1、1论文题目：生物技术经济影响的分析方法与应用作者：范存会 黄季焜第一作者简介：范存会（1972-） ，男， 山东省高密市人，中国农业科学院研究生院 99 级博士，2001 年奥地利国际应用系统研究所青年科学家夏季项目参加者；研究方向：农业经济管理，博士导师：中国科学院农业政策研究中心黄季焜研究员；现为中国科学院农业政策研究中心博士后。本人研究领域：农业经济管理地址：北京市安外大屯路 917 大楼中国科学院农业政策研究中心 533 室 （100101）联系方式：Tel: 010-64889440-8011手机：13671294573Email: or 2Title: Analysis Meth
2、odologies and Applications on the Economic Impacts of Biotechnology论文摘要：本文以我国生物技术的代表 转基因抗虫棉为案例，从其对生产者、社会福利分配的影响和技术的外部性三方面概述了相关的研究方法。其中对生产者影响研究方法的重点是对农药生产率的测定，同时讨论了规避风险和生物过程与农药使用的关系。社会福利分配的研究方法论述了采用完全市场模型的必然性。技术的外部性则讨论了转基因作物的收益评估与外部成本。最后针对上述方法的特点和不足，提出进一步研究的方法展望。关键词：Bt 抗虫棉 社会福利分配 外部性Abstract: This pa
3、per looks the transgenic pest resistant cotton as a case of Chinese biotechnology, and summarizes relevant research methodologies from three aspects including its impacts on production, social welfare distribution and its externalities. The crucial research method of its impacts on production is the
4、 measuration of pesticides productivity, here also discusses the relationship between risk aversion and biological process and pesticides use. The method on social welfare distribution discusses the inevitability of the application of complete market model on Chinese cotton market. The technological
5、 externality discusses the benefit evaluation and external costs. According to the characters and shortages of above methodologies, this article puts forward to the method prospect for further research. 3生物技术经济影响的分析方法与应用范存会 黄季焜中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院农业政策研究中心Bt（Bacillus thuringiensis）抗虫棉是我国生物技术的典型代表。已有的
6、研究结果表明，该作物被我国农户大面积种植以后，农药的施用和用工明显减少了（Huang etc., 2002；Pray etc.,2001） 。这是 Bt 抗虫棉与普通棉花品种相比主要优势所在，看来有很大的经济和环境优势，而国际上另一些人如 Altier 和 Rosset(2000)以及世界上的“绿色党”和组织却对转基因技术和产品的发展表示极大的担忧。他们声称转基因产品可能将会给人类、社会和环境带来灾难性的后果，人类社会的发展不需要生物技术。这一系列争论使得包括中国在内的大多数国家在制定发展这一被称为未来 21 世纪最有潜力的产业政策时，犹豫不决。因为生物技术的发展不但牵涉到技术发展本身的问题、
