氣候變化對我國糧食生產的影響研究

摘 要 糧食生產與氣候條件密切相關，文章簡單介紹了氣候變化對農業生產的影響，影響糧食生產的因素主要有經濟因子和氣候因子，其中經濟因子包括有效灌溉面積，施肥用量和機械動力，氣候因子包括降水量，平均氣溫和日照時數。文章將氣候變化研究和糧食生產研究相結合， 構建了一個經濟--氣候模型， 用來評價和分析經濟因子和氣候因子對糧食生產的影響。并且基于河南的糧食生產和氣候條件數據進行了實證研究，最后提出了應對氣候變化，提高糧食產量的政策建議。

關鍵詞 氣候變化 糧食生產 經濟-氣候模型 氣候因子 政策建議

糧食生產與氣候條件密切相關。中國是一個農業大國，也是人口大國，農業生產關乎國計民生，糧食生產直接關系到社會的穩定和可持續發展。中國是世界上人口最多的發展中國家，以占全球7%的耕地面積養活占世界22%的人口，保證糧食生產一直是我國國計民生的首要任務。近年來，氣候變化日趨復雜，給我國糧食生產帶來了許多不利的影響。

中國季風氣候特征顯著，氣候要素變動率大，旱、澇、低溫等氣象災害頻繁。同時，中國農業基礎比較薄弱，抵御災害的能力較差，氣候變化，特別是氣候異常對中國糧食生產的發展會產生巨大的不利影響。據統計，我國每年由于氣象災害造成的農業直接經濟損失達1000 多億元，約占國民生產總值的3 %～6 %，其中影響最大的是旱災，其次是洪澇和風雹災害，極端氣候災害對我國糧食生產的沖擊強度加大。

盡管氣候變化對糧食生產有著如此重要的影響，但是從目前的研究情況來看，一些相關研究也都采用現成的經濟模型，但大都沒有專門涉及氣候變化問題，沒有考慮氣候變化因素。此外， 我國用經濟模型研究氣候變化對糧食生產影響的研究也不多，且大多采用定性分析。文章構建了一個經濟--氣候模型， 用來評價和分析經濟因子和氣候因子對糧食生產的影響。從2000年起河南糧食總產量已經連續7年位居全國第一，河南農民用全國1/16的耕地，生產出全國1/4的小麥、1/10的糧食，不僅解決了本省近1億人的吃飯問題，每年還往省外調出200多億斤商品原糧和糧食制成品。河南作為我國的產糧大省，其糧食產量的變動對我國糧食生產的發展有著重要的影響。研究氣候變化對河南糧食生產的影響，并針對性的提出政策建議，對保障我國的糧食安全具有重要意義。

一、模型構建

（一）C-D生產函數模型簡介

C-D 生產函數模型是數學家柯布與經濟學家道格拉斯合作于1928 年首先提出的， 經過其他經濟學家不斷的修改和完善， 一直沿用至今， 在經濟學生產函數模型中占有重要地位。生產函數是描述生產過程中生產要素投入量與可能的最大產出量之間相互關系的數學方程。它反映在一定的技術條件下，生產要素對產出的作用和影響。生產函數的一般形式為：Y=f（X1，X2，…，Xk ） 其中，Xi為第i個生產要素的投入量，Y是這些要素組合可能形成的最大產出量。C-D生產函數是一種廣泛應用的生產函數模型， 它主要用于農業生產過程中要素投入對產出貢獻大小的經濟分析。現在通常用的生產函數的表達式為Y=ax1b1x2b2x3b3，其中Y 為產出量，X1，X2，X3分別為土地、勞力和資金投入量，b1、b2 、b3分別是土地、勞力和資金的生產彈性系數，分別表示一定的土地、勞力和資金的投入的變化率引起的產量的變化率。a表示綜合要素生產率，表示除了土地、勞力和資金之外的其他因素對產出量Y的影響。

