張利國，劉 辰，陳 蘇

（江西財經(jīng)大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，南昌 330013）

一、引 言

稻谷在我國糧食生產(chǎn)中占據(jù)重要地位，常年種植面積和總產(chǎn)量分別占全國糧食面積和總產(chǎn)量近3成和4成（徐春春等，2013），全國60%以上人口以稻谷為主食，持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展水稻生產(chǎn)對保障國家糧食安全及促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)增長具有重要意義（章秀福等，2005；陳慶根等，2010）。隨著“劉易斯拐點”到來和人口紅利逐漸消失，我國農(nóng)業(yè)勞動力成本不斷攀升。據(jù)2018年《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》顯示，糧食作物勞動日工價由1990年2.90元/畝升至2017年83.10元/畝。稻谷作為勞動密集型作物在生產(chǎn)實踐中出現(xiàn)系列問題：一是化肥等替代勞動力要素邊際報酬遞減，對稻谷增產(chǎn)邊際貢獻(xiàn)率隨之下降（萬寶瑞，2017），加之不合理施用引起面源污染問題（史常亮等，2016）；二是工業(yè)化和城鎮(zhèn)化快速發(fā)展提高非農(nóng)就業(yè)收入，使農(nóng)民雙季稻種植收益在家庭收入增長中比重日趨減少（王全忠等，2015）。近年稻谷播種面積變化不大，稻谷總產(chǎn)量穩(wěn)定主要源于單產(chǎn)驅(qū)動，后者主要依賴技術(shù)進(jìn)步。勞動力成本上升使稻谷生產(chǎn)對勞動力需求發(fā)生改變，導(dǎo)致要素相對價格變化進(jìn)而改變要素投入結(jié)構(gòu)，這些變化如何影響糧食生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，如何影響要素間替代關(guān)系，透徹分析這些問題將對稻谷生產(chǎn)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

從我國糧食生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步研究看，劉英基（2017）認(rèn)為中國糧食生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步為非中性，化肥、農(nóng)藥使用型依然廣泛存在，但化肥、農(nóng)藥邊際貢獻(xiàn)呈遞減趨勢；勞動節(jié)約型和機(jī)械設(shè)備使用型趨勢增強(qiáng)。陳書章等（2013）運(yùn)用全國小麥主產(chǎn)區(qū)面板數(shù)據(jù)實證研究表明，中國小麥生產(chǎn)呈現(xiàn)勞動力節(jié)約型、化肥節(jié)約型和機(jī)械使用型等非中性技術(shù)進(jìn)步特征。應(yīng)瑞瑤等（2013）認(rèn)為，以化石能源為原材料的化肥、農(nóng)藥、殺蟲劑和以石油為動力來源的農(nóng)田灌溉、農(nóng)業(yè)機(jī)械動力是實現(xiàn)糧食豐產(chǎn)的重要因素，但會帶來土壤退化、水資源短缺等生態(tài)環(huán)境問題。姚延婷等（2014）認(rèn)為，提高化肥、農(nóng)藥和農(nóng)田灌溉效率及其投入效率的技術(shù)創(chuàng)新是推動糧食生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型、保障糧食質(zhì)量安全的科學(xué)路徑。從我國要素替代方面研究看，馬凱等（2011）認(rèn)為糧食生產(chǎn)中農(nóng)業(yè)機(jī)械總動力與勞動投入存在一定替代關(guān)系，但不明顯，而陳蘇等（2018）通過實證分析表明，中國玉米生產(chǎn)機(jī)械與勞動力替代關(guān)系明顯，但受技術(shù)條件和農(nóng)藝特性等因素制約，機(jī)械進(jìn)一步替代勞動力受到限制。李谷成等（2015）研究提出，油菜生產(chǎn)經(jīng)歷一個勞動力凈流出過程，但化肥和機(jī)械對勞動力的顯著替代，勞動力凈流出并未顯著損害油菜生產(chǎn)。

