土地集约、技术进步与农业生产效率*

杨桐彬，朱英明，王 毅

（南京理工大学经济管理学院，江苏产业集群研究基地（南京理工大学），南京 210094）

一、引 言

中国土地资源绝对量较大，但相对量较小，农业用地资源十分有限，耕地面积仅占世界总耕地面积7%，却承载世界将近20%人口的基本物质需求。农业用地无疑是保证中国粮食安全，稳定农业经济增长的基本保障。当前中国城市化进程快速推进，农业用地面积相对减少严重制约中国农业的可持续发展。严守18亿亩耕地红线，确保永久基本农田保持在15.46亿亩以上是中央政府的战略决策，但在有限土地上获得更多农业产出，提高农业生产效率是农业可持续发展的必然选择。农业生产效率的提升要求农业生产要素投入带来的单位产出不断增加，但因农业用地资源的有限性，必然要求资本、劳动、能源等生产要素在空间集聚过程中实现土地集约化利用，进而带来规模报酬递增的经济效应。

在农业生产领域，土地集约化利用实际上是各种生产要素经济集聚与资源配置的空间反映，体现在单位面积土地上集中投入更多生产资料，运用先进技术和管理方法。新经济地理学相关理论认为，技术进步的外部性是经济集聚的主要驱动力，而生产效率的提升本质来源于技术进步（Newell等，1999），这使得经济集聚提升生产效率成为可能。土地集约化利用是农业部门生产要素集聚的反映，同样可发挥经济集聚的作用效果，促进农业生产效率提升。

新经济地理学的“核心—边缘”理论模型（Krugman，1991）认为，处于经济边缘区的农业部门在要素配置、技术水平、贸易地位等方面处于被支配地位。近年来，我国坚持农业农村优先发展理念，加大对农业部门的政策扶持力度和资金投入力度，试图通过提升生产效率改变农业部门的“边缘地位”。在农业现代化进程中，一方面，坚持严格的土地政策，确保农业生产最基本的土地要素投入稳定；另一方面，不断改善要素投入结构，提高技术创新能力，实现高质量发展。这导致资本、劳动、能源等要素投入引起的土地集约化利用程度以及农业生产要素在空间集聚过程中产生的技术进步水平发生改变。因此，研究农业土地集约化利用和技术进步对农业生产效率的影响机制和作用效果显得尤为必要。

二、文献评述

土地集约利用的思想最早产生于李嘉图（David Ricardo）等古典经济学家在地租理论中对农业用地的研究。随着全球范围内城市化进程不断推进，越来越多学者关注城市土地集约利用的评价方法、路径选择和作用效果（Hui等，2015；王向东等，2016），尤其是城市土地承载的产业集聚带来的经济效应、社会效应和环境效应，并由此产生集聚经济理论（Martin等，2010；朱英明等，2012）。经济集聚通过规模报酬递增、技术外溢和不完全竞争引导要素和经济活动在空间集中，推动现代经济持续增长（师博等，2013）。随着农业用地面积急剧减少，农业土地集约化利用逐渐得到重视，学者开始探讨农业生产领域是否存在集聚效应，集中体现在农业土地集约利用评价方法，技术进步以及农业生产效率的提升效果。

学者关于农业土地集约化利用问题的讨论，一方面通过定性研究，对农业用地分等定级，评估农业用地集约程度与发展潜力（Lightfoot等，1993）；另一方面通过定性与定量研究相结合，从土地利用程度、土地投入水平、土地产出率、土地可持续发展度等方面构建综合指标体系，运用多目标综合法、层次分析法等方式评价土地集约利用程度（Zhang等，2010）。但通过主观评价构建指标体系的随意性较大，增加了评价不确定性。与城市用地相比，农业用地投入产出相对单一，综合指标体系构建难度较大，因此较多采用单位土地要素投入强度指标反映农业集约用地情况（Chen等，2009；Blüthgen等，2012）。

