玉米产业节本增效的潜力及途径——基于要素偏向性技术进步视角

何 悦，王鸿飞

（1.广东省科学技术情报研究所，广东广州 510033；2.华南理工大学工商管理学院，广东广州 510641）

1 研究背景

玉米作为我国三大主粮作物之一，具有较低的供给弹性和需求弹性，其产出增加对我国具有重要的基础意义。随着工业化的迅速发展，加之“刘易斯拐点”的出现和农业人口红利的逐渐消失，土地要素的稀缺程度提高，我国玉米生产的要素资源禀赋结构和要素相对价格发生根本性的变化，玉米产业的生产成本和机会成本迅速增加［1］。在当前农业技术革命不断进步的背景下，农业生产方式逐渐向生产率驱动转变，以技术进步促进降低生产成本、提高生产效益是新形势下玉米产业发展的主动选择。随着我国农业劳动力流失严重，加之耕地资源的减少，玉米生产要素成本不断增长［2］。与此同时，在农业技术革命的推动下，要素相对价格的变化引起资源禀赋结构变化，进而对技术变革产生诱导性作用，使要素技术进步呈现偏向性进步的趋势，在提高要素投入对产出的贡献时也降低了技术进步对玉米产出增加的贡献。生产要素禀赋的相对稀缺程度和要素相对价格的变化引起玉米生产要素投入结构的变化，这是诱致性技术变迁在玉米生产发展中的最直观表现，会诱使技术向价格相对低并丰裕的要素方向发展［3］。不同区域存在着不同的要素禀赋结构，技术进步可以实现稀缺资源的替代作用，当技术偏向于替代要素时，技术进步可以实现节约资源和促进产业增长。对于玉米生产发展而言，主要存在两种方式的要素替代，节约劳动要素的主要因素是发展机械化生产，节约土地的主要因素是生物化学技术创新；而目前农业生产主要存在两种偏向的技术进步，一种是用生物化学代替土地以提高土地生产率的生物化学型技术进步，另一种是用机械代替劳动力以提高劳动生产率的机械型技术进步，生产要素的稀缺程度决定着其生产技术进步的路径模式。

新经济增长理论认为产出增长是要依靠加大生产要素投入和提高技术进步，在生产要素投入一定的情况下需要依靠提高生产率促进产出的增长［4］。技术进步是促进玉米产业全要素生产率增长的主要驱动力［5］。而技术效率的降低却减缓了全要素生产率的增长［6］。随着农业资源禀赋结构的变化，农业生产要素产出弹性并不是一成不变的，而是表现出较强的要素偏向性［7］。诱导技术变革理论认为，一国的技术进步方向取决于该国的资源禀赋结构。21世纪初，我国的技术进步表现出资本和技能双重偏向性特征，农业技术进步受市场需求和农业生产要素诱导的影响也呈现偏向性技术进步趋势［8-9］。我国农业技术进步的偏向特征主要表现为节约劳动力要素的偏向机械要素［10］。已有研究认为我国农业技术进步模式主要以提高土地生产率的生物技术进步模式为主、机械技术进步模式为辅，但现有研究缺乏对玉米产业技术进步模式的分析［11］。依靠技术进步促进玉米生产，能显著提高消费者福利，在降低生产成本的同时使生产者的福利减少，提高社会整体福利［12］。依靠生物化学型要素投入提高土地生产率，是21 世纪初促进玉米增产的主要手段［13］。随着我国人工成本的大幅度上涨和玉米生产要素成本的增加，机械大规模种植局面正在形成。在此背景下，玉米生产的资源禀赋结构在发生变化，生产要素投入、技术进步对玉米产出的贡献有多大？技术进步促进要素间的替代，但要素偏向性技术进步趋势如何？我国玉米产业的资源禀赋结构是如何影响其技术进步模式的？这些都需要通过实证研究，分析玉米产业技术进步的要素偏向性趋势，探讨其形成机制及对产业增长的贡献。探索玉米产业的技术进步路径模式，对当前农业农村优先发展时代背景下促进我国玉米产业安全生产具有重要的参考价值。

