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摘要 为进一步厘清设施蔬菜要素禀赋变动与要素替代变化，运用2008—2019年《全国农产品成本收益资料汇编》数据，建立生产函数对具典型代表性的设施黄瓜进行分析。结果表明：2008—2019年设施黄瓜生产过程中，劳动、资本投入呈稳步上涨的趋势，土地生产率和劳动生产率之间基本是呈现“双升”趋势，仅在2011、2018年间出现了下降现象，说明资本的重要作用凸显，农业生产在悄然变化。由此得出，劳动土地比和资本土地比均促进土地生产率的提高，但化肥折纯用量的作用并不显著;土地劳动比、资本劳动比以及机械作业费均对劳动生产率提高有着促进作用，其中机械技术代替劳动要素促进劳动生产率的提高，资金密集投入土地会使土地生产率提高。
关键词 设施蔬菜;C-D生产函数;要素替代;生产率
中图分类号 S-9-文献标识码 A文章编号 0517-6611（2021）11-0201-04
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.054
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Analysis of Substitution Relationship between Production Factors of Facility Cucumber in China
LI Meng，LI Qing
（School of Economics and Management，Tarim University，Alar，Xinjiang 843300）
Abstract In order to further clarify the change of factor endowment and change of factor substitution，the production function was established to analyze the typical facility cucumber by using the data of the National Agricultural Product Cost and Benefit Data Collection from 2008 to 2019. The results showed that labor and capital input showed a steady rise in the production process of facility cucumber in the past 12 years， and land productivity and labor productivity basically showed a “double rise” trend， and only declined in 2011 and 2018， indicating that the important role of capital was prominent and agricultural production was changing quietly.The empirical results showed that the ratio of labor to land and the ratio of capital to land both promote the improvement of land productivity， but the effect of fertilizer conversion is not significant. The ratio of land to labor， the ratio of capital to labor and the operating cost of machinery all have a promoting effect on the improvement of labor productivity. Among them， mechanical technology replaces labor factors to promote the improvement of labor productivity， and intensive capital investment in land will make land productivity increase.