上述研究結(jié)論為深入分析糧食生產(chǎn)技術(shù)方向和要素替代關(guān)系提供有價值的研究方法與參考依據(jù)，但現(xiàn)有文獻(xiàn)鮮有涉及要素價格變化對農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，也鮮有文獻(xiàn)從稻谷生產(chǎn)角度深入探討。稻谷是一種喜溫、喜濕作物，以秦嶺-淮河為界的南方地區(qū)集中了全國約80%水資源，是水稻生產(chǎn)主要區(qū)域。從長遠(yuǎn)看，我國稻谷生產(chǎn)要實現(xiàn)可持續(xù)優(yōu)質(zhì)增產(chǎn)，優(yōu)勢和潛力仍在南方，必須進(jìn)一步提高南方稻谷生產(chǎn)水平（周錫躍等，2011）。本文以南方稻谷生產(chǎn)為例，構(gòu)建計量經(jīng)濟(jì)模型，利用南方9省1991～2017年稻谷生產(chǎn)的面板數(shù)據(jù)檢驗要素價格變化是否影響水稻生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，分析其技術(shù)進(jìn)步特點，選取合適替代彈性指標(biāo)分析要素價格對要素替代的影響，并提出相關(guān)政策建議。

二、理論闡述與模型設(shè)定

（一）理論闡述

對于要素稟賦變化與技術(shù)進(jìn)步關(guān)系的研究早見于20世紀(jì)30年代。Hicks（1932）最早提出“誘致性發(fā)明”這一概念，認(rèn)為新技術(shù)發(fā)明直接動因源于投入要素相對價格變化。由于農(nóng)民難以主導(dǎo)農(nóng)業(yè)技術(shù)進(jìn)步，該理論忽視公共部門創(chuàng)新行為，所以Hayami等（1970）針對此缺陷開創(chuàng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中誘致性技術(shù)創(chuàng)新理論，并成功解釋在自然資源給定條件下技術(shù)生成和變化的偏向問題，通過分析1880～1960年美國和日本農(nóng)業(yè)發(fā)展驗證了誘致性技術(shù)創(chuàng)新假說。Binswager（1974）、Nghiep（1979）分別對美國、日本農(nóng)業(yè)技術(shù)變革展開研究，結(jié)論相似。Lin（1991）研究表明，一個經(jīng)濟(jì)體的技術(shù)變革模式由其要素稟賦結(jié)構(gòu)內(nèi)生決定，無論在完全競爭市場經(jīng)濟(jì)中，還是在土地和勞動力等要素市場交易被禁止的經(jīng)濟(jì)環(huán)境中，要素稟賦結(jié)構(gòu)對技術(shù)變革影響一致。

以勞動力和資本替代關(guān)系為例。圖1中，K為資本，w為資本利率；L為勞動力，r為工資率。i0、i1、i2、i3代表相同產(chǎn)出水平，技術(shù)進(jìn)步使得后三者比最初等產(chǎn)量曲線i0更靠近原點，c0為最初成本約束曲線，與i0的切點a為最低的成本均衡。l為固定K/L比率，由角度aOA衡量，即aM/OM=K/L，工資-利率比率由角度aAO衡量，即aM/MA=w/r，進(jìn)一步得到MA/OM=rK/wL，以MA/OA和OM/OA分別表示資本和勞動力收入份額。根據(jù)利潤最大化條件，兩種要素邊際生產(chǎn)率之比等于要素相對價格，勞動使用型技術(shù)進(jìn)步（i1）是指勞動力相對邊際生產(chǎn)率提高，若固定w/r比率，則K/L比率下降（a點移到b點），誘致勞動力收入份額提高和資本收入份額下降；資本使用型技術(shù)進(jìn)步（i2）是指資本相對邊際生產(chǎn)率提高，若固定w/r比率，則K/L比率上升（a點移到c點），誘致勞動力收入份額下降和資本收入份額上升；希克斯中性技術(shù)進(jìn)步（i3）是指勞動力和資本邊際生產(chǎn)率同比例提高，而相對邊際生產(chǎn)率不變，若固定w/r比率，則K/L比率不變（a點移到d點），勞動力收入份額和資本收入份額不變。

