农业技术进步与要素禀赋的耦合协调度测算

魏金义+祁春节

摘要

要素禀赋条件是农业发展的根本制约，技术进步是实现我国农业发展方式转变的巨大动力，两者间的高度耦合协调是我国农业现代化的必然要求。改革开放以来，我国农业要素禀赋和技术条件都有所变化。本文从耦合关系的视角，利用耦合协调模型，建立相应的指标体系，分析了改革开放以来我国农业技术进步和要素禀赋的耦合协调性，并对各地区间两者的耦合协调关系进行了比较。结果发现：在过去一段时间内，我国农业要素禀赋结构的优化速度滞后于技术进步的步伐;农业技术进步与要素禀赋的耦合性没有发生明显波动，一直处于颉颃阶段，且呈现出“U”型的变化趋势;1981—2011年间，我国农业技术进步和要素禀赋的耦合协调度逐年提高，已由改革开放初的低度耦合协调发展成为高度耦合协调;各地区间农业技术进步和要素禀赋的耦合性存在一定差异，多数地区两者间耦合协调关系属于中度耦合协调型，北京和西藏两地仍处于低水平耦合阶段，仅江苏、山东、河南、广东四省为高度耦合协调型。在农业改革过程中，应着重强调发挥市场在促进农业技术进步和要素禀赋结构升级中的决定性作用，为实现两者的高度耦合创造良好的制度环境。同时，应充分考虑我国各地区农业要素禀赋条件的差异性，选择与当地要素禀赋相适应的技术类型，以期最大限度地发挥生产要素的作用和技术本身的效率。

关键词农业技术进步;农业要素禀赋;耦合度;耦合协调

中图分类号F304文献标识码A文章编号1002-2104（2015）01-0090-07

doi：103969/jissn1002-2104201501013

改革开放以来，我国农业发展取得了举世瞩目的成就，农业要素禀赋条件也发生了深刻的变化。2012年12月召开的中央农村工作会议强调我国农业发展进入到资源环境约束趋紧的新阶段。工业化、城镇化的快速发展挤占了大量农业用地;“人口红利”优势正逐步消失，农业劳动力成本快速上升;越来越多的工商资本进入到农业领域。从整体上看，我国农业要素禀赋条件呈现出土地、劳动力要素变得愈发稀缺，价格不断上升，资本要素所占比重逐步增长的变化趋势。但从区域上看，各地区间的农业要素禀赋条件及其变化存在明显差异。与此同时，我国农业领域的技术创新取得了巨大的进步，现代化新技术被广泛应用于农业生产实践，科技进步已成为推动我国农业实现现代化的关键因素。为了促进农业技术更快地发展，相关部门采取了一系列支持政策，农业科技进步贡献率不断提高。但是，与发达国家相比，目前我国农业科技进步贡献率仍不够高，农业科技成果转化率依然较低。

由此，在当前农业要素禀赋发生深刻变化，农业技术创新体制有待于进一步完善的大背景下，有必要更加深入地分析我国农业技术进步与要素禀赋的关系。通过深化对两者互动关系的认识，以期实现在合理利用要素禀赋条件的基础上，最大限度地发挥科技进步的作用，推动我国农业可持续发展。

1文献综述

关于技术进步与要素禀赋关系的研究始于20世纪30年代。Hicks[1]认为技术变革的方向是由制约经济增长的要素禀赋结构所决定，根据要素投入结构将技术创新的类型分为劳动节约型、资本节约型及中性技术进步三种。Ahmad[2]应用创新可能性曲线（Innovation Possibility Curve，IPC）这一概念，建立起了研究要素禀赋变化和技术创新两者关系的理论分析框架。Hayami、Ruttan[3]认为一个国家只有选择能够消除要素禀赋制约的技术变革途径，才能够有效地促进农业发展。他们进一步发展了希克斯的诱导性创新理论，提出了诱导性技术创新理论。诱导性技术创新理论把技术变迁过程看作是经济发展的内生变量，技术变革的方向和速度是对资源禀赋变化和需求增长的一种动态反应，并进一步分析了私人部门和公共部门在农业技术进步中的不同作用，最后采用1880-1980年间美国和日本的农业发展过程验证了该理论。Binswanger[4]建立的诱导模型则表明技术变革是由相对要素价格的变化引导并沿着创新可能性曲线移动。林毅夫[5]认为一个经济体的最优技术结构是由其要素禀赋结构所内生决定的，技术进步是要素禀赋结构升级的结果。无论是在完全竞争的市场经济中，还是在土地和劳动力等要素的市场交易被禁止的经济环境中，要素结构状况对技术需求的影响是完全一样的。他提出并验证了即使在人为政策扭曲之下，农业技术进步仍是由要素禀赋决定的。张月玲[6]应用反映要素投入结构对边际技术替代率变动敏感程度的替代弹性系数法分析了技术结构与要素投入结构匹配的合理性。

