人工成本约束下苹果生产环节资本替代劳动的潜力研究

张旭青，杜丽永，朱启荣

（1. 淮阴师范学院经济与管理学院，江苏 淮安 223001；2. 山东财经大学国际经贸学院，山东 济南 250014）

中国是苹果生产和出口大国，苹果产量约占世界50%以上[1]。苹果种植已成为苹果主产区农户的重要收入来源。然而，随着农村青壮年劳动力的大量外流，进城农民工收入不断增加，农业劳动力成本也随之大幅上涨。作为一种劳动密集型农产品，劳动力成本上升逐渐成为制约中国苹果产业可持续发展的不利因素。统计数据表明，2017年人工成本已经占到苹果生产成本的68.12%（根据《全国农产品成本收益资料汇编》数据计算）。人工成本的上升抑制了苹果生产者的利润空间，打击了种植积极性，也降低了中国苹果产业的国际竞争力。因此，如何控制人工成本过快增长，已成为苹果产业发展亟待解决的问题。

人工成本取决于劳动力价格和投入的劳动力数量。受人们收入不断上升和工资刚性的影响，劳动力价格上升基本不可逆转，因而降低苹果生产人工成本的关键在于减少劳动投入量，包括家庭用工投入和雇工投入。从国内外经验来看，削减农业生产劳动投入主要依靠提升农业机械化作业水平。那么，中国苹果生产是否可以像粮食生产那样依靠机械来替代劳动？事实上，机械作业费只是物质资本投入的一种类型，代表的是机械化技术。苹果生产除了机械投入，还有肥料、农药和品种改良等其他物质，这些其他物质投入代表的是化学和生物技术。那么，苹果生产中代表生化技术的其他物质投入是否也可以发挥替代劳动的作用？进一步讲，代表不同技术类型的机械和其他物质投入对家庭用工和雇工是否具有相同的替代能力？只有厘清上述问题，才能充分发挥资本替代劳动的潜力，找到减少苹果生产劳动投入的切实路径，真正推进中国苹果产业供给侧改革，降低生产成本，促进产业健康发展。

要素替代最早可以追溯至Hicks[2]指出的“要素相对价格的变化会诱致要素使用偏向”。但是，真正将诱致性创新纳入农业技术进步与要素替代研究，则是1970年代以后。Hayami和Ruttan[3]提出，农业技术创新方向是按照市场价格信号，促进丰裕要素替代稀缺要素，日本由于人多地少，技术创新主要是以生化投入替代土地，美国由于地广人少，技术创新则主要是以机械替代劳动力。Binswanger[4]利用美国农业数据，衡量多生产要素下要素替代关系，测算出美国农业中机械与劳动力之间的替代弹性约为0.85。之后一些研究者将研究范围扩及其他国家，例如加拿大农业[5]、非洲农业[6]、中国农业[7-8]等。这些研究结果亦支持诱致性技术创新理论，但是要素类型则各有差异。

进入21世纪，伴随中国劳动力价格持续上升，农业生产中机械替代劳动问题也引起国内学者的广泛关注，相关的研究成果不断涌现，主要表现在三个方面：一是研究对象从以粮食作物为主逐渐扩展到多种经济作物。现有研究既有关注粮食总体[9]，也有针对单个粮食品种，如小麦[10]和玉米[11]。部分学者也尝试分析经济作物，如油菜[12]、柑橘[13]和苹果[14]。这些研究认为，农业生产中机械对劳动产生了较为明显的替代效应。二是研究方法和数据来源多样化。现有研究建模的方法包括不变替代弹性生产函数[15]、可变替代弹性生产函数[16]、超越对数生产函数[17]、超越对数成本函数[18]和随机前沿生产函数[19]等。基于不同的函数，产生了多种弹性计算公式，闵师等[20]认为，Morishima 替代弹性比直接替代弹性与 Allen 替代弹性好。不同的替代弹性估计方法对变量和数据要求不同。常见的数据来源包括各省统计年鉴数据、全国农产品成本收益资料汇编数据、农村固定观测点数据和其他农户微观调查数据，其中以全国农产品成本收益资料汇编数据使用较多。三是研究视角日趋多元化，研究中纳入了地形和人力资本等因素。例如，李志俊[21]引入人力资本，发现人力资本影响了农业生产要素替代能力。郑旭媛和徐志刚[22]指出，地形地貌决定机械—劳动替代难度，影响农户利用机械替代劳动和农业机械化进程。

