基于柯布-道格拉斯模型的我國“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展水平分析與路徑建議

趙俊仙

(鄭州工商學院經(jīng)濟管理學院，河南鄭州 451400)

伴隨世界范圍內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)和新型技術不斷融合對推進國內(nèi)農(nóng)業(yè)發(fā)展有較好的導向意義?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”[1]作為帶動農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的引擎，并逐步演化為智慧農(nóng)業(yè)，即在“互聯(lián)網(wǎng)+”的基礎上，聯(lián)合大數(shù)據(jù)、云計算以及物聯(lián)網(wǎng)技術推進農(nóng)業(yè)發(fā)展，以河南省為例已逐步形成智慧農(nóng)業(yè)的雛形，在全省范圍內(nèi)構建農(nóng)業(yè)產(chǎn)品安全追溯體系、電子農(nóng)業(yè)[2]貿(mào)易平臺、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品物流配送核心和信息服務公社。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種養(yǎng)需要農(nóng)民依靠自身經(jīng)驗和感覺推測氣象狀態(tài)，若預測不到位則常出現(xiàn)減產(chǎn)和減收狀況，嫁接“互聯(lián)網(wǎng)+”到農(nóng)業(yè)領域，農(nóng)民采用傳感器、機器人和智能終端對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)整體流程把控，可實現(xiàn)智能化，大規(guī)模農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，不但能增加農(nóng)業(yè)收益，還可增大資源利用效率，解放農(nóng)民勞動力。

采用柯布-道格拉斯模型研究我國“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，能夠反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量和農(nóng)業(yè)固有資本投入、流動資本投入和農(nóng)業(yè)勞動力投入間的關系，具有經(jīng)濟學意義，對指導“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)具有一定的理論價值。

自古以來，民以食為天。國內(nèi)外針對農(nóng)業(yè)發(fā)展展開大量研究，國外針對農(nóng)業(yè)發(fā)展的科學研究開展較早，并形成了幾大主要學說。美國農(nóng)業(yè)科研者Azadeh等根據(jù)發(fā)展中國家在20世紀60年代的農(nóng)業(yè)發(fā)展狀況，提出了農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑學說，并將傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展劃分為3個階段，即技術停滯期農(nóng)業(yè)發(fā)展階段、勞動密集型農(nóng)業(yè)發(fā)展階段和資本代替勞力農(nóng)業(yè)發(fā)展階段[3]；Torra等則采用收益價格流學說闡明傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)滯后發(fā)展的狀況，并提出改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑的關鍵在于引入新型生產(chǎn)要素[4]；Tipawan則將稀缺類資源引導技術與制度變革，作為分析一個國家的資源稟賦狀況對該國農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑影響的關鍵因素[5]。

佟彩等結合創(chuàng)新性、協(xié)調(diào)性、綠色、開放度和共享探究我國智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑[6]；陸文靜則從農(nóng)商品供應、資源利用、技術設備、信息化農(nóng)商和經(jīng)營模式幾個角度闡明改變農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑的方向[7]；楊繼瑞等則從規(guī)模、物聯(lián)網(wǎng)、自動化、機械程度、技術水平著手探究技術密集型下的“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑[8]。

1 中國當前“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國當前“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)“互聯(lián)網(wǎng)+農(nóng)業(yè)”迅速發(fā)展，以農(nóng)產(chǎn)品電子商務為例，2016年國內(nèi)農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡貿(mào)易超出1 600億元，占據(jù)全部農(nóng)商品貿(mào)易總額的3.5%左右。國內(nèi)涉農(nóng)電子商務貿(mào)易系統(tǒng)超出3 500個，呈飛速增長的狀態(tài)。農(nóng)產(chǎn)品電子商務僅是“互聯(lián)網(wǎng)+”的一個環(huán)節(jié)，“互聯(lián)網(wǎng)+”逐步在農(nóng)產(chǎn)品物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)服務等方向也初見成效。“互聯(lián)網(wǎng)+”正將國內(nèi)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)轉變，并使得農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)更為規(guī)范，輸送日益便捷。

1.2 我國當前“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)發(fā)展存在的問題

由于“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)理念尚待完善，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)格局不夠科學，商業(yè)模式有待完備，使得我國智慧農(nóng)業(yè)的全面推進還有一定距離[9]。具體而言，網(wǎng)絡基礎設備尚未普及到各家各戶，農(nóng)村基礎數(shù)據(jù)裝備薄弱，并且距離分散，需要大量的人力和物力進行建設。此外，各區(qū)域農(nóng)村間的差別明顯，邊遠區(qū)域甚至尚未普及電話，“互聯(lián)網(wǎng)+”農(nóng)業(yè)差距較遠；農(nóng)民勞動力文化層次不高，專業(yè)人才匱乏，很難及時消化新科技；農(nóng)村的“互聯(lián)網(wǎng)+”發(fā)展很難得到足夠的資本支持，數(shù)據(jù)獲取、軟硬件建設較差對現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)產(chǎn)生影響。

