就农业研发领域而言，外资技术垄断是指外资在以其强大的技术优势不断深入开发东道国农业技术的过程中，为了保持长期竞争优势的核心资源，通过抑制育种、种植、加工等研发技术对东道国的正向溢出效应，对研发的关键环节设置一系列的障碍，控制核心技术，防止技术扩散，以达到在东道国的农业研发领域建立技术垄断优势的目的，进而不断加重本土企业对外资的技术依赖，甚至抑制本土研发活动，从中谋取高额利润。
研究外国资本在中国农业研发领域能否形成技术垄断现象，除在上一节系统地分析现状及其传导的路径外，还需结合实证方法对此加以检验。不过，从现存的研究方法来看，很难直接构建关于技术垄断程度的计量指标加以验证。我们采用间接的方法：如果外资在农业研发领域并没有产生正向的溢出效应，反而对本地企业的研发活动产生抑制作用，那么就认定外国资本在该领域获得某种程度的技术垄断地位。
（一）负二项分布模型说明
根据已有文献的研究情况，以专利数代表研发能力衡量标准来研究中国的专利生产模型，都以线性回归模型或泊松回归模型作为计量经济分析的基准模型。一般的线性回归或非线性回归模型都假设变量的随机性服从正态分布。然而本章使用专利申请作为被解释变量，专利生产本身具有不确定性，例如有研发投入但不一定会产生专利，这样使用一般的线性回归或非线性回归会使回归结果出现偏误。而泊松分布模型建立在条件均值与条件方差相等的条件下，当条件方差超过条件均值时，专利数据还需要考虑过度分布的问题。泊松回归模型不能解决专利生产中遇到的过度分布问题，许多改进模型相继被提出，其中负二项分布模型最为常见。负二项分布模型包含了对横截面异质的自然表述，因而是更加适合估计专利生产函数的模型（Chang et al.，2010；周汨和李林，2010；邓海滨和廖进中，2009）。
我们综合Chang et al.（2010）、周汨和李林（2010）、邓海滨和廖进中（2009）等学者对实证模型推演的思路，对负二项分布模型作进一步的梳理。首先，在实证研究中，由于专利数是任意非负整数，是典型的计数数据，它不再服从正态分布，而可能服从泊松分布或负二项分布，所以在计量分析时采用计数模型比线性模型更适合，在计数模型中应用较为广泛的是泊松模型，其基本方程为：
其中，y it 表示第t年i省农业专利申请总数，都是从参数为λ it 的泊松分布中抽取的，并且λ it 与解释变量x it 有关。参数λ it 的表达式为λ it =exp（βix it ）。由泊松分布的特点，容易证明“每个区间”的期望件数为：
参数β的极大似然估计量可通过最大化如下对数似然函数得到：
但在实际中，专利数量往往存在超分布现象，即方差要比均值大。这就意味着，泊松假定的约束条件特别是条件均值等于条件方差在经验应用中经常不成立，在这种情况下若仍采用泊松模型，将会导致较大误差。为消除这种不利影响，负二项分布模型引入了伽马分布的误差项，泊松参数表达式可改写为：
其中，ε it 为样本个体未观测效应。假定误差项exp（ε it ）服从参数为（1，δ）的伽马分布，且独立同分布，那么这时y it 服从负二项分布：
实证分析所采用的是省份层面的宏观面板数据，且因变量农业技术创新也是以农业专利申请数度量，由于专利数的离散性以及省份之间存在的未能观测的差异，致使该变量出现类似的过度分散问题。由于exp（ε it ）的引入允许条件方差大于条件均值，所以负二项分布模型能较好地解决样本过度分散问题。此时，条件均值和条件方差分别为：
显然，当δ为任意非零常数时，条件方差大于条件均值；而当δ→∞时，负二项分布模型收敛于泊松分布模型，故泊松模型是负二项式模型的一个特例。参数β和δ的估计值，可通过解如下负二项极大对数似然函数求得，即：
最后，根据极大对数似然函数的求解原理，可获得以下简化后的计量模型，用以衡量在开放经济条件下，包括农业FDI在内的一些主要因素对农业专利产出的影响：
其中，i，t分别表示省份和时间；y it 指农业专利申请数量，代表农业科技创新产出；x表示我们关注的农业专利产出的主要影响因素；z为其他控制变量；α为常数，代表省际差异（固定效应或随机效应）；ε it 为不可观测效应。对模型（8.8）我们采用负二项回归估计方法以求得待估计参数值。
（二）数据与变量说明
我们在解释变量的选取及计算指标的构建中参考了Chang et al.（2010）、周汨和李林（2010）、马野青和林宝玉（2007）等学者的研究。与已有文献不同的是，我们考察的行业仅限农业，并根据农业的具体情况对部分指标做相应的调整，将在本节作详细的介绍。
1.农业研发能力变量
由前面的文献综述可知，目前衡量一国技术研发能力的常用指标是专利数据，但需要指出的是，有的学者认为专利作为创新产出指标有其天然的局限性（Furman et al.，2005），因为不同产业、不同地区、不同时期的专利倾向不同，不同行业和公司究竟是采取专利还是商业秘密来保护创新成果，要看哪一种方式更能防止竞争者模仿，哪一种方式带来的利益更大。不是所有发明都可获得专利，不是所有创新都会申请专利，不同专利质量不同，由此带来的经济效益也有天壤之别。尽管存在一些问题，但由于数据容易获取，和创新关系密切，而且多年来专利标准客观、变化缓慢，所以专利仍是目前衡量技术研发产出的相当可靠的指标。
从性质来看，专利分为发明、实用新型和外观设计三种。因外观设计不是农业专利授予的主要形式且数据较少，再加上农业科技领域的发明成果越多，申请农业专利的可能性就越大，发明专利比实用新型专利更能代表一国的核心研发能力，所以在统计过程中仅对发明专利进行数据统计和分析。从法律状态来看，专利统计数据分为专利申请量和专利授权量两种。由于影响知识产权制度的因素众多且相当复杂，专利得以授权的数量历年跳跃太大。并且按专利法程序，发明专利从申请到授权需花费超过1年的时间，而解释变量都使用当期值，使用专利申请数会使估计结果更加准确，因而国内外经济学界通常采用专利申请量而非专利授权量来衡量当期研发产出。从专利申请主体来看，专利分为国内专利和国外专利两种。衡量本土研发能力的专利申请量应当只包括国内申请部分，不过就目前数据的可得性而言，无法同时满足既细分省份地区又细分国内外申请主体的要求。但是，国家知识产权局2010年统计公报的数据显示，国外申请主体的农业发明专利数约占全国申请总量的8%，比例较低。我们认为目前中国农业发明专利的申请主体是国内的科研机构和企业，各省份的总量数据能一定程度上反映本土研发能力。根据以上分析，我们最终采用国家知识产权局公布的各省份农业发明专利申请量（AgInv＆Ap）代表中国的农业研发能力，作为模型的被解释变量。
按照国际专利分类（International Patent Classification，IPC）方法的界定并结合国家知识产权局有关专家的意见，我们将农业专利划分为如下25个IPC分类号：A01B、A01C、A01D、A01F、A01G、A01H、A01J、A01K、A01L、A01M、A01N、A22B、A22C、A23B、A23C、A23D、A23F、A23G、A23J、A23L、A23N、A23P、A24B、A61D、B09C。用这种方法检索专利，当某一个专利涉及多个领域时，其专利分类号会不止一个，因此，数据统计过程中剔除了重复的部分。农业专利所统计的范畴属于大农业概念，涵盖了农业、林业、畜牧业、打猎、诱捕和捕鱼等内容，具体数据来源于国家知识产权局网站。
2.农业研发投入变量
从一国的R＆D总投入与技术研发能力的关系来看，在绝大多数技术研发产出过程中R＆D活动发挥着关键的作用，但是R＆D活动并不一定能够产生专利，取得专利的技术创新也未必经过R＆D。R＆D与专利之间的关系看上去简单，其实很复杂，直接涉及“技术创新为什么发生、如何发生”这个根本问题。关于R＆D投入与专利产出之间的关系，Hausman et al.（1984）最早通过分析1968—1975年美国121个公司的专利和R＆D数据，肯定了R＆D的人力投入和资本投入与专利产出之间存在显著的因果数量联系。Ernst ＆ Popp（1998）同样肯定了R＆D投入与专利产出之间的定量关系，只是具体形式彼此不同，不过都没有超出已知的传统物质生产领域的生产函数形式的范围。这其实不难理解，因为包括R＆D、专利在内的技术研发产出本来就是科技人员努力地思索、试验，并且运用了必要的经费才取得知识成果的生产过程（陶冶和许龙，2007）。