现有文献对农业生产中机械替代劳动的研究较为充分，但仍有待完善：一是对劳动密集型农产品如苹果的研究相对较少。通过作者实地调查，由于产品属性和外部种植条件不同，针对粮食作物得出的通过机械化替代劳动力的研究结论不宜直接套用于苹果上，因为代表生化技术的化学产品、品种改良等其他物质投入在苹果生产中也发挥了替代劳动的作用；二是现有研究都笼统地将家庭用工与雇工视为同质劳动力进行分析，这一假设对于粮食作物是适合的，因为粮食生产中雇工占劳动投入的比重比较低，但是对雇工占比已达30%左右的苹果而言是不恰当的；三是鲜有研究涉及代表不同技术类型的物质资本与异质性劳动替代/互补关系的分析，不同资本与家庭用工和雇工是替代抑或是互补关系尚未明确，而忽视上述变化和关系，可能导致节约苹果生产劳动力投入的相关政策建议缺乏针对性，不能有效地挖掘苹果生产中资本替代劳动的潜力。

鉴于此，本文以苹果生产环节为例，利用全国和7个苹果主产省份面板数据，将资本区分为代表不同技术类型的机械和其他物质，劳动区分为两种异质性劳动投入家庭用工和雇工，采用超越对数生产函数法，分析了1998—2017年苹果生产用工出现的结构性变化及其成因，分别测算了机械和其他物质与家庭劳动和雇工的替代弹性，以期为政府制定相关政策、引导苹果产业健康发展提供科学依据。

1 研究方法

1.1 变量选取和说明

衡量资本与劳动替代关系的关键指标——资本—劳动替代弹性在经济理论分析和政策制定中具有重要意义。与晏百荣等[14]、霍学喜和侯建昀[23]、杨浩然和刘悦[24]研究不同，本研究将苹果生产中劳动投入区分为家庭用工和雇工2种要素类型，即将苹果生产的全部投入要素类型分为家庭用工、雇工、机械和包括化肥在内的其他物质，共计4种类型生产要素。劳动投入进一步区分为家庭用工和雇工，主要是基于如下考虑：第一，雇工与家庭用工存在明显的外在差异，家庭用工来自生产者及其家庭成员，雇工来自农户家庭外部的劳动力市场，两者在年龄、性别结构上不同，王颜齐等[25]指出雇工中年龄偏大的女性和男性劳动力占据多数；第二，更为重要的是，陈锡文[26]、罗必良[27]和韩朝华[28]指出，雇工在责任心和剩余索取权方面与家庭用工有着显然的内在差别，这也导致了农业生产雇佣劳动监督难的问题。因此，本研究将雇工和家庭用工视为异质性劳动投入要素，在此基础上，分别定量测算机械与家庭用工和雇工、其他物质与家庭用工和雇工、雇工与家庭用工之间的替代弹性。而如果不加区分笼统地测算资本与劳动替代弹性，显然在理论和政策上将缺少细化和针对性。

1.2 数据来源

本研究所使用的数据主要来源于国家发展和改革委员会价格司编撰的《全国农产品成本收益资料汇编》（1999—2018）所记录的苹果数据资料。由于《全国农产品成本收益资料汇编》自从1998年以后才有雇工方面的信息，因而样本期间选择1998—2017年，共计20年。为了构建完整的面板数据，样本省份只选择数据较为齐全的省份，包括陕西、山东、河南、山西、河北、甘肃和辽宁等7个省份。这7个省份分布于黄土高原和渤海湾两大苹果种植优势产区，是中国最主要的苹果供应地，苹果产量占中国苹果总产量的比例超过90%。家庭用工投入、雇工投入、机械投入和其他物质投入分别用家庭用工天数、雇工天数、机械作业费和其他物质与服务费用来衡量，苹果产出用主产品产量来衡量。其中，1998—2003年家庭用工天数等于用工数量减去雇工天数计算得到，2004—2017年家庭用工天数来自资料汇编的直接记载；其他物质与服务费用等于物质与服务费用减去机械作业费，由于2004年成本调查核算指标作了重大调整，2004版的物质与服务费用=1998版的物质费用+期间费用+税金-土地承包费，因而按照上述公式重新计算得到1998—2003年的物质与服务费用；山东省缺失2002年的数据，采用插入法处理。

为了避免物价因素影响，利用《中国统计年鉴》公布的农业生产资料价格指数对机械作业费和其他物质与服务费用进行折算，统一换算成1998年的不变价格。变量的描述性统计见表1。

