基于面板模型的农业信息化对产业结构的影响

田 甜,熊玉江

(1.华中农业大学,武汉 430070; 2.长江科学院 农业水利研究所,武汉 430010)

0 引 言

近年来,国家高度重视农业信息化建设,推进数字孪生灌区试点,促进农业产业结构改革转型。数字孪生灌区借助信息技术实现农业从传统的劳动力密集型向信息密集型转化,从而推动农业产业结构的升级,为农业可持续发展提供了新的可能性,极大地拓宽了农业信息化的应用范围。目前灌区信息化建设仅实现了信息化基础性工作,深度利用、资源共享和管理决策能力还有待提高,利用信息资源为灌区发展提供现状分析、影响服务和发展评价的研究和应用较少[1]。而农业信息化是数字孪生灌区技术实现的前提,是深化农业产业结构改革的重要内容,是推动农业经济可持续发展的重要抓手。因此,研究农业信息化对农业产业结构的影响,对于促进我国农业产业结构升级、农业经济增长、农业可持续发展,加快数字孪生灌区的服务能力建设具有现实意义[2-3]。

目前农业信息化对农业产业结构升级影响的相关研究引起了诸多学者关注。Fort[4]提出将农业信息化作为影响农业经济的关键影响变量,以一种新的生产要素引入到生产函数中,并发现农村信息化的水平会对农业生产起到直接的推动作用。窦百谦[5]利用回归分析、多元共线性分析、正规化、标准化等方法,对来自国际数据公司(IDC)、世界银行和国际电信联盟的数据进行分析,较为客观地反映不同国家和地区的信息化发展潜力。刘丽伟等[6]通过分析我国农业信息化现状,认为中国农业信息化总体处于初级阶段,基于物联网技术的“智慧农业”生产带动农业产业链全新变革是未来研究的方向。李向阳[7]以农村人均家庭收入水平为农业经济发展的表征向量,利用多元回归分析模型,研究了信息化对农业经济增长的短期和长期两方面影响。贾铖等[8]采用主成分分析方法对农业信息化水平进行测度。冯献等[9]通过构建包含基础设施、信息化应用、信息化消费、主体认知4个维度的农户信息化水平评价指标体系,采用综合指数合成法对农户信息化水平进行评价。此外,还有学者依据Porat[10]划分的农业信息部门,在冯献等[9]研究的基础上,将构成农业信息产业的第一农业信息部门作为农业信息产业结构,从而以农业信息产业结构为切入点分析其与农业经济增长的密切关系。

根据以上研究成果,当前大多数研究采用定性的方法来分析农业信息化与农业经济之间的关系,且仅从农业信息化的一个或几个影响因素来开展[11-15],不足以全面反映农业信息化对农业经济增长的影响[16-17]。因此,本文将农业信息化作为一个整体,研究其对农业产业结构升级的影响,并分析其非线性门槛效应。研究成果可为灌区现代化建设和农业产业结构升级提供决策支撑。

1 模型与方法

1.1 模型构建

本文采用面板平滑转换(Panel Smooth Transition Regression, PSTR)模型[18-19]来分析农业信息化对农业产业结构升级的非线性作用,PSTR模型定义为

在确定农业信息化与农业产业结构升级的非线性关系基础上,本文采用面板门槛模型(Panel Transition Regression, PTR)[20],以农业信息化作为门槛变量,进一步研究农业信息化对农业产业结构升级的门槛特征。PTR基于“让数据说话”的原则,具有自动搜索结构变化的特点,一般形式为

(2)

1.2 评估方法

本文以农业信息化发展水平作为核心解释变量,以农业产业结构升级作为被解释变量,通过探索农业信息化与农业产业结构升级之间的相关性,分析农业信息化对产业结构升级的影响。

1.2.1 农业信息化发展水平

考虑到农业信息化水平评价指标的存续性,基于科学性、系统性、代表性、实用性以及可行性等原则,以2015年中国电子信息产业发展研究院和世界经济论坛的指标体系为基础,参照Xia[21]的研究成果,在对中国农业信息化进行评估时,选取农业信息化硬件设施、农业信息化服务设施和农业信息化主体3个维度,构建包含3个一级指标、12个二级指标的农业信息化评价指标体系,如表1所示。