具体到农业，农业专利产出也与农业资本和人力的投入息息相关。虽然有建议认为作为发展中国家，应超出传统的投入指标（财政资源和人力资源）和产出指标（出版物，专利，技术贸易支付差额，高科技贸易，等等）的范围，建立一套可测量其科技能力和科技活动对生活质量影响的系统方法（联合国教科文组织统计研究所，2002）。然而，在找到更合适的指标以前，我们认为利用农业专利、农业研发资本和人力资源研究农业的技术研发能力仍然是适合发展中国家的。
（1）农业研发资本投入变量。农业研发资本投入的度量以具体到农业领域的研究与发展经费内部支出为基准。所谓研究与发展经费内部支出，是指用于内部开展R＆D活动的实际支出，包括用于R＆D项目活动的直接支出以及间接用于R＆D活动的管理费、服务费、与R＆D有关的基本建设支出以及外协加工费等。在此基础上，为消除规模效应和价格变动因素，以使各年指标具有可比性，本模型不使用研发支出的绝对值，而是引入研发经费内部支出占国内生产总值的比例。该比例是国际上通用的衡量一个国家或地区科技活动规模、科技投入水平和科技创新能力的重要指标，在一定程度上反映了一个国家或地区的经济发展方式（马野青和林宝玉，2007；周汨和李林，2010）。因此，我们从研发效率的角度，采用农业R＆D经费内部支出与农业GDP的比值（AgR＆DK）代表研发资本投入的强度，作为最终形式的农业研发资本投入变量，其数据来源于省际层面的各年科技统计年鉴。
（2）农业研发劳动投入变量。农业研发劳动投入的度量以具体到农业领域的研究与发展人员全时当量为基准。所谓研发人员全时当量，是指参与研发活动的全时人员数加非全时人员按工作量折算为全时人员数的总和。同样地，为消除规模效应和反映研发活动的劳动投入强度，本模型不使用劳动投入的绝对值，而是引入研发人员数占国内生产总值比例（马野青和林宝玉，2007；周汨和李林，2010）。具体到农业领域，则以农业R＆D人员全时当量与农业就业人员总数的比值（AgR＆DL）作为最终形式的农业研发劳动投入变量，其数据来源于省际层面的各年科技统计年鉴。
3.农业外资参与度变量
自2006年以来中国农业利用外资金额一直持续攀升，但越来越多的现象表明农业出现了一定程度的“外资依赖”特征。甚至一些重要的农产品，如大豆、食用油等，外资依存度已经逼近国际预警线，外资开始逐步掌控产业链从研发到销售的各个环节。外资总量并不能完全反映外资参与中国农业的情况，而FDI占GDP的比重则可以比较客观地反映一个国家的对外依存度和开放度（Chang et al.，2010）。
关于外资的流入能否在中国农业研发领域形成技术垄断，将是本节要解决的主要问题。一般认为，FDI的流入会对东道国企业产生一定的技术溢出效应，但有关中国的实证检验所表现的“正向”技术溢出效应，有的学者指出是由FDI变量的外生性所导致，因而FDI的技术溢出效应有可能被高估，不可盲目相信。而在本节中，FDI占GDP的相对比值能够在一定程度上减弱这种外生性。如果在控制了FDI的外生性后，农业研发能力变量与农业外资依赖度变量之间仍然呈现正相关的关系，那么在某种程度上可以支持FDI对中国农业有“正向”的技术溢出作用这种观点，即外资的流入促进了中国农业研发能力的提升，否则可以表明外资在中国农业研发领域具有获取技术垄断优势的能力，不利于国内发明专利的增加。
通过以上的分析，我们选取实际利用农业外商直接投资占农业GDP之比（AgFDI）作为衡量农业外资参与度的变量，其数据来源于省际层面相关年份的统计年鉴。
4.外商贸易依存度变量
一般而言，开放经济中一国技术研发能力的提高主要有两个途径：一是依靠本国的科研活动进行自主技术创新；二是吸收国外各种可能的技术溢出实现国内技术进步。除了FDI的技术溢出效应外，外商投资企业的进出口贸易活动同样会产生技术溢出效应来刺激国内的研发活动。具体来看，出口导向型的外商投资企业在以国外为主要市场的过程中，通过竞争效应、研发效应和模仿效应，促使本土企业加强自身的研发活动。而对外商的进口而言，通过进口国外先进的中间产品可以提高一国最终产品的技术含量。贸易伙伴国的R＆D活动可以产生新的中间产品，当进口这些中间产品时，外商投资企业便可以利用其含有的专业技术知识和相应的研发成果来提高自身的生产力和研发能力。此外，本土企业在生产过程中摸索、了解和吸收国外同行和国内外商的知识和技术窍门，逐步掌握了生产这些含有先进技术或研发成果的产品，最终使企业生产效率和技术研发水平不断提高。在这个“进口商品→学习、吸收先进技术→模仿→二次创新”的过程中，产生出了诸如“干中学”效应、“技术示范与交流”效应等现象，有力地巩固和促进了一国的技术研发能力的持续性提高（刘鹃和李永，2008）。
按照上述的原理，外商在农业的进出口活动同样也会影响着中国农业本土研发能力，因而必须纳入模型作为解释变量之一。但是，由于目前尚无具体到各省市层面的外商农业进出口数据，我们只能取外商投资企业的总进出口数据作为它的代理变量。
此外，投资方式不同，外商贸易活动所产生的技术溢出效应也会有所不同。姚利民（2005）对比研究了外商独资、中外合资和中外合作企业的进出口贸易活动对制造业分行业层面的技术溢出效应。结果表明，独资和合资方式技术溢出效应比合作方式的复杂，主要表现为对劳动密集型制造业正向的溢出和技术密集型制造业负向的溢出，并且具有研发活动的跨国公司投资企业，倾向于采用能够控制企业的股权结构。这在某种程度上与外资在华从事生产研发活动的意图有关，尤其在技术密集型行业，外资势必会考虑技术保密问题和技术领先带来的收益问题，因此倾向于采用独资和合资控股的股权结构。
对于中国农业，跨国公司通过增加合资企业股权或完全收购合资企业等方式，不断扩大在农产品进出口贸易中的话语权，在对保障粮食安全起关键作用的产业链环节扮演着日益重要的角色。随着中国投资环境的改善，外商所具有的先进技术、管理水平和雄厚的资本等垄断优势愈加明显，其独资化的愿望就越强烈。外商通过独资的形式掌握企业的控制权，一方面可以确保其投资的安全性，把投资与企业的经营管理以及最后的利润联系起来，获取全部利润；另一方面可以使自己的垄断优势在拓展海外市场中得以发挥，尤其是那些知识产权优势比较突出的直接投资，如建立自己的R＆D中心、销售网络、品牌优势等。采用独资形式更易于把技术优势牢牢地掌握在自己手中，加大专利保护，对核心技术主要采取内部技术转让，把次优技术转移给内资合作企业，避免先进技术的外溢（揭晓和王培林，2005）。
相比中外合作经营，我们更关心在控制了外商独资和中外合资企业在进出口贸易活动的技术溢出效应后，农业FDI对农业专利产出所产生的影响，因而在外商的进出口总量数据中剔除了属于中外合作企业部分的数据。同时为了获得贸易依存度指标和消除规模效应，还需要将其除以对应的GDP值以获取代表效率的比值（Chang et al.，2010）。
通过以上的分析，我们选取外商独资和中外合资企业出口和进口分别占总GDP的比值（Fowncap＆Ex和Fowncap＆Im）作为外商贸易依存度变量，以便在控制外商贸易活动的技术溢出效应下，单独衡量农业FDI对农业专利产出所产生的影响，其数据来源于各年的中国对外经济贸易年鉴。
结合负二项分布模型的原理和变量的选取，我们所构建的具体模型表示如下：
其中，被解释变量AgInv＆Ap代表中国的农业研发能力，AgFDI代表农业外资参与度，AgR＆DK和AgR＆DL分别代表农业研发资本和劳动投入程度。Fowncap＆Ex和Fowncap＆Im作为控制变量，代表外商进出口贸易依存度。
从数据的统计范围看，目前大部分的省份都缺失2004年及以前年份具体到农业领域的FDI或R＆D投入的数据，而这两者与农业专利产出密切相关，缺一不可。因此，受各省份农业数据可得性的限制，我们选取了2005—2010年中国17个覆盖东部、中部和西部且具有一定代表性的省份的面板数据，包括北京、河北、辽宁、黑龙江、上海、江苏、浙江、安徽、江西、山东、河南、湖北、天津、福建、广西、青海、新疆等省市自治区。表8.1列出了各变量的基本统计特征，其中样本量共计102个。
表8.1 各变量基本特征
（三）实证结果分析
