现代化农区农业机械化发展水平演化研究*

杜国明，梁梦晨，黎 春，于凤荣

(1.东北农业大学公共管理与法学院，哈尔滨 150030；2.黑龙江省农垦科学院科技情报研究所，哈尔滨 150030)

一、引 言

随着我国改革开放不断深化和社会经济发展快速转型，农业从传统型向现代型转变。农业现代化是目前我国现代化进程的一块短板，制约着质量兴农战略和乡村振兴战略的顺利实施（张桃林，2012）。农业现代化主要体现为农业生产的现代化，其核心是农业机械化水平（杨敏丽等，2005）。当前，在经济供给侧改革大力推动下，我国农业生产开始从“增产”向“提质”升级，基础性生产要素投入结构正发生深刻变化，农业机械化水平显著攀升（杜国明等，2016；向敬伟等，2018；杜国明等，2018）。深入剖析农业生产过程中机械投入的演变过程及机理，对优化农业要素配置、探索农业机械化道路、推动农业转型升级具有重要的理论与实践意义。

农业机械化的过程，实质上是机械逐步代替人力、畜力从事农业生产，提高农业生产效率和经济效益，提升农业生产技术水平的过程（江泽林，2018；余有泰，1987；杨敏丽，2003）。2019年，我国农作物耕种收综合机械化水平已超过70%，正在向全程化、现代化、高质量发展迈进，但同时区域不平衡问题逐渐凸显（白人朴，2020）。由于农业机械化发展受科技发展、自然条件和社会经济运行等多方面客观规律和现实条件制约，其发展过程具有阶段性特征（杨敏丽等，2005；周晶等，2013；段亚莉等，2011）。针对农业机械化发展水平的评价方法与指标选取，通常采用层次分析（单士睿等，2006）、灰色关联分析（李炳军等，1997）和模糊综合评估（岳强等，2007）等方法确定指标权重，并从农业机械化作业能力、综合保障能力、综合效益指数三方面构建指标体系。有研究表明社会经济环境、农业生产资源、农业机械化装备与技术等是影响农业机械化发展的关键性因素（鞠金艳等，2014；陈宝峰等，2005；曹阳等，2010）。综合来看，多数研究比较宏观、系统地探究农业机械化发展过程中的区域发展不平衡、指标选取、评价方法等，缺少整体、详细地探究特定区域内农业机械化发展的指标评价及阶段演化的研究。

作为“农业现代化的排头兵”，黑龙江垦区建三江管理局位于三江平原腹地，是我国首个现代农业综合配套改革实验区的核心区域，也是目前我国农业现代化水平最高的区域，具有农业机械化发展起步早、农业机械化程度高、农业机械装备更新快等特点（马敬盼，2017）。本研究以黑龙江垦区建三江管理局为研究区，构建农业机械化发展水平评价指标体系，分析1992～2018年农业机械化投入结构及发展变化趋势，总结农业机械化演化规律，旨在为农业转型发展与农业机械产业发展提供参考依据。

二、研究区概况

建三江管理局是黑龙江省垦区分局之一，位于三江平原腹地，地处富锦、同江、抚远、饶河四县市的交界处。地理范围覆盖132°31′38″～134°32′19″E，46°49′47″～48°12′58″N，区域土地面积124万公顷，占黑龙江省农垦总面积的22%。该区域属于中温带湿润与半湿润大陆性气候季风区，年平均降水550～600毫米，地势平坦且起伏度小，是国家重点商品粮生产战略基地，粮食产量占黑龙江垦区的1/3、黑龙江省的1/9（杨进等，2018），被誉为“小三江”。建三江管理局发端于1957年，现下属七星、八五九、创业等15个机械化国营农场。1996年以来粮食生产能力一直稳定在40亿斤以上，2010年初步实现粮食生产全程机械化，管理局农机装备水平、管理水平和标准作业水平位居国内领先位置。截至2018年底，全局耕地面积79.00万公顷，其中水田面积71.00万公顷，占比达89.87%；总人口26.33万人，农业就业人口6.15万人；农业总产值127.32亿元；农业机械总动力344.30万千瓦，农用大中型拖拉机27 254台，农用小型拖拉机6 559台，联合收获机15 214台。