Key words Facility vegetables;C-D production function;Factor substitution;Productivity
隨着工业化、城市化进程的不断加速，劳动力资源稀缺问题凸显，导致劳动力要素禀赋约束不断强化，农业生产中各投入要素对产出的影响包含与该投入要素的变化，以生产要素间替代关系作为出发点，分析要素投入结构变动的趋势，探寻其内在原因对优化农业生产要素投入组合，种植结构调整具重要意义。近年来，随农业现代化发展，具劳动资本技术密集型的设施蔬菜产业发展迅猛。2018年，中国设施园艺面积达410万hm2，居世界第一位。劳动力、资本要素在现代农业生产过程中起到关键作用，但二者发生波动时，生产中会出现要素配置不合理、农民持续增收效果不佳等诸多问题及挑战。为研究在农业生产过程中要素投入的变化规律及技术变革在其中发挥的作用，该研究以设施黄瓜的生产为例去探讨上述问题，发现其中悄然发生的变化。
有关生产要素间替代关系的测算：刘欣月等[1]以玉米为例，发现机械、化肥与分别与劳动力间存在替代关系，两者相较之下，机械替代作用更为显著。黄建强等[2]提出粮食增产与用种量、农机动力间替代劳动有关。陈芙蓉等[3]对中国玉米生产要素间替代关系分析，发现化肥能够解放劳动力，对玉米生产所做的贡献较大。宋海风等[4]发现机械对劳动力有替代作用，随农机水平的提高，替代的难度也随之增强。再者是替代关系对技术进步的影响研究：王昆鹏等[5]发现矮化苹果种植中机械对劳动力的替代弹性是最高的，机械技术导向为主是技术进步的方向。周曙东等[6]发现机械与化肥对劳动的替代弹性较大，说明更多物质投入替代劳动已成为花生生产技术的发展方向。李志俊[7]认为人力资本的引入提高了资本对土地的替代能力。林善浪等[8]以农村过疏化为视角分析得出农村人口密度对农业技术选择有显著影响，人少倾向于机械技术，人多选生物化学技术。张利国等[9]发现机械替代劳动力作用愈来愈强，是稻谷生产技术进步方向。向云等[10]提出化肥、机械对劳动力的替代关系较为显著，农业机械技术导向为主是柑橘技术进步的发展方向。 综上所述，已有研究大多集中在要素间替代关系测算与要素替代关系对农业技术进步方向影响上，即要素间替代关系能影响其投入比例，进而在农业生产增长中发挥重要作用，已有丰富成果为后续研究提供参考，大多学者仍关注农业内卷化生产，鲜有针对设施园艺作物的分析，农业生产率变化的内在机制实证也很少见。因此，考虑要素间替代关系分析的基础上，以设施黄瓜为研究对象，从劳动、土地生产率两率变化关系去分析农业生产方式的改变，从基本生产要素去探究生产率变化的内在原因，说明要素替代关系、技术进步在生产中所起到的作用。
1 数据来源与方法
1.1 数据来源
考虑到设施黄瓜种植利润较高、普遍、抗药性强，目前设施黄瓜面积121.4 hm2，占全国设施蔬菜面积的47.85%，具有典型代表性，选取2008—2019年《全国农产品成本收益资料汇编》全国平均数据进行分析。
1.2 变量选取
产出变量是劳动生产率（单位劳动投入所获产量）和土地生产率（单位面积产量）。投入变量是三大生产要素：资本、劳动、土地投入。技术变量反映农户对技术的需求程度，农业机械技术使用情况，用机械工作费用来表示，生物化学技术则是施肥支出来说明。
1.3 方法介绍
三大基本投入要素综合组合决定了农业产出，建立C-D生产函数模型来估计生产率和要素间的替代关系，一定技术条件下投入与产出关系的数学模型可以表示为Y=f（F，L，K）;假设资本、劳动力、土地的价格分别为r、w和t。在消费既定条件下，C≤wL+rK+tF，实现不同要素投入组合的最优产出。根据生产函数基本形式来设定表达式：
Yt=A（t）αLtβFtγut（1）
其中Yt表示t时期设施黄瓜单位面积产量，综合技术水平是A，资本投入K，劳动力投入L，F则是代表土地投入。α、β、γ表示要素产出弹性系数，u是随机干扰项，u≤1。假设规模报酬不变，则α+β+γ=1。C-D函数表达式可转化为生产投入要素生产率的形式：
Yt/Lt=A（t）（Kt/Lt）α（Ft/Lt）γut（2）
Yt/Ft=A（t）（Kt/Ft）α（Lt/Ft）βut（3）
式（2）、（3）进行自然对数转换，则可以進行线性估计即得到：
ln（Yt/Lt）=lnA（t）+αln（Kt/Lt）+γln（Ft/Lt）+εt（4）
ln（Yt/Ft）=lnA（t）+αln（Kt/Ft）+βln（Lt/Ft）+εt（5）
