中国农业要素的替代弹性:人力资本的作用及农业技术变迁

李志俊

(西安电子科技大学经济与管理学院，陕西 西安 710126)

最近30余年来，中国农业部门的要素结构发生了明显改变。农业劳动力投入数量由1978年的2.83亿增加到1991年的3.91亿后开始减少，到2011年减少至2.66亿①此处的农业劳动力投入数量为第一产业就业人数。。相应地，第一产业就业比重由1978年的70.5%下降到2011年的34.8%。农业资本投入大幅度增加，农用机械总动力和农村用电量分别由1978年的11759.9万千瓦、253.1亿千瓦时提高到2011年的97734.7万千瓦、7139.6亿千瓦时，二者分别增长8.3倍和28.2倍。与此同时，农林牧渔业总产值由1978年的1397.0亿元增长到2011年的81303.9亿元②数据来源:中华人民共和国国家统计局的《中国统计年鉴(2012)》，中国统计出版社2012年版。，以当年价格计算增长了58.2倍。按可比价格计算，1990－2011年实现年均增长率6.7%。在农业劳动力逐年转移后，中国的农业产出缘何呈现稳步上升?究竟是什么因素推动中国农业产出增长?农业发展中各要素的作用及要素间的关系如何?要素间的替代或互补关系与技术进步的偏向性有何关系?更为深入地，人力资本对各要素间的替代/互补效应及中国农业技术偏向性又有何影响?

最早关于农业投入要素替代弹性的研究是利用澳大利亚1920－1969年的总体数据测度了土地、劳动力、资本间的替代弹性，结果为统计期间劳动与资本间有较高的替代性，土地与资本间有明显的互补性［1］。近年来，国内学者运用不同的方法、从不同的角度对农业生产中的要素替代进行了研究。例如，一些研究认为粮食生产中农业机械总动力与劳动力投入之间的替代关系不明显［2］;陈沁和袁志刚(2012)的研究结果表明，土地对教育的替代作用在各个地区都存在，并且在土地效率增加或教育回报减少时，土地对教育的替代效应也相应增大［3］。对中国农业技术变迁的研究，李航(2013)发现农业技术进步尤其是机械动力技术对农业劳动力的替代是提高农业劳动生产率的主要因素，农业投资和政府对农林水事务财政支出的增长对提高农业劳动生产率具有显著作用［4］;刘渝等(2009)基于CES生产函数的估算结果表明，亩均灌溉用水量与灌溉投资之间有较大的替代弹性，二者存在很强的替代关系［5］;魏铠等(2013)则强调全球经济一体化发展趋势下中国农业技术引进的路径［6］。

在关于替代弹性的测度层面，诸多学者运用不同的方法测算中国不同部门的要素替代弹性。鲁成军和周端明(2008)以超对数成本函数和不变替代弹性为基础，估算中国工业部门能源与资本、劳动之间的绝对替代弹性和净替代弹性［7］。陈道平和刘伟(2009)使用迭代似无关回归方法，估算了以生产工人、非生产工人和资本为投入要素的中国汽车工业投入要素之间的替代弹性［8］。杨福霞等(2011)计算了中国经济增长中能源与非能源要素间的替代弹性，同时考察了各投入要素技术进步的差异［9］。本文在超越对数生产函数模型的基础上，采用岭回归方法对中国农业发展要素之间的关系、人力资本的作用与中国农业技术进步偏向性等相关问题做一个经验探讨。

一、研究模型与数据来源

由于超越对数生产函数具有很强的包容性，可以被认为是任何已有形式的生产函数的近似。因此，采用超越对数生产函数的估计结果，可以更为准确地体现生产要素投入的替代性质。超越对数生产函数的估算模型如下:

其中，Y为产出，K、L分别表示物质资本和劳动力投入，二者替代弹性的计算公式为:

其中，MPL和MPK分别表示资本与劳动的边际产出。

因为农业生产的特殊性，物质资本包含了农业机械M、化肥施用F和耕地面积N，为简化模型的难度，令y=Y/L和k=K/L，则涵盖这些农业投入要素的超越对数生产函数可转化为:

相应地，我们可以计算出各要素的产出弹性及要素间的替代弹性。例如，农业机械动力M的产出弹性为:

其他的均可依此类推。

由于超越对数生产函数的变量众多，必然会面临多重共线性问题，普通的最小二乘法明显不适用。为克服这一问题，我们采用岭回归的方法，时间序列为1978－2010年。为保证数据的可信度和可比性，数据均来自历年的《中国统计年鉴》，使用的统计软件为SPSS13.0。

二、计量结果及分析

(一)农业投入要素间的替代弹性分析

通过对膨胀因子的分析，我们发现岭参数k=0.3时，多重共线性得到较好控制，因此选择k=0.3为岭回归参数进行岭回归(如图1所示)。

图1 要素的产出弹性、替代弹性的变化趋势图

根据(2)、(3)的方法分别计算农业机械动力、耕地面积和化肥施用的产出弹性以及它们之间的替代弹性(如图1所示)。根据图1可知，自1978年以来，化肥施用F和耕地面积N的产出弹性分别呈现直线下降和上升的态势，化肥施用的产出弹性从期初的2.5以上直线下降到期末的－2.0左右，耕地面积的产出弹性从－2.0上升到1.0左右，而1999年和1994年分别是这两种要素产出弹性转变的分水岭。弹性值变化幅度如此之大，是否实证模型忽视了其他更为重要的因素?为此，我们接下来尝试将人力资本引入到超越对数生产函数中，并采取相同的办法再次计算各要素的弹性及要素间的替代弹性。

采用农村居民人均受教育年限这一指标表征人力资本，数据来自各年份的《中国农村统计年鉴》。使用相同的回归方法，我们发现岭参数k=0.3时，平方方差扩大因子(VIF)接近于1。选择k=0.3再次进行岭回归，并根据回归系数计算要素间的替代弹性(见图2、3所示)。

图2 引入人力资本后各要素的产出弹性变化趋势图

图3 引入人力资本后各要素的替代弹性变化趋势图

与图1相比，引入人力资本后农业机械动力M、耕地面积N和化肥施用F的产出弹性的曲线形状未发生较大变化，但数值更趋合理。从图2可以看出，化肥施用的产出弹性直线下降，从1978年的0.392下降到2010年的0.008，说明化肥这一农业生产投入要素逐步从改革伊始的紧缺状态中摆脱出来，进而对农业增长的拉动作用日益乏力。与此相对应，农业机械动力M和耕地面积N的产出弹性却呈稳步增长态势，但农业机械动力的产出弹性明显高于耕地面积，表明农业机械越来越成为中国农业产出的重要决定因素。人力资本的产出弹性非常小，但也在随时间缓慢增加，从1978年的0.031增加到2010年的0.136。

人力资本引入前后，投入要素间的替代弹性发生了明显的变化。引入人力资本前，农业机械动力与耕地面积、化肥施用与耕地面积及农业机械动力与化肥施用间的替代弹性除1992－2003年间外均徘徊在1附近，而在1992－2003的十余年间，这三者间的替代弹性则出现了大幅波动。引入人力资本后，农业机械动力与耕地面积、化肥施用与耕地面积之间的替代弹性的曲线在期初呈现从0左右先下降后迅速上升的趋势，至1985年后又缓慢下降(如图3所示)。农业机械动力与耕地面积的替代弹性逐渐收敛在1.3左右，化肥施用与耕地面积在1994－2000年间经历了较小的波动后收敛在1附近，说明人力资本推动了对传统投入资源的节约，提高了资本对土地进行替代的能力。农业机械动力与化肥施用的替代弹性除1995－2000年外都小于1，说明这两种要素间的替代水平较低。