当前的相关研究，主要是以宏观层面的研究居多，对玉米产业偏向性技术进步的研究较少。本研究基于2005—2019 年的《全国农产品成本收益资料汇编》，构建技术进步促进生产函数移动的影响理论，将Hayami 等［3］构建的多要素嵌套结构运用到玉米生产偏向性技术进步分析中，研究我国玉米产业的节本增效潜力及其途径选择。主要研究思路为：第一，基于DEA-Malmquist 生产率指数，从玉米产业单位面积数据的角度测算并分析2004—2018 年我国玉米产业的生产率和技术进步率。第二，基于C-D生产函数，测算要素投入和技术进步对玉米产出增长的贡献率。第三，基于超越对数生产函数，分析玉米产业的偏向性技术进步，测算生物化学型和机械型技术进步指数，分析其要素技术进步趋势。第四，基于诱导技术变革理论，测算玉米产业各主产区和平衡区的技术进步指数，分析我国各玉米主产区和平衡区的技术进步模式。研究结果以期为玉米产业实现节本增效、保证我国粮食安全提供理论参考。

2 理论分析

技术进步可以实现稀缺资源间的替代作用，体现要素的偏向性技术进步特征。技术进步作用于生产过程的影响机理如图1 所示，技术进步促进生产函数向高产出水平函数移动，标志着技术进步转化为实际生产力和增产过程。设U0、U1为不同生产技术的生产函数，U为不同生产函数曲线组成的生产函数边界，q为生产要素投入，则：

图1 技术进步促进生产函数移动的影响机理

（1）当存在技术进步和生产要素充足时，生产函数应从U0移动到U1。当技术进步促进生产函数曲线由U0移动到U1，如果生产要素投入不足时，生产者行为无法达到U1的B点，技术进步促进要素间发挥替代作用，从而促使生产者行为滞留于U1并沿曲线移动到D点。

（2）通过基础设施改善等促进土地生产率提高，生产要素投入可促进生产者行为短暂地从A移动到C，生产要素供给不足时，生产曲线因边际收益小于边际成本而滞留于U0。

由于资源禀赋的不同和生产成本存在差异，我国农业要素市场扭曲主要体现在劳动力、资本等要素价格被扭曲，技术进步促进了稀缺要素间的代替作用，导致现代农业技术进步是要素偏向性技术进步。

3 研究设计与数据来源

3.1 数据选择

我国从2004 开始统计玉米生产的土地投入成本，因此本研究选择2004—2018 年间我国玉米产业20 个主产省份（见表1）的平衡面板生产数据。这20 个省份（以下简称“样本区域”）的玉米产量，占全国（未含港澳台地区）玉米总产量的95%以上，能有效反映我国玉米产业的生产水平，也保证了研究结果的准确性。研究数据来自2005—2019 年的《全国农产品成本收益资料汇编》《中国统计年鉴》等官方统计资料。

玉米是我国三大主粮作物之一，国务院2004 年颁布的《国务院关于进一步深化粮食流通体制改革的意见》将玉米主产省份划分为玉米主产区和玉米平衡区，2008 年农业部发布的《全国优势农产品区域布局规划（2008—2015 年）》将玉米主产省份划分为4 个玉米主产地区。据此，样本区域的具体划分如表1 所示。

表1 我国玉米主产省份的区域划分

参考李谷成［14］］和龚斌磊［15］研究中的指标选择，本研究选取玉米产业的投入产出指标如表2 所示。

表2 玉米产业投入产出指标

为消除价格因素的影响，对机械成本、土地成本以2004 年为基期的农业生产资料价格指数进行平减。样本区域相关变量的描述性统计分析如表3 所示，结果表明：（1）玉米产量增加较稳定，波动性较小，是玉米生产提质增效的具体表现；（2）生产要素禀赋的差异在生产要素中表现为相对价格的差异，会引起生产要素投入结构的变化，这是诱致性技术创新理论的最直接体现。

表3 变量描述性统计

3.2 M-L 生产率

使用DEA-Malmquist 测算样本区域玉米产业的全要素生产率（TFP），首先建立Malmquist 生产率指数，然后将Malmquist 生产率指数分解为技术进步指数（TC）与效率变化指数（EC）［16］。测算方式如下：

3.3 C-D 生产函数

运用C-D 生产函数测算样本区域玉米产业的要素及技术进步对产出增长的贡献。函数形式如下：

科技进步率为：

科技进步贡献率为：

3.4 SFA 生产函数

运用超越对数生产函数测度要素偏向性技术进步，考虑要素间的交互效应以及时间变化的影响［17］。其基本形式为：

式（5）中：ν为随机误差项；μ为技术无效率项。

生产要素相对价格的变化，会诱致要素偏向性技术进步及要素之间的相互替代［3］。对于农业生产发展，使用生物化学要素代替土地要素以提高土地生产率，表示生物化学型技术进步；使用机械要素代替劳动力要素以提高劳动生产率，表示机械型技术进步。技术进步率的测算公式为：