表1 变量描述性统计Table 1 Descriptive statistics of variables

1.3 模型设定

要素替代弹性的测算前提是选择合适的函数形式。考虑到变量数据的可得性，本研究选择构建超越对数生产函数为：

式中：i代表省份，t代表年份，因变量Yit代表第i省第t年苹果产出，Mit、Fit、Hit和Oit分别表示机械投入、家庭用工投入、雇工投入和其他物质投入。µi为个体效应，表示不随时间变化的省份个体异质性；Φt为年份效应，用以控制各省共同面临的外来冲击；εit为扰动项。

面板数据可以使用混合OLS、固定效应或随机效应模型进行估计。面板数据的F检验、LM检验和Hausman检验先后拒绝“不存在个体效应”和“个体随机”2个假设，说明应选择个体固定效应模型。所有年度虚拟变量的联合显著性检验拒绝“无时间效应”的原假设，说明应在模型中包括时间效应。因此，本研究估计双向固定效应。考虑到本研究面板数据具有“大T、小N”特点，对扰动项εit可能存在的组间异方差、组内自相关或组间同期相关进行检验，发现存在组间异方差和组内自相关。因此，参照陈强[29]的研究，采用FGLS估计，对固定效应模型的组间异方差和组内自相关进行修正。

由式（1）可得各投入要素的产出弹性，以家庭用工为例，家庭用工产出弹性为：

借鉴王欧等[17]、郝枫[30]和孔祥智等[31]基于超越对数生产函数推导出来的Hicks替代弹性公式，要素A—要素B替代弹性为：

式中：A、B代指家庭用工投入、雇工投入、机械投入和其他物质投入中任意两个要素。替代弹性σAB>0，则要素之间为替代关系；σAB<0，则要素之间为互补关系。σAB绝对值越大，两种要素之间的替代或互补关系就越强。

2 结果与分析

2.1 近20年来苹果生产用工变化分析

过去二十年，苹果生产的劳动投入呈现波动式下降趋势。用工数量从1998年的730.50工日/hm2减少至2017年的532.20工日/hm2，减少了198.30工日/hm2，降幅达到27.15%（图1）。这与胡瑞法和黄季焜[32]所观察到的“1980—1997年期间农民对苹果生产的劳动投入基本保持不变”存在明显区别。从成本看，人工成本在苹果生产成本中所占比重越来越高。1998—2017年苹果生产的人工成本从7 020.00元/hm2增加至46 664.40元/hm2，人工成本占生产成本比重从1998年的53.10%上升至2017年的68.12%。

图1 1998—2017年中国苹果生产用工数量和结构Fig. 1 Number and structure of apple production labors in China from 1998 to 2017

相对要素价格变化诱致资本替代劳动是导致苹果生产用工数量减少的重要原因。根据Hayami和Ruttan[3]诱致性技术创新理论，要素投入变化受生产要素价格变化影响，相对便宜和丰裕的要素会替代相对昂贵和稀缺的要素。本研究利用农业雇工工价衡量农业劳动力价格，利率衡量资本价格，雇工工价与年利率的比率估算劳动与资本的相对价格。1998年以来，农业雇工工价不断上升，从13.99元/工日增加到2017年的99.29元/工日。年加权平均利率则从1998年的5.03%逐渐降至2017年的1.50%。因而劳动与资本的相对价格呈现上升趋势。劳动与资本相对要素价格上升导致苹果生产中资本逐渐替代劳动，包括化肥、农药和机械等在内的一系列物质资本投入替代劳动投入。按1998不变价格计算，1998—2017年苹果物质与服务费用从8 525.40元/hm2增加至12 071.40元/hm2，增长41.59%。

伴随数量变化的同时，苹果生产用工结构也发生了显著的变化。苹果生产者在减少家庭用工投入的同时增加雇工投入。1998—2017年家庭用工天数从709.50工日/hm2减少至381.90工日/hm2，下降46.17%。相反，雇工天数从1998年的21.00工日/hm2增至2017年的150.30工日/hm2，增长7.16倍。这导致苹果用工中雇工在劳动投入中占比从1998年的2.87%大幅上升至2017年的28.24%，而家庭用工占比由97.13%降至71.76%。在人工成本构成中，雇工费用的影响也相应地增加。1998年苹果雇工费用仅为300.09元/hm2，2017年已经攀升至14 923.50元/hm2，增加49.73倍。雇工费用占人工成本比重从1998年的4.27%增加至31.98%。