圖1 技術(shù)變化與資本和勞動的替代關(guān)系

（二）模型設(shè)定

1.超越對數(shù)成本函數(shù)模型

超越對數(shù)成本函數(shù)在結(jié)構(gòu)上屬于平方響應(yīng)面模型，無需設(shè)定特定生產(chǎn)函數(shù)形式（Stratopoulos，2000），可對稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步偏向做出判斷，有效計算各要素間替代或互補(bǔ)關(guān)系，故本文選擇該模型。但超越對數(shù)成本函數(shù)二階形式存在缺點：一是部分變量計量假設(shè)檢驗要求三階，如價格誘導(dǎo)技術(shù)進(jìn)步偏向檢驗；二是不利于觀察估計系數(shù)隨時間變化情況。故選用超越對數(shù)成本函數(shù)的三階泰勒展開式，具體形式如下。

式（1）中，Ct表示第t期總生產(chǎn)成本；Pit表示第t期第i個要素價格（i=1，2，…，k表示要素個數(shù)）；T為時間趨勢項；Yt表示在第t期稻谷產(chǎn)出水平。超越對數(shù)成本函數(shù)對投入價格對數(shù)二次可微，且該函數(shù)海塞矩陣對稱，由Young定理保證；同時對價格線性同質(zhì)性假定，，由最小成本對要素價格的一次齊次性保證，故限制條件如下。

由于式（1）包含過多自變量，直接估計會存在共線性問題，為削弱共線性問題，應(yīng)轉(zhuǎn)向成本份額函數(shù)，減少待估參數(shù)，利用謝潑德引理構(gòu)建成本份額方程：

2.技術(shù)進(jìn)步與要素偏向

Stevenson（1980）認(rèn)為給定產(chǎn)出不變，隨著生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，在要素價格不變情況下要素投入減少，或要素投入不變情況下要素價格降低，均會促使生產(chǎn)成本隨著生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步而不斷下降。因此技術(shù)進(jìn)步率（TC）估算公式可表示為：

誘致性技術(shù)變遷理論表明技術(shù)進(jìn)步并非完全中性，而是偏向于某種要素，從而改變要素投入比或要素成本份額，故可用計算要素成本份額對時間偏導(dǎo)數(shù)衡量要素投入的偏向程度（FBi）。

3.要素替代彈性

要素之間替代或互補(bǔ)關(guān)系直接影響技術(shù)進(jìn)步偏向。實踐中測算要素替代彈性方法較多，各有優(yōu)劣，其中影子替代彈性反映兩種要素相對價格變化（Pj/Pi）引起投入比例相對變化（Xi/Xj），是一種雙投入——雙價格彈性，更接近Hicks對替代彈性的定義，對投入要素層級關(guān)系與可分性特征的描述更符合實際，結(jié)果穩(wěn)健性更強(qiáng)。因此，選用影子替代彈性計算超越對數(shù)成本函數(shù)的替代彈性。影子替代彈性可通過最小成本函數(shù)C（Y；P）導(dǎo)出（郝楓，2015）：

根據(jù)Binswanger（1974）要素需求價格彈性由式（1）和式（2）推導(dǎo)計算公式（7），其中，eij、eii分別為要素i對 j的交叉彈性和要素i的自需求價格彈性。SESij＞0表示要素之間存在替代關(guān)系，數(shù)值越大替代性越強(qiáng)；SESij＜0表示要素間存在互補(bǔ)關(guān)系。此外，由于SES具有對稱性，SESij=SESji。

