《Applied Economic Perspectives and Policy》：Sustainable Productivity Growth in Agriculture: The Role of Shifts in R&D Investments and Technology
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本研究针对当前农业研发投资趋势放缓、可持续增长路径不明确的问题，通过构建全球一般均衡模型，评估了公共农业研发投资对长期生产率增长及可持续性的影响。研究发现，中国、印度和巴西将成为未来的知识“热点”和高生产率增长区域，而撒哈拉以南非洲地区将面临生产率增长乏力与温室气体排放激增的双重挑战。研究同时指出，高收入国家将研发重点从增产转向节约化肥农药等环境敏感型投入，是实现可持续生产率增长的可行路径，这对平衡全球粮食安全与环境目标具有重要政策启示。
养活全世界的同时，还要保护好我们赖以生存的地球——这听起来像是一个不可能完成的任务。当前，气候变化、土壤侵蚀、生物多样性丧失等一系列环境挑战正日益严峻，而全球农业部门恰恰既是这些问题的受害者，也是重要的贡献者。更令人担忧的是，过去几十年来驱动农业产量增长的核心引擎——农业研发投资，其增速在许多高收入国家已经放缓。与此同时，一场静悄悄但意义深远的转变正在发生：农业研发的重点正从单纯追求产量最大化，逐步转向资源节约和环境保护。那么，一个核心问题摆在了决策者和研究者面前：如果我们继续沿着现有的研发投资轨道前进，全球农业能否实现既高产又环保的“可持续生产率增长”？未来，知识生产和农业增长的热点会在哪里？改变研发的焦点，又会给全球的餐桌和气候带来怎样的影响？
为了回答这些关乎未来粮食与环境的重大问题，一项发表在《Applied Economic Perspectives and Policy》上的研究，运用先进的全球经济建模工具，为我们描绘了一幅直到2050年的农业研发与生产力图景。研究团队构建了一个复杂的分析框架，将公共农业研发投资、知识积累、生产率变化以及最终对粮食安全和环境可持续性的影响串联起来。他们发现，如果维持近几十年的研发投资趋势，全球农业的知识版图将发生巨变，中国将崛起为无可争议的农业研发领袖，而印度、巴西也将成为新的生产率增长高地。然而，这幅图景并非全然光明：全球农业的温室气体排放增速预计将超过农业产出本身的增速，撒哈拉以南非洲地区尤其令人担忧，其排放可能激增144%。研究也带来了一线希望：模拟分析表明，如果高收入国家成功地将研发方向从“增产”转向“节肥省药”，那么即使农业生产率继续提升，其环境代价也将显著降低，从而开辟出一条通向可持续农业增长的现实路径。这项研究不仅揭示了未来农业竞争力和环境压力的新格局，也为各国，特别是发达国家，如何通过研发政策的战略性调整，在保障粮食供应和守护地球生态之间寻求平衡，提供了至关重要的决策参考。
为开展这项研究，作者主要应用了以下关键技术方法：首先，研究基于WUR-ERS全球农业研发人员与支出数据库等多个国际权威数据源，构建了覆盖190个国家、时间跨度长达数十年的公共农业研发投资面板数据，并统一折算为2017年不变价美元以确保可比性。其次，研究采用伽马分布模型，将历年的研发投资流量转化为“知识存量”，以模拟研发从投资到产生生产力效应的长期滞后效应，并为不同国家组设定了差异化的滞后结构参数。研究的核心是应用模块化应用一般均衡工具（MAGNET），这是一个基于GTAP数据库的全球递归动态可计算一般均衡模型。研究团队对该模型进行了专项扩展，在其中嵌入了上述研发投资-知识存量-生产率增长的传导机制，从而能够在一个统一的经济框架内，同时评估研发政策对生产率、粮食安全、温室气体排放、土地利用等多维目标的综合影响。通过设计不同的基线情景和政策模拟情景，模型可以量化不同研发投资路径和技术变革方向所带来的长期经济与环境后果。
知识热点与农业生产力展望
