《Frontiers in Nutrition》：Using digital technology to ensure food supply stability: a case study of achieving food security in China
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在频繁极端气候事件与单边贸易政策蔓延的双重压力下，全球农业产业与供应链正面临前所未有的危机。数字技术（Digital Technology, DT）作为新一轮科技革命的关键驱动力，正深刻重塑粮食生产、流通与消费模式，但其对粮食安全的综合影响及内在机制尚不明确。
在频繁极端气候事件与单边贸易政策蔓延的双重压力下，全球农业产业与供应链正面临前所未有的危机。数字技术（Digital Technology, DT）作为新一轮科技革命的关键驱动力，正深刻重塑粮食生产、流通与消费模式，但其对粮食安全的综合影响及内在机制尚不明确。本研究系统阐释了数字技术提升粮食安全的理论逻辑，基于2011—2024年中国285个地级市面板数据，以人工智能（Artificial Intelligence, AI）专利数量与数字基础设施覆盖率为基础构建城市数字技术综合指数，并采用动态空间杜宾模型（Dynamic Spatial Durbin Model, SDM）与中介效应模型进行实证检验。研究发现：第一，数字技术对城市粮食安全具有显著的正向直接效应与正向空间溢出效应，即本地数字技术发展能够改善邻近地区粮食安全水平，该结论在采用工具变量法、替换核心变量及多项稳健性检验后依然成立。第二，机制分析表明，数字技术通过提升农业社会化服务水平、加速土地流转效率、降低气候因素引致的农业生产波动性三条路径间接增强粮食安全，其中农业社会化服务的中介效应最强。第三，异质性分析显示，数字技术对粮食安全的赋能效应在非主产区、地形平坦地区及金融发展水平较高地区更为显著，表明数字技术有助于弥合区域间农业发展的数字鸿沟。本研究深化了数字经济时代粮食安全机制的认知，为制定精准化、差异化的数字乡村与智慧农业政策、支撑农业新质生产力发展提供了坚实的理论与实证基础。
粮食安全是国家安全的根本基石，关乎经济发展、社会稳定与民生福祉。当前世界正经历百年未有之大变局，极端天气事件频发、国际农业供应链脆弱性凸显、资源环境约束趋紧等多重挑战叠加，对各国粮食安全体系构成严峻考验。在此背景下，如何把握新一轮科技革命机遇，特别是利用人工智能、大数据、物联网等数字技术提升农业生产力、优化资源配置、增强系统韧性，从而巩固国家粮食安全，已成为全球性重大议题。
现有文献对数字技术与农业发展的关系进行了广泛探讨，但针对数字技术与粮食安全核心议题的系统研究仍显不足，尤其缺乏对中介机制的深度挖掘和空间维度的综合考量。本研究试图打开数字技术赋能粮食安全的"黑箱"，从信息不对称、交易成本与风险感知等微观机制出发，构建整合技术采纳决策、风险规避与要素市场均衡的理论模型，并基于2011—2024年中国285个地级市面板数据开展实证分析。该论文发表于《Frontiers in Nutrition》。
研究人员为开展此项研究所用的主要关键技术方法包括：第一，构建涵盖人工智能专利数量、互联网普及率和移动电话普及率的城市级数字技术综合指数，采用熵值法进行指标赋权；第二，运用基于地理距离倒数的空间权重矩阵，建立动态空间杜宾模型，采用Arellano-Bond差分广义矩估计处理动态面板内生性；第三，设计中介效应模型检验农业社会化服务、土地流转效率和气候风险韧性三条传导路径；第四，以1984年历史邮局数量与上一年全国互联网用户数的交互项作为工具变量，采用两阶段最小二乘法处理反向因果问题；第五，通过替换核心解释变量、更换空间权重矩阵、广义空间两阶段最小二乘法估计、控制政策冲击变量以及构建综合粮食安全指数等多种方式进行稳健性检验。