用工结构之所以发生上述变化，与果农以家庭为单位进行联合劳动供给决策和苹果生产具有季节性密切相关。由于1990年代以后农村外出务工机会逐渐增加，城市非农就业工资收入比经营农业和苹果更高更稳定，因而果农更愿意把家庭一部分劳动力配置到非农就业上，从而带来更好的家庭收入。并且，家庭成员外出打工也有利于分散果农家庭经济风险。苹果生产风险较大，有“大小年”之说，一旦花期出现霜冻，导致花落不结果，因此受灾，可能颗粒无收。因而，果农的子女普遍外出打工，往往只是留守农村的中老年人负责管理果树。在果农生产繁忙时节，如果让在外打工的子女回家帮忙，往返交通费用、误工费用和失业风险使得增加家庭用工的机会成本远高于果农支付给雇工的工钱代价。总之，果农以家庭为单位来配置劳动时间，通过对家庭成员丈夫、妻子和能够工作的孩子进行一定程度的专业化分工和使用雇工，可以提升整个家庭的总效用。另一方面，水果生产具有季节性特征，某些时令节点上需要短时间集中劳动，例如苹果的授粉只有2～3天，时间上不能等。果农对劳动力的短期需求超出家庭自身所能提供的劳动力，因而不得不通过短期雇工以满足劳动力需求，否则就无法保证农活按时完成，尤其是那些规模化和专业化经营的果园。

2.2 要素产出弹性分析

借助Stata14.0软件，采用更为全面的FGLS估计，获得模型估计结果（表2）。作为比较，表2还给出了混合OLS、随机效应和固定效应的估计结果。虽然4种投入要素变量系数未达到显著水平，但是对FGLS估计结果进行交互项和二次项的联合显著性检验，结果在1%显著性水平上拒绝了“二次项和交互项系数全为零”的原假设，因而支持超越对数生产函数的设定。FGLS估计得到的参数代入公式（2）和公式（3）等，可以测算出要素投入的产出弹性和要素之间的替代弹性。

表2 模型估计结果Table 2 Model estimation results

产出弹性测算结果显示，苹果生产中机械、家庭用工、雇工和其他物质的平均产出弹性依次为-0.02、0.32、0.09和0.32（表3）。这说明，在苹果生产中，家庭用工和其他物质是最为重要的两种投入要素，对苹果增产具有重要意义；雇工对产出的贡献排在第三位，对苹果增长起到一定作用；机械的产出弹性为负，说明机械尚不是促进苹果增产的重要要素投入。

表3 生产要素的产出弹性均值Table 3 Output elasticity means of the production factors

从时间维度看，4种类型要素对苹果增产的贡献具有不同的变化趋势（图2）。其他物质投入对苹果增产的贡献呈逐渐上升趋势，并在2010年以后成为第一大影响因素，家庭用工对苹果增产的贡献逐渐退居第二位，雇工对苹果增产的贡献有下降趋势，机械对苹果增产长期以来没有起作用。苹果增产越来越依赖于增加其他物质的投入，这与中国苹果种植分散经营的小农模式不无关系。苹果户的种植面积普遍偏小，并且地块分散[33]。由于购置机械过于昂贵，对果农来讲，促进苹果增产的理性选择是增加他们能够负担得起的化肥、农家肥和农药等其他物质投入。虽然在过去20年中雇工投入有所增长，但是雇工对产出的贡献呈下降趋势，家庭用工仍然是苹果生产劳动力投入的主体。这可能与雇工难、雇工贵等问题有关，其实质是农村劳动力大量外流所导致的季节性劳动力供给相对短缺。机械投入对产出增长不起作用，产出弹性为负数，主要原因可能在于苹果生产中其他物质投入很大程度上替代了机械投入，物质资本投入中机械所占比例很少，如2017年机械作业费只占物质生产费用的4.27%。

图2 1998—2017年要素投入产出弹性Fig. 2 Output elasticity of factor input from 1998 to 2017

2.3 要素替代弹性分析

替代弹性结果显示，机械—家庭用工、机械—雇工、其他物质—家庭用工、其他物质—雇工、雇工—家庭用工、其他物质—机械的平均替代弹性分别为0.81、0.26、-0.51、0.54、0.35和1.28（表4）。这说明，苹果生产4种投入要素中机械与家庭用工、机械与雇工、其他物质与雇工、雇工与家庭用工、其他物质与机械彼此之间总体上都是替代关系，其他物质与家庭用工总体上是互补关系。因为本研究着重探讨的是苹果产业中代表不同技术类型的资本投入替代劳动投入的潜力，所以接下来重点讨论机械和其他物质分别与家庭用工和雇工的关系。