学者关于农业生产效率影响机制的讨论，主要从技术进步、要素投入、生产环境等角度研究。技术进步的评价主要有单要素和全要素两种方法，其中数据包络分析（DEA）和随机前沿分析（SFA）两种全要素评价方法得到较广泛应用。Koo等（1997）采用数据包络分析（DEA）方法测算中国1984～1993年农业全要素生产率指数以及技术进步和技术效率提升指数，研究发现，中国大部分省份的全要素生产率有所提高，技术进步一直是中国农业生产率增长的最重要因素。匡远凤（2012）运用随机前沿（SFA）方法测算1988～2009年中国省际农业劳动生产率变化并对其分解，结果表明技术进步总体上促进农业生产率的增长，而技术效率变化阻碍大部分省份的增长。对于要素投入对农业生产效率的影响，学者主要从人力资本水平（李谷成，2009）、要素相对价格（蔡键等，2017）、农业机械化程度（陈银娥等，2018）等方面开展研究。由于我国农业生产要素和农产品市场化程度较低，部分学者从政策环境角度研究中国土地产权制度（黄少安等，2005）和政府财政支农政策（李焕彰等，2004）对农业生产效率的影响。因农业生产对自然条件的依赖性，农业基础设施、自然灾害等生产环境也是重要影响因素（彭代彦，2002；马九杰等，2005）。

综上所述，较多学者研究城市土地集约化利用的评价方法，对农业土地集约利用的评价方法关注较少；关于农业生产效率及影响因素的研究成果相对丰富，但鲜有学者从集聚经济理论视角，关注土地集约化利用对农业生产效率的影响；技术进步作为农业生产效率的关键影响因素得到广泛关注，但技术进步的前提是生产要素在土地上得到优化配置，因此应将土地集约化利用和技术进步同时纳入农业生产效率的影响机制。

基于此，本文将土地集约、技术进步和农业生产效率纳入统一分析框架，在理论模型构建基础上，实证检验土地集约化利用和技术进步对农业生产效率的影响机制和作用效果，据此提出相关政策建议。

三、理论模型与变量选取

（一）理论模型

参考Fisher-Vanden等（2004）的研究方法，考虑Cobb-Douglas成本函数：

其中，PK、PL、PR、PE分别表示资本、劳动、土地和能源的价格，Q表示产出，A表示全要素生产率，G表示土地集约，αK、αL、αR、αE分别表示资本、劳动、土地和能源的价格弹性。全要素生产率的提升带来技术进步和效率改善，同时生产要素在土地上集约化利用可有效提高农业生产效率，因此本文设定生产成本与全要素生产率和土地集约负相关。

由谢泼德引理可知，一种投入要素的需求量等于成本函数关于该投入要素价格的偏导数，分别对资本、劳动和能源价格求偏导数，可得到三者的需求函数：

取对数有：

式（5）、式（6）和式（7）表明，资本、劳动和土地生产效率取决于全要素生产率A、土地集约程度G，资本、劳动和能源的要素相对价格

（二）变量选取

1.农业生产效率

鉴于我国长期以来普遍存在于城乡之间和工农之间的二元经济结构，农业相对生产效率与工业相对生产效率存在负相关关系，即二者对社会总体生产效率的相对贡献率此消彼长，为更准确反映农业部门生产效率水平，本文使用相对生产效率指标衡量农业资本、劳动和能源生产效率（朱英明等，2012）。计算公式为：

其中，APE表示农业生产效率；AQ、TQ分别为农业产出和社会总产出；AFI、TFI分别表示农业生产要素投入和社会全部生产要素投入；n=1、2、3分别表示资本、劳动和能源投入；i、t分别表示地区和时间。

2.土地集约程度

古典政治经济学认为，农业土地集约化利用是指在一定面积的土地上，集中投入较多生产资料，使用先进的技术和管理方法，以求在较小面积土地上获得高额产量和收入的一种农业经营方式。按生产要素投入的构成不同，本文同样使用相对集约指数法测算农业资本、劳动和能源等要素的土地集约程度。计算公式为：

其中，FID表示土地集约指数；AFI、TFI分别表示农业要素投入和社会全部要素投入，ALA、TLA分别表示农业用地面积和社会总用地面积，n=1、2、3分别表示资本、劳动和能源投入，i、t分别表示地区和时间。