三、数据来源与研究方法

（一）数据来源

本研究所需数据来源于《黑龙江省垦区统计年鉴（1993～2019年）》，主要包括耕地利用、农业机械投入及农业就业人口、产量产值等方面数据。

（二）农业机械化发展水平评价

1.评价指标体系的构建

广义上，农业机械化水平是指机械耕作、播种及收割的综合水平，即农业机械的作业水平，只是农业机械化发展水平的一个方面。农业机械化发展状况是农业机械状况的综合体现，一般包括农业装备水平、农业作业水平。但由于使用农业机械产生费用增加农业生产负担（Fu等，2016），综合效益成为评价农业机械化发展水平不可忽视的一个方面。结合现有农业机械化发展水平评价相关研究，选取农业机械装备水平、作业水平及综合效益三个方面指标，通过计算农业机械化发展指数量化农业机械化发展水平。首先，农业机械装备是实现农业机械化的基础，大中型、小型农用拖拉机及联合收割机是农业动力机械结构的主要组成部分，而大中型、小型农机具配套比及单位面积联合收割机数量是衡量农业机械功能化、生产多样化的指标；其次，农业机械作业水平关乎农业生产效率，采用单位面积农机动力、耕整地机械化程度、播栽机械化程度和收获机械化程度四个指标衡量；最后，农业机械化综合效益反映了农业机械化生产对农业经济的贡献程度，还直接体现了农业生产效果与效益，可用产值和劳动力替代程度表示，具体用农业劳均产值、农业地均产值、农业劳均播种面积三个指标衡量（见表1）。考虑到近年来建三江管理局耕地面积逐步扩张，且水田比例快速增加，农业机械化综合效益子系统中，以农业就业与社会就业人口总数比值难以衡量该区域农业机械化程度变化，故以地均产值等指标衡量农业机械化综合效益。

表1 现代化农区农业机械化发展水平评价指标体系

2.评价指标权重的确定

传统的层次分析法（AHP）将一个复杂系统分层处理，各层次元素彼此独立，只关注上层元素对下层元素的支配作用，而忽视了不同层次元素间相互影响，使AHP法具有一定局限性。网络层次分析法（ANP）是在层次分析法基础上提出的一种既可处理内部依存关系，又可处理外部反馈关系的决策方法，能克服传统方法只分析同一层互不影响的指标的缺陷，在解决系统问题时更科学合理（Satty等，1996；Satty等，2004）。ANP方法确定各指标权重的具体步骤如下：

（1）农业机械化发展水平发展评价指标值的标准化处理。由于多指标存在量纲差异，指标原始值变化范围不完全相同，为使指标值具有可比性，必须消除量纲，统一范围，故对数据标准化处理。可采用级差法对指标值标准化处理。

式（1）中：x*(i,j)为第i层指标层中第j个指标值，xmax(j)、xmin(j)分别为第j个评价指标原始数据的最大值、最小值，x(i,j)(i=1,2,3,j=1,…,n,n为各指标层指标个数）为评价指标标准化值。

（2）根据上述建立好的农业机械化发展水平评价指标体系，以指标层中的元素Cij(i=1,2,3,j=1,…,n,n为各指标层指标个数）按照影响力大小采用1～9标度法进行间接优势度比较，构造判断矩阵Wij并计算归一化特征向量。