式（4）、（5）分别劳动生产率、土地生产率。实际生产会用施肥和机械技术，其各自代表着土地节约型、劳动节约型技术，并均在土地生产率和劳动生产率有提高效果，得到下式（6）与（7）。
ln（Yt/Lt）=lnA（t）+αln（Kt/Lt）+γln（Ft/Lt）+Lmac+εt（6）
ln（Yt/Ft）=lnA（t）+αln（Kt/Ft）+βln（Lt/Ft）+Lfer+εt（7）
2 要素投入及替代关系分析
2.1 要素投入分析
2.1.1 劳动要素价格及其投入变化。表1来看雇工价格呈不断上升趋势，具体来看，2008—2010年雇工工价涨幅为19%，2012—2014年，雇工工价增长到达高点，由52.56元/d增加到69.62元/d，上涨了17.06元/d，在2018年雇工价突破100元/d。劳动力稀缺会导致该要素价格上涨，要素投入结构也会发生变化。
2.1.2
农业技术类型及其需求变化。设施黄瓜生产需生物化学、农业机械技术的支持。2008—2019年机械作业费有明显上升趋势。2008—2016年呈加速上涨，从455.70元/hm2到1 376.10元/hm2，涨幅高达3倍;2017—2019年增长缓慢，从1 345.95元/hm2到1 399.35元/hm2，仅增长了53.4元/hm2。2008—2019年施肥费用支出总体呈现先增加后减少。2008—2014年施肥折纯用量缓慢增长，年均增长83.10 kg/hm2。2015—2019年开始呈现波浪式下降变化，虽变化但化肥折纯用量维持在930 kg/hm2上下，最高达1 032.00 kg/hm2，最低近897.45 kg/hm2。综合而言，年均机械费增长、施肥费用先增后减走势，代表种植户对农业科技的需求以及对绿色生产方式的重视，同时也反映农业科技快速扩散和广泛应用。化肥折纯用量有所减缓，代表化肥投入趋于较稳状态，也与近年来大力推行绿色农业及农家肥施用有关。
2.1.3
资本要素投入变化。土地生产成本总体呈加速增长。2008—2014年，增幅101.7%;2015—2019年增长较缓慢，涨幅为75.67%，尤其从2014年开始，生产成本超11.5万元/hm2，之后都保持在11.5万元/hm2以上。物质与服务费在生产成本的比重大，反映物质投入、技术水平应用情况，代表资本的投入方向且暗含其所带来的作用。
2.2 要素替代变化 三大基本要素中土地要素缺变动性，故侧重分析劳动和资本要素对土地的替代作用，从三方面[资本土地比（元/hm2）、资本劳动比（元/d）和劳动土地比（d/hm2）]进行分析（图1）。
2.2.1 劳动土地替代。单位面积劳动力投入，是单位面积土地所投劳动天数（d/hm2）。2008—2019年，设施黄瓜生产的劳动土地比呈现下降趋势。2008—2013年，每公顷劳动投入基本保持上升。2013—2019年可明显看到稳步下降，从1 080.30 d/hm2下降到815.40 d/hm2，下降了264.90 d/hm2。说明单位面积土地生产所需劳动力投入逐渐不足，劳动土地比的下降反映技术、资本对劳动力的替代。 2.2.2 资本劳动替代。单位劳动所需资本投入（元/d），资本劳动比总体是先稳定后加速上涨，以2013年为界，2008—2013年资本劳动比增速缓慢，从2008年的34.4元/d增长到2013年的55.86元/d，增长了21.46元;2013年后，从69.62元/d上涨到2019年108.97元/d，增长了39.35元/d。资本与劳动要素相比，资本投入是大幅增加的，说明资本对劳动要素的替代作用较为强劲，能快速进行替代。
2.2.3 资本土地替代。 单位土地相应的资本投入，是先加速上升后缓慢增长。2008—2019年以来，设施黄瓜的资本土地比呈现先加速上升再平稳上升两个阶段，以2013年为分水岭，2008—2013年，资本土地比迅速增长，增长了57 379.35元/hm2，增长近2倍;2014—2019年资本土地比增速缓慢，增加了10 782.75元/hm2。资本土地比不断增长，代表生产资金集约投入和替代劳动的过程。
3 生产率变动因素分析
3.1 农业生产率
由图2可知，设施黄瓜的劳动生产率基本上呈稳步增长，土地生产率总体呈现先低后升。劳动生产率上涨幅度达1.5倍，证明设施黄瓜获得相同产量时的劳动要素投入不到以前投入的一半，资本和技术的投入促进劳动生产率提高，有效替代劳动力。土地生产率在2008—2011年呈现下降势态，从76 498.5 kg/hm2到72 128.25 kg/hm2，减少了4 370.25 kg/hm2;2012—2019年基本维持上涨趋势，由80 168.7 kg/hm2上涨到85 260.3 kg/hm2，增加了5 091.6 kg/hm2。
