上海農業創新網絡及其空間結構研究

辛曉睿+劉剛+曾剛

摘 要：本文以1988年～2015年上海農業技術領域合著論文和共同申請專利的信息為原始數據，分別表征科學知識網絡與技術知識網絡。運用復雜網絡與空間分析方法，基于城市、區域和國家等3個層面，從網絡整體結構、關鍵節點的比較及其空間結構等方面刻畫上海農業創新網絡的結構及其演變特征。研究發現：上海農業創新網絡的演化具有明顯的階段性特征，具有明顯的“核心-邊緣”結構，地理鄰近的重要性尚未減弱；科學網絡中研究機構的中心性明顯均高于企業，科研院所占據創新網絡的核心位置；技術網絡的結構較為松散并呈鏈狀結構，處于發展初期。研究結論為創新網絡時空演化過程提供新的研究視角，對農業創新系統良性運轉和創新節點的培育具有一定借鑒意義。

關鍵詞：創新網絡；農業；上海

中圖分類號：F129.9 文獻標識碼：A

0 引言

知識、網絡、空間是新經濟地理學研究的熱點領域[1]，已有創新網絡的相關研究主要圍繞產業集群與鄰近性、跨國技術社區與守門員、全球與本地網絡聯系等方面展開[2]。作為創新網絡研究的兩大學派，新區域主義關注創新的地理空間集聚，強調創新的粘性和根植性；全球生產網絡學派則重視跨界網絡的創新聯系，強調全球擴散與地方制度響應。近年來，由于意識到單一尺度的片面性，兩大分支開始融合，出現了“全球管道—本地蜂鳴”、“超越新區域主義”以及全球生產網絡與區域發展的GPN1.0和GPN2.0等學說[3]。此外，社會網絡分析方法為經濟地理學傳統的定性及靜態研究注入了新鮮的血液，用定量和可視化的方式來刻畫創新網絡的節點特征、空間結構及其演化特征，被冠以“最有前途的實證分析工具”之名[4]。但是，創新網絡的相關研究多以發達國家的制造和高科技行業部門為研究對象，對農業創新領域的關注相對較少。事實上，伴隨著傳統農業向現代農業轉型的持續發酵[5]，計算機技術和基因技術的飛速發展為農業現代化進程的推進帶來了契機[6]，構建農業創新體系對于農業生產率的提升同樣具有重要意義。

學術界就農業部門的創新主體和要素，展開了廣泛而深刻的討論。Chairatana以泰國為案例的研究指出農業創新系統為以農業為基礎的產業網絡和生產鏈[7]；涂俊等認為農業創新系統為一定區域范圍內（多為省域），由科研機構、政府、相關技術推廣部門、農民及企業共同組成的技術研發與擴散網絡[6]；Spielman等認為農業創新系統的基本組成要素包括大學-研究機構、企業-貿易聯系、中介機構和制度環境等四個方面[8]；李二玲等經過一系列研究認為農業創新體系由農業創新的行為主體、創新網絡以及在網絡中流動的創新內容三個部分組成[5，9]。一般來說，大學和研究機構主導著農業相關研究和技術的發展方向，對創新知識的產生、擴散和應用具有重要的作用，被認為是農業創新系統的核心變量，在現有文獻中被廣泛討論[10]，常用的表征指標包括合著學術論文和合作發明專利，并分別對應科學知識網絡和技術知識網絡[11]。但是，上述二者在運行機制和創新模式等方面存在顯著差異，其對應網絡結構和空間結構存在明顯不同。因此，農業科學知識網絡與技術知識網絡結構有何不同？二者的時空演化特征及對應的城市網絡又存在什么區別？本文擬圍繞這些問題開展研究，意在拋磚引玉。

與國內其他區域比較而言，盡管上海農業的規模與產量較小，但因其較好的經濟基礎、先進的硬件條件、相對較高的勞動力素質等方面優勢因素的存在，使得上海擁有眾多優勢農業技術，如蔬菜、食用菌以及農業生物等[12]。由《現代農業》雜志聯合現代農業產業網、鴻與智產業研究院共同發起的“2013現代農業創新力企業100強”評選活動中，上海農業企業共有21家入圍百強名單。因此，以都市型農業為代表的上海，其農業創新網絡的結構和空間結構必定迥異于傳統農業區域。有鑒于此，本文選擇上海為研究案例，著眼于創新網絡的節點特征及其空間結構，從微觀層面上明晰參與主體的網絡功能與角色分布，謀求充實創新經濟地理學研究的實證案例，并為農業創新系統良性運轉和培育創新節點提供方向。