（3）利用判断矩阵Wij的归一化特征向量构造超矩阵W。

（4）对各子系统层Bi(i=1,2,3)的重要性进行比较，求得加权矩阵A。对超矩阵W的元素进行加权，即W'=W*A，W'为加权超矩阵。

（5）计算加权超矩阵W'的极限矩阵W∞，其特征向量即为各指标权重。由于ANP模型的计算方法较为复杂，本研究利用Expert Choice公司开发的Super Decision 2.0软件构建模型，并计算求得各指标权重（见表2），具体可参照王莲芬（2001）、刘睿等（2003）文献。

表2 现代化农区农业机械化发展水平评价指标权重

3.综合评价模型的建立

本研究以建三江管理局1992～2018年统计数据为样本，经过ANP模型构建和SD软件运算，得出各指标因子层权重，均通过一致性检验（CR≤0.1），并根据多目标综合评价法模型，求得研究区农业机械化发展指数。评价模型为：

式（2）中，Q为农业机械化发展指数值，ωi为相应指标权重值，fi为标准化后的指标值。

根据上述评价模型，计算得出1992～2018年建三江管理局农业机械化发展指数（见表3）。

表3 1992～2018年建三江管理局农业机械化发展指数

四、评价结果分析

（一）农业机械装备构成变化

农机总动力是衡量农业机械化发展水平的重要指标，是用于农、林、牧、渔一切动力机械的总和，而大中型、小型农用拖拉机及联合收割机是农业动力机械结构的主要组成部分，故选取农机总动力、大中型及小型拖拉机数量、联合收割机数量四个指标揭示建三江管理局农业机械构成的阶段性变化（见图1）。1992～2005年，农业机械总动力从4.67×105千瓦以6.19%的年均速度稳定增长至8.43×105千瓦。期间，小型农用拖拉机数量持续增加，并于2005年达到最高，而大中型农用拖拉机数量略有减少，农用拖拉机数量总体呈增长趋势。2004年11月1日，《中华人民共和国农业机械化促进法》颁布，农机购置补贴政策启动实施，农业机械总动力进入快速增长阶段，以2.00×105千瓦/年的速度持续增加。此后，农业拖拉机数量进一步分化，大中型农业机械数量快速增加，从2005年的4 724台以1 733台/年的速度增加至2018年底的27 254台，而小型农业拖拉机数量则以422台/年的速度逐年下降。总体上，建三江管理局各国营农场农业机械构成经历了“平稳增长”到“快速增长”的阶段性变化，农业机械总动力逐年增加，大中型农业机械投入持续增加，小型机械投入先增加后减少。

除农业机械的类型变化外，农用机械与相应配套农机具的比例是反映农业装备结构程度的重要指标（见图2）。1992～2018年建三江管理局大中型、小型农用拖拉机的配套比呈三个阶段性变化。1992～2000年，建三江管理局所辖农场均属于国营农场，机械化投入主要由国家财政支持，故新增农业机械多为大型机械，其配套农用机具数量较多，主要功能单一，以播种机械为主。1992年社会主义市场经济体制改革目标初步确立，各国营农场也大力推广家庭承包经营模式，大中型农业机械逐步减少，小型农业机械快速发展，装备数量逐步增加。1992年大中型农机配套比达到峰值4.29后，呈快速下滑趋势，而小型农业拖拉机配套比逐年增加；2001～2004年，小型农用机械生产技术成熟，逐步进入农户家庭，其配套比进一步增加，而大中型农业机械配套比进一步下滑。2005～2013年，农业机械购置补贴政策实施，农用拖拉机配套比呈“稳定状态”，大中型农用拖拉机配套比回升，小型农用拖拉机配套比达到最高并保持稳定。2013年，农用拖拉机配套比回升达到峰值，大中型农用拖拉机配套比达到最高值3.74。2013年后，大中型农用拖拉机配套比处于2.37～2.62，而小型农用拖拉机配套比处于下降趋势，农用拖拉机配套设施处于“优化”阶段，大中型农业机械配套不断完善，小型农用机械配套数量持续减少。