科研工作者只有不斷研究尋找新的技術策略，推進農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡建設，以“互聯(lián)網(wǎng)+”導向生產(chǎn)和市場，調(diào)節(jié)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)布局，改變農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈尋求高的經(jīng)濟效益，轉變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者生活模式，探究智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑。

2 柯布-道格拉斯模型下的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型設計

2.1 柯布-道格拉斯模型概述

柯布-道格拉斯模型是由美國數(shù)學分析家柯布與經(jīng)濟學家道格拉斯研究投入和產(chǎn)出關聯(lián)后構建的生產(chǎn)型函數(shù)[10]，在生產(chǎn)函數(shù)中，融入了信息技術資源因子，表述生產(chǎn)進程中的產(chǎn)量和投入關聯(lián)，并能夠預測國家或區(qū)域工業(yè)產(chǎn)出，并對大型企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展進行預測。由于農(nóng)業(yè)需要依賴投入獲取經(jīng)濟效益，信息技術、成本和勞動力均為投入要素，因而可采用柯布-道格拉斯模型研究農(nóng)業(yè)產(chǎn)出。

2.2 柯布-道格拉斯模型研究假定設置

2.2.1 參量與要素分析 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式將耕種面積作為內(nèi)生參量，并引入勞動力、資本、技術、監(jiān)管?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)和其他農(nóng)業(yè)模式存在差別，將信息化水平作為內(nèi)生衡量參量。

為獲取可靠的驗證模型，“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)給出以下假定：(1)時間穩(wěn)定性。該假定可消除柯布-道格拉斯模型中的內(nèi)生參量和外生參量由于時間因子出現(xiàn)的異常變動。(2)信息化水平穩(wěn)定性分析。假定在3～6年內(nèi)某區(qū)域的農(nóng)業(yè)信息化建設與服務水準穩(wěn)定，忽略其改變。(3)忽略信息技術和監(jiān)管水平帶來的變化，為便于研究智慧農(nóng)業(yè)經(jīng)濟總值，本研究采用柯布-道格拉斯模型常數(shù)項A表述，其中，a、b參量恒定。

柯布-道格拉斯數(shù)學模型如公式(1)：

P=ATaWb。

(1)

式中：P為整體產(chǎn)量；T為投入資本；W為勞動投入項；A(m，h)、a、b為模型參量，取值區(qū)間在0到1之間。由于柯布-道格拉斯生產(chǎn)模型是非線性的，求解基本思路為采用參量替換方法把非線性模型轉換為線性模型，并通過線性回歸策略獲取各個參量，對模型兩側求取對數(shù)，則公式(1)轉化為公式(2)：

lnP=lnA+a1lny+a2lny+…+anlny。

(2)

式中：y為要求取的未知量，本研究通過最小二乘方法獲取。

2.2.2 模型內(nèi)生參量和外生參量確定 依據(jù)給定的經(jīng)濟模型，結合資料和實際數(shù)據(jù)可判斷其內(nèi)生參量[11]和外生參量[12]。(1)內(nèi)生參量。P為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量(億元)；(2)外生參量。W為農(nóng)業(yè)固有資本投入(億元)；W1設置為流動資本投入(億元)；T為農(nóng)業(yè)勞動力投入(萬人)；m為農(nóng)業(yè)信息化評分項；P、P1是增加管理和信息技術策略前后的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟產(chǎn)值；h為監(jiān)管水準分量；S、S1是中間參量。

公式(4)為公式(3)的全微分表達。

S=TaWb；

(3)

dlnS=aΔlnT+bΔlnW。

(4)

為便于分析監(jiān)管和信息技術水平的作用，本研究將m和h在改變前后的T和W值設置為恒定的，令S=S1、v、v0、v1、v2、a、b作為模型參量。

2.2.3 模型的數(shù)學分析

P=A(m,h)TaWb；

(5)

dlnS=alnT+blnW；

(6)

v0+v1h+v2h=(dlnP1/dlnS1)/(dlnP/dlnS)；

(7)

PS=S1；

(8)

P1=ev0+v1h+v2mp；

(9)

P=ev0+v1h+v2mTaWb。

(10)

在不獲取h的狀況下，增大流動資本投入，則公式(10)能夠簡化成為公式(11)：

(11)

2.3 柯布-道格拉斯模型下的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展建模

柯布-道格拉斯模型下的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型設計 通過上文給出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)因子，本研究給出“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的數(shù)學模型，如公式(12)：

lnP=o+o(1)ln(T)+o(2)ln(W)+o(3)ln(W1)+ε。

(12)