3.技术进步水平

本文采用全要素生产率表示技术进步水平，借鉴Färe等（1994）创建的基于DEA的Malmquist生产率指数测算全要素生产率变化，表达形式如下：

式中，X、Y分别表示投入、产出向量；CRS表示规模报酬不变；下标O表示产出导向；表示根据生产点在相同时间段同前沿面技术相比较的投入距离函数；表示根据生产点在混合期同前沿面技术相比较得到的投入距离函数。

Malmquist生产率指数可以分解为技术效率变化和技术变化，其中技术效率变化可在规模报酬可变的条件进一步分解为纯技术效率变化和规模效率变化，表达形式如下：

其中,VRS表示规模报酬可变，其他符号意义同前。右边第一项为技术进步指数（TI），第二项为规模效率提升指数（SE），第三项为纯技术效率提升指数（TE）。各项变化指数大于1表示效率进步，小于1表示效率退步。

4.要素相对价格

要素相对价格分别以资本、劳动和能源价格与农产品价格之比表示。资本价格以农业固定资产投资价格指数表示；劳动价格以农业生产服务价格指数表示，北京、天津、上海、重庆等市缺少相关数据，用农林牧渔业城镇单位就业人员工资指数替代；能源价格以燃料、动力类生产资料价格指数表示；农产品价格以农产品生产价格指数表示。相关价格指数均调整为2000以年为基期的实际值。

5.其他环境变量

农业生产易受政策和自然环境等因素影响，研究农业生产效率的影响机制，应将国家宏观经济环境、政府农业发展政策以及自然灾害等因素考虑在内。

对于宏观经济环境，本文选取城市化水平衡量（郭军华，2010），以城市人口占总人口的比重表示城市化水平。城市化水平的提高，伴随着农村人口向城市转移，农业生产要素配置趋向合理，从而提升农业生产效率。但也可能因农村劳动力资源过度流向城市，导致农业经济增长缺乏基本动力。对于政府农业发展政策，本文选取财政支农支出占总财政支出的比重衡量（李焕彰等，2004）。财政支农的增加，有利于促进农业基础设施建设，提高农业机械化程度，提升农业技术水平，从而提高农业生产效率。但因农业投资回报率低于工业和服务业，政府投资可能存在一定的“非农偏向”（李谷成等，2014），导致政策效应有所削弱。对于自然灾害，本文选取农作物受灾面积占总播种面积衡量（马九杰等，2005）。自然灾害无疑会对农业生产产生负面影响，不利于农业生产效率的提高。

上述变量测算过程中主要涉及农业和全社会相关要素的投入和产出。其中资本使用资本存量表示，本文根据永续盘存法（PIM），使用固定资产投资总额和固定资产投资价格指数对农业资本投入及社会总资本投入进行估算，借鉴李谷成等（2014）和单豪杰（2008）研究成果，选取的农业固定资产和社会总固定资产折旧率分别为5.42%和10.96%。劳动投入以农业从业人数和社会总从业人数表示。能源投入以农业能源投入总量和全社会能源消费总量表示。土地投入采用农业用地面积和社会总用地面积表示，其中社会总用地面积由农业用地面积和城市建设用地面积加总得到。产出以农业总产值和社会总产值表示，使用农产品价格指数和GDP平减指数并调整为以2000年为基期的实际值。在使用Malmquist-TFP测算农业技术进步水平时，除选取农业资本、劳动、土地和能源作为投入要素，还将农业机械化和现代化的重要影响因素，即农业机械总动力和化肥纳入其中，产出变量为农业总产值。相关农业变量均采用农林牧渔业广义农业口径。相关数据来源于《中国农村统计年鉴》《中国固定资产统计年鉴》《中国统计年鉴》和各省份统计年鉴。相关变量的描述性统计如表1所示。