3.2 模型变量理论说明
模型中自变量有劳动土地比、土地劳动比、资本劳动比、资本土地比、化肥折纯用量和机械作业费，是影响土地生产率、劳动生产率的因素，影响土地生产率是资本土地比、劳动土地比，各自代表资本、劳动要素对土地的替代，都利于提高土地生产率，与此同时，化肥施用也可促农作物吸收化肥中有益物质，有助生长并提高土地生产率;余下3个自变量均是劳动生产率的影响因素，其中资本劳动比与土地劳动比是主要影响因素，分别是资本、土地对劳动的替代，而机械技术的代表是机械作业费，具解放劳动力的特征。
3.3 实证分析
运用Stata 15.1软件进行数据处理及回归，因所用数据是时间序列数据，及易出现自相关的问题，所以进行一次BG检验，检验结果表明模型4个均通过了BG检验，OLS回归直接得出所证结果见下表3。模型一、二是验证土地生产率（Y/F）影响因素，模型一中包括劳动土地比和资本土地比两个主要的自变量，模型二中再加入肥折纯用量变量（fer）。模型三、四是验证劳动生产率影响（Y/L）因素，模型三中有土地劳动比、资本劳动比，模型四再加入将机械作业费（mac）。
由表3可知，模型一、二回归结果稳定，模型一土地生产率的劳动土地比、资本土地比均有显著正向影响，在0.01水平下显著;模型二与模型一相比有些许下降，显著性水平均降至0.05，且化肥折纯用量并不显著。说明在其他要素不变的情况下，单位面积资本、劳动要素投入越高，土地生产率也越高。同时也印证了现实生产过程中，耕地面积基本稳定，随着经济社会的快速发展，资本要素投入量增加，会替代土地要素使土地生产率提高;再就是农村劳动力资源稀缺，导致劳动价格上涨，土地生产率有所下降。但化肥折纯用量并没起明显的作用，未能使土地生产率进一步提高，可能是化肥用量保持较稳定数值，和增加自用农家肥有关。设施黄瓜生产主要是依靠资本增密投入来提高土地生产率。
模型三土地劳动比、资本劳动比均对劳动生产率有显著正向影响在0.05水平下显著;模型四加入机械费用，发现其对劳动生产率在0.10的水平上有显著影响。意味着其他要素不变的条件下，单位劳动的土地、机械要素提高，会对劳动生产率产生影响。近年来，农村劳动力大量转移到城市，大幅投入资本促进劳动生产率的提高，农业机械设备是主要方式之一，机械的使用替代劳动并提高劳动生产率，同时也说明资本集约投入对土地有促进作用。
4 结论与讨论
该研究分析生产要素间替代关系来揭示设施黄瓜的生产潜力，从较长跨度时间来探讨生产方式改变，分析要素投入结构、替代关系与生产率变化的原因。主要结论如下：
从要素投入结构来看，设施黄瓜生产中劳动投入呈稳步上涨趋势，雇工工价从2008年34.40元/d涨至2019年108.97元/d，涨幅近3倍，再次印证了设施蔬菜是劳动密集型产业;资本要素的投入呈现加速上涨的态势，也侧面反映出资本大幅投入所起的作用。2008—2019年三大基本生产要素投入基本维持在较稳定状态，此后资本大幅增加加快了对土地以及劳动要素的替代。从农业生产效率来看，2008—2019年，土地生产率、劳动生产率基本是“双升”趋势，仅在2011、2018年出现了下降现象。依赖劳动力密集投入，进行内卷化生产虽带来了极高土地生产率并维持小农经济的长期稳存，但实际上看，这种生产方式中的劳动生产率低下。2012开始土地生产率及劳动生产率开始加速上涨，这种增长也说明农业生产方式开始转变，资本关键作用开始显现。实证表明，劳动土地比、资本土地比均对土地生产率提高有促进作用，但化肥折纯用量作用并不显著;土地劳动比、资本劳动比以及机械作业费均促进劳动生产率提高，其中机械技术代替劳动，对解放劳动力起促进作用，而资金集约投入土地，会促使土地生产率提高。
具典型代表性的设施黄瓜在生产过程中资本的投入所发挥的作用越来越不容小觑，资本密集投入替代了土地和劳动力是设施蔬菜发展的趋势。此时要顺势而为，在设施蔬菜生产中极大发挥出资本要素关键作用，通过调整设施蔬菜产业结构，合理有效配置资源来促进设施蔬菜生产的加快转型。同时要提高设施蔬菜种植者自身的素质和农业技术应用水平，因设施蔬菜产业不仅是劳动密集型产业同时也是技术密集型产业，培养新时代主動适应设施农业现代化生产和产业发展需要的新型职业农民，注重科技创新带来的巨大作用，对种植户节约成本、增产增收起到促进作用。
参考文献
[1] 刘欣月，田志宏.我国玉米生产的要素替代性[J].中国农业大学学报，2019，24（11）：214-222.
[2] 黄建强，曹景，戴素强.基于超越对数粮食生产模型投入要素替代研究[J].科技管理研究，2019，39（6）：214-221.