（二）农业机械化发展指数变化分析

1992～2018年，建三江管理局农业机械化发展指数总体呈“缓慢下降—缓慢增长—快速增长”的阶段性态势（见图3）。农业机械化发展指数最大值为2017年的0.8904，最小值为2000年的0.1995。1992～2000年（缓慢下降阶段），农业机械化发展指数从0.2660降至0.1995，虽然1992～1995年稍有增长，但整体呈下降态势；2001～2005年（平稳增长阶段），2000年以后农业机械化发展指数开始回升，并以17.15%的速度从2000年的0.1995稳定增至2005年的0.2337；2006～2018年（快速增长阶段），2018年农业机械化发展指数为0.8492，是2006年的2.01倍，年均增幅达8.43%。

农业机械化装备指数、作业指数和效益指数等子系统的变化趋势呈现三个阶段性变化特征。1992～2000年，农业机械化装备指数、作业指数均呈下降趋势，装备指数从1992年的0.1217降至2000年的0.0571，而作业指数从1994年的0.2236降至2000年的0.0942，农业机械化效益指数则相对稳定，维持在0.05左右；2001～2005年，农业机械化作业指数逐步回升，从2000年的0.0942升至2005年的0.1075，农业机械化装备指数相对稳定，而效益指数稍有上升；2006～2018年，农业机械化作业水平已达到0.2910并稳步增长，农业机械化装备指数呈较快增长趋势，从2006年的0.0577升至2018年的0.2209，年均增幅达23.56%，而农业机械化效益指数于2005～2015年持续增长，并趋于稳定。

总体而言，建三江管理局农业机械化发展指数的阶段性变化与子系统指数息息相关，且与中国农业机械化发展的阶段性特征也十分吻合（杨敏丽等，2005）。1992～2000年，建三江管理局农业机械化发展指数呈“下降”趋势，原有大中型机械数量下降且小型农业机械数量增长缓慢，随着耕地面积逐渐增加，农业机械作业水平无法满足当时的耕种与收割需要；2001～2005年，农业机械化发展指数呈现“回升”趋势且稳定增长，子系统中农业机械化效益指数稍有增加，农业机械化装备水平相对稳定，而农业机械化作业水平增加明显，说明此时农业机械化发展指数仍主要受农业机械化作业水平影响；2006～2018年，建三江管理局农业机械化发展指数呈“快速增长”趋势，农业机械化装备指数也呈“快速增长”趋势，农业机械化效益指数从2006起稳步增加并于2015年后趋于稳定，农业机械化作业指数则于2006年起缓慢增长。由此可见，建三江管理局农业机械化发展指数呈现农业机械化装备指数和作业指数先缓慢下降后快速增加、农业机械化效益指数逐步增加的阶段性变化特征。

（三）农业机械化发展阶段划分

综合来看，农业机械化演化进程总体经历了“小型机械化”“大中型机械化”“综合机械化”三个阶段（见图4）。1992～2005年，农业机械发展处于“小型机械化”阶段，大中型农用机械数量和联合收割机数量较少且增长缓慢，农业机械种类单一，小型农用机械发展较快并达到顶峰，农业机械总动力不高，地均农业机械总动力投入较低且增长缓慢，小型农用机械对农业机械总动力促进不明显。2006～2012年，农业机械发展处于“大中型机械化”阶段，小型农用机械数量缓慢下降，大中型农用拖拉机数量快速增长，联合收割机数量持续增长，农业机械开始趋于多样化，农业机械总动力快速增加，地均农业机械总动力快速增长，且趋势与大中型农用拖拉机高度相似，大中型农用拖拉机成为农业机械总动力主要来源。2013～2018年，农业机械发展处于“综合型机械化”阶段，小型农用拖拉机数量进一步减少，大中型农用拖拉机数量增长稍有放缓，联合收割机数量增长较快，农业机械处于优化期，主要以优化大中型机械为主，农业机械总动力持续增加，地均农业机械总动力水平较高且持续增长，农业机械朝着全面化、智能化发展。

