稀。北京财政支农水平高于上海，这种差距在2015—2017年更加显著，且在该时期上海的AGTFP无效率。由此判断，上海的基础设施与财政支农水平可能存在投入不足问题。再次，农业结构不同、区域农业特色明显，相比南方农业，北方及西北更粗放，污染面源更广，南方省份发展中心转移，不再依赖农业发展，乡村人口向城市转移，对农业生产效率有更高要求。

区域AGTFP具有空间集聚性，AGTFP的“以邻为善”与“以邻为壑”并存，高AGTFP地区对周边区域具有辐射作用，而低AGTFP地区同样具有集聚作用。首先，AGTFP高的地区具有带头与示范效应，提高了干中学效率。先进绿色技术在区域间流通会降低要素使用成本，提高了公共设施的利用效率，优化要素配置组合，提高现代农业发展要素水平。其次，AGTFP低的地区聚集的原因可能在于该地区的农业生产方式、要素不再适应绿色发展的需要。受到农业发展要素不契合、适应不良等问题的催化，AGTFP低的地区表现出较强的发展模式惯性，绿色农业发展并未实现正向的干中学效应，其配套农业发展设施、技术落后进一步导致绿色技术引进及实施成本的提高。

（二）空间相关性检验的结果分析

在空间权重矩阵上，本文采用地理邻接设定空间权重矩阵wij，并计算全局Moran’sI指数。从农业绿色全要素生产率、科技创新水平的全局Moran’sI指数（见表4所列）来看，变量均显著为正，且系数在0.151～0.349范围内上下波动，说明农业绿色全要素生产率与科技创新水平存在强空间正相关，呈现出高趋向于高、低趋向于低的现象。空间集聚性在各省份的农业绿色全要素生产率中逐年增强、在农业科技创新水平中逐年减弱。

表4 农业绿色全要素生产率、农业科技创新水平莫兰指数

（三）空间杜宾模型估计结果

通过豪斯曼检验选择随机效应或者固定效应模型，Hausman检验值为87.22，P值为0，结果在1%显著水平下拒绝原假设，应选择固定效应模型进行讨论。

估计结果（见表5所列）中，本省的农业科技创新水平每增加1个单位，会提高0.001 31个单位的本省农业绿色全要素，而邻边省的农业科技创新水平每增加1个单位，会降低本省0.001 84个单位的农业绿色全要素。这说明本省农业科技创新水平的提高会促进本省的AGTFP的增长，而邻边省的农业科技创新水平提高会起到阻碍作用。若周边地区具有更高水平的农业科技创新，该省的优质农业生产资源可能向周围地区溢出，导致本区域的农业绿色全要素生产率降低。

表5 农业科技创新水平与AGTFP的空间杜宾模型结果

进一步对空间效应进行分解，见表6所列。

（1）在直接效应中，控制变量中的财政支农水平、农业机械投入强度的作用比较显著，而种植作物结构在10%置信水平下是抑制作用。农业科技创新水平系数为正，显著促进农业绿色全要素生产率的提升。我国农业生产中科技进步贡献率是一种稳步增长的趋势，农业科技创新优化了投入产出要素结构，提高生产单位的生产效率水平，实现节约资源与农业正向产出的双赢。

（2）在间接效应中，周边省农业机械投入强度的阻碍作用比较显著，农业科技创新水平显著为负，周边地区的农业科技创新水平阻碍了本省农业绿色全要素生产率的提高。我国农业科技创新的整合未能够有效提高区域AGTFP，农业科技创新的负向空间溢出效应原因有两个方面：一方面，区域间的要素禀赋结构、农业发展进程水平、农业问题的复杂性等因素加剧了农业技术对要素禀赋、要素价格结构的不良诱导，掣肘AGTFP增长；另一方面，目标与结构失衡、效率低的农业科技资源在空间扩散过程中存在一般性、适用性不强和滞后性的问题。周边省农业科技创新与本省农业绿色发展并不契合，且在农业科技创新空间扩散过程中，农业绿色发展又产生新的难题，移植的农业技术具有滞后性，发挥作用受限，反而可能加剧当地农业生产要素结构失衡。

（3）在总效应中，受灾面积、粮食作物种植面积比例的总效应显著为负，复种指数的总效应显著为正，农业科技创新总效应的间接效应大于其直接效应。区域差异性、农业问题的复杂性及农业科技资源存在的目标失衡问题所产生的负向空间溢出效应阻碍了农业科技创新对AGTFP正向作用的发挥。

表6 空间杜宾模型的总效应、直接效应、间接效应

四、主要结论及政策建议

（一）结论

本文通过DEA-BCC模型测算2013—2018年我国31个省的农业绿色全要素生产率，并在测算结果基础上构建空间杜宾模型，探讨农业科技创新对AGTFP的影响作用，分析其空间溢出效应。研究发现，AGTFP具有较强的区域差异特征，农业科技创新对AGTFP的影响具有空间效应。

（1）在时序演进上，我国整体农业绿色全要素生产率处于非效率水平。2015年之前AGTFP是一个逐年改善的境况，而2015年之后则出现了后退现象。

（2）在空间演进上，AGTFP的区域分布差异显著且集聚特征明显。南方地区高于北方地区，西北最低；东部地区明显高于中部、东北地区，西部地区最低；南方区域、东南沿海、东部是AGTFP集聚的热点区域，西北是冷点区域。

（3）AGTFP与农业科技创新存在强空间正相关，AGTFP随时间推移空间相关性增强而农业科技创新水平则减弱。

（4）本省的农业科技创新显著促进了AGTFP的提升，而周边地区的农业科技创新水平会阻碍本省AGTFP的提升，且间接效应中的阻碍作用强于直接效应中的促进作用。

（二）建议

基于上述研究结论，提高区域AGTFP增长活力，提高农业生产要素的流动性、匹配度，促进区域农业协同发展，这都需要提高农业科技创新水平，正确发挥农业科技创新对区域AGTFP的作用。

一是提高农业科技创新水平。首先，深化完善农业科技创新机制，在区域农业特色基础上建立区域产学研长效合作机制，提高农业科研项目管理水平与农业成果转化率，建立科技创新成果真实追踪制度及农业科技创新平台；其次，提高农业科技教育水平，积极追踪把握世界先进农业科技创新领域的热点及发展趋势，挖掘本区域乡村发展特色。在现实基础上改革高等农业教育制度，增强农业教育中的农业特色及农业文明的吸引力，提高学生、农民的农业知识素养水平，增强事农知农的意识。

二是创新农业科技创新对区域AGTFP的服务机制，正确发挥农业科技创新对空间AGTFP的空间溢出效用。首先，深入区域农业农村调研，摸清现有的农业人才、技术、成果等资源优劣势及发展潜在问题，构建大联合、大协作的高效协同创新与推广服务机制；其次，完善引进农业技术筛查审核，系统考察区域AGTFP发展系统要素形态及兼容性，提高农业技术的一般性与适用性；再次，要创新发展农业科技推广模式方式，逐步建立农民到技术研发员互动垂直交流的农业技术推广模式，推动科技人员直接到户、农业技术直接到农民、良种良法直接到田间。