7、技术发展的经济影响问题，还牵涉到社会环境、生态安全、食物安全、人类的伦理道德、国家的法规和政策（如知识产权、生物技术安全政策和管理、国际贸易政策、国家生物技术研究和开发投资政策）等。对这些问题的认识和对策，近年来已经迅速成为国际学术界争论和研究的热点，也是当前经济学、管理学和政策分析研究领域的前沿研究问题之一。有关这些问题的研究文献很多，提出的研究方法和观点也不尽相同，可谓仁者见仁，智者见智。本文将就目前有关生物技术影响的研究方法进行综述，重点围绕该类技术对生产者、社会福利分配的影响和该技术的外部成本三方面进行分析。在此基础上剖析这些方法的特点和不足之处。最后有针对性地进行研究方法展望。一、生
8、物工程技术对生产者的影响生物工程技术对采用该技术的生产者有很大的影响。以下将以 Bt 抗虫棉为案例，考察已有的对转基因作物经济影响进行分析的方法和研究框架。（一）农药生产率的测定Bt 棉的主要特性是可以防治棉铃虫，因此直接影响棉花生产中的农药使用量。测定农药的生产率也就成为分析 Bt 作物对生产影响不可回避的问题。农药生产率的测定方法是一个发展的过程。经济学家们开始都把农药作为一种普通的生产要素引入到传统的生产函数中去（Headley，1965） ，即假定农药跟氮肥等其他要素一4样，都可以提高作物产量。Headley 利用 Cobb Douglas(CD)生产函数，估算了美国从1955-196
9、3 年间农药施用的边际生产率。该方法没有意识到农药仅是控制损害的因素之一，并且只有存在虫害时才能发挥作用。结果往往高估农药的生产率，既没有考虑虫害的发生程度，也没有考虑其他损害控制因素（如农艺行为和自然控制因素等） 。有些经济学家意识到这一弱点，指出该方法高估了农药的生产率，他们将损失控制函数（Damage Control Function）跟传统的 CD 生产函数结合起来，估计农药的边际生产率（Lichtenberg，Zilberman，1986；） 。后来许多经济学家将这一方法用于实证研究，例如Babcock 等（1992）曾经利用对北卡罗里纳州的苹果生产者调查的数据，采用考虑了损失控制的
10、 CD 生产函数进行分析,结果认为忽视自然的损失控制因素的确会高估采用农药的边际生产率，这些自然的损失控制因素包括害虫天敌等自然因素，而自然的损失控制因素与农业生态关系密切。国内一些经济学家利用该方法分析了农药对水稻生产和转基因抗虫棉对于中国棉花生产的影响(Huang etc., 2001；Huang etc., 2002) ，结果表明利用损失控制生产函数估计农药的边际生产率比利用 CD 生产函数估计的结果更合理。（二）农药使用与回避风险农户大量喷洒农药的另一个原因可能是他们要避免风险（Reichelderfer，1981） 。Pannell(1991)通过实证研究得出的结论是最优的农药使用量
11、下，净风险可能很小。正是对一些不确定性因素如虫害的密度和危害程度的考虑，导致农户为了避免风险而使用较多农药。在考虑不确定性的前提下，产出价格和产量等因素会使农户减少农药使用。前者会降低而后者则会提高农药的边际生产率。降低风险可能是农户采用 Bt 技术的原因之一。有必要作更深入的经济分析，对这一假设进行检验，从而确定转基因品种是否的确能够降低减产的风险，进而提高生产率。（三） 生物过程与农药生产率对农药作用进行经济分析还有一个重要方面是随着时间的推移，生物过程（例如害虫对农药的抗性等）对农药生产率的影响。农业生产者为了对付生产率的降低，会对自己的行为进行调整。例如，随着害虫抗药性的增强，对农药的
12、需求也在增加（Carlson，1997） ，其结果是农药的边际生产率降低。影响农药生产率的另一个因素是对生态系和害虫天敌的负面影响。天敌是对损失的自然控制。它对所有作物是普遍共享的资源。这种天敌减少损失的作用及其组成的变化所带来的经济影响要比害虫抗性增强所带来的经济影响更复杂。害虫抗性的增强导致对于农药施用剂量的调整或者采用更新的、更昂贵的农药，同时生态系的削弱导致对于使用化学农5药进行植物保护的依赖。对农药使用依赖性的增强可以用图 1a 和图 1b 来说明（Hermann Waibel etc，2001） 。图 1a 是传统的化肥生产函数，在使用农药和不使用农药的不同情况下，函数曲线有不同的