通过Stata软件的分析，表8.2提供了数据回归的结果。由于对方程进行Hausman检验的结果不支持随机效用模型，因而没有提供随机效应的结果。方程（1）采用的是无控制变量的固定效应负二项分布模型，除了AgFDI外其他系数都通过了显著性检验，符号方向也符合预期。方程（2）采用的是控制外商独资和合资企业出口的固定效应负二项分布模型，整体的Wald统计量明显增加，表明模型设定更好。AgFDI的系数在10%程度上显著为负，其他系数也显著且符号方向符合预期。方程（3）采用的是同时控制了外商独资和合资企业出口和进口的固定效应负二项分布模型。与方程（2）相比，方程（3）控制了更多的因素，其Wald统计量更大，各项系数也更加显著。
从方程（3）的结果来看，AgR＆DK和AgR＆DL的系数在1%程度上显著为正，表明农业R＆D资本投入和劳动投入强度与农业发明专利产出之间存在正相关的关系，即研发投入强度的增加能提升中国的农业研发能力。R＆D 资本投入比 R＆D 劳动投入的贡献大且更显著，说明2005—2010年间农业发明专利的产出较多地依靠R＆D资本的投入。
表8.2 回归结果
注：括号内是异方差稳健的回归标准差统计量。*，* *，* * *分别表示在10%，5%，1%水平上显著。回归结果由软件Stata给出。
对于控制变量而言，首先，Fowncap＆Ex和Fowncap＆Im的系数都通过了t值检验，说明外商独资和合资企业进出口贸易对专利产出的影响因素能有效控制，以便增加对重要解释变量回归结果的可信度。其次，Fowncap＆Ex的系数显著为正，符号方向符合预期，表明出口导向型的外商独资和合资企业产生了正向溢出效应，有利于发明专利的产出，即有利于提升中国的农业研发能力；Fowncap＆Im的系数显著为负，符号方向与预期不符，这可能是由于外商独资和合资企业进口的产品多为加工层次低、产品档次较低、高技术含量低和附加值低的“四低”产品，对发明专利的产出没有直接的促进作用，即不能提升中国的农业研发能力。
作为决定外资能否形成技术垄断的关键变量，AgFDI的系数在5%程度上显著为负，意味着农业FDI占农业GDP的比例越大，越不利于国内农业发明专利的增加。这个结果表明，近年来随着农业FDI的不断攀升，占农业GDP的比重日益增大，外资在中国农业研发领域发挥的是负向技术溢出效应。也就是说，外资的涌入一定程度上抑制着本土农业研发能力的提升。
理论上外资企业会通过过度竞争、弱化关联效应、争夺研发资源等挤出效应的作用机制，对本土企业技术创新系统各要素施加负面影响，进而弱化本土企业创新动机，动摇创新支持系统，恶化创新环境，使本土企业技术创新受到阻碍，从而对本土农业企业的研发产生负向外溢效应，不断拉大本土企业与外资企业研发水平的差距（李钧，2009）。较大的技术差距使得外资企业可以利用先行者优势，联合技术、成本、规模、品牌等方面因素阻碍国内企业涉足该领域，逐渐将这种技术领先优势转化为技术垄断优势。可以说，负向溢出效应的存在，间接印证了外资能够在中国农业研发领域获得一定的技术垄断势力。
与此同时，技术垄断优势的建立会反过来加强东道国的负向技术溢出效应。为了维护和巩固技术垄断优势，以跨国公司为首的“农业大牌外资”一方面继续加强技术研发创新，扩大和保持技术差距；另一方面利用知识产权保护、技术标准等策略千方百计地对先进技术、核心技术等进行保密、封锁和控制，加强技术垄断，防止和延缓技术溢出。这两方面共同强化了这种负向技术溢出效应。
值得重视的是，为实现对核心技术的保密、封锁和控制，农业跨国公司意识到知识产权比知识本身更重要，在中国的农业研发领域巧妙构建了多种知识产权壁垒：①将基本专利与外围专利相结合，也就是同时对基本专利及其相关技术或改进技术进行专利申请，使它们共同构成某一产品或技术领域的“专利网”，让竞争对手或模仿者难以突破；②将专利与技术秘密相结合，为了避免专利技术公开或到期后被竞争对手侵权或模仿，跨国公司往往在专利说明书中只列出最基本的技术内容，而将影响技术效果的工艺、最佳使用条件、优选配方等作为技术秘密予以永久保留；③签订限制竞争条款的专利授权许可协议，一定程度上限制被授权使用方对技术进行改革，以及阻止中方企业参与有关竞争技术的研发（肖武岭，2005）。跨国公司滥用知识产权保护制度构建知识产权壁垒，不仅违背了知识产权制度的设置初衷，而且也会导致中国农企在技术创新上处处受到限制，甚至可能迫使本土农企放弃已有一定基础的技术研发能力，转而依靠外资提供的技术，形成对外资的技术依赖，尤其是在国内实力还相对较弱的农业研发领域。
从以上的分析可以看到，外资在中国农业研发领域发挥的是负向技术溢出效应，间接印证了外资能够在中国农业研发领域获得一定的技术垄断势力。与此同时，技术垄断优势的建立会反过来加强东道国的负向技术溢出效应。外资结合多种知识产权壁垒，不断巩固自身的技术垄断优势，对国内农业企业特别是广大中小企业的技术创新造成不利的影响，甚至不断加深对外资技术的依赖程度。这无疑会对中国农业自主创新能力的培育起到负面的作用。
根据上述的实证研究，我们认为外资在中国的农业研发领域存在一定程度的技术垄断现象。但这种技术垄断能否对中国的粮食安全产生影响，并且倘若这种影响是不利的，中国本土的农业研发活动又会遭到何种程度的损害，粮食安全所面临的威胁能否消除，我们将在下节给予详细的解答。
在通过上述负二项分布模型验证外资与中国农业专利产出关系的基础上，我们还有必要从全局的角度进一步考察，在受农业外资及其技术转移、溢出效应的长期影响下，中国当地农业企业的研发水平、生产效率以及创新能力的演变情况及其导致的后果。因此，我们借助社会系统动力学仿真模型，旨在构建一个以本土和外资企业为主体的研发能力动态仿真系统，刻画出这一影响过程导致的结果，进而探讨外资通过技术垄断影响中国农业研发能力的内在关联机制、影响效应及作用效果。为了使研究更加具体，我们主要以种子业为例，描述在外资企业高压之下中国本土企业培育农作物种子新品种的能力发生怎样的变化，中国尚不完善的种子市场对大量外资的涌入以及突如其来的撤资做出怎样的反应，等等。
（一）研究方法说明
在研究技术垄断能否影响粮食安全时，首先要选取适当的方法作为验证的手段。考虑到目前尚无专门针对粮食安全的计量指标，并且缺失有关粮食安全的统计数据，使得从传统的角度利用计量模型定量检验技术垄断对粮食安全的影响程度变得十分困难。虽然计量模型的结果比较直观，但对数据精度要求高、过分偏重数学形式、运算量大等，更无法追踪系统中变量间相互影响与作用的逻辑关系与数量关系。为了克服统计数据上的缺陷，实现动态地追踪、反映系统行为，我们选用了系统动力学（System Dynamics）方法。
系统动力学是由美国麻省理工学院的福瑞斯特（Jay W.Forrester）教授于1956年为分析生产管理及库存管理等企业问题而提出的系统仿真方法，最初被称作工业动态学。为了模拟真实世界中现象，系统动力学创造了存量与流量这两个概念，以显示事物的数量在动态的过程中如何增加或减少，所有动态系统模型都必须以这两个概念为基础，利用各要素间的因果关系、有限的数据及一定的结构进行推算分析。所建立的模型不但可以用于评价系统关键环节运作的优劣并辅助决策者进行改进，还可以预测相关变量发生变化时对整个系统造成的影响。
如今，系统动力学已被广泛应用于微观层面如企业生产管理、库存管理、科研活动，以及宏观层面如社会经济系统分析等领域。例如，钟永光等（2010）绘制了海信集团技术创新能力系统因果回路图，并使用Vensim软件对模型进行仿真。通过对仿真结果的分析，提出了通过提高研发经费的利用率、有效制定费用控制策略以及提高产品市场吻合度来实现海信集团技术创新能力成长的对策。而就农业领域而言，有学者将该方法应用于区域农业系统结构优化、循环农业模式、农业技术传播方式等领域（李莎莎等，2010；黄志坚等2009；王倩，2007）。鲜有文献用系统动力学模型将外资与东道国自主研发能力结合起来进行研究。
在外资影响一国农业和粮食安全的问题上，由于实际中缺失许多农业的具体数据，国外一些学者借助系统动力学的优点，通过尽可能地模拟国家或地区的农业现状，探讨FDI如何影响东道国的农业长期发展与粮食安全。其中Derwisch et al.（2009）的研究比较具有代表性，他们较为深入地采用系统动态学方法考察了FDI技术溢出效应对非洲撒哈拉地区种业市场的影响。而考虑到国内鲜有文献研究外资技术垄断、农业研发能力与中国粮食安全，我们将通过构建研发能力动态仿真系统，层层深入地剖析这一问题。