[3] 陈芙蓉，赵一夫.中国玉米生产要素替代关系及技术进步路径分析：基于主产省2000—2016年数据[J].湖南农业大学学报（社会科学版），2019，20（1）：26-34.
[4] 宋海风，刘应宗.小麦生产中农业机械与劳动力替代弹性及地区差异测算[J].中国农机化学报，2019，40（2）：200-206.
[5] 王昆鹏，李星光，邵砾群.矮化栽培模式下苹果生产要素替代关系研究[J].北方园艺，2020（14）：162-169.
[6] 周曙东，李幸子.要素价格上涨对要素投入结构的影响研究：以花生生产为例[J].农业现代化研究，2020，41（1）：125-134.
[7] 李志俊.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[J].财经论丛，2014（7）：10-15.
[8] 林善浪，胡小丽.农村过疏化、要素替代与农业技术选择[J].财贸研究，2018，29（7）：42-54.
[9] 张利国，刘辰，陈苏.要素价格诱导稻谷生产技术进步与要素替代：以南方稻作区为例[J].农业经济与管理，2020（3）：16-29.
[10] 向云，祁春节，王伟新.柑橘生产的要素替代关系及增长路径研究：基于主产区面板数据的实证分析[J].中国农业大学学报，2017，22（7）：200-209.
关键词 设施蔬菜;C-D生产函数;要素替代;生产率
中图分类号 S-9-文献标识码 A文章编号 0517-6611（2021）11-0201-04
doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.054
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
Analysis of Substitution Relationship between Production Factors of Facility Cucumber in China
LI Meng，LI Qing
（School of Economics and Management，Tarim University，Alar，Xinjiang 843300）
Abstract In order to further clarify the change of factor endowment and change of factor substitution，the production function was established to analyze the typical facility cucumber by using the data of the National Agricultural Product Cost and Benefit Data Collection from 2008 to 2019. The results showed that labor and capital input showed a steady rise in the production process of facility cucumber in the past 12 years， and land productivity and labor productivity basically showed a “double rise” trend， and only declined in 2011 and 2018， indicating that the important role of capital was prominent and agricultural production was changing quietly.The empirical results showed that the ratio of labor to land and the ratio of capital to land both promote the improvement of land productivity， but the effect of fertilizer conversion is not significant. The ratio of land to labor， the ratio of capital to labor and the operating cost of machinery all have a promoting effect on the improvement of labor productivity. Among them， mechanical technology replaces labor factors to promote the improvement of labor productivity， and intensive capital investment in land will make land productivity increase.