表1 相关变量的描述性统计

四、实证检验与结果分析

（一）模型建立

本文实证检验土地集约、技术进步、要素价格和其他环境变量对农业生产效率的影响机制和作用效果，其中土地集约程度和农业生产效率变量均考虑资本、劳动和能源要素投入的异质性影响，技术进步变量考虑全要素生产率指数分解后的影响。建立模型如下：

其中，APE表示农业生产效率；FID表示土地集约程度；FRP表示要素相对价格；TI表示技术进步；TE表示纯技术效率提升；SE表示规模效率提升；CIT表示城市化水平；FIN表示财政支农程度；DIS表示自然灾害程度； α、β1、β2、β3、β4、β5、β6、β7、β8均为待估参数； ε 为个体效应截距项；μ为随机扰动项；i、t分别表示地区和时间；n=1、2、3分别表示资本、劳动和能源投入。

经济集聚理论认为，在循环累积因果机制作用下，生产要素在空间范围内的集聚会带来“经济核心区”的市场规模不断扩大，而“经济边缘区”的市场份额不断缩小，最终导致“核心—边缘”区域经济结构。在中国工业化和城市化进程中，随着生产要素向城市和工业部门集聚，农业生产效率可能存在持续降低的路径依赖特征；如通过优化要素投入结构，提升技术水平，农业生产效率可能表现持续上升的路径依赖特征。因此，本文将农业生产效率的滞后一期引入模型（12）中。

经济集聚具有明显的外部性特征。劳动力的集聚有利于知识和技能的交流和互促，产生知识和技术的外溢效应。资本的集聚带来生产规模的扩大，产生规模经济效应。能源的集中利用有利于降低能源损失，进而提高能源利用效率。但劳动力、资本和能源等生产要素过度集中也可能使产出进入规模报酬递减或规模不经济阶段，甚至产生垄断势力，即产生拥挤效应，阻碍生产效率的进一步提升。显然，应考虑土地集约化利用与农业生产效率之间关系的不确定性。因此，本文进一步将土地集约程度的二次项和三次项引入模型（12）中，考查二者之间的非线性特征。据此，可建立模型如下：

其中，APEit-1表示滞后一期的农业生产效率；SFID表示土地集约程度的二次项；CFID表示土地集约程度的三次项。其他变量符号含义与上述表示一致。

（二）实证结果与分析

1.计量检验

表2为式（12）和式（13）的计量检验和回归结果。考虑各省份区域差异，可能存在不随时间变动的遗漏变量，可使用固定效应模型（FE）检验式（12）。本文将滞后被解释变量纳入实证模型中，残差不再满足同方差和外生性的基本假设，潜在的内生性问题将导致最小二乘法（OLS）估计结果出偏。因此，使用动态面板模型的两阶段广义矩估计（GMM）方法对式（13）进行估计，并与式（12）的估计结果对比分析，以增强实证结果的稳健性。

对静态面板模型的设定，采用固定效应还是随机效应模型，可使用Hausman统计量检验。由表2可知，模型1、模型3和模型5的Hausman统计量相对应的概率在5%统计水平上显著，可拒绝“随机效应”的原假设，应建立个体固定效应模型（FE-IN)对式（12）实证检验。

考虑农业生产效率可能存在的循环累积效应，变量间可能存在的内生性问题，本文使用差分广义矩估计（DIF-GMM）对式（13）进行估计。首先需采用Hausman统计量检验模型2、模型4和模型6中可能具有内生性的解释变量，然后参照Cicone等（1996）的处理方法，使用内生变量的滞后项作为当期变量的工具。继续对随机扰动项自相关检验（AR），结果显示随机扰动项的差分存在一阶自相关，但不存在二阶自相关，表明使用DIF-GMM可得到一致的估计，模型设立合理。同时因对动态面板模型的估计使用多个工具变量，还需过度识别检验（Sargan），结果显示无法拒绝“所有工具变量均有效”的原假设，故不存在过度识别问题，工具变量选择恰当。