三、變量說明及數(shù)據(jù)來源

（一）變量說明

根據(jù)稻谷生產(chǎn)函數(shù)，需確定產(chǎn)出變量、投入變量及相應(yīng)價格變量，為考查政策影響加入政策虛擬變量。具體說明如下。

1.產(chǎn)出變量

產(chǎn)出變量為每公頃稻谷產(chǎn)量（Y，千克）。

2.勞動力投入與勞動力價格

以每公頃用工投入度量勞動力投入，并以有效勞動時間表示，精確到工作日數(shù)。勞動力價格（pL，元/工日）由每公頃人工成本除以每公頃勞動用工投入得到。

3.化肥投入與化肥價格

化肥投入選取每公頃化肥投入量（折純量，千克）作為代理變量，化肥價格（pF，元/千克）由每公頃化肥費(fèi)用（元）除以化肥投入量得到。

4.機(jī)械投入與機(jī)械價格

由于《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》未提供具體機(jī)械投入量及其價格信息，參考前人研究經(jīng)驗，選取每公頃機(jī)械作業(yè)費(fèi)（元）作為機(jī)械投入量的代理變量，以機(jī)械化農(nóng)具生產(chǎn)資料價格指數(shù)作為機(jī)械價格（pM）。

5.農(nóng)藥投入與農(nóng)藥價格

同于數(shù)據(jù)缺失，選取每公頃農(nóng)藥費(fèi)用（元）作為農(nóng)藥投入量的代理變量，以農(nóng)藥生產(chǎn)資料價格指數(shù)作為農(nóng)藥價格（pN）。

6.其他要素投入與其他要素價格

其他要素投入選取每公頃農(nóng)膜費(fèi)、排灌費(fèi)、燃料動力費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊、管理費(fèi)（元）等五項指標(biāo)度量（不包括土地成本），以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料綜合價格指數(shù)作為其他要素價格（po）。

7.總生產(chǎn)成本與要素成本份額

每年總生產(chǎn)成本由各投入要素費(fèi)用加總得到，要素成本份額由投入要素費(fèi)用與總生產(chǎn)成本之比得到。

8.政策虛擬變量

自2004年以來國家強(qiáng)化財政支農(nóng)政策，全面取消農(nóng)業(yè)稅，建立糧食直接補(bǔ)貼、良種補(bǔ)貼、農(nóng)機(jī)具購置補(bǔ)貼和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料增支綜合補(bǔ)貼“四項補(bǔ)貼”制度，同時加大農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入，所以設(shè)置2004年為政策虛擬變量。

以上各價值變量均按相關(guān)價格指數(shù)折算為1991年不變價，其中人工成本按照農(nóng)村居民消費(fèi)價格指數(shù)折算，化肥費(fèi)用按照化學(xué)肥料生產(chǎn)資料價格指數(shù)折算，機(jī)械費(fèi)用按照機(jī)械化農(nóng)具生產(chǎn)資料價格指數(shù)折算，農(nóng)藥費(fèi)用按照農(nóng)藥價格指數(shù)折算，其他要素費(fèi)用按照農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料綜合價格指數(shù)折算。

（二）數(shù)據(jù)來源

選取浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、廣東、廣西及海南9省稻谷生產(chǎn)面板數(shù)據(jù)，稻谷數(shù)據(jù)主要包括早秈稻和晚秈稻。因1991年以前許多省份早晚秈稻數(shù)據(jù)缺失較多，為使樣本數(shù)據(jù)盡可能完整，實證結(jié)果更可靠，將時間維度設(shè)定為1991～2017年。每公頃稻谷產(chǎn)量、勞動力投入、人工成本、化肥投入、化肥費(fèi)用、機(jī)械費(fèi)用、農(nóng)藥費(fèi)用及其他要素費(fèi)用和各種要素價格指數(shù)等數(shù)據(jù)源于《全國農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編》（1992-2018）、《中國統(tǒng)計年鑒》（1992～2018）、《中國農(nóng)村統(tǒng)計年鑒》（1992～2018）。

四、參數(shù)估計與經(jīng)濟(jì)計量假設(shè)檢驗

（一）參數(shù)估計

采用Zellner（1962）提出似不相關(guān)回歸法（Seemingly Unrelated Regression，下文簡稱SUR），先根據(jù)式（1）求偏導(dǎo)得到成本份額方程（2），再將式（1）和式（2）加入相應(yīng)的隨機(jī)干擾項組成聯(lián)立方程組，隱含條件為各要素成本份額之和為1，因此剔除其他要素成本份額方程。選取1991～2017年南方9省稻谷單產(chǎn)及要素投入面板數(shù)據(jù)回歸分析（見表1）。