表4 生产要素的替代弹性均值Table 4 Substitution elasticity means of production factors

机械与家庭用工长期保持替代关系，机械与雇工多数年份是互补关系但近年来由互补关系向替代关系转变。机械—家庭用工的替代弹性值显示，2000年以来机械—家庭用工的替代弹性值始终大于0（图3），说明苹果生产中机械与家庭用工已经形成较为稳定的替代关系。这与姜百荣等[14]的研究结论基本一致。另一方面，机械—雇工在2014年以前大多数年份中是互补关系，2014年以后机械—雇工由互补关系开始向替代关系转变，但替代关系较弱。尽管近年来苹果生产中机械—家庭用工、机械—雇工均表现出替代关系，但是与王欧等[17]采用相同方法测算的小麦和稻谷生产中机械—劳动力替代弹性值1.57和2.46相比，苹果生产中机械与家庭用工和雇工的替代弹性仅有0.81和0.26，显然要小得多。苹果生产中机械替代劳动效应较弱，主要源于客观上果树不具有空间位置的整齐划一性，使得苹果生产的关键环节（疏花疏果、套袋摘袋、采摘等）不易实现机械化操作，不得不靠人工。

其他物质投入与家庭用工的关系始终是互补关系，其他物质投入与雇工的关系则保持替代关系，但是近年来其他物质—家庭用工和其他物质—雇工的替代弹性存在逐渐下降的趋势（图3）。由于化肥、农家肥、农药和工具材料的使用需要劳动力投入，而且主要依靠家庭用工投入完成，因而化肥农药等其他物质和家庭用工具有一定的互补关系。另外，随着雇工价格不断上升，苹果生产越来越趋向资本密集型，生产者具有通过化肥等其他物质投入来减少雇工成本的动机，因而使得其他物质和雇工之间呈现出替代关系。上述发现与姜百荣等[14]的研究结论既有相似又有区别，他们认为，苹果生产中化肥和劳动具有显著的替代关系。而本研究认为，化肥和劳动的关系因苹果生产中劳动力投入构成而异，就化肥与家庭用工而言，它们是互补关系，而化肥与雇工则是替代关系。

图3 1998—2017年要素替代弹性Fig. 3 Substitution elasticities of factors from 1998 to 2017

3 结论与建议

3.1 结论

研究表明，1998—2017年人工成本在苹果生产成本中的占比从53.10%上升至68.12%，苹果生产人工成本过高问题凸显；过去20年里，苹果生产中物质与服务费用增加41.59%，用工下降27.15%，与此同时生产用工结构发生显著转变，家庭用工下降46.17%，雇工天数激增715.71%，雇工费用已占人工成本31.98%；其他物质投入和家庭用工投入的产出弹性均为0.32，是影响苹果增产的主要因素。

考察苹果生产中代表不同技术类型的物质资本替代异质性劳动的关系发现，机械与家庭用工和雇工均呈现替代关系，但替代效应不如粮食作物，因此苹果生产很难达到粮食作物那么高的机械化作业水平。其他物质投入与家庭用工是互补关系，与雇工则是替代关系，说明其他物质投入能够发挥替代雇工这部分劳动投入的作用。不仅如此，其他物质投入与雇工的替代弹性值是机械与雇工替代弹性值的2倍多，这意味着在未来的苹果生产中，若要抑制雇工成本过快上升，增加其他物质投入是比增加机械投入更有效的方法。上述结论不同于过往研究中强调通过机械化替代劳动力的笼统结论和泛化提法，对设计相关政策具有一定的启示意义。

3.2 建议

1）随着工业化和城镇化的深入，未来农业青壮年劳动力仍将不断外流，苹果产业发展面临着人工成本不断攀升的长期趋势。因而推进苹果产业供给侧改革的重点是降低人工成本。降低苹果生产人工成本旨在减少生产用工，因而必须进一步挖掘不同种类资本替代异质性劳动的潜力。

2）短期来看，抑制雇工成本过快增长，首选是通过增加其他物质投入即化学和生物技术来推广现代苹果省力化栽培模式。例如，通过喷洒化学疏花疏果剂替代人工疏果；采用免套袋栽培技术替代苹果套袋技术；推动防治病虫害与疏花疏果、免套袋技术集成；优化果树品种，探索宽行矮化密植等。

3）长期来看，进一步替代劳动，需要增加与上述省力化栽培模式相配合的机械投入，逐步提升苹果生产作业的机械化技术水平。因此，政府需对果农提供相关政策支持，如农机购置补贴进一步兼顾林果业所需机械，激励果农购置果园农机具。同时，鼓励土地流转，促进规模化种植经营，为未来采取机械化、智能化果园管理创造条件。