Key words Facility vegetables;C-D production function;Factor substitution;Productivity
隨着工业化、城市化进程的不断加速，劳动力资源稀缺问题凸显，导致劳动力要素禀赋约束不断强化，农业生产中各投入要素对产出的影响包含与该投入要素的变化，以生产要素间替代关系作为出发点，分析要素投入结构变动的趋势，探寻其内在原因对优化农业生产要素投入组合，种植结构调整具重要意义。近年来，随农业现代化发展，具劳动资本技术密集型的设施蔬菜产业发展迅猛。2018年，中国设施园艺面积达410万hm2，居世界第一位。劳动力、资本要素在现代农业生产过程中起到关键作用，但二者发生波动时，生产中会出现要素配置不合理、农民持续增收效果不佳等诸多问题及挑战。为研究在农业生产过程中要素投入的变化规律及技术变革在其中发挥的作用，该研究以设施黄瓜的生产为例去探讨上述问题，发现其中悄然发生的变化。
有关生产要素间替代关系的测算：刘欣月等[1]以玉米为例，发现机械、化肥与分别与劳动力间存在替代关系，两者相较之下，机械替代作用更为显著。黄建强等[2]提出粮食增产与用种量、农机动力间替代劳动有关。陈芙蓉等[3]对中国玉米生产要素间替代关系分析，发现化肥能够解放劳动力，对玉米生产所做的贡献较大。宋海风等[4]发现机械对劳动力有替代作用，随农机水平的提高，替代的难度也随之增强。再者是替代关系对技术进步的影响研究：王昆鹏等[5]发现矮化苹果种植中机械对劳动力的替代弹性是最高的，机械技术导向为主是技术进步的方向。周曙东等[6]发现机械与化肥对劳动的替代弹性较大，说明更多物质投入替代劳动已成为花生生产技术的发展方向。李志俊[7]认为人力资本的引入提高了资本对土地的替代能力。林善浪等[8]以农村过疏化为视角分析得出农村人口密度对农业技术选择有显著影响，人少倾向于机械技术，人多选生物化学技术。张利国等[9]发现机械替代劳动力作用愈来愈强，是稻谷生产技术进步方向。向云等[10]提出化肥、机械对劳动力的替代关系较为显著，农业机械技术导向为主是柑橘技术进步的发展方向。 综上所述，已有研究大多集中在要素间替代关系测算与要素替代关系对农业技术进步方向影响上，即要素间替代关系能影响其投入比例，进而在农业生产增长中发挥重要作用，已有丰富成果为后续研究提供参考，大多学者仍关注农业内卷化生产，鲜有针对设施园艺作物的分析，农业生产率变化的内在机制实证也很少见。因此，考虑要素间替代关系分析的基础上，以设施黄瓜为研究对象，从劳动、土地生产率两率变化关系去分析农业生产方式的改变，从基本生产要素去探究生产率变化的内在原因，说明要素替代关系、技术进步在生产中所起到的作用。
1 数据来源与方法
1.1 数据来源
考虑到设施黄瓜种植利润较高、普遍、抗药性强，目前设施黄瓜面积121.4 hm2，占全国设施蔬菜面积的47.85%，具有典型代表性，选取2008—2019年《全国农产品成本收益资料汇编》全国平均数据进行分析。
1.2 变量选取
产出变量是劳动生产率（单位劳动投入所获产量）和土地生产率（单位面积产量）。投入变量是三大生产要素：资本、劳动、土地投入。技术变量反映农户对技术的需求程度，农业机械技术使用情况，用机械工作费用来表示，生物化学技术则是施肥支出来说明。
1.3 方法介绍
三大基本投入要素综合组合决定了农业产出，建立C-D生产函数模型来估计生产率和要素间的替代关系，一定技术条件下投入与产出关系的数学模型可以表示为Y=f（F，L，K）;假设资本、劳动力、土地的价格分别为r、w和t。在消费既定条件下，C≤wL+rK+tF，实现不同要素投入组合的最优产出。根据生产函数基本形式来设定表达式：
Yt=A（t）αLtβFtγut（1）
其中Yt表示t时期设施黄瓜单位面积产量，综合技术水平是A，资本投入K，劳动力投入L，F则是代表土地投入。α、β、γ表示要素产出弹性系数，u是随机干扰项，u≤1。假设规模报酬不变，则α+β+γ=1。C-D函数表达式可转化为生产投入要素生产率的形式：
Yt/Lt=A（t）（Kt/Lt）α（Ft/Lt）γut（2）
Yt/Ft=A（t）（Kt/Ft）α（Lt/Ft）βut（3）