1 案例概況、數據獲取與研究方法

1.1 上海農業創新發展現狀

根據《上海統計年鑒》、《上海郊區統計年鑒》和上海市農業委員會政務網對農業技術應用和綜合開發的變化數據的分析，可以得出：一方面，由于農業科技成果的高效應用，使得上海農業的生產結構得到不斷優化，生產資料清潔化的趨勢日益明顯，特別是對化肥、農藥的依賴度逐年降低；另一方面，特別是自2010年以來，從農業論文、發明專利申請及授權、農業科技成果獲獎等數量指標方面來看，上海農業科技成果大獲豐收。目前，上海已基本形成了以高校和科研機構為核心、國家和省部級創新平臺為重點、農業示范園區和生產基地為載體的農業創新體系。整體而言，上海市農業的科技創新能力顯著高于國內其他區域。

1.2 數據的采集與處理

本文以CNKI為基本數據庫，檢索1988年～2015年上海農業領域的合作發明專利和科技論文。數據篩選的標準及處理方式：（1）明晰上海涉農行為主體。篩選并確定在上海市域范圍內從事農業創新活動的97家企業和25家高校/科研院所，個人、政府部門等行為主體不屬于本文的研究對象。（2）數據的時間和范圍界定。CNKI數據庫中搜索到的第一個合作發明專利出現在1988年，因此，數據的起始時間選擇1988年。（3）合作發明專利和論文揭示了創新主體間存在創新交流的合作關系。若行為主體屬于不同的機構，則說明他們之間出現了知識流動和創新聯系，節點間的關系數量可以表征行為主體之間合作的頻度和深度[13]。（4）在數據檢索欄依次鍵入上述122家行為主體，最終確定的合著論文和合作發明專利分別為1822篇和270項。（5）確定行為主體所在城市，將空間尺度分為城市、長三角和國家3個層面進行分析，本市合作是同屬上海市域范圍內的創新聯系，長三角內部合作是指與上海外江浙兩省其他城市之間的合作，本國合作是指與江浙滬兩省一市外、本國之內的合作。國外和港澳臺地區的數據不在討論范圍之內。

1.3 分析方法

社會網絡分析方法是綜合運用圖譜與模型來研究節點之間關系的一種結構分析方法，具有以下基本特征：認為行為主體之間的聯系是重要的；主要基于關系數據的搜集與分析；高度依賴于可視化的圖像或圖形；注重數學模型等定量分析來描述網絡[14]。本研究采用包括網絡密度、規模、中心性和塊段模型等度量指標和方法來分析上海農業創新網絡結構和節點間關系的變化趨勢。其中，塊段模型本質為一種多重關系網絡簡約化的表達方式，是將所觀察到的系統中大量因子間關系簡化為不同類型因子間關系的模擬方法[15-16]，主要包括分塊和建模兩個步驟。本文參照已有學者的研究，選擇最大分割深度為2，收斂標準為0.2，計算不同組團間的密度矩陣，以此可視化不同行為主體塊之間的關系模式。

2 上海市農業創新網絡演化的實證分析

2.1 演化階段劃分

從圖1可以看出，上海農業合作論文及專利數量總體呈現上升趨勢，且具有明顯的階段性特征。1988～2000年間，論文和專利數量較少，2001年以前的合作數均不足30個；2001～2005年，二項指標均呈低水平上升態勢，本階段末，合作論文和專利的數量分別為81和7個；從2006年開始，上海農業的創新合作進入躍升期，數據呈現指數增長態勢，合作專利和專利數年均增長率接近37.18%和19.34%；此后，農業創新合作趨勢基本穩定，合作論文和專利的數量分別維持在130篇和40項左右波動。此外，在上海農業發展的幾個重要時間節點也出現了一些標志性事件。2000年，中國開始全面部署和實施科教興國戰略，高校和科研機構開始成為中國知識創造和技術研發的主要力量。從2004年至今，中央一號文件連續12年鎖定“三農”問題，上海市農委、科委等部門積極貫徹落實，特別是在2009年編制完成的《上海市農業布局規劃（2010-2020）》，明確上海市農業生產綜合布局主要集中于五大片區。2015年，上海提出了要加快建設“具有國際影響力的科技創新中心和整建制創建國家現代農業示范區”的總體構想，上海農業的創新能力得以進一步的發展和提升。綜合考慮曲線變化和重大事件影響的滯后效應，本文分1988～2000、 2001～2005、 2006～2010和2011～2015等4個階段對上海農業創新網絡的結構及其空間特征進行解析。