表1 农业信息化评估指标体系

由于农业信息化水平评价指标体系由不同方面的、量纲各异的系列指标构成,每个指标应根据重要性不同而赋予不同的权重。在选择权重时,本文将采用面板熵值法赋权。无序度低的信息计算得到的信息熵越小,对应的效用值越大,指标会被赋予更高的权重。与主观赋权相比,熵值法得到的指标权重是根据每个指标的相对变化对整个系统的影响程度来确定的,赋权时具有一定的客观性。

1.2.2 农业产业结构升级

将农业产业结构升级分为合理化和高级化两个维度。产业结构合理化是要素投入和产出结构耦合程度的反映,以泰尔指数(TL)[22]表征农业产业结构合理化程度:

(3)

产业结构高级化有量和质两个方面的内涵,分别对应比例关系的演化和劳动生产率的提升。以高度指数(H)[23]表征农业产业结构的高级化程度,即

H=∑vit·LPit。

(4)

式中:vit表示t时间内产业i的产值占比;LPit是t时间内产业i的劳动生产率。

综合考虑农业产业结构合理化和高级化,构建产业结构升级指数(YH)为

YH=0.5(1-TL)+0.5H。

(5)

农业产业结构升级指数是农业产业结构合理化、农业产业结构高级化的综合表征。农业产业结构升级指数越高,说明农业产业结构发展水平程度越高。相较农业产业增长而言,农业产业结构升级指数不是从量上反映农业生产产值的增加,而是从产业结构升级的角度,诠释农业产业结构的合理性和高级性的变迁。即农业产业结构的发展更加趋于均衡的程度,以及优势生产部门在整个农业经济中所占比例是否趋于更加优势的地位。

1.2.3 控制变量

为了评估结果的有效性,将影响农业信息化水平的其他因素作为控制变量引入模型。固定资产投资用固定资产投资占GDP的比重表示;劳动力投入用就业人口占总人口的比重表示;人力资本投入用教育支出占居民可支配收入的比重表示;工业化用工业增加值占GDP的比重表示。

1.3 数据描述

本文涉及的数据主要来源于中国经济数据库(CEIC)、中国统计年鉴。受到数据可得性的限制,本文采用2001—2020年间除西藏、香港、澳门与台湾以外的30个省份的平衡面板数据进行实证研究,样本量为600个。将农业信息化分为3个维度:硬件设施、服务设施和信息主体,分别测算我国各个省域的农业产业结构合理化、高级化以及产业结构升级水平。为了消除数据间的异方差问题,均对变量进行对数化处理,变量的描述性统计结果见表2。

2 结果分析

2.1 农业信息化对产业结构的线性影响

农业信息化服务设施水平对农业产业结构升级合理化指数的影响最为显著(见表3),硬件设施水平和信息化主体水平影响不显著。这是由于农业产业结构合理化是要素投入和产出结构耦合程度的反映,泰尔指数度量了产业结构的偏离度。结果表明农业信息化服务设施水平越高,即广播、电视、网络、邮政的覆盖率越好,农业产业结构配置越合理。

农业信息化硬件设施水平、服务设施水平和总体水平对农业产业结构升级的高级化指数影响较为显著,而信息主体水平作用不显著。这是由于农业产业结构高级化包含比例关系的演进和劳动生产率的提高,代表了农业产业量与质的内涵。结果说明农业信息化发展水平越高,农业产业结构的生产效率越高,且主要由农业信息化的硬件设施水平、服务设施水平所决定,与信息化主体水平的关联不大。

农业信息化服务设施水平对农业产业结构升级指数的影响较为显著,硬件设施水平和信息主体水平作用不显著。这是由于农业产业结构升级指数由结构合理化指数、结构高级化指数根据面板熵值法合成,反映了产业结构从低级形态向高级形态转变的过程和趋势,产业结构升级即产业升级从量变到质变的结果。