式（2）、（3）进行自然对数转换，则可以進行线性估计即得到：
ln（Yt/Lt）=lnA（t）+αln（Kt/Lt）+γln（Ft/Lt）+εt（4）
ln（Yt/Ft）=lnA（t）+αln（Kt/Ft）+βln（Lt/Ft）+εt（5）
式（4）、（5）分别劳动生产率、土地生产率。实际生产会用施肥和机械技术，其各自代表着土地节约型、劳动节约型技术，并均在土地生产率和劳动生产率有提高效果，得到下式（6）与（7）。
ln（Yt/Lt）=lnA（t）+αln（Kt/Lt）+γln（Ft/Lt）+Lmac+εt（6）
ln（Yt/Ft）=lnA（t）+αln（Kt/Ft）+βln（Lt/Ft）+Lfer+εt（7）
2 要素投入及替代关系分析
2.1 要素投入分析
2.1.1 劳动要素价格及其投入变化。表1来看雇工价格呈不断上升趋势，具体来看，2008—2010年雇工工价涨幅为19%，2012—2014年，雇工工价增长到达高点，由52.56元/d增加到69.62元/d，上涨了17.06元/d，在2018年雇工价突破100元/d。劳动力稀缺会导致该要素价格上涨，要素投入结构也会发生变化。
2.1.2
农业技术类型及其需求变化。设施黄瓜生产需生物化学、农业机械技术的支持。2008—2019年机械作业费有明显上升趋势。2008—2016年呈加速上涨，从455.70元/hm2到1 376.10元/hm2，涨幅高达3倍;2017—2019年增长缓慢，从1 345.95元/hm2到1 399.35元/hm2，仅增长了53.4元/hm2。2008—2019年施肥费用支出总体呈现先增加后减少。2008—2014年施肥折纯用量缓慢增长，年均增长83.10 kg/hm2。2015—2019年开始呈现波浪式下降变化，虽变化但化肥折纯用量维持在930 kg/hm2上下，最高达1 032.00 kg/hm2，最低近897.45 kg/hm2。综合而言，年均机械费增长、施肥费用先增后减走势，代表种植户对农业科技的需求以及对绿色生产方式的重视，同时也反映农业科技快速扩散和广泛应用。化肥折纯用量有所减缓，代表化肥投入趋于较稳状态，也与近年来大力推行绿色农业及农家肥施用有关。
2.1.3
资本要素投入变化。土地生产成本总体呈加速增长。2008—2014年，增幅101.7%;2015—2019年增长较缓慢，涨幅为75.67%，尤其从2014年开始，生产成本超11.5万元/hm2，之后都保持在11.5万元/hm2以上。物质与服务费在生产成本的比重大，反映物质投入、技术水平应用情况，代表资本的投入方向且暗含其所带来的作用。
2.2 要素替代变化 三大基本要素中土地要素缺变动性，故侧重分析劳动和资本要素对土地的替代作用，从三方面[资本土地比（元/hm2）、资本劳动比（元/d）和劳动土地比（d/hm2）]进行分析（图1）。
2.2.1 劳动土地替代。单位面积劳动力投入，是单位面积土地所投劳动天数（d/hm2）。2008—2019年，设施黄瓜生产的劳动土地比呈现下降趋势。2008—2013年，每公顷劳动投入基本保持上升。2013—2019年可明显看到稳步下降，从1 080.30 d/hm2下降到815.40 d/hm2，下降了264.90 d/hm2。说明单位面积土地生产所需劳动力投入逐渐不足，劳动土地比的下降反映技术、资本对劳动力的替代。 2.2.2 资本劳动替代。单位劳动所需资本投入（元/d），资本劳动比总体是先稳定后加速上涨，以2013年为界，2008—2013年资本劳动比增速缓慢，从2008年的34.4元/d增长到2013年的55.86元/d，增长了21.46元;2013年后，从69.62元/d上涨到2019年108.97元/d，增长了39.35元/d。资本与劳动要素相比，资本投入是大幅增加的，说明资本对劳动要素的替代作用较为强劲，能快速进行替代。
2.2.3 资本土地替代。 单位土地相应的资本投入，是先加速上升后缓慢增长。2008—2019年以来，设施黄瓜的资本土地比呈现先加速上升再平稳上升两个阶段，以2013年为分水岭，2008—2013年，资本土地比迅速增长，增长了57 379.35元/hm2，增长近2倍;2014—2019年资本土地比增速缓慢，增加了10 782.75元/hm2。资本土地比不断增长，代表生产资金集约投入和替代劳动的过程。
3 生产率变动因素分析
3.1 农业生产率
由图2可知，设施黄瓜的劳动生产率基本上呈稳步增长，土地生产率总体呈现先低后升。劳动生产率上涨幅度达1.5倍，证明设施黄瓜获得相同产量时的劳动要素投入不到以前投入的一半，资本和技术的投入促进劳动生产率提高，有效替代劳动力。土地生产率在2008—2011年呈现下降势态，从76 498.5 kg/hm2到72 128.25 kg/hm2，减少了4 370.25 kg/hm2;2012—2019年基本维持上涨趋势，由80 168.7 kg/hm2上涨到85 260.3 kg/hm2，增加了5 091.6 kg/hm2。
