农业科技投入与农业经济增长的灰色关联分析研究*

高广阔，柳倩倩

(上海理工大学 管理学院，上海 200093)

1 引言

长久以来，我国人口众多，土地资源严重紧缺，人均土地占有量制约着农业经济发展，因此实现农业化必然要依靠农业技术提高农产品产量，但是目前我国农业科技水平较低，在农业技术推广和科技研究上存在的不足使得农业发展受到严重阻碍。改革开放之后，政府通过制定相关政策和措施支持技术开发研究与推广，有效地推动了农业经济发展:农业科技进步贡献率在七五时期为28%，八五时期为34%，九五时期为44.5%;根据最近的数据，科技进步贡献率已由“十五”末的48%提高到53.5%，“十二五”时期将超55%，农业科技发展渐渐迈上了新台阶。“十二五”规划提出:加快发展现代农业，加快农业科技创新，推进农业技术集成化、劳动过程机械化、生产经营信息化，充分发挥科技第一生产力和人才第一资源作用，加快建设创新型国家。在发展农业的同时，提高科学技术力量，加快农业现代化进程，增加科技投入是发展农业，增强国家综合力的一项重大战略措施。

本文运用灰色系统理论方法，对农业科技投入与农业经济增长进行灰色关联分析，并运用Matlab7.0 软件对两者未来发展水平进行预测，立足于农业科技投入对农业经济增长的影响，反映两者之间的能动作用。在众多考察投入与产出的分析方法之中，灰色系统理论方法是相对较出色的分析，能透过一定的方法找出系统中各子系统之间的数值关系，对一个系统发展变化态势提供了量化的度量，非常适合进行动态历程分析。

2 科技投入与农业增长的灰色关联分析

2.1 灰色关联分析方法介绍

灰色关联分析是根据各因素数列曲线形状的接近程度做发展态势分析，分析的意义在于在系统发展过程中，如果两个因素变化的态势是一致的，即同步变化程度较高，则可以认为两者关联较大，反之，则两者关联度较小。

灰色关联分析方法步骤如下:

1)给出参考数据序列，X0=(x0(1)，x0(2)，x0(3)，…，x0(n))，m 个比较数列，

2)求各列的初值像(均值像)，进行无量纲化处理，以减少随机因素干扰，令

3)求差序列 Δi(k)=|x0'(k)-xi'(k)|，Δi=(Δi(1)，Δi(2)，Δi(3)，…，Δi(n))

4)求两级最大差与最小差。

5)求关联系数

ξ∈(0，1)，k=1，2，…，n;i=1，2，…，m

其中ξ(Zeta)为分辨系数，0 ＜ξ ＜1。

6)计算关联度，即各个序列在每个时刻的关联系数相加并求平均数。

将关联度排序，如果r01＜r02，则说明比较序列X2与参考数列X0关联度更大。

2.2 科技投入与经济增长灰色关联度实证分析

2.2.1 指标选取

本文将农林牧渔总产值作为农业经济增长的衡量指标。对于科技投入的内涵和外延是不一致的，因此统计口径也有差异，有一种观点是把农业科技投入归纳为一个国家或地区一定时期内每年用于农业科学研究与技术推广的总支出，另外一种观点将其归纳为投入到科技活动中的一切人力，物力和财力的总和，本文采取第二种观点。由于收集数据的局限，本文对农业科技投入的度量分为农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量、农业研究与开发机构R＆D 经费内部支出、机械总动力、有效灌溉面积和化肥施用量五个指标。

2.2.2 数据来源与处理

根据灰色关联分析方法的思路和要求，本文将采用全国2002—2012 年资料(农业总产值与农业科技投入原始数据)作为基础，建立灰色关联模型，以农林牧渔总产值作为母序列，代表农业经济增长水平，以农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量、农业研究与开发机构R＆D 经费内部支出、农业机械总动力、有效灌溉面积和化肥施用量五个指标为子序列，代表科技投入水平。而大多数文献都采用同期数据，但是本文认为科技投入的产出有一个滞后效应，即科技投入的效益会影响以后年份的产值，因此借鉴相关文献，采取农林牧渔总产值比科技投入均滞后一年的做法，计算序列间的灰色关联度，分析农业科技投入与农业经济增长的关系。