式（6）中：TP 由中性技术进步率和偏性技术进步率组成，中性技术进步为，表示技术进步随时间变化而变化，表示要素投入的偏性技术进步。

则要素产出弹性为：

测算4 种投入要素的偏向技术进步指数，将其表示为要素回归系数与要素产出弹性的比值：

考虑机械与劳动力要素、土地与生物化学要素之间的替代性，分析要素间的技术进步偏向差异：

玉米产业技术进步指数测算采用生物型技术进步指数与机械型技术进步指数的差值（）表示：

当Q值接近于0 时，表明玉米产业技术进步模式为生物化学型和机械型技术进步双轮驱动发展模式；当Q值越大，表明玉米产业机械型技术进步越明显；当Q值越小，表明玉米产业生物化学型技术进步越明显。

4 技术进步模型判断分析

4.1 全要素生产率

2004—2018 年间，样本区域玉米产业全要素生产率指数及其分解如表4 所示，具体分析如下：

表4 2004—2018 年样本玉米产区全要素生产率指数及分解

（1）全要素生产率为降低趋势，年均降低2.8%。主要因为技术进步和技术效率的降低，其中技术进步降低程度更大，年均降低2.5%。这两方面原因导致生产率的降低。并且从测算所得技术进步率来看，技术进步率依旧呈现下降趋势，表明本研究中DEAMalmquist 模型计算结果是准确的。随着我国农业经济的快速发展，农业劳动力成本和土地成本越来越高，导致生产成本大幅度上涨，玉米生产效益不佳。

（2）各产区的生产率为降低趋势。其中，北方优势区和西北灌溉区、主产区和平衡区的生产率为降低是由技术效率降低和技术退步所导致的，而黄淮海夏区和西南优势区的生产率降低主要是因为技术退步程度大于技术效率降低程度所导致的。各产区的技术进步变化不明显，也表明其通过促进技术进步率进一步提高生产率的潜力较大。

以上分析表明，我国玉米产业的生产率对其产出无显著促进作用，而且各产区生产率存在明显的区域间差异，说明我国玉米产业生产方式依旧是以加大生产要素投入为主，农业技术进步对玉米产出的贡献率较低。我国农业技术革命一直在迅速发展中，应加快生产方式向生产率驱动转变步伐。

4.2 技术进步贡献率

使用Stata 软件对生产函数式（3）进行回归分析，在得到各生产要素产出弹性的基础上，根据式（3）和式（4）测算科技进步、要素投入对样本区域玉米产业产出增长的贡献率。测算结果如表5 所示，可知2004—2018 年间样本区域技术进步对产出的贡献率达到40%以上，与陈卫平［18］的研究结论相同，技术进步对产出的贡献较大；而劳动力投入对产出的贡献为负，机械投入对产出的贡献率为30%，土地成本对产出的贡献率不足20%，生物化学对产出的贡献率超过20%。在21 世纪初期，我国玉米产业的发展比较缓慢，生物化学型生产要素的投入对玉米产出的贡献较大，而张雪梅［19］研究发现依靠生物化学型要素提高土地生产率是21 世纪初期我国玉米增产的主要推动力，更加验证了本文的分析。从要素对产出的贡献率分析看，机械要素投入对劳动力要素具有明显的替代效应，而生物化学要素投入对土地要素的替代效应并不是很明显。

表5 样本玉米产区要素投入对产出增加的贡献率

表5（续）

此外，技术进步和要素投入对玉米增产的贡献率存在区域间差异。其中，各产区的技术进步对产出增长的贡献超过40%，其中主产区和黄淮海夏区的机械投入对玉米产出的贡献率最大为32%，而平衡区和西北灌溉区、西南优势区的机械投入对玉米产出的贡献率不足30%，西北灌溉区和西南优势区、平衡区的生物化学要素投入对产出的贡献超过20%，土地要素对产出增长的贡献率不足20%。要素对玉米增产的贡献率存在明显的差异，这也表明各玉米产区的要素投入存在差异，生产要素资源禀赋存在差异，要素偏向性技术进步趋势各有其特征。