由表1可知，大部分回歸系數(shù)顯著，各解釋變量估計結(jié)果與理論預(yù)期相同。Breusch-PaganLM檢驗結(jié)果強(qiáng)烈拒絕無同期相關(guān)原假設(shè)，表明SUR比單一方程OLS回歸更有效。從地區(qū)虛擬變量估計結(jié)果看，地區(qū)間稻谷生產(chǎn)成本水平差異顯著，D2（福建）、D3（廣東）、D4（廣西）虛擬變量均達(dá)1%顯著性水平，且符號為正，說明三省生產(chǎn)成本顯著高于江西，1991～2017年，三省年均總成本分別為255.2、263.4、230.0元，而江西平均總成本只為198.0元。D1（安徽）和D8（浙江）虛擬變量不顯著，安徽和浙江1991～2017年均總成本分別為190.1元和208.8元，和江西省相差不大，估計結(jié)果說明所選模型、變量及估計程序較準(zhǔn)確反映南方稻谷生產(chǎn)現(xiàn)實。

表1 稻谷生產(chǎn)超越對數(shù)成本函數(shù)估計結(jié)果

（二）經(jīng)濟(jì)計量假設(shè)檢驗

1.三階超越對數(shù)成本函數(shù)定義

由表2可知，模型6中若滿足參數(shù)約束條件，則接受二階超越對數(shù)成本函數(shù)定義，但結(jié)果顯示似然比為72.66，通過1%顯著性水平檢驗，因此拒絕原假設(shè)；模型2與模型3均通過1%顯著性水平檢驗，表明方程滿足齊次性和位似性假設(shè)。綜上，本文構(gòu)建三階超越對數(shù)成本函數(shù)定義在統(tǒng)計上正確，估計結(jié)果可靠。

2.要素可分性

由表2可知，模型8～22除模型19外，顯著性水平均達(dá)到1%，說明稻谷生產(chǎn)要素之間確實存在顯著不可分性，不是僅僅單一作用于稻谷生產(chǎn)，而是存在交叉作用。事實上，符合稻谷生產(chǎn)特點；模型19似然比為1.94，P值為0.38，表明不拒絕勞動力和機(jī)械強(qiáng)可分的原假設(shè)，可認(rèn)為勞動力和機(jī)械之間存在強(qiáng)可分性，說明兩者之間存在替代關(guān)系。

3.技術(shù)進(jìn)步和要素偏向

表2中模型4、模型5和模型7的檢驗結(jié)果均強(qiáng)烈拒絕原假設(shè)，表明稻谷生產(chǎn)存在技術(shù)進(jìn)步，且為由價格誘導(dǎo)的有偏技術(shù)進(jìn)步。

表2 稻谷生產(chǎn)的計量假設(shè)檢驗

五、實證結(jié)果分析

基于超越對數(shù)成本函數(shù)三階形式的參數(shù)估計結(jié)果（見表1），根據(jù)式（4）和式（5）估計稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步和要素偏向程度，式（6）估計要素替代彈性。