公式(12)給出發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出和投入之間的關聯(lián)，即農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量和農(nóng)業(yè)固有資本投入、流動資本投入、農(nóng)業(yè)勞動力投入的關系。可通過該模型分析各元素對農(nóng)業(yè)產(chǎn)出值彈性參量，公式中的o，o(1)、o(2)、o(3)為待估測參量。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型參量設置和校驗

3.1 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)評判指標

從物聯(lián)網(wǎng)、信息化程度、物流水平、信息化收益設定評價“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)的評價指標(表1)。

表1 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)評價指標體系

3.2 基于“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)評判指標的省級數(shù)據(jù)

從表2可以看出，以國內(nèi)不同省級單位為“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)評判對象，并結合2016年各省統(tǒng)計年鑒，獲取到智慧農(nóng)業(yè)數(shù)字化評判體系中的各組基本信息(部分信息需要通過計算)。

3.3 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型參量設置

通過各省“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)評判信息分析，采用物聯(lián)網(wǎng)和信息化程度作為公式(12)中的農(nóng)業(yè)固有資本投入?yún)⒘恐笜?，物流水平作為流動資本投入指標，信息化收益中的智慧農(nóng)業(yè)帶動的從業(yè)比重作為農(nóng)業(yè)勞動力投入指標，并用信息化收益中的農(nóng)產(chǎn)品電子商務帶來的經(jīng)濟產(chǎn)量作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量指標。應用SPSS 18.0進行回歸分析，可將公式(12)轉換為公式(13)。

lnP=2.612 35+0.318 25ln(T)+0.098 76ln(W)+0.601 23ln(W1)+0.167 123h。

(13)

可將其進一步還原為：

P=e2.612 35+0.318 25hT0.096 73W0.601 23W10.167 123。

(14)

表2 我國各省“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)評判信息

公式(14)反映了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量和農(nóng)業(yè)固有資本投入、流動資本投入和農(nóng)業(yè)勞動力投入間的關系。通過給出的數(shù)據(jù)可知，在0.05顯著性水平狀況下上述模型都可通過顯著性校驗，其擬合度結果都高于0.096。本研究得到的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型能夠滿足經(jīng)濟學意義，對指導“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)具有一定的理論價值。

3.4 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型參量校驗

3.4.1 KMO與Bartlett方法完成顯著性校驗 對智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型采用KMO與Bartlett方法完成顯著性校驗[13]，并通過SPSS 18.0完成數(shù)據(jù)處理，KMO的結果是0.762，Bartlett方法得到近似卡方結果為185.32，自由度為35.982，顯著性為0.215，校驗結果見表3。

表3 KMO與Bartlett校驗值

3.4.2 主成分分析法校驗 采用SPSS 18.0測算“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型各個主成分的特征結果，方差貢獻度和累計貢獻度結果見表4。

3.4.3 成分陣列結果分析 選取SPSS 18.0分析“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型評判指標的成分分析，分析結果見表5。

3.4.4 我國不同地區(qū)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展水平 全國各個省級單位的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展水平見表6。評判結果表明，北京、天津、上海由于自身的文化和經(jīng)濟發(fā)展優(yōu)勢，使得“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)躋身前列；東部發(fā)達省份“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)均排名靠前；西部省份除去四川，重慶和陜西已初步建立規(guī)模之外，“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)均很落后；中部各個省份的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展較為落后。

表4 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型各主成分特征結果

表5 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型評判指標的成分分析

表6 不同省(市、自治區(qū))“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展水平排名

4 推進“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展路徑

4.1 結合“互聯(lián)網(wǎng)+”和大數(shù)據(jù)帶動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)升級

物聯(lián)網(wǎng)在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上將端點拓展到傳感器，控制裝置中完成數(shù)據(jù)獲取和通信并將人和物、物和物之間連接，完成遠程化和實時化控制。運用網(wǎng)絡技術與大數(shù)據(jù)理念構建物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)體系，并研發(fā)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)、環(huán)境數(shù)據(jù)和病蟲害感知檢測體系，采用物聯(lián)網(wǎng)隨時獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個板塊的數(shù)據(jù)，并綜合GIS策略、控制策略隨時監(jiān)控土壤狀態(tài)。

4.2 結合“互聯(lián)網(wǎng)+”提升農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)智能化水準

及時研發(fā)和推廣智能化灌溉體系，增強農(nóng)業(yè)基本設施的數(shù)字化，提升農(nóng)田水利數(shù)字化水準，將農(nóng)機、農(nóng)業(yè)裝備、數(shù)據(jù)化技術結合，完成智能化作業(yè)，有效監(jiān)測環(huán)境狀態(tài)，把控生產(chǎn)。針對畜牧行業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖類行業(yè)，設置智能化喂養(yǎng)體系，通過畜類、禽類的生長與喂食周期，對其投喂時間和量及時調(diào)整，構建具備感知、輸送、控制為核心的畜牧、家禽和水產(chǎn)類養(yǎng)殖模式，發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)。