研究发现部分可归纳如下：
一、基准回归与空间效应分解。动态空间杜宾模型结果显示，数字技术对粮食安全具有显著正向直接效应，空间滞后项系数显著为正，表明数字技术对粮食安全存在显著的正向空间溢出效应。空间效应分解结果表明，短期内数字技术的直接效应为0.158，间接效应为0.102，间接效应约为直接效应的65%；长期内直接效应与间接效应分别放大至0.235和0.151，充分验证了假设H4。这一发现表明数字技术不仅能直接促进本地粮食安全，还能通过知识溢出、技术扩散与要素跨区域流动带动周边地区发展。
二、稳健性检验与内生性处理。研究人员进行了多维度的稳健性检验：以人工智能专利数单独表征前沿技术创新、以北京大学数字普惠金融指数表征数字金融维度，核心结论均成立；更换为邻接矩阵和经济地理嵌套矩阵后结果无实质性变化；采用广义空间两阶段最小二乘法处理空间滞后项潜在内生性后，直接效应与空间溢出效应依然显著；控制"信息进村入户"试点、电子商务进农村综合示范和数字乡村试点等政策虚拟变量后，结论稳健；构建涵盖可获得性、稳定性、可及性和可持续性四维度的综合粮食安全指数替换被解释变量，结果保持高度一致。针对可能存在的遗漏变量和反向因果问题，以1984年历史邮局数量与全国互联网用户数的交互项作为工具变量，两阶段最小二乘法结果显示数字技术系数显著为正且大于基准回归，表明普通最小二乘法估计存在向下偏误，核心结论得到进一步夯实。
三、机制检验。中介效应模型结果证实了三条传导路径均成立：数字技术显著促进农业社会化服务水平提升（系数0.851），农业社会化服务在三条路径中中介效应最强；数字技术推动以农业法人单位数量增长为表征的土地流转效率提高（系数25.34），进而促进规模化经营；数字技术显著增强农业气候风险韧性，降低气候波动对粮食生产的不利冲击。以家庭农场数量替换土地流转效率代理变量的稳健性检验同样支持该机制。
四、异质性分析。数字技术对粮食安全的赋能效应呈现出明显的区域差异：非主产区效应（系数0.189）显著高于主产区（系数0.112），表明数字技术具有帮助基础薄弱地区实现跨越式发展的包容性特征；地形平坦地区效应（系数0.176）显著高于复杂地形地区（系数0.095），说明自然地理条件是数字技术发挥作用的重要基础；金融发展水平较高地区效应（系数0.195）显著高于较低地区（系数0.103），揭示数字技术与金融资本存在显著互补性。
在讨论部分，研究人员首先强调了数字技术空间溢出效应的政策含义，指出数字农业基础设施投资的收益具有跨行政边界的外溢性，政策制定应超越行政边界，从区域一体化视角推进区域农业大数据中心与数字技术创新枢纽建设。其次，机制分析揭示的农业社会化服务核心作用表明，数字技术赋能农业的关键在于对农业生产组织方式的技术重塑，数字平台能够有效衔接小农户与现代农服体系，为解决"谁来种地""如何种好地"提供中国方案。再次，异质性分析揭示的条件性特征为精准施策提供依据：非主产区应充分发挥数字技术跨越式发展潜力，主产区则应着力推动数字技术与既有成熟生产体系的深度融合；复杂地形与金融欠发达地区需统筹数字基础设施与传统基础设施建设，防止"数字鸿沟"进一步拉大。
研究结论部分：第一，数字技术对粮食安全具有显著促进作用，且该效应存在正向空间溢出，本地数字技术发展能够通过技术扩散与市场联动提升邻近地区粮食安全水平，该结论经多项稳健性检验和工具变量处理后依然成立。第二，数字技术赋能粮食安全的"黑箱"可通过三条关键路径解释：显著改善农业社会化服务以降低信息不对称、有效促进土地流转与规模化经营以降低交易成本、通过精准预警与智能管理显著增强农业系统气候风险韧性，其中农业社会化服务的中介效应最为突出。第三，数字技术对粮食安全的赋能效应存在显著区域异质性，在非主产区、地形平坦地区和金融发展水平较高地区效应更为明显，体现了数字技术的包容性潜力及其发挥作用的基础条件。