13、位置。产量/收益曲线的移动是使用农药的结果。化肥成本曲线的截距就等于使用农药的成本。农药使用的净收益等于收益曲线减去成本曲线。使用农药带来的较高的虫害压力，开始会使收益曲线分开。同时，与开始点相比，更高的作物损失使得不使用农药的收益曲线向下移动。只要收益曲线之间的距离大于农药使用量的增加，农药使用的边际产量就会增加。此时看来，农药的使用更为有利。但是如果该种植体系变得与虫害严重程度较低的种植体系相比，利益更低时，农药的使用就不划算了（图 1b） 。从一个生产者个人的角度看，在达到这一点之前，改变种植体系是不经济的。结果是造成了农民对于使用农药的依赖，这样对自然生态资源的损耗就开始了。这种依赖性
14、的表现就是如果对于一个农户的生产点采用偏微分分析，那么与其他投入要素相比，农药的边际产出增加。从资源经济学的观点看，这种附加的“利益”实际上就是代表了对于自然资源的损耗，所以只能解释为成本。农药和天敌都对害虫有抑制作用。作为单个生产者的农民并没有意识到这一点，他们的目标仅限于生产最优化。所以其行为的外部性有滞后的特点。无论是农药使用的本身还是天敌的存在都会影响对于农药生产率的评估，所以必须同时考虑二者的益处。害虫的抗性主要影响损失控制函数中农药的使用，而天敌则对潜在的损失有影响。或者说，害虫对农药抗性的成本可以反映在农户为了减轻损失的支出上。同时，农药使用带来的天敌的减少，会导致高估使用农药的
15、收益，因为这时作物受到害虫侵害的概率期望增加了。Bt 抗虫棉的主要特点就是抗虫（棉铃虫） ，实际上还有一些转基因作物的特点是抗病害。无论是强调抗虫性状还是抗病性状的作物，都可以利用对于农药生产率进行分析的原则进行探讨。这里有三点需要指出：首先，Bt 作物的抗虫性状应该作为一个损失控制变量而不是作为一个能够增加产量的投入品引入到生产函数中去。实际上作物携带了 Bt 基因，就相当于把农药植入了作物体内。第二，需要检验转基因品种是的确能降低风险还是相反，与其它植保技术相比，反而会增加风险。转基因作物未知的对生态和人类健康影响、消费者对于转基因作物的反应对于许多发展中国家政治决策的影响（Paarlbe
16、rg，2000） ，使得有些人支持后一个假设。第三，必须对于大规模引入转基因作物以后，对于自然资源的影响作经济分析。新的能够超越抗性性状的生物型、基因的异型杂交和转基因作物残留的延期影响都是需要考虑的因素。6成本 Cp+f 收益 Y1 Ys YnsY0Cp化肥 图 1a t0期农药使用的成本和收益 收益 成本 YsCp+f Y1 Cp YnsY0化肥图 1b t1期农药使用的成本和收益其中 Y=产量，C=成本，f=化肥，p=农药，ns=不使用农药，s=使用农药来源：Waibel 和 Setboonsarng(1993)二、Bt 抗虫棉对社会福利分配影响的分析方法经济学家对传统的农业技术变化影响
17、的分析都是以完全市场化模型为基础的。农户采用转基因作物（如 Bt 抗虫棉）以后，降低了生产的边际成本，使产品的供给曲线向左移动，需求不变的情况下，会带来经济剩余，完全市场模型可以计算这些经济剩余在不同利益群7价格 S0p0 a S1p1 e bdc D q0 q1 数量体之间的分配。供给曲线移动的幅度取决于采用这一技术的农产品需求曲线的弹性，结果会使该农产品的价格下降（见图 2） 。需求曲线的弹性越大，产生的收益就会更多地被生产者（农户）获得，其大小就等于图 2 中的四边形 ebcd 减去 p0aep1。四边形 p0abp1 的面积就是消费者增加的福利。实际计算过程中，在供给和需求曲线线性的假
18、设下，可以利用有关的价格弹性，计算生产者剩余和消费者剩余的变化。主要计算公式此处暂略。D=需求S0=没有采用新技术的供给S1=采用新技术以后的供给p0/p1=与 S0 和 S1 相对用的均衡价格q0/q1=与 S0 和 S1 相对用的均衡产量图 2 采用生物技术以后的经济影响来源：Alston (1995)如果技术提供者的行为具有垄断的性质，需要对这个市场模型进行调整。若生物技术创新受到知识产权保护，就属于该类型的技术。我国的 Bt 抗虫棉技术由于也受到了知识产权保护（如中国农业科学院生物技术研究所的 GK 系列抗虫棉品种） ，属于这种类型的生物技术。这种情况下，垄断者可以把价格提高到其边际成