4.3 推進農(nóng)村電子商務發(fā)展

由于“互聯(lián)網(wǎng)+”和智慧農(nóng)業(yè)的直接化表現(xiàn)是農(nóng)產(chǎn)品電子商務，但農(nóng)產(chǎn)品電子商務不可以將其功能簡明地設置為協(xié)助農(nóng)民購置生產(chǎn)資源，售賣農(nóng)產(chǎn)品，而是搭建以消費為核心的產(chǎn)業(yè)模式，不再僅是“農(nóng)民生產(chǎn)多少賣多少，生產(chǎn)什么賣什么”，而是轉換為“客戶需要多少生產(chǎn)多少，客戶需要什么生產(chǎn)什么”的方式，應當具有供需型的網(wǎng)絡思維。

4.4 發(fā)展當代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈

發(fā)展當代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈、組建全產(chǎn)業(yè)鏈模式是發(fā)展當代農(nóng)業(yè)的目標，網(wǎng)絡為整個農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)提供了平臺，“互聯(lián)網(wǎng)+”和智慧農(nóng)業(yè)不僅是網(wǎng)絡和農(nóng)業(yè)對接，而且是農(nóng)業(yè)和網(wǎng)絡的融合，能夠去除中間過程提升產(chǎn)業(yè)效率?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”和智慧農(nóng)業(yè)能夠降低貿(mào)易資本，提升勞動效率，并優(yōu)化資源設置?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”和智慧農(nóng)業(yè)不僅是完成農(nóng)產(chǎn)品的網(wǎng)絡貿(mào)易，更是對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈完成創(chuàng)新，將網(wǎng)絡營銷的理念深入農(nóng)業(yè)電子商務。

4.5 設置農(nóng)商品質(zhì)量追溯體系

結合網(wǎng)絡技術能夠完成農(nóng)商品追溯，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各項環(huán)節(jié)中均存在污染，而搭建農(nóng)商品質(zhì)量追溯體系，保證網(wǎng)絡資源設置市場的準入機制，完成農(nóng)商品從萌芽到籃子里的全面追溯。設置無線射頻識別在生產(chǎn)、制造、流通、貿(mào)易各個環(huán)節(jié)的運營，通過二維碼記錄各個環(huán)節(jié)，便于查詢農(nóng)商品細節(jié)，如生產(chǎn)位置、環(huán)境狀態(tài)、收割時間、保存狀態(tài)、質(zhì)檢數(shù)據(jù)，實現(xiàn)從運輸、銷售各個環(huán)境的精準定位，避免風險。

5 結論

“互聯(lián)網(wǎng)+”和新型技術結合能夠有效地推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展，并且具有較好的農(nóng)村經(jīng)濟導向作用。但當前智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展還存在一定的問題，如產(chǎn)業(yè)模式不科學，商業(yè)形勢有待完善，部分農(nóng)村的基礎設施和通信設備不到位。本研究采用柯布-道格拉斯模型研究我國“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，能夠反映農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量和農(nóng)業(yè)固有資本投入、流動資本投入和農(nóng)業(yè)勞動力投入間的關系，具有經(jīng)濟學意義，對指導“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)具有一定的理論價值。

本研究首先對“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型完成參量設置和校驗，從物聯(lián)網(wǎng)、信息化程度、物流水平、信息化收益設定評價“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)的指標，采用物聯(lián)網(wǎng)和信息化程度作為模型中的農(nóng)業(yè)固有資本投入?yún)⒘恐笜?，物流水平作為流動資本投入指標，信息化收益中的智慧農(nóng)業(yè)帶動的從業(yè)比重作為農(nóng)業(yè)勞動力投入指標，并用信息化收益中的農(nóng)產(chǎn)品電子商務帶來的經(jīng)濟產(chǎn)量作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)總量指標?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)評判指標的省級數(shù)據(jù)，結合2016年中國不同地區(qū)統(tǒng)計年鑒，獲取智慧農(nóng)業(yè)數(shù)字化評判體系中的不同地區(qū)農(nóng)業(yè)信息化基本信息。進而對不同地區(qū)農(nóng)業(yè)信息化基本信息結合“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型進行參量校驗，通過KMO與Bartlett方法完成顯著性校驗、主成分分析法校驗和成分陣列結果分析。研究結果論證了柯布-道格拉斯模型下的“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展模型的準確性，并給出我國不同地區(qū)“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展水平。

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