魏金义等：农业技术进步与要素禀赋的耦合协调度测算

中国人口·资源与环境2015年第1期

国内学者还从未来我国农业技术方向选择的角度对农业要素禀赋与技术进步的关系进行了更为深入的分析，普遍认为我国农业技术进步的主要方向是生物化学技术。胡瑞法、黄季焜[7]研究了劳动密集型和土地密集型两类作物要素投入结构的变化，并指出两种类型作物的生产技术都是朝着生物型技术的方向发展。高峰、王学真[8]认为我国应根据各地区的资源禀赋状况和经济发展的阶段，选择相适宜的技术进步类型。李芝倩、刘洪[9]认为资源禀赋对我国农业发展的影响较大，并且决定了我国大部分省份的农业发展轨迹具有趋同性和相似性，并提出我国农业现代化发展应该走“土地节约型”的道路，即依靠化学和生物技术，而非“机械现代化”。田甜、杨钢桥[10]的研究表明劳动力要素和资本要素的市场价格会影响农户使用农业机械的行为。陈靖[11]认为资本下乡导致的规模化经营更加注重资本密集式技术的应用，新品种、机械投入的份额不断增加。

综上所述，现有研究已表明农业要素禀赋和技术进步之间存在着密切的关系。林毅夫[5]等学者从理论上证明了我国农业技术进步同样符合诱导性技术变迁理论。然而，更深层次的问题是改革开放以来我国农业技术进步与要素禀赋是否完全耦合？两者间的耦合协调关系表现出何种变化特征？两者的耦合协调关系在各地区的表现是否相同？为了更好地回答上述三个问题，本文应用物理学中的耦合理论，整理相关数据，从新的视角对改革开放以来我国农业技术进步和要素禀赋的关系进行分析。

2理论分析与研究假设

耦合是物理学中的基本概念，用于描述两个或两个以上系统或运动形式相互影响的现象。借鉴该定义，本文将农业要素禀赋与农业技术进步之间通过各自的系统元素相互影响、相互制约的动态关联关系称之为耦合。尽管有学者运用诱致性技术变迁理论论证了农业技术进步受到要素禀赋的根本性制约，但由于技术进步同时还受到路径依赖、经济发展水平、政策制度环境（如农业补贴政策、知识产权制度、市场机制健全度等）等内外部因素的共同影响，两者的变化趋势会出现一定程度的偏差，从而影响农业技术进步与要素禀赋之间的契合程度。

基于此，本文提出第一个有待于检验的假设，即我国的农业技术进步与要素禀赋不完全耦合。

根据不同的耦合状态，将要素禀赋和技术进步间的耦合关系分为正向耦合和负向耦合两种情况。正向耦合指两者呈现相互促进、相互推动的良性互动关系，即技术进步能够促进要素禀赋的升级，要素禀赋的变化有利于技术进步的实现;负向耦合则指两者相互制约，一方面技术进步脱离现实要素禀赋条件，造成科技成果转化率低，另一方面要素禀赋成为技术进步的限制条件。需要说明的是，正向或负向耦合只是从大体方向上描述了两个系统间的关系。一般而言，两个系统间耦合关系的变化是一个连续的过程。当要具体分析技术进步和要素禀赋间耦合关系时，还需要借助耦合度这一概念。耦合度描述的是两个系统耦合关系的强弱程度。从经验来看，我国农业技术进步与要素禀赋的耦合关系还相对较弱，最直接的表现是农业科技成果转化率较低。造成两者间耦合度较弱的原因是多方面的。一方面是两者间缺乏行之有效的联结互动机制;另一方面技术进步的路径依赖和要素禀赋结构变化的缓慢对两者的耦合关系形成阻滞。