设X0序列为农林牧渔总产值(单位:亿元)，为了消除通货膨胀影响，我们按农林牧渔总产值指数平减为2003 年不变价格，以2003—2012 年数据为样本;X1序列为农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量(单位:人)，X2序列为农业研究与开发机构R＆D 经费内部支出(单位:万元)，按农业生产资料价格总指数平减为2002 年不变价格，X3序列为农业机械总动力(单位:万千瓦)，X4序列为有效灌溉面积(单位:千公顷)，X5序列为化肥施用量(单位:万吨)，均以2002—2011 为样本。数据来源于《中国科技统计年鉴2002—2012》、《中国统计年鉴2013》。农业总产值与农业科技投入原始数据得表1，表2。

表1 2003—2012 年农业总产值相关数据

表2 2002—2011 年农业科技投入相关数据

1)将上述表1、表2 数据化为样本矩阵A，再进行无量纲化处理化为A'矩阵，得

2)求对应差序列，包括与参考数列差的绝对值Δi(k)，最大差，最小差(k)，处理后化为A″矩阵，得

3)根据A″矩阵可知各个比较数列与参考数列对应差值中的最小值0，各比较数列对参考数列各点对应差值中之最大值1.851 7。

4)求参考数列与比较数列两者之间的关联系数，设ξ 分辨系数为0.5，处理后得关联系数矩阵R

5)求参考数列与比较数列两者之间的关联度见表3。

表3 农业科技投入与农业经济增长关联度

农业科技投入与农业经济增长关联系数图如图1:

图1 全国农业科技投入与农业经济增长关联系数

由计算结果可以得到关联序为r04＜r05＜r01＜r03＜r02，结果表示:

科技投入对农业经济增长有着非常紧密的关系，农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量与农业总产值的关联度为0.661 6，研究与开发机构的R＆D 经费与农业经济增长的关联度为0.712 7，机械总动力与农业经济增长的关联度为0.684 3，有效灌溉面积与农业经济增长的关联度为0.604 4，化肥施用量与农业经济增长的关联度为0.636 4，即研究与开发机构R＆D 人员全时当量，研究和开发机构R＆D 经费支出，机械总动力，有效灌溉面积和化肥施用量与农业经济增长都存在较强的正相关性，与以往相关文献的研究是一致的。

由于r04＜r05＜r01＜r03＜r02，可分析得出研究和开发机构R＆D 经费支出对于农业经济增长的关联度最大，即推动力最强，这说明在农业方面研究与开发机构在内部开展基础研究、应用研究、试验发展的经费对于农业经济增长有着很大的推进作用，是促进现代化农业的重要手段，在农业经济发展过程中处于首要位置。农业机械总动力、研究与开发机构R＆D 人员、化肥施用量和农业有效灌溉面积对农业经济发展的作用次之。

3 农业科技投入与农业增长的灰色预测

3.1 灰色预测方法介绍

灰色预测方法是将原始离散数据进行生成数的有效处理方法，通过累加的作用减弱随机因素的影响，从生成数序列寻找系统的变化规律，建立其相应的灰色预测模型。

为了反映农业科技投入与农业经济增长的动态变化，掌握两者之间的变化规律，下面建立灰色预测模型预测未来发展态势。

灰色预测GM(1，1)模型步骤如下:

1)根据原始序列X(0)={X(0)(k)，k=1，2，3，…，n}为原始数据序列，建立灰色预测模型，将X(0)进行一次累加(1-AGO)生成一次累加序列:

2)对于序列X(1)可建立白化形式的微分方程即:，即为GM(1，1)模型，a，b 通过最小二乘数拟合得到，其中

5)精度检验。灰色预测模型常用后验差方法检验，设X(0)为原始序列，为相应的模拟误差序列，ε(0)为残差序列。

表4 精度检验等级对照

3.2 科技投入与经济增长灰色预测实证分析

以我国2002—2012 年农林牧渔总产值、农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量、农业研究与开发机构R＆D 经费内部支出、机械总动力、有效灌溉面积和化肥施用量作为原始数据建立灰色预测模型，经过计算得到下列各指标的GM(1，1)模型见表5。