（二）系统假设及内在机理分析
构建仿真系统时需要尽可能模拟现实的状况，但就我们而言，系统动力学方法不可能涵盖农业研发领域所有本土和外资企业的情况，因而必须选取农业中最具代表性的行业和企业，结合前面几节的分析结论提出必要的假设，并对所构建的研发能力动态仿真系统的内在机理作出说明。
（1）对系统参与主体及其竞争优势的假设。假定在中国这个需求很大但发展尚未成熟的种子市场上，只存在一个外资企业和一个本土企业争夺市场份额，市场需求用农民对新种子的需求来表示。在外资企业投资国内种子研发活动之前，该市场种子业的研发活动主要由本土企业承担，并在政府部门的投资支持下有序地开展。在外资逐渐流入的初期，外企主要专注于研发、生产以及营销转基因和杂交等品质较佳、商业化程度较高的种子，而本土企业则专注于传统农作物种子的生产，并开展适量的研发。随着外资技术示范效应的日益显著，本土企业面临着要加强在种子研发领域的吸收与创新的迫切需求，同时逐渐融入传统种子市场向现代商业化种子市场转变的过程。市场转型的一个最突出特征在于，传统市场上农民可以使用上一年耕作产生的种子自给自足当年的生产活动，而在现代市场上农民则被要求不能保留以前年度的种子，商业化种子的生产和营销变得日益普遍。这一转型过程将会伴随品种的增多，产量的增加以及农业生产力的提升。在这样的市场背景下，系统主要模仿三种情况：①外资进入之前本土种子企业的研发情况；②当本土企业和外资企业同时竞争时，本土种子企业的研发能力、农民对本土种子需求以及种子价格的变化情况；③若经过一段时间后流入的外资被撤走，本土企业研发能力的演变情况。
图8.2 外资流入与本土企业研发能力发展路径（Derwisch et al.，2009）
其中，结合现实的背景，图8.2对比了外资涌入前后本土企业培育种子新品种能力的发展路径。实线描绘的是没有任何外资干扰下当地种子业部门的发展路径。典型的代表是非洲马里，马里种子业的技术研发几乎全部依靠公共部门。短划线描绘的是外资流入后，本土企业新品种的研发能力先升后降，甚至比没有外资只依靠国内公共投资的情形下更低。典型的代表是非洲加纳，在20世纪80年代杜邦公司旗下的先锋良种国际有限公司试图投资加纳的种子市场，但随后由于市场需求不理想而只好撤资，给国内研发能力的提升带来很大冲击。长划线描绘的也是外资流入后的情形，不同的是当地部门新品种的研发能力一直保持稳定的上升状态。典型的代表是亚洲印度，外资给印度的种子市场新品种培育带来正的外部效应，促进了研发能力的提升。我们试图在模拟这三种发展路径的基础上，探讨中国本土企业种子研发能力可能的演变路径。
（2）对种业研发的要素投入的假设。种业的研发投入除了包括资本和劳动力外，还需要加入第三种要素投入：种质资源。作为农作物亲代传递给子代的遗传物质，种质资源往往存在于特定品种之中，转基因种子的成功与否与种质资源息息相关。两个企业都将全部的利润不断投入这三种要素之中，不同之处在于本土企业更加关注劳动力的投入，即在种子研发生产过程中劳动要素禀赋更加丰裕，而对外资企业来说，其资本和种质要素禀赋相对丰裕。总体而言，要素的多少影响种子的研发产出，而产出的增加又会激发用更多的投资增加资本、劳动力和种质等要素。
（3）对企业竞争策略的假设。本土与外资企业研发生产同类种子，但在品牌、质量和包装等方面具有较大的差异。在价格相同的情况下，农民通常青睐更优质的外资种子，即外资种子对本土种子拥有更高的替代性。但这并不是完全可替代，即价格不同时，价格较高的种子不会完全销不出去。鉴于此，我们还需要借助两寡头且产品有一定差别的伯川德（Bertrand）竞争模型来分析本土与外资种子企业之间实施差异化竞争策略的各种可能结果。
（4）对外资技术垄断优势的假设。外资的技术垄断优势除了体现在种质、资本投入外，还体现在外资与本土企业的技术差距越大，技术溢出对本土研发能力提升的效果越不能有效发挥。对于外资的技术溢出效应，虽然一定程度的技术差距能促进技术外溢，但许多学者的研究结果已表明，如果外资企业在东道国市场上建立了技术垄断优势，与本土企业的技术差距越大，则正向的技术溢出效应越不能实现。而关于外资在中国农业研发领域是否存在技术垄断现象，我们已在前述章节验证了外资发挥的是负向的技术溢出效应，继而建立了技术垄断优势。为了将这种技术垄断优势反映在动态仿真系统中，我们假定种子市场上本土企业的研发能力能否随外资企业投资的增加而加强，受两个企业技术差距的影响。虽然肯定了技术差距能带来技术溢出，但在为技术溢出效应赋值时，也考虑了其在技术差距拉大下大打折扣的情形。
基于以上的假设和系统内在的机理，我们采用系统动力学软件Vensim-PLE建立一个历时10年的企业研发能力动态仿真系统，以一个季度为步长，即经历总共40期的模拟计算，如图8.3所示。
图8.3 开放环境下种子企业研发能力演变的动态仿真系统
值得强调的是，本章构建仿真系统的框架时借鉴了Derwisch et al.（2009）的研究成果，但在他们研究的基础上，我们做了两点重要的改进：
（1）系统引入种子价格及其变化率作为衡量粮食安全受影响程度的关键变量。Derwisch et al.（2009）侧重于模拟FDI技术溢出效应对当地种业研发能力的影响，并没有直接涉及种子价格影响粮食安全的探讨。而我们更关心FDI通过当地种业对粮食安全造成的不利影响，因此必须加入粮食安全的观察变量。如前所述，粮食安全包括可得性、供给度、购买力和安全性四个维度，对种业而言，倘若种子价格波动频繁，对种子市场供给的稳定性、农民获得种子的及时性以及购买种子的支付能力都产生广泛的不利影响，对粮食安全构成极大的威胁。可以说，种子价格的稳定性能在一定程度上反映粮食安全受影响的状况。
（2）系统引入两寡头价格竞争模型作为构建企业竞争反馈回路[1]的理论依据。Derwisch et al.（2009）并没有为本土与外资企业之间的价格竞争行为直接建立逻辑关联，但实际上每个企业市场份额占有率的高低会受到自身的价格弹性、生产成本以及其他企业的替代弹性等因素的影响。倘若忽略了这些因素而选择简化处理，则会在一定程度上降低仿真系统对现实的说服力，因而有必要对此作深化处理。另外，在目前的中国种子市场上，外资研发主体数量少但技术优势明显，本土研发主体规模小但相对集中，某种程度上已形成了本土和外资企业寡头垄断的竞争格局。我们可以把系统所假定的本土种企与外资种企视为两寡头，共同争夺种子市场份额。综合以上的分析，我们根据两寡头价格竞争模型（Bertrand竞争模型）的原理，系统地构建了本土与外资企业之间相互竞争的反馈回路。
（三）系统变量及动力学方程说明
在为变量之间建立内在的逻辑关联时，我们使用了DINAMO语言[2]编写系统所包含的动力学方程。每个变量都被带上时间下标以区别在时间上的先后，其中K表示现在，J表示刚刚过去的那一时刻，L 表示紧随当前的未来的那一时刻。DT则表示J与K或K与L之间的时间长度。整个仿真系统包含了5种变量，每种变量及具体方程分别如表8.3至8.7所示。
1.状态变量与方程
所谓状态变量（Level Variables），是最终决定系统行为的变量，随着时间变化，当前时刻的值等于过去时刻的值加上这一段时间的变化量，可看作物质、能量与信息的储存环节。状态变量的方程可以表示为
其中Lv S（t）是t时刻状态变量值，Rate S（t）是该状态变量变化的速率变量，包括输入速率Inflow S（t）和输出速率Outflow S（t）。离散的方程形式可以表示为
与原方程相对应，Lv是状态变量，Inflow是输入速率，Outflow是输出速率，DT是计算间隔。
表8.3 动态仿真系统的状态变量与方程
注：由于本节主要研究外资凭借技术垄断优势对中国农业研发能力和粮食安全的影响程度，侧重于不同情形下输出结果的差异性比较，具体赋值的大小并不影响模拟结果的可靠性（下同）。
就本节所构建的研发能力仿真系统而言，本土与外资企业的研发产出，对劳动、资本、种质三种生产要素的投入，以及种子价格的竞争力与稳定性等因素，对衡量外资种子企业的技术垄断是否会威胁到中国粮食安全具有决定性的影响。因此，我们选取这些关键因素作为状态变量，如表8.3的L1～L5所示。