技术进步和要素禀赋间的耦合关系通常表现为制约和胁迫两种效应。制约效应主要是要素禀赋对技术进步的限制性，在经济发展的每个阶段，供一个地区可以选择的技术类型是多样的，而要素禀赋是所选择技术发挥作用的基础条件。一般来说，如果一个地区的技术选择与要素禀赋相背离或超出了要素禀赋条件的承载力，技术就会缺乏自生能力。同时，技术进步对要素禀赋具有一定的胁迫效应，即技术进步会迫使现有的要素禀赋发生变化。这种变化是由于不同的要素对技术进步作出不同的反应所引起的。就农业而言，一项新的农业生产技术的引入，可能对土地、农业劳动力、资本等要素所产生的影响不尽相同。因此，农业技术进步对各要素产生的差异性影响会使得农业要素禀赋发生改变。产生此种差异的原因有两个：一是新的农业技术本身是为了解决某种特定的要素约束而形成的，所以对其他要素的影响较弱，甚至产生负效应;二是即使某项新技术完全是中性的，但受各要素技术弹性差异的影响，现有的要素禀赋结构亦会发生改变。正是由于两者间的制约和胁迫效应，以及在一个较大的经济体内，各地区的要素禀赋会有所不同，这就会使得各地区两者间耦合关系出现一定差异。

基于上述分析，本文第二个有待验证的假设为：我国各地区间农业技术进步与要素禀赋的耦合协调关系存在一定差异。

3研究方法与指标体系构建

3.1研究方法

由上述理论分析可知，在多种因素的共同作用下，农业要素禀赋与农业技术进步之间存在着某种程度的耦合关系。为了准确而全面地反映两者间的耦合度，需要借助相关实证方法进行深入研究。在探讨两个系统间的耦合关系时，耦合协调模型是被广泛应用的方法之一[12-16]。耦合协调模型通常由功效函数、耦合度函数和耦合协调函数三部分构成。

3.1.1功效函数

设变量ui（i=1，2，…，n）为“农业技术进步—要素禀赋”的系统序参量。fij为第i个序参量的第j个指标，其值为Xij，若该指标值越大越好，则将此指标定义为正效应指标，反之则为负效应指标。因此，在“农业技术进步—要素禀赋”系统中，每个指标对该系统有序的功效系数uij可以表示为：

μij=（Xij-αij）/（αij-βij），fij具有正效应

（αij-Xij）/（αij-βij），fij具有负效应

（1）

式中，uij表示指标fij对系统的功效贡献大小。αij、βij为系统稳定临界点上各序参量的上、下限值。已有研究中，普遍将各序参量的最大值、最小值作为其上、下限值。

农业技术进步和农业要素禀赋是两个不同而又相互作用的子系统。相关研究表明，子系统内各个序参量的相应指标对系统有序程度的综合贡献可通过集成方法来实现[12]：

μi=∑nj=1λijμij，

∑nj=1λij=1（2）

式中，μi为子系统对总系统有序度所作出的贡献，λij为各个功效系数的权重，为了避免主观赋权产生的偏差，本研究采用变异系数法来确定序参量中相应指标的权重。

3.1.2耦合度函数

耦合度函数主要是用于分析两个系统间耦合关系的强弱。借鉴物理学中的相关概念，结合聂艳[12]、王丽芳[15]的研究，本文将包含农业技术进步（μ1）和农业要素禀赋（μ2）两个子系统的耦合度函数构建为如下形式：

C=μ1·μ2/（μ1+μ2）（3）

由式（3）可知，耦合度值介于0到1之间。当C=0时，说明两个系统间的关联性极小，在本研究中指农业技术进步与要素禀赋间不存在耦合关系;当C=1时，说明两个系统间的耦合度达到最大，表示农业技术进步与要素禀赋实现良性耦合。借鉴相关研究，可将耦合度值划分为以下四个区间段：当0

3.1.3耦合协调函数

当多个区域间进行比较分析时，各区域的农业技术进步程度与要素禀赋水平不可能完全一致，但两者的耦合度却可能相同，单纯地依靠耦合度模型无法全面有效地反映此种差异，使得分析结果具有一定的局限性。因此，为了更好地比较区域间两者交互耦合的协调程度，在利用耦合度函数的基础上，借鉴相关研究，构建了关于农业技术进步和要素禀赋的耦合协调度函数，函数形式如下：

D=C·T，T=αμ1+βμ2（4）

式中，D为两个系统间的耦合协调度，C为耦合度，T则表示两者的综合协调指数，它体现了两者在何种耦合水平上的协调。α、β为待定系数，二者的取值通常取决于各自在系统中的重要程度。在分析农业技术进步和要素禀赋的耦合关系时，两者居于同等地位，所以α、β均为0.5[14]。与耦合度相似，也可将耦合协调度值划分为四个连续的区间（见表1）。