（一）技術(shù)進(jìn)步

南方地區(qū)水熱資源豐富，大部分省份適合雙季稻種植。早秈稻一般于3月底4月初播種，7月上中旬收獲，播種期因早春低溫多雨導(dǎo)致種子不發(fā)芽及爛秧，非常不利于早秈稻高產(chǎn)；晚秈稻一般于7月上中旬播種，10月中下旬收獲，生產(chǎn)前期植株養(yǎng)分吸收快但抽穗后易早衰，9月上旬還會受寒露風(fēng)①指秋季冷空氣侵入后引起顯著降溫使水稻減產(chǎn)的低溫冷害。在中國南方，多發(fā)生在“寒露”節(jié)氣，故名“寒露風(fēng)”（又稱“社風(fēng)”）。影響，所以稻谷生產(chǎn)面臨諸多技術(shù)問題，亟待提高育種、栽培技術(shù)。我國于20世紀(jì)90年代從日本引進(jìn)早秈稻旱育秧栽培技術(shù)②原理是通過培育旺盛的根系，在秧苗栽插后快速緩苗，適合于早秈稻生產(chǎn)應(yīng)用。，2001年引進(jìn)水稻實地養(yǎng)分管理技術(shù)③指依據(jù)土壤養(yǎng)分有效供給量和目標(biāo)產(chǎn)量確定施氮量，在關(guān)鍵生育期，根據(jù)葉色值確定施肥量。，印證中國稻谷生產(chǎn)在1991～2003年年均技術(shù)進(jìn)步率為1.91%（見表3），但每公頃稻谷產(chǎn)量年均變化率只有0.20%，表明技術(shù)大幅度進(jìn)步未帶來單產(chǎn)大幅度提高，一方面因為信息不對稱，如先進(jìn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)中包含高品質(zhì)種子培育，即較普通種子帶來更高成本，加之宣傳、政策不到位會導(dǎo)致對此了解不多的農(nóng)民不敢輕易冒險；一方面是栽培管理條件較粗放，土地細(xì)碎化嚴(yán)重，規(guī)模效應(yīng)不明顯，均抑制稻谷增產(chǎn)潛力。2004～2017年，南方稻谷生產(chǎn)年均技術(shù)進(jìn)步率為1.77%，表明技術(shù)進(jìn)步對降低生產(chǎn)成本作用減弱，但每公頃稻谷產(chǎn)量年均變化率為1.1%，提升較大，原因在于自2004年國家強(qiáng)化財政支農(nóng)政策，取消農(nóng)業(yè)稅，建立“四項補(bǔ)貼”制度，重視農(nóng)田水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入。以勞動力和機(jī)械關(guān)系為例，相較于不斷上升的勞動力成本，這些優(yōu)惠政策降低勞動力對機(jī)械的相對價格，隨著機(jī)械加大投入和使用，節(jié)約了勞動力時間成本，而以機(jī)械化、農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施改善等為代表的技術(shù)進(jìn)步共同促進(jìn)了稻谷單產(chǎn)提高。

在生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步率方面，兩個時間段內(nèi)早秈稻均高于晚秈稻，其中1991～2003年高0.08個百分點，2004～2017年高0.05個百分點；在年均產(chǎn)量變化率方面，兩個時間段早秈稻均高于晚秈稻，其中1991～2003年高0.28個百分點，2004～2017年高0.02個百分點。

表3 稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步 （%）

（二）要素偏向程度

1.勞動力投入偏向程度

勞動力投入偏向程度為負(fù)（見表4），表現(xiàn)為勞動力節(jié)約型技術(shù)進(jìn)步，即隨著稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，勞動力成本份額不斷降低且早秈稻勞動力節(jié)約程度低于晚秈稻。

表4 稻谷要素偏向程度 （%）

2.化肥投入偏向程度

化肥投入偏向程度為正，表現(xiàn)為化肥使用型技術(shù)進(jìn)步，即隨著稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，化肥成本份額隨之增加且早秈稻化肥使用程度高于晚秈稻。

3.機(jī)械投入偏向程度

機(jī)械投入偏向程度為正，表現(xiàn)為機(jī)械使用型技術(shù)進(jìn)步，即隨著稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，機(jī)械成本份額隨之增加且早秈稻機(jī)械使用程度高于晚秈稻。

4.農(nóng)藥投入偏向程度

農(nóng)藥投入偏向程度為正，表現(xiàn)為農(nóng)藥使用型技術(shù)進(jìn)步，即隨著稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步，農(nóng)藥成本份額隨之增加且早秈稻農(nóng)藥使用程度低于晚秈稻。