另外，在为状态变量赋初始值时，考虑到外资的种子研发起步较早，其初始研发产出较本土的高，具体的赋值来源于Derwisch et al.（2009）。同时，系统假定了本土企业的劳动要素禀赋相对丰裕，外资企业的资本和种质要素禀赋相对丰裕，反映在具体的要素投入上则是本土的初始劳动投入较外资的多，外资的初始资本投入和种质投入较本土的多。因而我们假定本土企业和外资企业在劳动、资本和种质的初始投入比分别为5∶3∶3和3∶5∶5。而对于种子价格，我们重点关注其竞争力与稳定性，初始值的大小相对而言并不重要，因而将初始销售价格默认与种子生产成本相同。
2.速率变量与方程
所谓速率变量（Rate Variables），是直接改变状态变量值的变量，反映了状态变量输入或输出的速度。速率变量的方程可以表示为
其中Lv S（t）是t时刻状态变量值，Aux（t）是t时刻辅助变量，Const是常数，Exo（t）是t时刻外生变量。
作为分别影响要素投入和企业研发产出的速率变量，本土企业的要素禀赋丰裕程度和资源利用效率都与外资企业存在差距，因而对应的赋值会有所不同。假定企业将所有的销售利润全部投入研发活动，其中本土和外资企业投入的劳动、资本和种质三种要素比分别为4∶3∶3和2∶4∶4。受技术条件的制约，本土投入转化为研发产出所需的时间较外资的长，我们假定为滞后三期。研发过程中发生的损失率分别为60%和40%，产生差异的主要原因在于两企业的要素禀赋结构和资源利用效率有所不同。作为Bertrand价格竞争模型的主要变量，价格变化率方程描述了种子价格的稳定性。主要的速率变量及其方程如表8.4的R1～R6所示。
表8.4 动态仿真系统的速率变量与方程
注：本土和外资企业将销售利润投在劳动、资本和种质的比例分别为4∶3∶3和2∶4∶4；研发过程中发生的损失率分别为60%和40%，价格变化率方程来源于黄小军和甘筱青（2008）[5]。
3.辅助变量与方程
所谓辅助变量（Auxiliary Variables），是在建立速率方程前预先做好某些代数运算，以便对速率方程中必需的信息仔细加以考虑的变量。与前述两种变量不同，辅助变量当前时刻的值和历史的值是相互独立的。辅助变量的引入，主要是为了对系统内部的机理与主要变量之间的关系加以量化，更直观地算出系统中的速率变量，进而模拟出状态变量的结果。
辅助变量的方程可以表示为
其中Lv S（t）是t时刻状态变量值，Aux* （t）是t时刻其他辅助变量，Const是常数，Exo（t）是t时刻外生变量。
为了获得影响企业研发产出、要素投入、种子价格等速率变量的计算依据，需要对企业市场份额、销售利润、技术差距与溢出等因素进一步细化。作为Bertrand价格竞争模型的主要变量，市场份额和销售利润的方程来源于黄小军和甘筱青（2008）。每一期外资与本土企业在研发产出的差异代表两者的技术差距，若技术差距大于0，则发生技术溢出，技术溢出的大小受技术差距的制约。主要的辅助变量及其方程如表8.5的A1～A4所示。
表8.5 动态仿真系统的辅助变量与方程
4.常量与方程
所谓常量（Constant Variables），是值不随时间变化的量。也就是说，常量一旦确定，在同一次模拟中保持不变。在系统所模拟的10年期间，我们假定本土与外资企业的各自价格弹性、相互替代弹性、种子生产成本以及研发转化为产出的比例不变，即建立常量C1～C4如表8.6所示。
本土与外资企业生产的种子在品牌、质量和包装等方面存在差异，本土的种子成本较高，农民通常青睐于更优质的外资种子，即外资种子对本土种子拥有更高的替代性，且价格弹性相对较低。同时，受技术条件的制约，本土与外资企业在投入转化为研发产出的效率方面也存在差异。
表8.6 动态仿真系统常量与方程
5.外生变量与方程
所谓外生变量（Exogenous Variables），是随时间变化，但是这种变化不是系统中其他变量引起的变量。我们通过引入代表外生冲击因素的变量，用于观察外资企业在中国种子市场形成技术垄断优势后，一旦突然撤资并严格封锁技术外溢渠道，中国本土研发产出和销售利润的变化情况，进而分析本土种企和中国粮食安全所面临的威胁和未来的发展状况。
表8.7 动态仿真系统的外生变量与方程
注：外生冲击变量在第0～30期值为1，在30期以后值为0。
（四）系统主要观察变量因果关系分析
围绕关于外资技术垄断、中国农业研发能力和粮食安全的研究重点，我们选取本土与外资的种子研发产出、市场份额、种子价格，以及外资对本土的技术溢出等为主要的观察变量。
对种子研发产出（图8.4）这一存量而言，最基本的构成因素来源于各期研发增加与研发损失的差值加总，而企业可以在各期通过增加劳动、资本与种质的投入刺激当期研发的增加，但并不是所有的研发投入都能有效转化为研发产出，其过程必然伴随或多或少的研发损失。在此基础上，拥有研发产出的企业会通过在市场上销售种子获取各自的市场份额。而本土与外资的种子研发产出差别在于：首先，技术相对落后的本土企业可以在参与市场竞争的过程中借助外资的技术溢出效应受益，增加自身的研发产出，以进一步缩小与外资企业间的技术差距，而外资企业则是技术溢出方；其次，本土企业的研发转化产出比例也比外资的低，由于本系统观测期仅为10年，转化效率变化不大，故皆取常值。
图8.4 种子研发产出的因果关系结构
技术溢出效应（图8.5）的大小，一方面直接受外资种子研发产出的多少影响，外资研发产出越多，越能为本土企业提供学习、模仿甚至创新的来源；另一方面也受本土与外资企业之间的技术差距大小影响，若本土企业能在研发产出上与外资企业不分伯仲，那么即使外资研发产出再多，技术溢出效应也不明显。虽然技术溢出直接作用于本土种子研发产出，协助本土企业缩小技术差距和获取更大的市场份额，但值得一提的是，如果技术差距过大、能力悬殊，本土企业对先进技术的吸收能力有限，与外资企业之间的产业关联效应还比较低下，那么技术溢出对本土企业的作用将会大打折扣，从而为外资技术垄断的形成提供了便利性。
图8.5 技术溢出的因果关系结构
为获取尽可能大的市场份额（图8.6），企业除了不断加强自身的研发实力，为消费者提供满足其需求的差异性种子外，面临的直接挑战就是企业间的价格竞争。同质但价低的企业更容易占领市场，但是价格不是唯一的决定因素。倘若消费者对种子的品质要求较高，或者拥有较高的品牌忠诚度，即使有明显的价格差异，消费者也会青睐于价高但质更优的外资种子。通常而言，种子价格弹性越大，对巩固自身的市场份额越不利，而本土企业为争夺市场份额多以价格竞争为主，故其种子比外资种子更富有价格弹性。同时，两类种子具有相互替代性，鉴于外资企业更注重差异性竞争策略，具备在品牌、质量和包装等方面的优势，故外资对本土种子替代弹性更大，即本土种子价格上涨导致外资种子的需求量增加更多。
图8.6 市场份额的因果关系结构
争夺市场份额所导致的结果主要体现在：首先，市场份额的大小直接关系着能否为企业带来可观的利润，进而进一步开展种子研发活动，虽然影响企业整体销售利润的因素有很多，但在其他条件给定的情况下，逐利的企业总会想方设法争夺市场份额；其次，较大的市场份额容易帮助企业争取维持有利价格变化的主导权，从而制定更具竞争力的价格竞争策略来吸引消费者。
种子是特殊的农业生产资料，如果大部分的种子市场份额长期由外资企业掌控，与此同时国内种子价格变动又过于频繁，超过广大农民的可承受范围，那么不仅会冲击种子市场供应和价格的稳定性，也会给农业的稳产增产带来挑战，还会出现农民收入不增反减的情况，其直接后果是不利于维持国内粮食的充分供应。供给度是否稳定有序以及购买力是否足够有效也会间接影响国内粮食质量的安全可靠，进而可能对中国的粮食安全构成巨大的威胁。
根据以上的分析，对上述主要观察变量的重点关注，有助于借助后续动态仿真系统的模拟结果，整体把握外资的技术垄断如何作用于中国的农业研发活动尤其是种业的研发产出，进而探讨其对中国的粮食安全所带来的影响。
（五）系统模拟结果分析
1.外资进入前
外资进入前，国内种子全部由本土企业供应，消费者与企业之间的互动交流并不活跃，本土企业按照自己制订的研发、生产和销售计划有序地开展经营活动。种质资源是种子研发工作的物质基础，育种工作突破性的成就取决于关键性基因资源的发掘与利用，因而研发投入到研发产出需经历一定的滞后期，本系统（图8.7）调用了三阶延迟函数（DELAY3l Function）。