4.3 技术进步指数分析

使用Front4.1 软件对超越对数生产函数式（5）进行回归分析，在式（7）至式（10）测算要素弹性的基础上，根据式（11）至式（14）计算4 种要素偏向性技术进步指数，进一步根据式（15）和式（16）测算玉米产业的生物化学技术进步指数和机械技术进步指数，分析两种技术进步趋势。表6 和表7为2004—2018 年样本区域两种类型技术进步定基指数结果，整体产业区和其他各产区的机械技术进步定基指数的变化趋势，在一定程度上体现了机械要素的偏向性技术进步大于劳动力要素的偏向性技术进步。随着生产成本的大幅度增长和农村劳动力的流失，机械大规模投入玉米生产领域使用，机械投入代替劳动力投入，以促进劳动生产率的提高及促进玉米产出，机械投入要素体现出较强的技术进步趋势。平衡区的指数的增长趋势大于主产区的指数的增长趋势，表明平衡区的机械技术进步趋势比主产区的机械技术进步趋势更加明显。

表6 样本玉米产区生物化学技术和机械技术进步定基指数

表6（续）

表7 样本玉米四大产区生物化学技术和机械技术进步定基指数

玉米产业和各区域（除西北灌溉区之外）的生物化学技术进步定基指数的变化趋势分析结果为，生物化学要素的偏向性技术进步小于土地要素的偏向性技术进步，表明生物化学技术进步与土地技术进步在一定程度上实现了同时进步的趋势，生物化学要素投入并没有实现代替土地要素的功能，生物化学要素对产出的贡献和土地对产出的贡献同时进步，其替代效应并不是很显著。而生物化学技术进步定基指数呈降低趋势，整体产业区的指数到2018 年为0.01，说明生物化学要素并没有呈现对土地要素的替代效应，主产区的指数到2018年为0.20，平衡区的指数到2018 年为-0.73，同样也没有表现出生物化学要素对土地要素的替代效应。西北灌溉区的生物化学定基指数到2018 年为6.38，机械定基指数到2018 年为2.51，指数的增长趋势大于指数的增长趋势，说明西北灌溉区的生物化学要素偏向性技术进步趋势更显著，表现出更强的生物化学要素对土地要素的替代效应；西北灌溉区通过使用生物化学要素改变其土壤生物环境，以增强西北灌溉区的土地生产率。

4.4 技术进步模式分析

根据式（17）测算样本区域玉米产业的技术进步指数Q值，分析各区域的技术进步模式。从表8可知，2004—2018年整体产业区的Q值均大于1（2006年除外），说明玉米产业生物化学技术进步指数小于机械技术进步指数，技术进步模式主要表现为节约劳动的机械型技术进步，符合我国近年来玉米机械化生产特征。在玉米产业发展初期，我国主要是依靠生物化学型要素投入以提高土地生产率来促进玉米增产；在21 世纪初期，我国玉米产业发展是以提高土地生产率的生物化学型和提高劳动生产率的机械型为主双轮驱动促进玉米增产；近年来，我国政府从宏观政策层面加强农田基础设施和耕地质量建设，提高农机作业水平，不断改善玉米生产条件，并大力推广以“一增四改”1）为重点的玉米高产配套技术，着力提高玉米单产水平。而主产区的Q值在2004—2008 年期间大于0，结合表6 和表7 分析可知，2004—2008 年期间玉米产业主要表现为生物化学型和机械型技术进步模式双轮驱动发展；2009年之后Q值大于1，主要表现为提高劳动生产率的机械型技术进步。平衡区的Q值大于1 并呈增长趋势，结合表5 分析，说明玉米平衡区的机械要素投入极大代替了劳动力要素的投入，其技术进步模式表现为提高劳动生产率的机械型技术进步。