通过建模分析，研究发现，如果各国维持1990-2010年间的公共农业研发投资增速，到2050年，全球近一半的农业知识存量将集中在中国，其份额将从2020年的26%大幅上升至45%。相比之下，美国和欧盟的份额将分别降至5%和10%。与知识版图变迁相对应的是生产率的区域分化。中国、印度和巴西预计将实现较高的研发驱动型生产率年增长率（约0.3%-0.5%），成为未来的“生产率增长热点”。而撒哈拉以南非洲地区虽然整体经济增速可能较快，但其农业部门的增长将严重依赖整个经济体的通用技术进步，而非本地的农业研发驱动。美国、加拿大等地区则因近期研发投入增速放缓，其研发驱动的农业生产率增长将相对滞后。
当前研发范式下的可持续增长前景
模型预测显示，2020年至2050年间，全球农业产出预计增长46%，但农业温室气体排放的增长将超过50%，土地需求也将增加11%。这意味着单位产出和单位土地的排放强度都将上升，可持续性面临严峻挑战。区域分析揭示，这种不可持续的增长模式主要由撒哈拉以南非洲驱动，该地区农业产出预计翻倍，但排放可能激增144%，其占全球农业排放的份额将从13%跃升至26%。相反，拉丁美洲（以巴西为代表）在实现类似产出增幅的同时，排放增长相对温和（约50%），显示出更具可持续性的扩张路径。高收入国家（如欧盟、美国）的产出和排放增长则相对平缓。研究还发现了“杰文斯悖论”的存在：总体上，更高的农业生产率伴随着更高的排放和土地需求，只是不同区域的曲线形态（渐进或渐退）因土地供给限制而异。增加研发投资可以减缓但无法扭转这种趋势。
转向节约投入型技术的研发驱动型技术变革
鉴于基线情景的悲观预期，研究进一步探讨了改变研发方向（从“中性”技术变革转向专门节约化肥、农药等“环境敏感型投入”）的影响。情景模拟表明，如果这种转变仅发生在高收入国家，其环境效益显著：例如在澳大利亚、新西兰和欧盟，农业排放可减少约15%，化学投入品使用量下降高达30%。代价是这些地区的农产品生产者价格会上涨约15%，并小幅溢出推高全球农产品价格（约3%）。如果全球同步转向此类技术，虽然全球排放增长能降低超过10个百分点，但代价极为高昂，包括农产品价格大幅上涨、土地扩张加速，并可能损害小农生计。聚焦到政策活跃的欧盟，分析发现，采用节约投入型技术可以使欧盟在进一步提升生产率的同时，实现排放零增长或下降，从而走向“可持续生产率增长”。然而，这种技术变革也可能对欧盟的作物、水果和蔬菜生产造成一定负面影响，并推高生产者价格。
结论与讨论
本研究通过构建综合建模框架，评估了公共农业研发投资在塑造未来农业生产率与可持续性方面的核心作用。主要结论包括：第一，全球农业知识生产的重心正快速向中国、印度、巴西等新兴经济体转移，这将重塑未来的农业生产率格局和竞争力地图。第二，在现行的、以增产为导向的研发范式下，全球农业的增长路径在环境上难以持续，温室气体排放增速将超过产出增速，撒哈拉以南非洲地区是这一矛盾最突出的区域。第三，也是最具政策启示的一点是，可持续的生产率增长对于高收入国家而言是可能实现的，但前提是其研发计划必须进行重大转向，从追求全面增产的技术，转向能够显著节约化肥、农药等环境敏感型投入的特定技术。这种“定向”技术变革能在控制环境影响的同时维持生产力，且对全球粮食安全的溢出影响相对有限。然而，若在全球范围内盲目推广单一的节约投入型技术，可能因推高食品价格和损害农民生计而得不偿失。
研究的意义在于明确指出，要实现农业的可持续发展，单纯增加研发投资总额可能不够，必须同时关注研发投资的“方向”。这对于正在制定或更新其农业与食品体系战略的国家和地区（如欧盟）具有直接的政策参考价值。此外，研究也揭示了建模工作的局限性，例如未充分考虑私人研发、国际知识溢出以及生物多样性等更广泛的环境指标。未来的研究需要更坚实的实证证据来量化新兴绿色技术对生产率的具体影响，并探索如何在模型中更好地整合知识跨国传播的机制。最终，这项研究呼吁，在应对全球粮食安全与环境危机的双重挑战时，科学、技术和创新政策的精准设计与协同至关重要。
