AgTech 中的创新复杂性 ： 以巴西、肯尼亚和美利坚合众国为例 ？

第82/ 2024号经济研究 工作文件 AgTech中的创新复杂性 巴西、肯尼亚和美利坚合众国的情况 IntanHamdan-Livramento,GregoryD.Graff,AlicaDaly AgTech中的创新复杂性：以巴西、肯尼亚和美利坚合众国为例 IntanHamdan-Livramento⁕、格雷戈里·D·格拉夫和艾丽卡·戴利⁂ Abstract 本文说明了成功的政策和激励措施，这些政策和激励措施基于不同收入水平和不同地理区域的三个农业创新中心的地方创新能力。它说明了高度复杂的创新生态系统(指的是本地创新者的多样性和复杂性以及他们生产的创新类型)往往有更多的机会将其技术道路转移到前沿。本文重点介绍了不同收入水平和地理位置的三个农业中心，以说明专注于建立本地能力的明智政策如何帮助各国实现多样化并创造自己的农业技术道路。这些枢纽包括：巴西的圣保罗、肯尼亚的内罗毕和美利坚合众国的科罗拉多州。 JEL分类:O34,O38,Q16 农业,创新复杂性,技术,知识产权 Acknowledgements 作者感谢DebisiAraba，RoBoschma和LeotioRezedeTaveira，以及他们对本文早期草稿的有用评论，反馈和评论。我们还感谢WIPO创新经济部的团队，特别是JlioRaffo、FedericoMosatelli、ThiagoNegrãoChba、MaryamZehtabchi、ClemetSterberger和SergioMartiez的见解。AidaDolotbaeva对农业创新的知识产权保护方面提供了重要评论。所有的错误都是我们自己的 。 我们还要感谢美国农业部的KeithFuglie和他的合著者分享了他们关于世界农业生产力的最新数据。 免责声明 这里表达的观点是作者的观点，不一定反映世界知识产权组织(WIPO)或其成员国的观点。 *高级经济学家。世界知识产权组织(WIPO)经济和数据分析部。通讯作者，电子邮件：intan.hamdan-livramento(at)wipo.int。 ‡科罗拉多州立大学农业与资源经济学教授。 ⁂WIPO知识产权和前沿技术司人工智能和数据高级政策干事。 1Introduction 地方创新能力决定了一个国家创新生态系统产生新科学技术的能力。最近，经济学者表明，具有高度复杂经济能力的国家可能拥有多样化和复杂的本地产业以及高技能和知识渊博的劳动力。这些复杂的能力有助于为国家带来长期的经济增长(Hidalgo等人。，2007年；伊达尔戈和豪斯曼，2009年)。在创新方面，这转化为该国劳动力在多样化和复杂的科学技术领域产生创新的能力。 在农业中，一个国家的创新能力水平是其农业技术（AgTech）轨迹的决定因素（见方框1，我们如何定义AgTech）。它可以解释为什么条件相似的国家观察到不同的农业生产力水平，这反过来又会影响其经济增长。经济复杂性较高的经济体的农业部门将倾向于从其创新生态系统的多样性和复杂性中受益。他们如何做到这一点将取决于许多因素，包括体制框架以及市场和技术机会。 方框1:定义农业技术(AgTech) 我们使用“AgTech”一词来指代解决农业挑战的基于技术的解决方案。它包括提高土地生产力的创新，例如通过提高每公顷作物产量和灌溉，节省劳动力，如使用机械化工具，通过更好和更有效地利用稀缺资源节约成本，例如通过精准农业工具，以及适应气候变化或疾病的植物品种，如抗旱和抗虫害植物。 不包括诸如农业合作社或中介机构之类的体制创新，以促进公共部门，大学和研究人员，农民，农业综合企业和非政府组织之间的协调和知识共享平台。这些机构创新努力的例子包括国际农业生物技术应用收购服务（ISAAA）等组织在帮助传播作物生物技术方面的努力。Kigiri和Hall（2012）提供了创新机构和平台如何帮助促进AgTech研究商业化的例子。 