2.2 網絡結構

從創新網絡演化的拓撲結構分析（圖2）可以發現：（1）上海市農業創新合作主體逐漸增加，帶動了論文和專利數量的增長，網絡規模不斷上升，進而實現了知識、技術在更大范圍內的流動與擴散。（2）盡管隨著時間的推演，越來越多的企業作為創新主體進入網絡，但是，學術論文的發表常常成為大學或科研院所評定學術成果的重要依據，很少作為企業競爭力的評價指標[11]，因此科學知識網絡中研究機構的中心性明顯均高于企業，且與裝備工業等產業存在顯著不同，憑借知識儲備、科研基礎、創新效率等優勢，科研院所占據創新網絡的核心位置，發揮重要的引領和支撐作用。（3）由于越來越多的企業開始重視專利對創新的作用，企業行為主體的數量變化保持較快的擴張速度，1988年～2000年共有4個，2001年～2005年為8個，第三階段則增至19個，2010年以后為46個；與科學知識網絡不同，上海農業技術知識網絡的結構較為松散并呈鏈狀結構，處于發展初期。

特別需要指出的是，上海農業創新網絡具有較為明顯的“核心-邊緣”范式。一方面，由圖2可知，2010年后上海農業技術知識網絡圍繞某些節點構建創新聯系的程度逐漸提高，基本形成以上海市農業科學院為核心，包含上海科園、綠箭農業、佳牧生物、正名技術、國森生物在內的凝聚子網。另一方面，針對科學知識網絡內部行為主體的關聯關系進行塊模型分析，可以得到四個板塊（表1）。

參照李敬等的研究[16]，結合科學知識網絡的整體密度，若板塊密度大于總體平均水平，則可以認為該板塊就有明顯內部合作，與此同時，若板塊之間的合作密度大于總體平均水平，即認為存在創新合作的強鏈接；反之為弱聯系。總體來說，各板塊在四個階段的內部創新合作都具有較強的內部集聚特性，俱樂部效應明顯。具體來說，（1）第一階段，該階段網絡密度為0.0187，第一板塊成員有80個，第二板塊成員有23個，第三板塊成員共有19個，第四板塊成員共有6個；（2）第二階段，該階段網絡密度為0.0108，第一板塊成員有230個，第二板塊的成員有63個，第三板塊的成員共有35個，第四板塊成員共有15個；（3）第三階段，該階段網絡密度為0.0066，第一板塊成員有332個，第二板塊的成員有212個，第三板塊的成員共有102個，第四板塊成員共有46個；（4）第四階段，該階段網絡密度為0.0075，第一板塊成員有259個，第二板塊的成員有225個，第三板塊的成員共有166個，第四板塊成員共有47個。

爾后，對上海農業科學知識網絡各板塊密度矩陣進行處理，得到創新關系簡化圖3，可以發現：上海農業科學知識創新網絡各板塊之間的創新聯系逐漸加多、加深，并具有明顯的“梯度”特征，具體來說：第四板塊多為中心性較高、創新能力較強的行為主體；第三板塊自第二階段開始便建立了與高能級板塊的強創新鏈接，并行使“二傳手”的傳遞作用實現第一、二板塊與第四板塊的鏈接，表明了創新網絡通過創新的優先連接機制而具有粘著性和等級性。

2.3 空間結構

根據論文合著者與發明專利申請者所屬地級市，將樣本數據進行歸類，最終實現了由具體組織之間的合作轉變為不同城市之間的合作。由表2可以看出：（1）總體而言，盡管跨界合作創新的數量在逐漸增長，但是，本地尺度在上海農業創新網絡中占據重要地位且呈上升趨勢，國家層面的合作呈現下降趨勢并占據次要的位置。（2）就上海農業科學知識和技術知識網絡之間的橫向比較而言，前者的創新空間結構相對穩定且跨界合作占比相對較多；而地理鄰近對后者的重要性更加突出。

接下來，為分析上海農業創新空間的時空演變，構建城市網絡空間分布圖4，可以發現：（1）上海農業科學知識網絡中，1988年～2000年間，網絡結構簡單，有限的跨界合作主要集中于滬京、滬寧杭等重點城市之間，特別是與北京之間聯系占比接近38.5%；至2005年，合作涉及城市數量激增為第一階段的1.5倍，在進一步明確前述階段已有聯系的基礎上，哈爾濱、沈陽為代表的東北區域逐漸成為上海市農業創新節點的結網對象；而第三階段，東北的強創新聯系逐漸消失，廣州取而代之融入網絡；2011年～2015年間，在鞏固第三階段城市空間結構的基礎之上，上海與武漢的聯系強度逐漸增大。總體而言，從2006年開始，盡管進入網絡的城市數量增加緩慢，但是重點城市與上海之間的創新聯系日漸加深，上海與北京的合作依然最高，達92次；上海與南京和杭州的合作次之，分別為59和52次；上海—廣州、上海—武漢的合作次數為39和35次。可見，空間尺度上主體創新能級對于創新網絡的空間特征具有決定性作用，而地理距離并不是首要驅動因子，網絡結構呈現跳躍式的等級輻射特征。（2）隨著時間的推移，越來越多的城市與上海建立了創新聯系。網絡發展初期，僅有連云港和杭州兩個城市，經過第二階段和第三階段的拓展，2011年～2015年上海農業技術知識網絡涉及的城市增加到17個，其中長三角區域城市5個，全國其他區域城市12個。但是，區域和國家尺度上的創新聯系所占比例較小且重要性逐漸下降，地理鄰近對技術合作結網的重要性并未減弱。