表8 样本玉米产区技术进步指数

表8（续）

进一步对各产区的技术进步模式进行分析。北方优势区的Q值在2004—2008 年间大于0，主要表现为生物化学型技术进步和机械型技术进步模式双轮驱动发展；2009 年之后Q值大于1，说明其生物化学技术进步指数小于机械技术进步指数变化，表明其技术进步模式从双轮驱动向机械型技术进步模式转变。以地理位置分析，北方优势区主要处于东北三省，着力发展籽粒与青贮兼用型玉米，近年来大力发展农机作业，大规模发展机械玉米种业。黄淮海夏区的Q值在2004—2007 年间大于0，结合表6 和表7 分析，2004—2007 年间主要表现为生物化学型技术进步和机械型技术进步模式双轮驱动发展；2008 年之后Q值大于1，向机械型技术进步模式转变。以地理位置分析，黄淮海夏区地势平坦，土地资源丰富，而且土层深厚、土壤肥力较高，近年来积极发展籽粒与青贮兼用和青贮专用玉米。地方政府持续巩固并加强北方玉米优势区和黄淮海玉米优势区的主产区地位。西北灌溉区的Q值大于1，结合表6 和表7 分析，其技术进步模式一直表现为机械型技术进步模式。西南优势区Q值在2004—2009年间小于0，结合表7 的分析，2004—2009 年间其技术进步模式表现为提高土地生产率的生物化学型技术进步；2010 年之后Q值大于1 并呈增长趋势，结合表5 分析，说明其机械要素投入极大代替了劳动力要素的投入，其技术进步模式表现为提高劳动生产率的机械型技术进步模式。西南优势区着力发展青贮专用和籽粒与青贮兼用玉米，积极挖掘生产潜力。

为了提高农业劳动生产率，2004 年我国出台《农业机械化促进法》，鼓励农业生产使用先进适合的农业机械，促进农业机械化水平提高。在政策支持下，我国农业机械化水平不断提高，到2014 年，全国农作物耕种收综合机械化水平突破60%［20］。而本研究测算的机械投入对样本区域玉米产出的贡献率超过30%，玉米产业进入机械生产为主的阶段。我国农业机械化的迅速发展在玉米产业生产中充分发挥了集成技术、节本增效和推动规模经营的重要功能。

5 结论与建议

本研究基于诱致性技术创新理论和技术进步促进生产函数移动的影响机理，从偏向性技术进步的视角，测算我国20 个主要玉米产区技术进步对玉米产出增长的贡献率，分析玉米产业生产技术节本增效的潜力及途径。

5.1 研究结论

（1）2004—2018 年期间，样本区域玉米产业的生产率呈现降低态势，主要因为其技术进步的下降，而且各产区的生产率存在差异。说明我国玉米产业的生产方式依旧是以生产要素投入为主，生产率水平有待提高。

（2）从玉米产业产出来看，整体产区技术进步的贡献率达到40%以上，而劳动力投入的贡献为负，机械投入的贡献率为30%，土地成本的贡献率不足20%，生物化学要素投入的贡献率超过20%。说明我国主要是通过技术进步和机械投入促进玉米产出增长。

（3）整体产区及其他各产区均表现出较强的机械要素替代劳动力要素，但生物化学要素对土地要素的替代效应并没有很显著。说明提高劳动生产率是我国提高玉米生产率的重要途径。

（4）整体产区及其他各产区的技术进步模式表现为从提高土地生产率的生物化学型技术进步向提高劳动生产率的机械型技术进步模式转变。说明各主产区在21 世纪初表现出生物化学型技术进步和机械型技术进步模式双轮驱动发展，而随着我国农业机械化的迅速发展，玉米产业已进入机械生产为主的阶段。

5.2 政策启示

（1）加快生产方式转型，提高核心竞争力。加强农业技术创新和技术研发，继续推广测土配方，提升土地化肥利用率，注重资源节约。依靠科学技术的发展提高玉米作物的生产水平，从根本上培育和提升玉米作物的科技竞争力和产业竞争力。加快当前农业生产方式从要素投入增加向依靠科技进步促进发展转变，提高全要素生产率对产出的贡献。

（2）强化各玉米产区因地制宜的生产模式。根据各产区的生产特点，突出地域特点，合理配置其生产要素资源，重视土地和机械的合理使用，开展大规模机械化生产，发挥优势产区的资源禀赋，推进优势产区主导品种的合理布局，促进生产率和技术效率的提升。

（3）加强农业基础设施建设，提高土地利用率。第一，推进水利兴国，加强高标准农田、梯田建设等，全面提高农村农业生产基础设施建设；第二，合理规划基础设施建设，区域间基础设施建设也应协同合作，因地制宜，发挥区域优势特征；第三，重视农业土地资源利用，提高农业土地资源的利用率和基础设施使用率。

注释：

1）“一增”指合理增加种植密度；“四改”指改种耐密型品种、改套种为平播、改粗放用肥为测土配方施肥、改人工种植为机械化作业。