农业投入产出建模及分析研究

王鑫浩

（山西大同大学数学与统计学院，山西 大同 037009）

土地资源指的是在生产过程中可以满足人类当今与未来生产、物质生活的需要，而能够使用的相关土地资源。一般以经济效益来表征土地的使用效率和状况，人们从向土地投入劳动力与物质而带来更多价值，进而从中得到收益。合理开发土地资源，可以促进推动地区的社会进步和经济发展。但是，农村生活、农业生产、农村基建、外来工业等也造成了各种污染、破坏农村生态环境。应该从理论层面解决农业发展、资源利用过程中出现的各种问题。

1 现代农业发展研究现状及面临的挑战

1.1 现代农业发展研究现状

最近5 年以来，农业生态系统的可持续发展研究中出现了丰硕的研究成果。印度知名专家Rani 论述了促进生态友好型农业不断发展的策略，以提升农业资源配置的实效性。美国农业部2014 年评价了本国十年来开展农业系统养护的实际效果，对水质动态气候影响、土地利用趋势等进行诸多方面的分析。美国既确保自身农业系统持续产出，又给其他国家提供较强的借鉴价值。20 世纪80 年代国内农业生态系统极度缺乏所需要的资源，亟需完全解决温饱问题。当时，提升我国的农业产出能力是最关键的任务。进入21 世纪以来，农业领域的生态环境问题越发严峻。如何深层次地推动学术界研究农业生态系统的进程，为国内农业实现可持续发展、相关部门和单位做出正确决策等，提供科学的理论参考。这也是我国现代农业科研的主要任务[1]。

1.2 现代农业发展面临的挑战

如今科技突飞猛进，现代农业中投入越来越多的农药、机械、化肥等辅助能。人类未能高度重视环境资源的价值，农业污染、土壤硬化等生态问题凸显。主要原因在于，不科学的农业生产方式，投入的农业要素投入结构不合理。在农业系统中，如何充分地发挥诸多生产要素发挥自身功能，平衡能量与系统物质间的关系等，成为如何确保农业可持续发展与生态系统正常的研究热点。实现农业“两型”发展，是农业迫切要实现的主要任务[2]。

投入的劳动力、化肥、土地资源、农产品价格、农田水利设施、农业机械化等辅助能，都会制约农业的可持续发展，影响农业产出。确定其中的限制因素与主要驱动因素，对它们的影响力强弱进行分析，以深刻掌握农业系生态系统的科学规律，对农业调控和投入进行指导。

2 理论研究

2.1 农业生态系统

农业生态系统是人类在特定区域与时间开展农业生产活动，利用农业领域中非生物与非生物环境间、不同生物种群间的关系，受到人工控制和调节的影响，形成了发展水平、形式各不相同的农业生产体系。它和自然生态系统相类似，农业生态系统同样包括四大基本要素，即分解者、消费者、生产者、环境。它们共同组成了能量转化与物质循环系统，这个半自然生态系统受到人类的调节和控制[3]。

2.2 投入产出分析理论

投入产出分析的含义是，在相关经济理论知识的指导下，编制和设计投入产出表，研发出针对性的产出投入模型，对社会再生产的不同环节、国民经济的不同部门之间的相关数量依存关系进行系统全面的分析。因此，它属于数量分析法。投入指的是某个经济活动领域的占用或消耗。它重点指的是，人们在生产活动中占用或者消费劳动力、辅助材料、原材料、燃料等。产出指的是生产活动创造的成果，即通过开展经济活动而获得的服务和货物的总量及其使用、分配的相应去向，涵盖最终使用与中间使用。

3 现代农业投入产出模型分析

3.1 现代农业投入产出建模的可行性

以往使用的实物型产出投入模型能够表明不同要素在农业生态系统中的相互经济关系，但它不能展示出农业生态环境和不同要素的关系。而且，因为农业不同要素间存在着衡量单位，无法直接在表中进行合并。所以，以往的分析模型仅仅做好了横向平衡，但无法做好纵向平衡。因为传统模型的局限性比较大，本文尝试将经济学和生态学的投入产出模型与能值理论结合起来。

H.T.Odum 是著名的“系统生态学之父”，提出了能值理论，将太阳能值（单位是sej）当作标准，以表达与衡量经济与资源环境的共同度量。引入这个理论，可以化解传统模型不能进行纵向合并的难题。其内部要素的实际投入情况既能够表明经济价值的具体投入状况，又能够表现经济共同投入与资源投入的具体情况[4]。