本文的目的是说明不同的AgTech中心如何建立其创新能力并在农业中经历不同的创新路径。它使用了WIPO经济学家团队与哈佛增长实验室合作开发的新颖指标，该指标从三个方面捕获了创新：科学，技术 和生产（Moscatelli等人，2024年）。本文侧重于根据收入和地理差异选择的三个全球农业创新中心的演变：美利坚合众国（美国）的科罗拉多州，巴西的圣保罗和肯尼亚的内罗毕。 本文主要有三点收获。首先，农业创新在商品，价值部门和经济主体之间越来越复杂。然而，农业的创新是部门背景和农业生态特定的。这意味着农业的技术进步必须适应生长地区的土壤条件、地貌和气候特征，以及其他文化，政治和市场因素塑造了区域农业体系。第二，公共部门在创造必要条件以建立当地农业能力并促进创新利益相关者之间的知识共享方面至关重要。第三，市场和技术机会有助于确定私营部门的创新路径，只要私营部门有能力将投资收回到创新中。 论文结构如下：下一部分提供了有关农业部门创新演变的见解。它首先证明了农业创新不同于其他部门，并指出了公共部门的重要性。然后，它显示了农业创新如何变得越来越复杂。此后，以下三个部分重点介绍了三个不同国家及其各自的AgTech创新中心所经历的演变。每个创新中心都说明了本地创新能力以及政府的政策和举措如何为每个国家的AgTech发展轨迹铺平道路。最后一节总结了主要见解，政策考虑和未来的研究方向。 2农业创新如何变得越来越复杂 农业对每个国家都很重要。它是解决粮食安全、营养和可持续性挑战的关键。事实上，全球粮食消费占农业劳动成果的近一半(经合组织，2023年)。 国家生产什么以及生产多少取决于它们有效分配和组合稀缺资源的能力。这种能力的差异有助于解释为什么国家具有不同的农业生产力水平，即使它们共享相似的自然资源禀赋。 1关于农业生态条件的进一步细节见粮农组织第2章(1996年)和关于耕作系统的Dixon等人(2001年)。 创新是农业生产力的驱动力。由于资源有限，它可以帮助农民生产更多的产品。从历史上看，农业创新包括节省劳动力（蒸汽动力机器，内燃机），土地改良（肥料，作物轮作，减少耕作），提高产量（奶牛群育种，耐旱作物）等新技术和专有技术。 更重要的是，有效和可持续地生产农产品的能力取决于一个国家或地区的当地“创新能力”。创新能力是指通过科学，技术和生产活动建立起来的一组技能和知识。它们被定义为“一个国家在某个创新过程领域提供有竞争力的产出的能力。这些包括嵌入个人的技能和知识（通常是默契的），与工具或代码相反 ，它们分别无法运输或共享。因此，创新能力是每个国家或地区的创新生态系统所拥有的科学，技术和生产性知识”（Moscatelli等人。，2024）。 高生产率的国家往往具有更大的创新能力。他们能够更好地适应和实施来自世界各地的互补技术 ，从多样化中受益，并在一个甚至农业都以经济和技术复杂性增加为特征的世界中享受专业化的动态利益 （Ballad等人。，2022年）。这就是国家农业生产力水平及其维持经济增长能力差异的原因。 图1说明了全球主要地区农业生产率的变化。该图右上象限的地区在土地和劳动力因素方面都提高了生产率水平。简而言之，欧洲和北美地区以及高收入亚洲国家的每土地面积和工人的农业产出比其他国家更多。 农业生产率因地区而异，高收入国家处于领先地位 图1：农业用地和劳动生产率 每公顷产量(按2015年不变价格计算的购买力平价美元，对数规模) 10,000 HI亚洲 中欧 西欧 1,000 南亚和东南亚 LAC 加拿大-美国 NE亚洲 东欧 大洋洲 CWANA 100 SSA 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 每名工人的产出(按2015年不变价格计算的购买力平价美元，对数标度) 注：对角线代表不变的土地-劳动力（A/L）比率。资料来源：Fuglie等人（2024） 2.1AgTech创新如何不同但相似 农业创新在某些方面与其他部门不同，在其他方面也相似（Srinivas和VieiraFilho，2015 ）。 