19、本之上，从而不会有任何剩余会传递到最终产品市场上。但是利用市场模型评估农业生物技术有很多局限性（Alston etc.,1998）： 如何正确估计新技术引入以后带来生产成本减少的百分比？ 如何估计受到新技术影响的产业范围？ 如何估计采用新的农业生物技术导致的投入供给的变化？ 如何估计开始采用新技术以后，经过多长时间才能获益？除了上述问题外，还应认识到，如果与该生物技术相应的农产品（比如 Bt 棉花）没有8被完全销售或者由于市场条件落后带来较高的交易成本，利用市场模型会高估新技术的收益。如果该技术对于自然资源和环境存在负的外部性，结果亦然。相反，如果该生物技术对环境和对自然资源的管理存在正的外部
20、性，那么该模型会低估其收益，因为对于这些正的或负的外部性，市场是失灵的。国外已有很多经济学家分析过农民采用生物技术以后的经济影响。对我国农民种植 Bt抗虫棉以后经济影响的研究表明，农民种植 Bt 棉以后，通过产量的提高和农药使用成本的降低，提高了净收入。同时由于农药使用量的减少，农民的健康状况也得到改善（Pray, Huang and Qiao, 2000） 。该研究存在的问题是对照组样本（种植普通棉花的农户）占的比例太小，只有 14%。同时，该研究还假定棉花市场需求曲线的弹性无穷大，即棉花价格完全取决于棉花收购单位。这个假设基本符合 1999 年以前我国棉花市场的实际。但是自1999 年开始
21、新一轮棉改以来，棉花贸易的完全市场化势在必行，所以继续该假设将会逐渐脱离实际，而采用完全市场模型进行计算将是必然趋势。三、Bt 作物的收益评估和外部成本有关公共或私人对转基因作物投资的经济分析，需要比较总的经过折算的收益和已知的期望折算成本。一般正如完全市场化模型所述，成本收益分析传统的方法是采用经济剩余的概念。如果新技术的采用跟事前、事后经济部门的联系较少，并且不会产生外部性时，该方法还是合适的。但对于合成农药的研究表明，农药使用存在外部成本，这个外部成本比预计的还要高（Zadoks and Waibel，2000） 。这种情况下运用经济学概念需要谨慎。（一） 收益评估对技术的收益进行评估，
22、首先有必要准确测度技术对农业生产率的影响。选择合适的模型测算收益和搜集能够体现生产实际的数据同样重要。研究部门的试验数据并不适合用于考察转基因作物在农业生产中对虫害的控制，因为这些部门考察作物抗虫性的试验条件下，虫害压力要高于实际的虫害压力。通过对于种植转基因品种和普通作物品种的农户进行调查得到的数据，存在的问题是抽样偏差（Fernandez，Cornejo and McBride，2000） 。应该采取的数据是对同一季作物在农田水平上的观测，同时考虑到产出的不同阶段。所采用的技术不应该只被推广了 1-2 年。在考虑到虫害种群随时间变化的情况下，为了测算转基因作物对农田种植的影响，5 年的种植
23、期比较合适。数据采集可以仿照社会学传统9的试验设计方案，把采用该技术之前、之后以及采用这项技术、没有采用这项技术的样本进行对比。根据对农户种植转基因作物后受到的影响进行田间试验的结果（Kenmore，1996） ，每组被调查农户数在 30-50 户比较合适。另外，应该利用关于虫害复杂性的历史资料和关于田地生态条件的描述，补充说明经济影响参数的估计结果。（二） 外部性成本使用农药造成的外部负效用很难内部化，因为这种效用只在长期才会表现出来，并且受到这种外部负效用影响的是公共产权资源。例如害虫对农药的抗性就是这种负效用的表现。其产生需要一段时间，产生的原因是所有农民都使用农药。同样，农户如果种植对
24、虫害具有抗性的作物品种，害虫可能也会由此对这类作物品种产生抗性。这些对抗虫作物具有抗性的害虫，可能是自然突变或基因重组的结果。已经发现有些被防治的害虫种群中出现了对 Bt 基因具有抗性的个体（Gould etc. 1997） 。这时转基因作物中新的基因还会有残留。作物原有的抗性对具有新的基因型的害虫和变化以后的害虫种群而言已经丧失，这也可以被当作虫害管理自然资源的损耗。通过比较采用转基因作物较晚的农户和首先采用转基因作物的农户，也可观察到这种变化。试验数据也可以为判断出现抗性害虫所需时间提供证据。另外，专家的观点、直接种植转基因作物农户的判断，都可以帮助确定害虫抗性的出现需要多长时间和发展速度