图8.7 仿真系统主要观测值（外资进入前）
模拟结果显示，从长期来看，本土企业的种子研发产出、市场份额、销售利润等都呈现上升的趋势，但不可否认的是，由于国内种质采集能力不足，前期的种子研发产出总量还是较低，对应的销售利润也不高（图8.7）。如果单凭企业自身的实力，研发支出远远超过了企业的负担，企业无法实现对种子研发活动的持续投入，往往需要政府部门和其他科研机构的支持。总体而言，此时的竞争压力主要来源于内部，种子价格不是由市场充分竞争所决定的，而是由本土企业自己来规定的，有可能把价格定得很高。另外，还有可能由于缺乏外部竞争压力，本土企业不太重视种子质量的提升，追求创新的动力不足，研发产出总量较低，种子的品种和质量甚至不能满足消费者需求。整个阶段的种业现代化和商业化进展缓慢，自给自足或小规模生产的种业发展模式仍然存在于部分农民的种植活动中。
另外，我们所假设的尚无外资进入的情形在现实中是有可能存在的（如一国在较脆弱的战略产业领域制定外资限制政策，或者外资企业认为该行业无利可图），但持续的时间较短。自加入WTO以后，中国有义务不断放宽对外资进入方式的限制，外资进入实力差距较大的行业与本土企业展开竞争是大势所趋。更重要的是，如果一味保护本土企业，盲目抵制外资，国内种业也不能较快地成长起来。本土企业缺乏学习模仿的对象，从长远来看，会造成本土企业不进则退和消费者需求无法满足的后果。
由此可见，本土保护措施救不了中国种业市场，适当的外资进入不会威胁中国种业市场的安全；相反，外资企业重视研发和市场推广的做法以及带来的市场竞争，反而有利于中国种业的健康发展，如倒逼国产种子公司提升服务质量与种子质量。以棉花为例，1998年外资种子一度控制中国95%的市场份额，而最近几年，中国加大了对棉花新品种的研发投入和产业化力度，辅以上中下游优势互补的强强联合，到2008年，国产抗虫棉的市场份额从以前的5%增加到93%，成功夺回中国棉花种业市场。因此，引进外资、鼓励竞争对中国建立“育繁推”一体化的现代农作物种业是十分必要的。
2.外资进入后
当市场开放后，外资企业凭借其在资金、技术等方面的优势拥有较高的初始研发产出、资本和种质资源，以及较短的研发产出滞后期（系统在此处假设外资企业的研发产出无延迟，区别于本土企业的三阶延迟）。仿真系统由一个本土企业的反馈回路（图8.8）变为本土企业与外资企业共同竞争的多个反馈回路（图8.3）。
图8.8 外资进入前本土企业研发能力演变的动态仿真（图例同图8.3）
根据后者的模拟结果，外资的流入能为国内种业的发展带来一些好处，主要表现在：①外资种子的出现能刺激国内总需求的增长。许多农民逐渐放弃小农经济模式，转向市场购买所需的种子进行种植，而原有习惯于市场交换的农民也会因面临更丰富的品种而进行更多的选择。②技术溢出效应的存在，使得本土企业的研发产出总量较外资进入前更多。本土企业不仅可以通过模仿的方式学习国外先进的种子研发技术和现代化商业化管理经验，通过竞争的方式激励其改善自身的研发技术与效率，还可借助前后向联系、人力资源流动等其他方式吸收，如成立合资科研机构、与外资企业人才非正式交流等。但另一方面，本土企业的种子市场份额、研发能力、种子价格稳定性等方面都不可避免地受到冲击。
具体而言，当本土企业和外资企业同时竞争的时候，农民对本土企业所研发的种子需求比例将会有所减少（图8.9），这将导致一开始种子业部门（包括本土企业和外资企业在内的）总的研发能力会增加，但随后由于本土企业竞争不过外资企业，虽然国内研发能力仍在发展，但其提升速度远远比不上国内需求的增长速度。导致这种结果的一个主要原因是由于拥有技术优势，外资企业一开始进入市场就比本土企业的研发能力强，再加上要素产出这个正向的反馈回路内生地带动产业的增长，路径的依赖程度将会得到进一步加强，也就
图8.9 仿真系统主要观测值（外资进入后）
是说销售额较高的外资企业销售会继续增加，本土企业的销售将会日益下降，进而导致研发能力在两个企业之间的此消彼长。这样的后果是生产规模较小的本土企业在获取能够适应极端环境的种子品种能力方面不如外资企业，外资企业容易形成寡头垄断或垄断市场。由前面的图8.3可以看到，外资企业的投资与其销售利润存在正向的反馈回路，也就是外资投资越多，利润越多；与此同时，外资企业的市场份额与本土企业的研发产出增长速度则存在负向的反馈回路，即外资企业市场份额越大，本土企业的研发产出增加得越慢。
对与粮食安全息息相关的种子价格而言，在无外资参与的环境下，虽然国内种子定价权牢牢掌握在本土企业的手中，但价格相对稳定。而当外资进入后，市场同时存在同类但各具差异性的种子，价格将由本土企业、外资企业以及农民三者共同决定。市场博弈的最终结果是本土种子价格要比外资的稍高，虽然差距不大，但受外资品种强有力的冲击，价格波动幅度较大（图8.9）。其主要原因在于，在竞争激烈的同类品种中，农民一般会选择种植效益高、生产要求低的品种，外资种子往往容易得到消费者的青睐。但并非所有的消费者都选择价格相对较低的外资种子，因此种子产业是一个高度本地化的产业。任何一种外来的作物品种，如果没有经过本地环境的培育和适应，是无法在当地生长或取得竞争优势的；含有生物技术性的先进种子，必须与深深根植于中国土壤的农田耕作方法相结合，才能提高农业生产力。而农民只购买那些能帮助他们获得更好收成的种子产品，基于这点，本土品种也能赢得部分市场份额。但归根结底，只要拥有足够的技术对其研发品种加以改进，外资企业可以实现种子本地化，从而不断冲击本土种子的价格稳定性和市场份额。
而从种子商业化的角度来看，在外资企业的大力推动下，种子的商业化程度较外资进入前高，并且与传统种业相比，商业化投资的回收周期较短、投资效益高，同时农民的收入也有望增加。但值得注意的是，种子商业化并非只有百利而无一害。以转基因水稻为例，在转基因作物的研发过程中，自主知识产权的重要性一直被强调，但中国国内的转基因水稻涉及多项国外专利。拥有水稻专利的农用化学品公司和种子公司可以向农民收取技术费而取得很高的利润；同时，专利技术使农民无法保留种子，每个播种季都必须重新购买，这将影响农产品定价权和农民收入。因此，对新品种研发的投入，尤其是对转基因作物来说，应以发展具有独立自主知识产权的成果为前提。但是，在外资已形成技术垄断的品种领域，本土企业要想获得自主知识产权绝非易事，当种子研发的主导权牢牢掌握在外资的手中时，中国的粮食安全问题无疑会继续升级。
3.外资撤资后
根据前述可知，外资流入带来的好处在于国内种子总需求增加，本土企业的研发能力从溢出效应中受益，以及种子商业化步伐加快。但这些好处的背后都暗含着国内种子业的发展对外资的高度依赖性。倘若外资因某种外生的原因突然撤离中国，本土企业的研发能力是否受到伤害？如果有，其程度有多深？又需多长时间恢复？这些问题同样值得深思。因此，我们假设外资企业撤资行为发生在第31～40期，其撤资直接表现为外资种子研发产出、外资资本投入和外资种质投入维持在第30期的水平（图8.10）。
从图8.10的模拟结果可以看到，与无撤资情形下相比，由于外资企业停止新的研发活动，技术溢出转升为跌至零点以下；与此同时，本土种子研发产出和销售利润在外资撤资后虽在短期内仍有增加，但增幅明显滑落趋于平缓，甚至在长期来看可能出现下跌态势。这表明了作为本土种子研发产出的外生影响因素，技术溢出对本土研发能力的提升发挥着重大的作用，其滑落的幅度高达60%可以反映出本土企业受外资撤资冲击影响的大小。由于系统设定的时间步长较短，无法观测本土企业的研发能力后续演变情况。一种理想的情形是，本土研发产出逐渐恢复较快的增长水平，但需要经历多长的时间是不确定的。可以想象，随着时间的推移，本土研发产出不断积累，以至于外资剩余研发产出所造成的影响可忽略时，本土企业将继续依靠内生的研发产出反馈回路（图8.8），沿着与外资进入前相类似的发展路径，并以更高的增长趋势发展下去。