首先，如果没有政府的支持，农业部门创新的激励措施就没有足够的吸引力，无法引起私营部门初级生产者，即农民对这一活动进行投资的足够兴趣。这在很大程度上是因为农业产业高度分散的结构，其中许多小生产者面临着狭窄和不确定的利润率。虽然农业的盈利能力取决于许多因素，但研究表明，大型农场往往具有更大的利润率，部分原因是规模经济。然而，该行业高度倾斜，全球70%的农场运营成本低于。 Onehectareofland.Incontrast,farmingareasgreaterthan50hardsarefarmedbythelargestonepercentoffarms(Lowderetal.,2014). 此外，农民在决定农作物或牲畜生产时面临风险和不确定性。这是因为他们必须在有限的信息下做出决策和投资，然后等待未来的回报，如果有的话（粮农组织，1996年）。此外，它们的利润与产量挂钩，这可能会受到天气、虫害、疾病、冲突和全球市场价格等无法控制的因素的不利影响。例如，肯尼亚玫瑰种植者选择“错误”类型的玫瑰种植的成本可能高达美元。 每公顷160,000美元（Whitaker和Kolavalli，2006年）。 其次，农业商品和活动往往表现出公共物品的经济属性。确保食品安全和保障、公共卫生充足营养和环境可持续性等利益需要公共部门的支持。认识到这种需求，美国S.农业部（USDA）和土地赠款农业研究大学成立于1862年（赖特，2012年）。在强调增加植物品种以确保美国粮食安全的重要性时，Wright（2012）记录了政客有时如何走私新植物以增加该国的植物文化。 第三，农业部门需要持续和一致的创新水平。 不断变化的病虫害，农业投入价格上涨导致的生产成本上升以及极端天气事件是威胁行业生产者的一些因素。例如，由经济合作与发展组织共同撰写的一份2023年报告 开发署（OECD）和联合国粮食及农业组织（FAO）估计，化肥价格每上涨1％，农产品价格可能会上涨0.2％（OECD，2023年）。此外，天气——包括热浪、干旱、洪水、热带风暴和野火等极端事件的频率和严重程度——会降低粮食产量和质量。 对农业创新的投资也必须是长期的。这是因为研究商业化需要时间，技术需要适应多个地区的需求以及国家准则，然后才能在农民的田地中采用和种植。例如，杂交玉米技术从最初引入到最大程度的广泛采用总共花费了至少60年的时间（Alsto等人。，2023年；格里里奇，1957年)。 第四，农业创新必须适应当地环境和农业生态条件。根据联合国粮食及农业组织(粮农组织)的说法 ，共享相同农业生态区的地区“气候和土壤特征的组合相似，农业生产的物理潜力相似”(粮农组织，1996年 )。这意味着为一个具有特定农业生态条件的地区开发的农业创新不容易在另一个具有不同农业生态条件的地区转移和使用。相反，这项创新必须适应该地区的具体情况，同时尊重其生物多样性和环境要求。 例如,在通过常规或遗传植物育种技术进行的作物遗传创新的情况下,需要将原始创新并入目标区域中的局部优化的种质和/或品种中。这意味着遗传创新者可能需要向种质或品种的所有者许可，或者与他们合作开发和适应当地条件的技术。这种适应要求会给预算有限或获得支持机构的机会有限的创新利益相关者带来额外的成本和障碍（Graff和Hamda-Livrameto，2019年）。 但是农业创新也像其他部门一样。在美国，私营部门开始参与农业创新时，他们能够收回投资，投资于创新。这种适用性手段，例如通过知识产权保护他们的投资，为营利性企业提供了专有权，并允许他们从自己的发明中获利。 2.2AgTech创新如何变得越来越复杂 从纵向和横向差异化的价值环节、经济主体、中间产品和最终产品来看，农业价值链日益复杂。在美国，它包括200多个独立的行业子部门，从化肥、种子、农田、灌溉和劳动力等农业投入到加工、制造和包装，直到最终向消费者销售产品和服务。