25、。害虫抗性发展的成本和防治（或推迟）产生的收益如图 3 所示。图中需要决定的几个关键系数分别是 t1s1(t1s2)和 t2s1(t2s2)。其中 t1是害虫抗性出现的时间（也就是作物品种抗性失效的时间） ，t 2是作物品种的有效价格等于替代技术成本（Cs）的时间。曲线 RMS1和 RMS2 分别表示两种不同的虫害抗性管理方法曲线（抗性曲线） ，相应的面积 A 和 B 分别表示相应的虫害对作物品种的抗性成本。参数 t1和 t2 以及抗性曲线的斜率都取决于不确定性的程度，不同的专家可能对其有不同的看法。因此为了计算抗性的成本，这些假设都必须以对风险采取随机模拟方法的分析为基础。在此，可以利用一组
26、投入变量，在给定的范围和变量分布型基础上，通过随机处理程序，产生累积概率分布目标变量（例如净收益等）的值。10成 本 收 益 RMS2 RMS1 Cs A B t1s2 t1s1 t2s2 t2s1 时间图 3 抗性的成本和抗性管理的收益图 4 通过比较 2 个假设的抗性管理方法 RMS1 和 RMS2，将这一个过程概念化了。其中RMS1 表示对于有效的范围有更多限制的非转基因作物。虽然这个方法不会消除不确定性的影响，但是也可以为决策提供一个较好的根据，因为对经济表现的测算是尽量遵守实际而得到的。另外，不同抗性管理方法之间的区别可以通过其随机优势的程度表现出来。 RMS2 RMS1 1 累积
27、概率 净 收 益 图 4 抗性的成本和抗性管理的收益四、已有研究方法存在的问题和 Bt 作物的健康影响前面提到已有的研究方法普遍存在的问题是认为传统的虫害管理不能有效地减少作物损失，主要原因是没有更有效的农药或者由于害虫对农药产生了抗性使得原有的农药失效。这就要求选择一个合适的参照系。因此，为了将转基因作物和传统的作物相比较，首先要对传统的种植体系进行优化。从这个意义上看，目前已有的研究都是静态的。他们把一项新的技术跟一项已经“折旧”的技术相比较，比较的时间段是不同的（Hermann Waibel etc., 2001） 。但笔者认为，这种比较方法是一个次优的选择，因为不可能把已经“折旧”的农
28、药使用技术“折现”回“原值” ，然后再跟处在同一个推广阶段的农业转基因生物技术相比较。另外，已有的研究大多数没有考虑转基因生物技术的风险虽然这种作物在几个方面的不确定性都是很高的。例如，无论是出于消费者自身的考虑还是由于科学的证据，消11费者都可能会对于转基因作物产品对健康的影响报有担忧，从而使得转基因产品有很高的健康风险。最后，已有的研究大多没有考虑到该技术的外部性。虽然害虫对于转基因作物能够产生抗性是已经得到公认的，但是其已有的程度和发展阶段都有很高的不确定性（Hermann Waibel etc., 2001） 。考虑到我国 Bt 抗虫棉推广的实际情况，可能具有双重的外部性。棉铃虫可能会
29、对 Bt 基因产生抗性，这是潜在的外部负效应；同时该作物的大规模推广导致农药投入的减少，对于环境也具有外部正效应。农民的身体健康也会由于使用农药频率和数量的减少而得到改善。问题是目前棉铃虫是否已经对抗虫基因产生了抗性？农民的农药投入量是否的确减少？如能够减少，减少了多少？是否农民农药中毒的概率由此而减少？五、研究方法展望因此有必要以我国的 Bt 抗虫棉作为转基因作物（非粮食作物）的典型案例，利用有关的经济计量模型，估计农户由于采用该技术导致减少的农药投入量，并进一步测算对农民健康的影响程度。这样可以同时考察该作物对环境和生产者健康风险的影响程度。如果能够利用连续几年的调查数据进行分析，还可以在
30、控制其他因素的条件下，通过估计结果了解每年农药投入量的变化，间接地考察棉铃虫是否已经对抗虫基因产生了明显的抗性。笔者将另著文，尝试完成有关研究。参考文献1. Alston, Julian M., George W.Norton and Philip G.Pardey,“Science Under Scarcity-Principles and Practices of Agricultural Research Evaluation and Priority Setting“，Ithaca, NY: Cornell U. Press, 1995.2. BLACKWELL, M. and A.
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