究其原因，筆者認為：基礎研究和應用研究的差異性導致網絡結構的差異。一般來說，科學知識網絡編碼化的知識被認為是通用的，可以跨域文化和地理的邊界進行擴散，其創新更關注正式研發活動、高學歷人才應用、與知識機構的緊密聯系，地理鄰近及交易成本已不再是行為主體創新網絡構建考慮的首要因素[17]，合作關系的建立更多地需要在認知上具有相似的知識基礎，“聲譽”是創新合作鏈接優先考慮的要素[18]。與此相對，應用研究多強調包括信息、靈感在內的本地蜂鳴[2]，包括市場需求、工藝改善、元件改進等方面的信息多通過大量的正式會議和非正式會面獲得，在創新資源稟賦充裕與行為主體共存的區域（城市），會因為優先選擇機制的作用而具有創新的本地化傾向。

3 結論與展望

創新網絡的特征描述及其演變規律已成為經濟地理學界的研究熱點，但農業創新系統的結構和空間特征的探討相對較少。本文以中國知網1988年～2015年上海農業領域的科技合作論文和合作發明專利為數據來源，并分別表征科學知識網絡和技術知識網絡，從不同的空間尺度對上海市農業創新網絡進行分析，得出以下結論：

第一，1988年～2015年間，上海農業創新網絡中行為主體間持續的合作關系已基本建立，創新知識交流愈發頻繁；創新網絡呈現“核心—邊緣”的連接范式，但是，由于科學知識和技術知識在運行機制和創新模式等方面差異的存在，使得其對應網絡結構和空間結構存在明顯不同，前者網絡中心度較高的成員是科研機構，后者則以企業為主。

第二，對上海農業創新網絡在空間層面的分布狀況及其變化進行討論，得出：盡管上海與區域內、外行為主體的創新合作日漸增強，北京和廣州等地的知識擴散效應有所顯現，但是，長三角區域和國家尺度上的創新聯系在上海農業創新過程中所占比例較小且重要性逐漸下降，地理鄰近對創新合作結網的重要性并未減弱。

第三，基于實證研究對上海市推動產業創新升級戰略、建設全球科創中心提出針對性建議：鑒于上海技術勢能高的特點，并結合區域一體化的發展戰略，應積極探索與創新能級較高的主體展開跨區域合作的方式和方法；市域層面，應大力推進現代農業園、大學科技園為主要載體的創新集群建設，重點加強創新主體之間的面對面交流，呼吁企業或其分支機構在科研機構周邊或園區內布局才是重中之重。

本研究進一步拓展的方向主要有：一是與實地調研數據相結合。文中選用的專利和論文數據優點在于可獲得性和可控性較高，但其缺陷也很明顯，并不是所有的論文和授權專利都代表具有市場價值的創新成果。二是上海農業創新網絡的可視化分析尚未涉及內在機制的剖析，構建科學合理的演化分析框架，探討網絡結構、行為主體自身屬性及地方情境性因素對網絡績效的影響將是下一階段研究的重點。

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Abstract： Network perspective has already been applied in diverse area comprehensively. However， the innovation network of agriculture might have been neglected. This paper， using co-publication and co-patent in the field of agriculture in Shanghai from 1988 to 2015 as the original data， focuses on understanding the structural and spatial characteristics of the innovation network. There are some conclusions drawn from the research. Firstly，The innovation network obviously has core-periphery paradigm. Secondly， From the spatial characteristics of the network， although other cities like Beijing， having become powerful knowledge pool， the actors still tend to cooperate with the partners which located within Shanghai. Thirdly， the research institutions has become the center of science network， while the structure of technology network is on the initial stage and display as a chain. The results provide a new research perspective on the evolution of innovation network， which has some guided and reference meaning to the agricultural innovation system.

Key words： innovation network； agriculture； Shanghai