基于上述分析,农业信息化服务设施水平越高,即广播、电视、网络、邮政的覆盖率越好,对农业产业结构升级的正向影响作用越显著。

2.2 农业信息化对产业结构的非线性影响

加入非线性项后农业信息化对农业产业结构合理化指数的影响发生了变化(见表4)。农业信息化整体发展水平对农业产业结构合理化指数的非线性影响最为显著,农业信息化发展水平越高,省际农业产业结构越合理。同时农业信息化发展整体水平的平方项系数显著为负,水平项系数显著为负,因此农业信息化发展整体水平与农业产业结构升级合理化指数之间呈现“倒U型”关系。农业信息化整体水平对农业产业结构合理化的影响呈现出先升后降的影响趋势。考虑到中国农业信息化发展水平远未达到发达水平,我国农业信息化对农业产业结构合理化指数的影响仍然处于“倒U型”曲线的拐点左侧;农业信息化发展水平越高,农业产业结构合理化指数越高,同时其边际效应递减。

表4 农业信息化对农业产业结构合理化指数、高级化指数、升级指数的非线性影响系数

农业信息化整体发展水平及各维度对农业产业结构高级化指数的非线性影响均不显著,说明农业产业结构是否高级,与农业信息化发展水平的关系不显著。

农业信息化对农业产业结构升级指数的非线性影响,仅在服务设施水平、总体发展水平上是显著的,并且其平方项、水平项都显著为负。表明农业信息化的服务设施水平、总体发展水平对农业产业结构升级指数呈现“倒U型”影响,即先逐渐上升,然后再逐渐下降的趋势。中国的农业信息化发展水平仍相对落后,省际农业信息化发展水平并未到达拐点;因此农业信息化的服务设施水平、总体发展水平,对于农业产业结构升级的影响将逐渐升高,且边际效应递减。

综上所述,农业信息化发展水平对农业产业结构升级的作用存在非线性与异质性。具体而言,农业信息化发展水平对农业产业结构变迁的推动作用随着农业信息化发展水平的提升,呈现边际效应递减的升高效应,即其影响关系为“倒U型”。同时,中国目前正处于转型升级阶段,农业信息化发展水平仍处于低位,因此农业信息化对农业产业结构升级的效应仍处于“倒U型”拐点的左侧,即农业信息化发展水平升高,农业产业结构将得到提升,但其提升的幅度将边际递减。

2.3 农业信息化对产业结构的门槛效应

非线性门槛效应是典型的非线性关系之一,是指当一个参数达到特定的数值后,引起另外一个参数发生突然转向其它发展形式的现象,从而表现出结构突变。从表5中可知,与非线性分析结果基本一致,农业信息化服务设施水平对农业产业结构合理化指数、升级指数的影响呈现显著的门槛特征,且为单门槛,影响作用在第一门槛区间、第二门槛区间均显著为负;农业信息化硬件设施水平、信息化整体水平对农业产业结构高级化指数的影响呈现显著的门槛特征,均为单门槛,影响作用在第一门槛区间、第二门槛区间显著为负。表明农业信息化发展水平对农业产业结构升级的影响呈现为单门槛“倒U型”,拐点为单门槛的门槛值。

表5 农业信息化对农业产业结构合理化指数、高级化指数、升级指数的门槛效应

基于上述分析,农业信息化对农业结构升级存在非线性作用,当农业信息化水平较低时,其对农业产业结构升级的推动较显著;当农业信息化水平较高时,其对农业产业结构升级的推动作用较小。

3 结 论

本文分析了农业信息化对农业产业结构升级的影响,揭示了两者之间的非线性作用。剖析了农业信息化发展水平对农业产业结构升级的门槛效应,研究结论如下:

(1)农业信息化服务设施水平对农业产业结构升级的影响最为显著,农业信息化服务设施水平越高,即广播、电视、网络、邮政的覆盖率越好,对农业产业结构升级的正向影响作用越显著。

(2)农业信息化发展水平对农业产业结构升级的影响表现为“倒U型”的非线性关系;且“倒U型”的拐点将该非线性曲线划分为单门槛,拐点作为单门槛的门槛值。

(3)我国农业信息化发展水平仍不高,农业信息化水平的提升,将促进农业产业结构升级的发展,但随着农业信息化水平的逐步上升,该推动作用将会边际递减。