（三）各要素間替代彈性

1.勞動力和機(jī)械的替代彈性

勞動力和機(jī)械年均替代彈性為1.02，且大于1（見圖2），表明二者之間替代關(guān)系顯著。1991～2003年，替代彈性僅下降0.54%，由于勞動力對機(jī)械相對價格上升（見圖3）導(dǎo)致機(jī)械對勞動力相對投入增加，使勞動力成本份額下降，機(jī)械成本份額上升（見表4），根據(jù)式（6）的復(fù)雜作用表現(xiàn)為替代彈性下降；但2004～2017年，替代彈性上升1.5%，可能由于勞動力對機(jī)械相對價格上升幅度增加，勞動力價格上升326%，而機(jī)械價格上升37.7%（見表5），勞動力對機(jī)械相對價格不斷上升致使勞動投入從165.90工日/公頃降至81.90工日/公頃，下降50.6%；而同期，機(jī)械投入由307.80元/公頃升至1 469.70元/公頃，上升377%，勞動力成本份額降速放緩，機(jī)械成本份額增速提高，表現(xiàn)為替代彈性增加，意味著快速上升的勞動力成本和更高的機(jī)械化水平，使得當(dāng)前機(jī)械對勞動力替代作用增強(qiáng)，農(nóng)業(yè)機(jī)械使用和推廣可有效緩解農(nóng)村勞動力不足導(dǎo)致的勞動力結(jié)構(gòu)性短缺（吳麗麗等，2015）。

圖2 各要素間替代彈性

圖3 各要素間相對價格

2.勞動力和化肥的替代彈性

勞動力和化肥的年均替代彈性為0.85（見圖2），表明二者之間替代關(guān)系顯著。1991～2003年，二者替代彈性上升6.9%，由于勞動力對化肥相對價格上升（見圖3）導(dǎo)致化肥對勞動力相對投入增加，勞動力成本份額下降，化肥成本份額上升（見表4），根據(jù)式（6）復(fù)雜作用表現(xiàn)為替代彈性上升；2004～2017年，二者替代彈性上升5.6%，可能勞動力對化肥相對價格上升幅度增加，勞動力成本份額降速放緩，化肥成本份額增速提高，表現(xiàn)為替代彈性增加，意味著當(dāng)前化肥對勞動力替代作用增強(qiáng)，由于勞動力轉(zhuǎn)移帶來非農(nóng)收入，使勞動力轉(zhuǎn)移農(nóng)戶在每公頃稻谷種植上投入更多化肥費(fèi)用（陳素瓊，2012），提升化肥利用率，但增強(qiáng)幅度減緩，這與施肥方式有關(guān)，適當(dāng)增施化肥、使作物吸收足夠養(yǎng)分，利于減少田間管理勞動投入，且少量多次或多量少次施肥方式對勞動投入影響差異較大（胡浩等，2015）。理性小農(nóng)決策的首要目標(biāo)是經(jīng)濟(jì)利益最大化，在勞動力與化肥相對價格持續(xù)攀升背景下，繼續(xù)選擇投入更多化肥替代勞動力投入，以最小成本實現(xiàn)最大產(chǎn)出。

3.勞動力和農(nóng)藥的替代彈性

勞動力和農(nóng)藥年均替代彈性為0.93（見圖2），表明二者之間替代關(guān)系顯著。由表5可知，1991～2003年，二者替代彈性下降2.3%，由于勞動力對農(nóng)藥相對價格上升（見圖3）導(dǎo)致農(nóng)藥對勞動力相對投入增加，勞動力成本份額下降，農(nóng)藥成本份額上升（見表4），根據(jù)式（6）復(fù)雜作用表現(xiàn)為替代彈性下降；2004～2017年，二者替代彈性下降1.8%，勞動力對化肥相對價格上升幅度增加，勞動力成本份額降速放緩，但農(nóng)藥成本份額增速下降（見表4），不同于機(jī)械和化肥，表現(xiàn)為替代彈性繼續(xù)下降。勞動力和農(nóng)藥替代彈性保持下降趨勢，說明當(dāng)前農(nóng)藥對勞動力替代作用減弱，一方面是國家更注重農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)安全，農(nóng)業(yè)部發(fā)布《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》，提出“農(nóng)藥零增長”目標(biāo)，配套相應(yīng)的政策控制農(nóng)藥施用；一方面是農(nóng)業(yè)技術(shù)水平提高，綠色安全的生物農(nóng)藥得到開發(fā)利用，可作為化學(xué)農(nóng)藥替代品。