本文立足于实物型投入产出模型，密切结合能值分析方法和农业生产的具体状况，建立农业能值产出投入模型。把经济学和生态学有机地联系起来，希望为研究乡村生态的可持续发展提供更多的方法和思路。

3.2 现代农业能值投入产出表编制

在设计和开发农业能值投入产出表的过程中，立足于实物型投入产出表，据此联系能值分析方法与农业生产经营的实际情况，设计出实用性最强的农业能值投入产出表。该表可以有效地表明不同产品间存在的生态联系与经济联系。

表1 是该表水平方向表明依据经济用途使用农业产品的具体情况。从过去的实物型投入产出表来看，水平方向包括最终产品与中间产品，中间产品意味着生产领域在这个阶段需要加工的相关产品。最终产品意味着生产领域在本阶段内业已加工好的相关产品，处于能够使用的状态。最终产品与中间产品之和即总产品数量。农产品包括商品产品与非商品产品，其中非商品产品是农民群众在生活、农产品生产领域消费的各种产品，比如农民消费的各种农产品等等。但是，商业产品是指农民向社会销售的相关产品。

表1 水平方向包括四个象限。第Ⅰ象限代表着农业生产出的中间产品，即农业生产领域中消耗的相关农产品数目。第Ⅱ象限意味着农村自留产品，即农民为满足自我生活而消费的各种农产品。第Ⅲ象限代表着非农业中间产品，它意味着农产品销售给纺织厂、皮革厂等进行深加工的相关农产品。第Ⅳ象限代表着商品产品，它指的是在农村、城市中直接销售的相关农产品。从该表的垂直方向来看，它代表着在生产过程中各种农产品耗费的工业辅助能、农业产品与有机能等。从垂直方向来看，该表包括三个象限：第Ⅰ象限代表着生产农产品的过程中需要为之投入的相关情况，第Ⅴ象限代表的是生产农产品中亟需投入的化肥、电力等各种工业辅助能等。第Ⅵ象限代表着生产农产品中需要投入的有机肥、劳力等有机能。

表1 现代农业投入产出表Tab.1 The input-output table of modern agriculture

3.3 现代农业能值投入产出模型

农业能值直接消耗系数表明生产单位农产品的过程中平均消耗的能值量。例如，在种植稻谷的过程中运用种子的相关能值量，就是稻谷对相关稻谷种子的直接能值消耗。而且，在稻谷种植过程中消耗的有机肥和畜工。役畜的各种饲料中包括稻谷，它使用的畜工与有机肥同样要分摊若干稻谷方面的能值消耗。此即种植稻谷过程中针对稻谷方面的间接能值消耗。除此之外，直接能值消耗和全部的间接能值消耗之和，即为完全能值消耗。所以生产各农产品的过程中，会在不同程度上对其他农产品形成间接能值消耗。

结合投入产出理论，要依据以下公式来计算完全消耗系数矩阵B。

在该公式中，A、B 分别代表着直接消耗系数矩阵与国民经济中全部产品的完全消耗系数矩阵[1]。

从农业生态系统领域的农业能值完全消耗系数与农业能值直接消耗系数来看，畜牧业产品、种植业产品，农副产品、渔业产品之间在经济能值方面存在直接或者间接的依存关系。然而对林业产品而言，上述多种产品对其能值投入并不多，林业对核心部门之间也不存在较多的能值投入。它意味着，生产林产品和其他部门间基本上不存在经济能值方面的依存关系。在这其中，渔业、畜牧业、种植业的相关产品对相关农副产品形成最大依赖。由此可知，每个部门的能值产出主要来自于秸秆方面的投入。

4 结语

因地制宜，要求当地立足于自身生态农业的实际情况，将能值产出优势当作重中之重，按照本地区的实际情形来打造当地的特产领域。生态式农业是非常卓越的生态发展方式，能够让农业生态系统充分发挥自身功能，促进农业领域的可持续性发展。首先，只有全方位开发农业生态系统，大力塑造和发展生态农业，才能充分地发挥生态式农业的作用和功能；其次，以友好的开发手段，保障生态环境的发展能力、潜力和质量。在朝着生态农业稳步迈进的过程中，务必严格控制工业辅助能值投入，增加有机能能值方面的投入比例。这也是维持和保证农业生态环境避免受到外界干扰的关键操作。