与中国许多行业相同，经济全球化的发展给本土种子企业利用外资技术资源提升技术能力提供了机遇。理论上，使用外部技术可以避免高成本的内部开发、获得快速增长和接近前沿技术等优势。但中国种子企业的现实情况却不乐观，具体表现在本土企业并没有获得高层次的育种技术能力，有的反而陷入“引进—落后—再引进—再落后”的怪圈；而借助“以市场换技术”战略通过吸引外资获得技术溢出的成效也甚微，并且合资种子企业在关键和核心技术上严重缺乏自主创新能力。事实上，在引进外资助推国内种业的发展道路上，如果稍加不慎，一旦外资企业在种子市场上占据了技术垄断地位且滥用该垄断优势操控市场，本土种业研发能力的提升又严重依赖外资，那么中国的粮食安全将遭到严重的威胁。以转基因作物种子为例，世界上绝大多数的转基因作物种子研发的相关技术都已经被孟山都等少数公司所控制，而且这些生物巨头已经通过专利技术和国际公约，攻陷了一些国家的粮食控制权，这无疑给中国的粮食安全敲响了警钟。
图8.10 外生冲击下种子企业研发能力演变的动态仿真系统
图8.11 仿真系统主要观测值（外资撤资与无撤资对比）
鉴于种业对中国整个粮食产业的重要性，本节在前述实证检验和仿真分析后，以美国杜邦公司旗下先锋良种国际有限公司（下称“杜邦先锋”）的“先玉335”品种为例，具体探讨跨国公司在玉米种子市场上通过技术垄断作用于中国玉米种子研发能力，进而对中国粮食安全所带来的影响。
（一）案例背景
粮食是关系到国家安全的战略性资源，种子是粮食安全的关键，种业更是关系国计民生的战略产业。从粮食产业链的角度来看，越来越多的事实表明，外资正大肆吞噬中国种业的市场份额，逐步控制粮食产业链的上游环节。据中国种子协会统计，截至2010年年底，在中国注册的外资种子企业已经超过了70家，占据了市场高端地位并形成了较强的控制态势，而其业务领域也正在向大田作物延伸。中国农作物种子常年用量为125亿公斤左右，潜在市场价值800多亿元，成为仅次于美国的全球第二大种业市场。
巨大的市场空间吸引跨国种业巨头纷纷抢占中国市场，对中国种业产生不少的冲击，特别是在玉米种子市场，以黑龙江和吉林两省为代表的东北玉米种子市场表现尤为突出。杜邦先锋旗下的洋种子“先玉335”自2006年通过国家品种审定以来，因高产、抗倒伏、脱水快、水分少、发芽率高等优点得以在东北、华北乃至全国的玉米种植区快速推广，市场份额逐年上升。据黑龙江省农业厅统计，仅2009年和2010年，洋种子“先玉335”的种植面积就达到775.8万亩，占据黑龙江玉米种植面积的5%。黑龙江并非洋玉米种子“攻城略地”最猛烈的地区，“先玉335”在吉林已经占据该省玉米种植面积的20%，并形成对黄淮海市场主要品种“郑单958”的强劲挑战，使后者渐显颓势（卜祥，2010）。
负责培育“先玉335”的铁岭先锋公司为杜邦先锋独资所有，目前在中国东北、华北各省都已申请获得种子进入市场资格。杜邦先锋因其拥有在中国最畅销的玉米种子品种而被广大的农户熟知。该集团曾两次进入中国：第一次是在20世纪80年代末，但那次并没有打开中国市场；第二次则是21世纪初。2002年，杜邦先锋与中国最大玉米制种企业山东登海种业成立了合资公司——山东登海先锋种业有限公司（下称“登海先锋”），登海种业占51%股权；2003年，杜邦先锋在辽宁设立独资研究机构——铁岭先锋种子研究有限公司（下称“铁岭先锋”）；2006年，杜邦先锋又与甘肃敦煌种业股份有限公司成立敦煌种业—先锋海外有限公司（下称“敦煌先锋”），敦煌种业也占51%股权。相关政策规定，合资公司的粮食品种不能直接从国外引进，杜邦先锋便采取了通过国内的铁岭先锋种子研究有限公司育种，然后再交给登海先锋和敦煌先锋销售的方式。敦煌先锋负责东北、内蒙古等地春玉米带，而登海先锋则负责黄淮海地区的夏玉米带。这样的投资布局帮助杜邦先锋的“先玉335”在短短几年内在中国东北、华北主要玉米种子市场迅速扩张。
（二）杜邦先锋与国内企业研发能力的比较
“先玉335”虽然已经进入市场5年，却并未显示出减产的趋势，不像其他玉米种子那样会很快遇到自身的瓶颈。国内研发的玉米种子由于在自交系的纯度、杂交种的优质性等方面有所欠缺，往往投入市场3～4年之后性状出现衰退，进入产品生命周期的衰退期；“先玉335”由于技术扎实，如果想等待其性状自行衰退进而退出市场，可能需要更长时间，目前正处于品种生命周期的成长阶段（图8.12）。预计未来3年，由于国内没有性能更好的种子，“先玉335”的市场份额预计还将继续增加（卜祥，2010）。
图8.12 国内标志性玉米种子生命周期分布
资料来源：齐鲁证券研究所《2011年种业行业专题研究报告》，http：//www.qlzq.com.cn/
注：2012E-2014E为齐鲁证券研究所的预测值；掖单13、农大108、郑单958和超试系列是国内研发品种。
“先玉335”在中国的迅速扩张，与杜邦先锋较为先进的技术研发能力分不开。杜邦先锋在生物技术，尤其是转基因技术和新品种研发领域投入巨资，开发出了一大批携带抗病、抗虫、耐除草剂等目标基因的新品种，并建立了自己独立的种子研究、开发、生产和销售体系，拥有自主科技品种和全球营销网络。在2001—2010年的十年里，除了2005和2008年外，杜邦先锋通过审定的玉米品种数达到了国内玉米品种审定通过数一半以上，甚至在2009—2010年一举超过了国内总数（图8.13）。
图8.13 杜邦先锋和国内玉米品种审定通过数比较（2001—2010）
资料来源：PVPO（Plant Variety Protection Office）；农业部；齐鲁证券研究所．2011年种业行业专题研究报告．http：//www.qlzq.com.cn/
在杜邦先锋的全球研发品种组合中，每年大约有10%～25%为低价值的衰退期品种、50%～80%的成熟期品种、10%～25%高附加值的潜力期品种，以此来形成玉米种子的合理研发产品结构储备，保证玉米业务在全球范围成长的可持续性。在中国，通过对比国内玉米种子主要上市公司的研发品种可以发现，杜邦先锋旗下主要合资公司敦煌先锋和登海先锋拥有成长潜力更大的研发品种组合。以敦煌先锋为例，“先玉335”对合资公司的收入和净利润贡献最大，并且也是母公司敦煌种业业绩增长的主要生命线。作为敦煌先锋的成熟品种，“先玉335”优势明显，而其他先玉系列的在研品种也是公司的主要潜力品，后期上市的品种储备充足，比隆平高科和万向德农显示出更高的增长潜力（图8.14）。
图8.14 国内主要玉米种子上市公司研发能力比较（2010年）
资料来源：敦煌种业（600354）、登海种业（002041）、隆平高科（000998）、万向德农（600371）等上市公司2010年报；齐鲁证券研究所.2011年种业行业专题研究报告.http：//www.qlzq.com.cn/
注：a隆平高科的水稻品种收入比重较高，玉米品种“隆平206”收入占比30%。
总体而言，国内主要种子企业与杜邦先锋在研发能力上存在的差距主要体现在以下几个方面：
（1）种质资源的差距。种质资源是种子研发的基础，杜邦先锋的种质资源储备非常丰富，拥有了全世界60%以上的具有极大遗传潜力的玉米种质资源，但目前仍十分重视种质的继续收集与创新，这是其在全球范围内不断获得竞争优势的基础。而国内种质相对缺乏，育种资源遗传基础狭窄，在起点上就处于劣势。事实上，在种业受外资技术垄断威胁最严重的领域——玉米和蔬菜作物，中国非但没有种质资源的优势，相反，对国外比较丰富的种质资源依赖程度逐渐加深。现在不少蔬菜品种出口量大增，但其种质资源都是来自于国外的优良品种。“先玉335”的种质资源也是杜邦先锋经母国选育后再在中国驯化而得，如今正在迅速占领国内玉米的种质资源储备。
（2）研推机制的差距。杜邦先锋实行公司研发和推广的一体化模式，建立起较为成熟的商业化种子研发平台，一系列的品种可以源源不断地走向市场。种子研发以市场为导向，甚至能根据对未来市场情况的判断提前进行准备。而在国内，基础性研发则由政府投资的非赢利性研发机构承担，种子培育和推广由企业承担，品种选育多是为了本土审定而进行，市场反应滞后。这些种子研发机构和企业普遍规模小且散，单打独斗，在育种方面没有集团优势，并且目前的种子研发推广机制矛盾重重。科研院所由于缺乏成本约束，当研究出新品种时，或以低于市场价值转让，或自立公司经营。这实际上扰乱了新品种的市场定价，压制了其他企业的创新热情。现在不少企业以一定的资金买断新品种的所有权，或允许研发机构以技术入股而获得该技术的排他实施权，但由于科研单位和企业之间的利益连接机制还很不完善，使得他们之间经常因为利益分配问题而产生分歧，这势必影响到研发技术的产业化进程。