（四）农业机械化发展水平演化机理分析

农业机械化发展水平反映着农业机械化进程，农业机械化既是技术进步的过程，又是社会和经济发展的历程。农业机械化投入结构优化，促进生产力与生产关系相适应，降低社会必要劳动时间，提高农业生产率、土地产出率及资源利用率。建三江管理局农业机械化发展水平的阶段性变化，是现代化垦区农业机械化发展历程的缩影，通过从农业机械发展历程、结构优化和社会生产要素变革进一步分析农业机械化水平演变原因，解释建三江管理局农业机械化发展水平演变机理（见图5）。

1.农机科技革新与市场价格变化

随着农机科技不断发展，各种农业机械相继问世，农业机械呈多样化趋势，满足农业生产在耕作播种、植物保护、作物收获及农产品加工等方面需求，提高农业生产效率；另一方面，依靠电子、微型电子计算机技术等各种先进科技，转变农业生产方式，逐步实现农业机械电子化、集成化，农业生产更趋自动化。同时，随着科技发展日新月异，各种农机产品不断更新换代，使得农业机械市场价格越来越低，农业机械可获得性逐渐增加。

2.农业生产要素内部优化

改革开放前至改革开放初期，由于城乡间的户籍壁垒，我国农村存有大量剩余劳动力，导致城乡“二元”结构矛盾突出。但随着我国工业化和城市化进程快速推进，大量农村劳动力从农村涌入城市，从事工业劳动，逐渐导致农业劳动力短缺，刘易斯拐点出现（蔡昉，2008），故农业劳动力价格随之上涨。农业机械最主要的作用是代替人力、畜力从事农业生产，当劳动力价格快速上涨时，农业机械化条件得以形成。另外，随着农产品市场化改革推进，农场土地租赁价格不断攀升；在农业快速发展背景下，种子、化肥、农药等价格整体呈不断上涨态势。同时，由于农机技术不断革新，农业机械边际成本不断降低。在诱致性技术变迁规律的影响下，农业机械开始逐步替代传统生产要素，现代农业生产资料总体呈增长趋势，农业机械化进程快速推进。

3.土地利用与经营规模

建三江管理局所辖农场地处三江平原腹地，近年来三江平原气候变暖，农业生产条件不断改善，为水稻种植提供客观条件。2004年以来，随着高标准农田建设和土地整治工程实施，农田水利设施更趋完备。在国家粮食安全战略及水稻保护价收购政策下，水田亩均收益明显高于旱地，大量旱地改为水田，水田逐步成为主要耕地利用类型（杜国明等，2017），大中型农业机械成为提高农业生产效率的首要选择。从耕地利用的经营规模来看，从1992年的2.12公顷/人到2018年的3.00公顷/人，三江平原耕地利用人均规模增长41.76%，人均耕地利用面积增加成为农业机械进程的又一推动剂。随着农业产业体系细化，农机服务市场出现并不断发展，推动农业机械化进程。

4.农业制度与政策保障

20世纪90年代以来，随着农机产权制度改革推进，国家、集体、农民及联户等多种形式经营农业机械的局面逐渐形成，大中型农业机械基本保持不变，小型农业机械得到率先发展。1996年，适应市场需求的机械化政策制度出台，明确农业生产要逐步依靠农业机械，小型农业机械得到进一步发展。2004年，中国经济进入工业反哺农业的转型期，《农业机械化促进法》为农业机械发展提供补贴政策和制度保障，农业机械化发展进入“黄金十年”。大中型农业机械数量和配套农具数量提升，小型农业机械数量开始下降，农业机械总动力快速提升。2014年，中国经济进入新常态，农业机械化发展也面临转型，由单纯的要素驱动逐步迈向以创新驱动、内涵式的发展道路。农业机械更加智能化、全面化，大中型农业机械进一步优化，小型农业机械进一步减少，农业机械总动力增速减缓，机械作业效率进一步提升。