表1耦合协调的判别标准及类型

Tab.1Discrimination level and type of

coupled coordination

耦合协调度值

Value of coupled coordination耦合协调类型

Type of coupled coordination

0

0.3

0.5

0.8

3.2指标选取与数据来源

3.2.1指标体系构建

由理论分析可知，农业技术进步和要素禀赋间存在一定的耦合关系。构建合理的评价指标体系是衡量两者耦合关系的基础。关于农业技术进步的衡量指标学术界尚未形成统一的认识。Hayami、Ruttan[3]认为劳动力拥有动力的增加可以作为采用机械创新的显示性指标。类似的，以化肥和农药为代表的化学投入品的增加则可以是生物化学技术创新的显示性指标。林毅夫[3]把灌溉面积、化肥用量、机耕面积和农村用电量作为体现农业技术的指标。

姜劲儒[17]也将农业机械化、化肥施用量等看作是技术进步的间接反映。

彭亮[18]用农用化肥施用量（折纯量）和农业机械总动力来代表农业生产中技术进步。借鉴相关研究，依据可比性、可操作性、整体对应的原则，结合数据的可得性，本文选取农用机械总动力、有效灌溉面积、农用化肥施用量等作为表征农业技术进步的指标，将农作物播种面积、农林牧渔业从业人员、国家财政支农资金等作为反应农业要素禀赋的指标（见表2）。各指标的权重采用变异系数法计算得出。

3.2.2数据来源

本文搜集了1981-2011年间上述各指标数据，其中，农作物播种面积数据来源于历年《中国统计年鉴》，农林牧渔业从业人员数据来源于国家统计局官方网站，其余指标数据均来自于历年《中国农村统计年鉴》。需要说明的是，农民农业生产支出和1981-1990年的农用塑料薄膜使用量、农药使用量缺少直接性数据，根据相关数据整理计算得出。

4结果分析

利用已构建的农业技术进步与要素禀赋耦合关系模

表2农业技术进步与要素禀赋评价指标体系及权重

Tab.2Evaluation index system and weights of

agricultural

technology progress and factor endowment

子系统

Subsystem评价指标

Evaluation index单位

Unit性质

Nature权重

Weights

农业技术进步子系统

农用机械总动力108W正效应0.170 1

农村用电量108kWh正效应0.272 2

农用化肥施用量（折纯量）104t正效应0.122 9

有效灌溉面积103hm2正效应0.034 3

农用塑料薄膜使用量104t正效应0.218 0

农药使用量104t正效应0.147 5

成灾面积占受灾面积比重%负效应0.034 9

要素禀赋子系统

农作物总播种面积103hm2负效应0.014 8

农林牧渔业从业人员104人负效应0.024 7

国家财政支农资金108元正效应0.596 1

农民农业支出资金108元正效应0.364 4

型，本文测算出了1981-2011年我国农业技术进步与要素禀赋的耦合度和耦合协调度（见表3），并对我国各地区2001年、2011年农业技术进步与要素禀赋的耦合度和耦合协调度进行了对比分析（见表4）。

4.1我国农业技术进步与要素禀赋耦合度与耦合协调度的演变

表3的测算结果显示，1981年以来，我国农业技术进步和要素禀赋两个序参量值μ1、μ2都呈现出逐渐增长的趋势。具体分析可发现，农业技术进步序参量值（μ1）的增长速度明显快于要素禀赋序参量（μ2）的变化，说明在过去一段时间内，我国农业要素禀赋结构的优化速度滞后于技术进步的步伐。2005年以来，我国农业要素禀赋序参量快速增长，说明近年来我国农业要素禀赋结构优化速度明显加快，这为实现农业现代化创造了良好的要素条件。

从耦合关系来看，1981-2011年，我国农业技术进步和要素禀赋的耦合度没有发生明显的波动，耦合度值始终介于0.40-0.50之间，且总体上呈现出“U”型的变化趋势，1981-1991年逐渐下降，1992-2011年逐年上升。由此表明，在此期间我国农业技术进步与要素禀赋的关系一直处于颉颃阶段，两者间的耦合度不容乐观。从耦合协调关系来看，1981-2011年间，我国农业技术进步和要素禀