3.2 模型变量理论说明
模型中自变量有劳动土地比、土地劳动比、资本劳动比、资本土地比、化肥折纯用量和机械作业费，是影响土地生产率、劳动生产率的因素，影响土地生产率是资本土地比、劳动土地比，各自代表资本、劳动要素对土地的替代，都利于提高土地生产率，与此同时，化肥施用也可促农作物吸收化肥中有益物质，有助生长并提高土地生产率;余下3个自变量均是劳动生产率的影响因素，其中资本劳动比与土地劳动比是主要影响因素，分别是资本、土地对劳动的替代，而机械技术的代表是机械作业费，具解放劳动力的特征。
3.3 实证分析
运用Stata 15.1软件进行数据处理及回归，因所用数据是时间序列数据，及易出现自相关的问题，所以进行一次BG检验，检验结果表明模型4个均通过了BG检验，OLS回归直接得出所证结果见下表3。模型一、二是验证土地生产率（Y/F）影响因素，模型一中包括劳动土地比和资本土地比两个主要的自变量，模型二中再加入肥折纯用量变量（fer）。模型三、四是验证劳动生产率影响（Y/L）因素，模型三中有土地劳动比、资本劳动比，模型四再加入将机械作业费（mac）。
由表3可知，模型一、二回归结果稳定，模型一土地生产率的劳动土地比、资本土地比均有显著正向影响，在0.01水平下显著;模型二与模型一相比有些许下降，显著性水平均降至0.05，且化肥折纯用量并不显著。说明在其他要素不变的情况下，单位面积资本、劳动要素投入越高，土地生产率也越高。同时也印证了现实生产过程中，耕地面积基本稳定，随着经济社会的快速发展，资本要素投入量增加，会替代土地要素使土地生产率提高;再就是农村劳动力资源稀缺，导致劳动价格上涨，土地生产率有所下降。但化肥折纯用量并没起明显的作用，未能使土地生产率进一步提高，可能是化肥用量保持较稳定数值，和增加自用农家肥有关。设施黄瓜生产主要是依靠资本增密投入来提高土地生产率。
模型三土地劳动比、资本劳动比均对劳动生产率有显著正向影响在0.05水平下显著;模型四加入机械费用，发现其对劳动生产率在0.10的水平上有显著影响。意味着其他要素不变的条件下，单位劳动的土地、机械要素提高，会对劳动生产率产生影响。近年来，农村劳动力大量转移到城市，大幅投入资本促进劳动生产率的提高，农业机械设备是主要方式之一，机械的使用替代劳动并提高劳动生产率，同时也说明资本集约投入对土地有促进作用。
4 结论与讨论
该研究分析生产要素间替代关系来揭示设施黄瓜的生产潜力，从较长跨度时间来探讨生产方式改变，分析要素投入结构、替代关系与生产率变化的原因。主要结论如下：
从要素投入结构来看，设施黄瓜生产中劳动投入呈稳步上涨趋势，雇工工价从2008年34.40元/d涨至2019年108.97元/d，涨幅近3倍，再次印证了设施蔬菜是劳动密集型产业;资本要素的投入呈现加速上涨的态势，也侧面反映出资本大幅投入所起的作用。2008—2019年三大基本生产要素投入基本维持在较稳定状态，此后资本大幅增加加快了对土地以及劳动要素的替代。从农业生产效率来看，2008—2019年，土地生产率、劳动生产率基本是“双升”趋势，仅在2011、2018年出现了下降现象。依赖劳动力密集投入，进行内卷化生产虽带来了极高土地生产率并维持小农经济的长期稳存，但实际上看，这种生产方式中的劳动生产率低下。2012开始土地生产率及劳动生产率开始加速上涨，这种增长也说明农业生产方式开始转变，资本关键作用开始显现。实证表明，劳动土地比、资本土地比均对土地生产率提高有促进作用，但化肥折纯用量作用并不显著;土地劳动比、资本劳动比以及机械作业费均促进劳动生产率提高，其中机械技术代替劳动，对解放劳动力起促进作用，而资金集约投入土地，会促使土地生产率提高。
具典型代表性的设施黄瓜在生产过程中资本的投入所发挥的作用越来越不容小觑，资本密集投入替代了土地和劳动力是设施蔬菜发展的趋势。此时要顺势而为，在设施蔬菜生产中极大发挥出资本要素关键作用，通过调整设施蔬菜产业结构，合理有效配置资源来促进设施蔬菜生产的加快转型。同时要提高设施蔬菜种植者自身的素质和农业技术应用水平，因设施蔬菜产业不仅是劳动密集型产业同时也是技术密集型产业，培养新时代主動适应设施农业现代化生产和产业发展需要的新型职业农民，注重科技创新带来的巨大作用，对种植户节约成本、增产增收起到促进作用。
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