五、结论与讨论

（一）结论

本研究通过分析农业机械化发展水平的结构变化、阶段演化及演化机理，总结农业生产要素在农业转型发展中的一般规律，旨在为农业要素投入优化、效益提升提供借鉴。得出以下结论：

首先，建三江管理局农业机械装备构成变化呈“稳定增长—快速增长—优化调整”三个阶段，从机械类型变化来看，大中型农用机械数量不断增加，小型农用机械数量增加后逐年减少。从机械装备结构来看，农机配套设备逐渐完善，日趋优化。

其次，建三江管理局农业机械化发展指数总体呈“缓慢下降—平稳增长—快速增长”的阶段性变化。农业机械化装备指数、作业指数和效益指数等子系统也呈同样的阶段性变化。

再次，农业机械发展经历“小型机械化”“大型机械化”和“综合型机械化”三个阶段历程。小型、大中型农业机械数量及农业机械总动力在每个阶段变化不同，农业机械朝着全面化、智能化发展。

最后，技术革新与生产资料价值演变、生产要素内部调节、耕地利用变化及农业制度保障成为建三江管理局农业机械化水平演变的主要推动力，建三江水田扩张及人均耕地利用规模增加进一步促进农业机械化水平发展，而生产要素价值变化特别是劳动力相对价格提高加快了对农业机械化水平提高的需求。

（二）讨论

本研究结果表明，农业机械化发展水平呈明显的阶段性特征变化。对于农业机械发展水平的变化过程，现有文献已从评价阶段的指标构建、方法选取、发展水平的差异分析及影响因素做了深入研究。相比目前对于农业机械化发展水平的研究，本研究还有以下几点值得讨论：

第一，农业机械化投入结构优化促进了农业机械发展。农业机械投入主要由动力机械、配套农机具等组成，其中农业机械总动力是农业机械投入总量的体现，农业机械构成变化则是机械要素组合、作业效率的优化体现。农业机械化发展水平是随着社会经济发展而变化的，故长时间序列分析成为深入研究农业机械发展变化、投入结构变化的首选。农业机械化发展水平经历阶段变化的同时，机械总动力也经历了“平稳增长”到“快速增长”的阶段性变化。且当农业机械化处于较高水平阶段时，农业动力机械组成类型、占比不断优化。机械总动力是农业机械化发展水平的重要指标，但以往研究对农业机械发展过程的关键要素变化缺少分析，忽视农业机械总动力持续变化的同时，农业机械投入的类型、结构也发生显著变化。

第二，黑龙江省垦区的农业机械化发展具有一般性启示。黑龙江省垦区是全国农业生产现代化水平较高的地区，而建三江管理局是黑龙江省垦区现代化水平最高的地区，也处在我国农村耕地改革、农业现代化发展的前列。在农业机械发展水平、耕地利用规模、户均利用规模方面，建三江管理局具有明显优势，原因在于该地区土地平坦、户均规模大、耕地集中连片，便于机械化推广。土地规模经营是发展现代农业的必由之路，农业机械化发展会经历小型机械化、大型机械化、综合机械化的发展历程，但对于大部分山地丘陵区，受地形条件限制，大型机械化作业必然存在一定难度，还有待现代科技及农机技术进一步发展。

第三，生产力提高促进农业生产方式变革。具体而言，农业机械成为农业生产的依靠主体，推动生产关系发生变化，而农民逐步成为农业机械化事业投资和经营的主体，对其科技创新、技术效率的要求也不断提高。当农业技术及农业机械化程度发展到高级阶段，农业生产的社会必要劳动时间缩减，边际成本降低，生产力进一步被释放。由此，说明农业机械化发展的背后是农业生产力与生产关系的变革与适应。推动农业机械化水平提升，必须以调整农业生产关系为前提。