表3我国农业技术进步与要素禀赋耦合度和

耦合协调度（1981-2011年）

Tab.3Degree of coupling and coupled coordination of

agricultural technology progress and

factor endowment（1981-2011）

年份

Yearμ1μ2CD年份

Yearμ1μ2CD

19810.02 0.03 0.50 0.11 19970.42 0.15 0.44 0.36

19820.04 0.03 0.50 0.13 19980.45 0.17 0.44 0.37

19830.06 0.04 0.48 0.16 19990.47 0.16 0.43 0.37

19840.08 0.04 0.47 0.17 20000.48 0.18 0.44 0.38

19850.09 0.05 0.48 0.18 20010.51 0.20 0.45 0.40

19860.11 0.05 0.47 0.20 20020.55 0.22 0.45 0.42

19870.13 0.06 0.46 0.21 20030.58 0.23 0.45 0.43

19880.14 0.05 0.45 0.20 20040.65 0.30 0.46 0.47

19890.17 0.05 0.43 0.22 20050.69 0.35 0.47 0.49

19900.21 0.05 0.41 0.23 20060.73 0.40 0.48 0.52

19910.23 0.06 0.40 0.24 20070.80 0.49 0.49 0.56

19920.26 0.06 0.40 0.25 20080.83 0.63 0.50 0.60

19930.28 0.08 0.41 0.27 20090.89 0.70 0.50 0.63

19940.31 0.10 0.43 0.30 20100.93 0.80 0.50 0.66

19950.36 0.13 0.44 0.33 20111.00 0.99 0.50 0.70

19960.40 0.15 0.44 0.35

赋的耦合协调度逐年提高，已由最初的低度耦合协调发展成为高度耦合协调。具体而言，1981-1994年间，两者的关系是低度耦合协调;1995-2005年间，我国农业技术进步和要素禀赋处于中度耦合协调阶段;2006-2011年，农业技术进步和要素禀赋的耦合协调关系发展到高度耦合协调阶段，耦合协调度值由0.52提高至0.70。

以上分析验证了本文提出的第一个假设，说明我国农业技术进步和要素禀赋是不完全耦合的。并可以看出，虽然我国农业技术进步和要素禀赋的耦合协调关系有了较大程度的改善，但两者间的高度耦合协调关系仍建立在中等耦合的基础之上。

4.2农业技术进步与要素禀赋耦合度和耦合协调度地区差异分析

从表4可以看出，我国各地区的农业技术进步与要素禀赋有着较大的差别，两者耦合度和耦合协调度也呈现出一定的区域性差异，这验证了本文的第二个基本假设。近十年来，天津、北京、山西、浙江等11个省（市）农业技术进步与要素禀赋的耦合度有所下降;广东、北京、天津、福建等7个省（市）农业技术进步与要素禀赋的耦合协调度略有降低;北京、天津、四川、上海4个省（市）的耦合度和耦合协调度均出现不同程度的下降。

依据耦合度值的划分标准，2011年我国31个地区农业技术进步与要素禀赋的耦合关系可分为两个阶段，北京、西藏的农业技术进步与要素禀赋仍处于低水平的耦合阶段，子系统的序参量值揭示出，造成这种结果的原因主要是农业技术水平较低或农业技术的选择背离了当地的要素禀赋条件;剩余的29个地区的农业技术进步与要素禀赋的耦合关系则处于颉颃阶段，但在具体程度上，各地区间还有一定区别，其中，河北、安徽、河南三省的耦合度值最大，均为0.50。

根据耦合协调度值的划分标准，31个地区农业技术进步与要素禀赋的耦合协调关系可以分为三种类型：北京、天津、西藏、宁夏、海南、上海、青海属于低度耦合协调型;江苏、山东、河南、广东四省为高度耦合协调型;其余的河北、山西、内蒙古、辽宁等20个省（市）为中度耦合协调型。由此说明，当前我国多数省份的农业技术进步与要素禀赋处于中度耦合协调层次上。

5研究结论与启示

本文从耦合关系的视角，利用耦合协调模型，分析探讨了我国农业技术进步和要素禀赋的耦合协调性，并对各地区间两者的耦合协调关系进行了比较，结果发现，我国的农业技术进步与要素禀赋不完全耦合，且各地区间两者的耦合性存在一定差异。具体结论如下：

（1）改革开放以来，我国农业要素禀赋结构升级的速度滞后于农业技术进步的速度，使得农业技术进步与要素

禀赋间存在着不完全耦合的关系，两者间的耦合性一直处于颉颃阶段，且呈现出“U”型的变化趋势，而两者间的耦合协调关系有了较大程度的改善，已由改革开放初期的低度耦合协调发展成为高度耦合协调。

（2）我国各地区间农业技术进步和要素禀赋的耦合性及耦合协调性存在一定差异。由于缺乏有效的联结机制，2011年，北京和西藏两个地方的农业技术进步与要素禀赋仍处于低水平耦合阶段，河北、安徽、河南三省的耦合度值均为0.50。目前，我国多数地区的农业技术进步和要素禀赋的耦合协调关系属于中度耦合协调型，仅江苏、山东、河南、广东四省为高度耦合协调型。高达80.64%的地区农业技术进步与要素禀赋的耦合协调度值小于耦合度值。