（3）科研投入的差距。杜邦先锋始终把研发领域的投入作为企业的核心优势，每年投入销售额8%～12%的资金用于玉米育种研发，经费达2亿多美元。而国内持证种子经营企业8700多家，69％是小企业，90%以上的企业没有研发能力，即使有研发能力的企业也投入不足。前10家企业种子市场份额仅为13％，研发资金投入不到销售收入的5％，有些甚至不到1％。许多企业主要靠购买品种生产经营，总体核心竞争力不强，发展后劲严重不足。
（三）杜邦先锋对国内玉米种子研发的技术垄断
当前，国际上绝大多数玉米种子专利技术被杜邦先锋、孟山都等极少数跨国公司拥有，这些跨国巨头灵活运用发达国家主导制定的国际知识产权保护制度，使得这种垄断对发展中国家存在不利的影响。这主要是因为发达国家在种质资源研究方面起步相对较早，一些跨国种业公司采取各种手段对种质资源进行掠夺，垄断许多生物基因资源专利和技术。而根据知识产权保护制度的国际惯例，只有处于研究阶段的国外专利是免费的，一旦专利种子开始商业化操作，任何企业或农户在没有获得授权许可的情况下擅自使用专利种子，将涉及专利侵权，专利持有人有权收取专利使用费。因此，许多农业生产者只能通过支付技术费用和专利费向杜邦先锋购买玉米种子，但还必须同时签订限制私自留下种子用于来年播种的合同。
除了垄断种质资源和专利，在中国，拥有品种和技术优势的杜邦先锋通过成立独资科研公司、合资公司以及与国内科研院所合作等方式进入种子研发领域（表8.8），在国内开展育种工作，逐步掌握对中国种业的话语权。以先玉系列品种为例，该品种的研发由杜邦先锋在中国设立的独资研究机构铁岭先锋负责。铁岭先锋培育出的新品种产权属于杜邦先锋，杜邦先锋将品种交给登海先锋、敦煌先锋两家合资公司并收取品种使用费，合资公司负责制种和在黄淮海、东北地区的销售。山东登海、甘肃敦煌这两家本土种子企业与跨国巨头杜邦先锋成立合资公司的好处是可以引进优势的种子，降低研发成本，但负面效果是让出部分国内市场，甚至本土研发企业竞争不过洋种子，丧失自主研发的积极性。
表8.8 杜邦先锋在中国的研发布局（www.dupont.com.cn；任静，2011）
并且，中方企业能否通过这种合资方式获得核心技术，对提升本土研发能力保障粮食安全而言至关重要。据敦煌先锋的中方种子管理人员反映，敦煌种业只是杜邦先锋的“生产车间”，只负责生产，根本拿不到杜邦先锋的核心科研成果。杜邦先锋通常不允许参观，如果没有杜邦先锋的人带领，外人连厂区都进不去，更别说要学习外企的管理经验。
按照《外商投资产业指导目录》关于设立外商投资农作物种子企业审批和登记管理的规定，外资设立农作物种子企业，中方投资比例应大于50%，由中方控股。但和外资种子企业的合作，主导权不在中国这边。所谓合作育种几乎都是先从国外直接进口品种到中国，经过筛选留下适合中国种植的品种，继而开始在中国生产，做到育、繁、推一体化。因此对于很多合资公司来说，虽然名义上是合作育种，中方占有51%的股份，在形式上占据控股权，但在实际公司运作中由于外资巨头控制了最为关键的品种研发、亲本资源和营销体系等环节，育种技术和品种权都没有进入合资企业，中方对品种没有控制权，并不能掌握真正的核心技术，大部分只享有利润分配权，其生产和市场都受制于外资种子企业，给中国粮食安全带来不少的隐患。
除了成立独资研发机构和合资公司，杜邦先锋还将研发的触角伸向国内各大科研院所，以共建或参股实验室、研发中心的方式进入中国农业研发领域（表8.8），进行种质资源搜集、评价等方面的工作，这被看作是对种业“源头”的掌控。当前外资与中国科研单位合作的监管处于“灰色地带”，相应的政策界限比较模糊，并不需要像进入生产经营领域一样接受行政许可审批，但其对农业研发领域的影响力却不可小觑。一些国内科研机构为了经费，在与外资合作时“饥不择食”，可能导致中国一些科研成果被外资利用。此外，中国很多科研机构与外资签订合作协议时都有“合作双方有科研成果优先使用权”等类似条款，这项条款的实质，就是中外双方谁先使用，谁就优先拥有科研成果知识产权。外资企业拥有生产条件和丰富市场资源，因此大多能抢在国内科研机构前使用科研成果。并且，外资企业本来在技术方面具有优势，通过与国内科研单位合作，获取国内科研成果，挖掘人才和资源，再反过来培育更适合在中国生长的品种，垄断优势会更加明显。
可以说，以杜邦先锋为代表的跨国种子公司之所以能在竞争中立于不败之地，主要得益于其强大的技术优势。但是，如果这种技术优势没有使中国本土的种子研发能力受益，反而带来国内市场过分依赖洋种子的种质资源和品种专利，形成了技术垄断，那么中国种业未来的发展就会很被动。
（四）杜邦先锋技术垄断对国内玉米产业安全的影响
在种子研发领域拥有绝对技术优势的基础上，杜邦先锋通过指定独家经销商、设立全资机构、成立合资企业等多种经营方式在广大发展中国家销售产品。他们甚至还采取“饥饿营销策略”，即种子价格固定，但限量供应，经销商即使加价也只能够拿到部分种子。2007年，“先玉335”刚刚打入黑龙江市场时，几十万斤免费种子提供给农户试种，厂家与农户之间还签订协议——种植该种子产量不高可获赔偿。此后，该种子很快受到广泛认可。与此相比，国内种业公司碍于自身资金有限，大都是一村一屯试种，新品种的推广速度远没有这么快。成功推广后，“先玉335”走缺口经营战略，厂家批发给经销商的价格相对较低，但供不应求，市场价格一直维持在高位，较大的利润空间也使经销商更愿意售卖“先玉335”。在黑龙江绥化市的一家种子店，经销商进货价为12元/斤，而市场售价却可以达到24元/斤。而国内较强势的玉米种子“郑单958”进货价为4.2元/斤，售价仅为5元/斤，利润不足1元/斤。由于玉米是杂交作物，农户需要每年购买种子，控制了玉米种子市场就意味着从根源上控制了中国玉米粮食市场。
从中国玉米种业自身发展的角度来看，国内的玉米种企尚处在产业重构期，大多数企业尚未渡过“企业生存期”，对新品种的投入主要用购买品种权和新品种的下游研发，缺乏自主创新的能力和实力。中国玉米种子产业整体弱小、分散，企业恶性竞争、种子套牌、陈种销售、知识产权得不到保护以及售后服务落后等问题丛生。如果大量的农业跨国公司通过引进基因改造过的新型高产种子以及新的培植技术，迫使当地逐渐放弃传统的、适应本地区土壤气候的农产品种子，继而建立新的农产品加工销售网络，那么农业跨国公司就掌握了中国的基本农作物从育种到配置再到销售的整个农业产业链。玉米种业被外资控制不仅仅令中国技术发展遭制约，更重要的是还将影响中国的玉米安全，后者将牵涉13亿中国人赖以生存的物质基础。
（五）案例启示
通过对上述案例的剖析，我们发现，“先玉335”在中国的迅速扩张，与杜邦先锋先进的技术研发能力分不开，本土种企与杜邦先锋的研发能力在种质资源、研推机制、研发投入等方面存在较大的差距。在种业国际化背景下，拥有技术优势的跨国玉米种业公司近年来大举进入中国玉米种子研发领域，在向广大农业生产者收取比例较高的专利使用费的同时，牢牢控制合资公司和合作研究机构的核心研发技术，加重当地农民对跨国种业集团的依赖，逐步致使部分本土种子企业面临被挤出种业市场、市场份额被蚕食、自主品种被外国种子代替等困境，给中国玉米种业发展带来巨大压力，并危及中国粮食安全。如何保证国家对种业的控制力和主导力，做大做强中国的民族种业，牢牢掌控中国粮食的“命脉”，已然成为中国保障粮食安全的重要话题。
为了防范外资在种子研发领域形成技术垄断对中国粮食安全造成重大威胁，提升本土研发能力是当务之急。必须加大政策扶持和投入力度，快速提升中国农作物种业科技创新能力，培育一批具有重大应用前景和自主知识产权的突破性优良品种，建设一批标准化、规模化、集约化、机械化的优势种子生产基地，打造一批育种能力强、生产加工技术先进、市场营销网络健全、技术服务到位的现代农作物种业集团。其次，从制度层面来看，国家需要对外资在种业领域的并购重组、知识产权的获取与购买等建立粮食安全审查机制，明确相关的具体政策，规范与外资的合作模式，各部门形成监管合力共同维护种业安全。
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