同时，人力资本与化肥施用、农业机械动力的替代弹性曲线表明，人力资本不但能提高资本对土地的替代能力，更为重要的是它对资本的替代弹性大于1，尤其是1990年人力资本对化肥施用的替代弹性较高，加之其本身的产出弹性不断增加(如图2所示)，证明了现阶段的农业发展和转型过程中人力资本已成为不容忽视的农业投入要素之一。

(二)技术偏向性的衡量：人力资本的作用

超越对数农业生产函数中的技术进步的测度可通过计算要素的边际替代率比例随时间的变动求得，以BIAS表示。例如，对资本(K)和劳动(L)来说，则有:

若BIASK，L大于零，表明技术进步是资本密集型的。换言之，这是节约资本的技术快于节约资源的技术进步。

引入人力资本前后，中国农业技术进步的偏向性发生了改变(如图4、5所示)。引入人力资本前，BIASM，N和BIASM，F先正后负，农业技术进步表现为相对于农业机械动力的资本密集型转向相对于化肥和土地密集型。引入人力资本后，这种技术进步的偏向性正好相反，农业技术进步表现为土地密集型转向农业机械动力和化肥的物质资本密集型，这一转变的时间为2001年左右。BIASM，F始终大于0，说明在农业机械动力和化肥施用这两种物质资本中，农业机械动力的技术进步要快于化肥施用的技术进步，并从2000年开始这种差距逐步扩大。

图4 引入人力资本前中国农业技术进步偏向性变化

图5 引入人力资本后中国农业技术进步偏向性变化

因此，农业人力资本尽管在现阶段没有形成农业发展的关键要素，但其作用仍不容忽视:第一，人力资本可以推动物质资本对传统投入要素(土地)的替代;第二，人力资本的引入使中国农业技术进步的偏向性发生了改变。

(三)农业技术进步偏向性的解释：非技能偏态技术进步

中国农业部门表现出资本密集型的技术进步特征，主要原因在于农业物质资本与人力资本之间的关系为替代而非互补关系，中国农业生产增长只能由人力资本以外的其他要素投入的增加和非技能偏态技术的广泛采用加以解释。

根据技术和使用技术的劳动者技能之间的相互关系，我们可以把技术进步分成两种不同的类型——技能偏态型技术进步和非技能偏态型技术进步［11］［12］。如果新技术的使用要求比使用现有技术更高的能力或必须承担重新学习的成本，那就是技能偏态型技术进步;相反地，如果某种技术的推广和应用没有对使用技术的劳动者的技能提出更高的要求，依靠劳动者的原有技能或禀赋能力即可操作该技术，此时发生的便是非技能偏态型技术进步［13］。非技能偏态型技术进步的突出特征是不存在资本对劳动的显著替代。在中国农业特定的要素禀赋下，非技能偏态型的农业技术进步成为农业发展的唯一技术形态。随着非农转移和劳动力数量过剩的消除，技能偏态型技术进步将逐渐取代非技能偏态型技术进步，并成为中国农业技术进步的主要类型，劳动力的技能或人力资本积累亦将取代其他传统资源成为中国农业发展所依托的关键性要素。

三、结 语

在时间轴上，农业投入物质资本的各要素之间存在长期替代趋势;人力资本提高了资本对土地的替代能力，且它对化肥施用的替代弹性较高，因而其作用不容忽视。引入人力资本前后，中国农业技术的偏向性发生了改变，从土地密集型逐步转向农业机械动力和化肥的物质资本密集型，而且农业机械动力的技术进步要快于化肥施用的技术进步。非技能偏态型技术进步是与农村劳动力规模庞大且未获得充分发展的农业成长阶段相联系的一种经济技术现象。随着技能偏态型技术进步逐渐取代非技能偏态型技术进步而成为中国农业技术进步的主要类型，劳动力的技能或人力资本积累亦将取代其他传统资源成为中国农业发展所依托的关键性要素。利用工业化、城市化推进的契机，加速农业劳动力转移和提高农业劳动力人力资本积累率，将是当前和今后一个时期中国农业现代化建设的紧迫任务。

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