表5 稻谷生產(chǎn)要素投入和要素價格

4.化肥和機(jī)械的替代彈性

化肥和機(jī)械年均替代彈性為1.11，大于1（見圖2），表明二者之間替代關(guān)系顯著。1991～2003年，二者替代彈性下降4.3%；2004～2017年，二者替代彈性下降4.4%，隨著化肥對機(jī)械相對價格下降，最終表現(xiàn)為替代彈性下降。值得注意的是，化肥對機(jī)械相對價格逐漸下降，并未出現(xiàn)機(jī)械投入增加替代化肥投入減少，使二者成本份額增速均提高（見表4），主要因化肥代表土地節(jié)約型技術(shù)，機(jī)械代表勞動節(jié)約型技術(shù)，一方面，勞動力價格相對于土地價格增長更快；另一方面，化肥替代土地作用十分有限，相比于傳統(tǒng)粗放稻作，機(jī)械作業(yè)精細(xì)化和生產(chǎn)性服務(wù)專業(yè)化有效降低農(nóng)戶化肥過量施用程度（楊萬江，2017），從而導(dǎo)致機(jī)械投入增長超過化肥投入。

六、結(jié)論及政策含義

（一）結(jié)論

研究表明，稻谷生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步是由價格誘導(dǎo)的有偏技術(shù)進(jìn)步，具體體現(xiàn)在勞動節(jié)約型、化肥使用型、機(jī)械使用型和農(nóng)藥使用型技術(shù)并存；要素相對價格變化引起稻谷生產(chǎn)要素結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致成本結(jié)構(gòu)變化，影響要素間替代彈性變化；勞動力對機(jī)械相對價格上升，使機(jī)械對勞動力相對投入增加，降低勞動力成本份額的同時提高機(jī)械成本份額，表現(xiàn)為機(jī)械對勞動力替代作用愈來愈強(qiáng)，有效緩解勞動力結(jié)構(gòu)性短缺問題；與機(jī)械類似，化肥對勞動力替代作用也愈來愈強(qiáng)，但要素本身具有價格特性使得化肥對土地替代作用有限，化肥和機(jī)械替代關(guān)系隨之復(fù)雜化，其替代作用愈來愈弱。勞動力對農(nóng)藥相對價格上升，使農(nóng)藥對勞動力相對投入增加，降低勞動力成本份額的同時提高農(nóng)藥成本份額，但受政策影響，表現(xiàn)為農(nóng)藥對勞動力替代作用趨弱。

（二）政策含義

1.稻谷生產(chǎn)中，要素價格仍可視為反映市場稀缺程度的信號，是調(diào)節(jié)要素需求的有效經(jīng)濟(jì)杠桿，政府部門需要完善農(nóng)業(yè)要素市場管理制度，降低市場價格扭曲。

2.提高育種、栽培科技創(chuàng)新投入、加大宣傳力度。如雙季稻培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗、早熟品種；提高晚秈稻結(jié)實率和千粒重，同時提高粒肥和葉面肥的利用率，改善植株后期營養(yǎng)，增強(qiáng)抽穗后葉片的光合能力。

3.大力發(fā)展環(huán)境友好型稻谷生產(chǎn)模式。提高農(nóng)戶環(huán)境保護(hù)意識，規(guī)范化肥、農(nóng)藥施用，在減少勞動力投入的同時，也要兼顧化肥、農(nóng)藥利用率與生態(tài)環(huán)境承載能力，同時建立一套有效的激勵機(jī)制，完善農(nóng)業(yè)污染基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、提供適宜的優(yōu)惠政策引導(dǎo)農(nóng)戶理性使用有機(jī)肥、生物農(nóng)藥，推廣綠色技術(shù)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、循環(huán)農(nóng)業(yè)。