2.实证结果分析

（1）土地集约

首先观察土地集约的作用效果。从模型1、模型3和模型5的回归结果可发现，农业资本、劳动和能源要素投入在单位农业用地面积上的增加带来农业土地集约化利用的提高，对农业生产效率产生显著负向影响。资本、劳动和能源集约程度提高一个单位分别导致资本、劳动和能源生产效率降低4.7%、2.9%和2.1%。表明依靠生产要素在土地上的“堆积”促进农业生产效率提升的粗放式生产方式已不再适合当前中国农业的发展模式，过分依赖投入导向的土地集约化利用最终会产生拥挤效应，不利于农业生产效率的持续提升。

从模型2、模型4和模型6的回归结果可发现，资本、劳动和能源生产效率的滞后变量系数显著为正，表现出明显的时间滞后效应，说明农业生产效率受循环累积因果机制影响较大。资本、劳动和能源土地集约程度的一次项、二次项和三次项系数均在1%显著性水平上显著，且依次表现出负向、正向和负向影响，表明资本、劳动和能源土地集约程度与农业生产效率之间均存在显著的“倒N”型曲线关系。在土地集约化利用初期，资本、劳动和能源要素投入持续增长，但因此时农业生产的技术水平较低，管理方式较落后，难以发挥生产要素的集聚效果。在土地集约化利用中期，资本、劳动和能源要素投入继续增长，此时农业生产的基础设施逐步完善，农业机械化、现代化程度不断提升，生产要素得到充分使用，土地集约化利用带来的规模效应和外溢效应有效促进农业生产效率的提升。在土地集约化利用后期，资本、劳动和能源要素投入存在“堆积”现象，导致资本配置不当，劳动力大量剩余，能源消耗过度，即产生拥挤效应，生产成本和交易成本的上升导致农业生产效率有所下降。

（2）技术进步

继续观察技术进步和效率提升的作用效果。从模型1、模型3和模型5的回归结果可发现，技术进步仅对能源生产效率产生显著正向影响，表明当前中国农业技术进步主要发生在农业机械化生产方面，通过技术改进逐步提高农机能源使用效率，而技术进步在优化资本配置，提升劳动力素质方面效果不明显。纯技术效率提升和规模效率提升对农业生产效率的促进效果较为明显，表明通过加强制度建设，管理水平提升及规模化经营有利于农业生产效率进一步提升。继续观察模型2、模型4和模型6的回归结果发现，与固定效应模型类似，技术进步和效率提升对农业生产效率表现较显著正向影响，再次说明提高农业技术水平和效率水平对农业生产的重要意义。

（3）要素相对价格和环境变量

采用SPSS22.0进行数据处理。卡方用以检验计数资料，t值用以检验计量资料，组间差异以P＜0.05具有统计学意义。

最后观察要素相对价格和其他环境变量的作用效果。资本和能源相对价格分别对资本和能源生产效率产生显著负向影响，而劳动相对价格对劳动生产效率产生显著正向影响。表明农业生产机械化和现代化对资本和能源的需求持续增加，而资本和能源要素价格上涨将对农业生产效率的提升产生明显约束效果。随着农村剩余劳动的加速转移，农业劳动相对价格呈现上升趋势，劳动力市场价格机制将发挥资本和能源等要素的替代效应，进而促进劳动生产效率提升。

城市化水平对农业生产效率具有明显正向影响，表明城市的快速发展对农村产生一定的外溢效应，城市化带来资本、知识和技术的外溢，进一步优化农村资本投入结构，提高农民劳动力素质，提升农业能源使用效率。财政支农支出对农业生产效率的提升作用同样明显，表明政府对“三农”问题的持续关注，对农业生产的大力支持显现良好政策效果。受灾面积对农业生产效率的负向作用效果与预期一致。

表2 土地集约、技术进步对农业生产效率影响的实证结果

（三）稳健性检验

为进一步检验以上研究结论的客观性，采用变量替代及分组检验等方法进行稳健性检验。

首先，使用农业总产值与资本、劳动和能源要素投入量的比值表示资本、劳动和能源生产效率，使用资本、劳动和能源要素投入量与农业用地面积的比值表示资本、劳动和能源集约程度，即使用单要素生产效率和土地集约变量替代相对生产效率和土地集约变量。其次，将土地集约程度的二次项和三次项加入模型（12），检验单要素土地集约程度与农业生产效率之间的非线性特征，且使用全要素生产率（TFP）表示技术进步水平。最后，考虑可能存在的区域差异，在全样本检验基础上，进一步将全国划分为东中西三部分分组检验，具体结果如表3所示。