表5 预测模型估计结果

上述模型经过精度检验，C 代表均方差比值，P代表小误差概率，经过精度检验等级对照表进行对照，可知农林牧渔总产值、农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量、农业研究与开发机构R＆D 经费内部支出、农业机械总动力、有效灌溉面积和化肥施用量的灰色预测GM(1，1)模型均符合一级精度，且发展系数-a ＜0.3，各序列模型可用于长期预测，但考虑到受未来扰动因素的影响会降低预测的精度，本文仅对未来五年进行预测并且预测值可信度极高。

应用上述GM(1，1)模型对农林牧渔总产值2015—2019 年进行预测，对农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量、农业研究与开发机构R＆D 经费内部支出、机械总动力、有效灌溉面积和化肥施用量2014—2018 年进行预测，仍然采取农林牧渔总产值比农业科技投入均滞后一年的做法，可以得到下列预测值(见表6、表7)并进行未来发展趋势的关联分析。

表6 2015—2019 年农业经济增长的预测值

表7 2014—2018 年农业科技投入指标预测值

将农林牧渔总产值作为母序列，农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量、农业研究与开发机构R＆D 内部支出、机械总动力、有效灌溉面积和化肥施用量作为子序列，设ξ 分辨系数仍为0.5，可以分别计算得到未来五年期间我国农业科技投入对应的五项指标与农业经济增长的灰色关联度，计算方法同上不赘述，计算结果见表8。

表8 农业科技投入与农业经济增长关联度

通过对关联度计算得到r04＜r02＜r05＜r03＜r01，结果表明:①农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量关联度最大，其次是农业机械总动力、化肥施用量、农业研究与开发机构R＆D 经费支出，最后是有效灌溉面积。农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量对农业经济发展的影响程度从第三位上升到第一位，农业研究与开发机构R＆D 经费支出从第一位下降到第四位，机械总动力位序不变，有效灌溉面积位序不变，化肥施用量从第四位上升到第三位。其中农业研究与开发机构R＆D 人员全时当量和机械总动力对于农业经济增长的关联程度提高，农业研究与开发机构R＆D 经费支出、有效灌溉面积和化肥施用量对于农业经济发展的关联程度下降，总体上各个农业科技投入因素对农业经济发展仍紧密相关。②在未来农业化发展的道路上，仍需加强农业技术人员的培养，提高科学技术武装，防止农业人才流失，增加农业R＆D 投资，同时扩大和武装科研队伍，通过对技术供给和需求的有效衔接，实现R＆D技术成果对农户的供给，促进农业经济快速发展。推广机械化生产，形成一条龙式的机械化作业，全面提升农业生产效率，在以后随着国家实力加强，农业基础设施的投入加大，必然引起对农机化需求的增大，使得农业机械总动力对农业经济发展起到推波助澜的作用。在农业生产中，合理、科学地使用化肥和农药，减少农作物病虫危害，增加农作物产量。同时农业水利化建设对于农业经济发展的重要程度也不容忽视，进一步加大农田水利基础设施建设，增加水资源调控能力，严防水土流失、水污染、水生态环境退化，合理开发和配置水资源，实现传统水利向现代水利转变，为实现现代农业化提供可靠的水利保障。

4 结语

首先要重视农业技术人才建设。需对农业技术研究人员做到不断更新知识，提高技术水平，在农业技术研究人员之间建立庞大的科技信息网络，加强农业新技术的开发与传播。

其次要加大农业科技资金投入。需要多方面鼓励企业扩大农业科技资金来源，号召政府提高科技资金投入，增强农业发展活力，为农业经济发展提供坚强的后盾。

提高农业现代化水平。需要促进农机技术进步和应用，建设与农业机械化相适应的经济体制，加大农机设备装置，同时也要加强水利化建设，努力提高防洪排涝的能力，在农作物种植过程中合理分配化肥比例，减少化肥流失，科学使用化肥，提高农作物产量。

构建现代农业产业技术体系，按照优势农产品区域规划，依托现有的中央和地方的科技力量，基于农业发展需求，从生产到消费，各个环节整体提升农业科技创新能力，实现国家现代化农业技术体系的目标。

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