从检验结果看，只有中部和西部地区劳动生产效率与劳动集约程度之间呈现“U”型特征，全国整体及其他地区农业生产效率与土地集约程度之间仍呈现“倒N”型特征。在一定程度上验证上述动态面板模型的实证结果，同时说明区域异质性的存在，中部和西部地区农业用地面积广阔，资本和能源等要素对劳动力的替代效应不明显，对劳动力资源的需求仍较大，依靠劳动力投入提升农业生产效率仍有一定空间。继续观察技术进步的作用效果，整体看技术进步对农业生产效率具有较为显著的正向影响，与前文的研究结果基本一致，只有部分地区系数未通过显著性检验，说明技术进步的应用效果有待进一步提高。其他变量同样表现较为稳健的结果，证明前文模型设定和计量检验的合理性。

表3 土地集约、技术进步对农业生产效率影响的稳健性检验结果

五、结论与启示

（一）结论

本文基于经济集聚理论，利用2001～2017年中国30个省市面板数据建立固定效应模型和动态面板模型，分析资本、劳动和能源生产要素投入引起的土地集约化利用，以及农业生产要素在空间集聚过程中产生的技术进步对农业生产效率的作用效果，得出结论如下。

第一，土地集约化利用与农业生产效率之间存在非线性关系，呈现“倒N”型特征，即土地集约化利用对农业生产效率的影响存在促进临界点和抑制临界点。土地集约化利用程度过低或过高均难以发挥最优要素投入效果，只有土地集约化利用程度提升到一定水平时才能发挥生产要素的集聚效果，产生规模效应和外溢效应，有效促进农业生产效率的提升。

第二，土地集约程度与农业生产效率之间的关系存在一定区域异质性。中部和西部地区劳动集约程度与劳动生产效率之间呈现“U”型特征，中部和西部地区资本和能源等要素对劳动力的替代效应不明显，对劳动力资源需求仍较大，依靠劳动力投入提升农业生产效率仍有一定空间。

第三，技术进步对农业生产效率具有较显著促进效应，尤其是纯技术效率提升和规模效率提升的作用效果更明显。表明通过加强制度建设和管理水平提升以及规模化经营，有利于农业生产效率的进一步提升，同时技术进步的应用效果有待进一步提高。

（二）政策启示

第一，控制土地集约化利用程度在最优区间。资本、劳动和能源生产要素投入引起的土地集约化利用要与农业经济发展水平相适应。既不能忽视农业支撑国民经济发展的基础性作用，引导资源向城市和工业部门过度倾斜将导致农业缺乏持续发展的基本动力；也不能为经济指标增长而忽视质量提升，生产要素在土地上的过度“堆积”最终将导致农业生产效率下降。在考虑区域异质性基础上，将土地集约化利用程度控制在最优区间，才能促进农业生产效率的显著提升。

第二，提高农业技术创新和转化应用能力。技术进步是现代农业经济持续发展的重要动力来源，因此要不断提高农业部门的技术创新能力，加快技术成果的转化应用能力。同时逐步加强制度建设，提高农产品市场化程度；提升管理水平，促进农业精细化、科学化生产；加快农业用地有序流转，充分发挥规模经济效应，从而实现技术效率提升对农业生产效率的促进效果。

第三，加大政策支农、财政支农和金融支农力度。通过财政支农支出和金融信贷倾斜逐步完善农业基础设施，提高农业机械化水平。通过财政补贴等方式，适度降低资本和能源等主要生产要素价格，避免因生产成本过高而削弱提升农业生产效率的政策效果。同时在城市化和工业化进程中，把握城市和工业部门对农村和农业部门产生的知识和技术外溢，逐步提高农业劳动力素质，提升农产品技术含量，实现农业生产效率快速提升。