（二）C-D-C模型的建立

可以對C-D生產函數線性化，這對建立模型和計算都會有所簡化。對C-D生產函數兩邊取對數可得：

lnY=ln a+b1lnx1+b2lnx2+b3lnx3

令y=lnY，a0=lna，X1=lnx1，X2=lnx2，X3= lnx3

則上式可以變為 y=a0+b1X1+b2X2+b3X3

上式變成一個線性函數模型，則在構建模型時只需對產出量（y）， 土地（X1）、勞動力（X2）、資金（X3）的投入量取自然對數， 再對其值進行回歸分析，就可得出各參數值，從而可以分析各個投入量的變化對產出量的影響。

在生產函數的模型中，影響生產過程的既有可以控制的因素，也有不可控的因素，而生產函數是對生產函數高度簡化的模型，應當盡可能的反映出各類因素對生產過程的影響。傳統的生產函數模型大多是在揭示某些可以控制且數量有限的生產因素與產品間的數量關系， 對生產過程中的自然因素通常不予考慮， 并將自然因素視為既定不變加以忽略。一般來說，氣候變化對糧食生產有重要影響，氣候因素包括降水、光能、溫度等，它們是農業生產過程中不可缺少的因素，如果將這些因素加以舍棄的話，顯然會使生產函數的局限性加大。因此要考慮氣候變化對糧食生產的影響，將氣候變化因子作為一個重要的投入因子加進模型， 建立一個新的經濟—氣候模型， 簡稱為C-D-C模型。

下面我們以推廣的C-D生產函數為基礎，將氣候變化因子加入到生產函數中，改進生產函數模型，成為經濟—氣候模型，并以此來研究氣候變化對糧食生產的影響。

設反映氣候因子的參數為C，新模型表達式為：

Yi=AX1X2X3C1C2C3

這里X1，X2，X3表示經濟因子，分別表示機械總動力，灌溉面積和施肥總量。C1，C2，C3表示氣候變化因子，分別表示平均氣溫，日照時間和降水量。€%[1，€%[2，€%[3，€%＼1，€%＼2，€%＼3分別表示各投入要素的產出彈性。這里用€%[1，€%[2，€%[3來區別于C-D生產函數中的b1，b2，b3表示不同模型的不同要素的產出彈性。€%＼1，€%＼2，€%＼3表示選取的三個氣候因子的要素產出彈性。

二、實證分析

文章利用河南省1996—2010 年的糧食產量（kg/hm2）、糧食播種面積（10hm2）、有效灌溉面積（103hm2）和化肥折純量（104t），降水量（毫升）、平均氣溫（攝氏度）、日照時數（小時）的數據進行實證分析。其中前三個變量代表經濟因子，后三個變量表示氣候變化因子。數據來源于《中國統計年鑒》。

為了消除可能出現的多重共線性的影響，決定剔除播種面積因子，構造了另外三個因子，即有效灌溉面積比（有效灌溉面積與糧食播種面積之比，%）和單位面積施肥量（kg/hm2）和單位機械總動力（機械總動力與糧食播種面積之比），這三個因子代表一個地區對糧食作物的經濟投入。而降水量、平均氣溫、日照時數為氣候因子。同樣的，將被解釋變量構造成單位面積糧食產量（糧食總產量與糧食播種面積之比），消除了河南不同地區之間播種面積不同的影響。

選取河南省的糧食單產為被解釋變量，選取的經濟因子為有效灌溉面積比，單位面積施肥用量和單位機械總動力。選取降水量，平均氣溫和日照時數這三個較具代表性的因素為氣候因子。從而建立如下模型：

LnY=LnA+€%[1LnX1+€%[2LnX2+€%[3LnX3+€%＼1LnC1+€%＼2LnC2+€%＼3LnC3

其中，Y表示糧食單產，A是轉換系數， X1是有效灌溉面積之比， X2是施肥用量之比， X3是機械總動力之比，C1是降水量， C2是平均氣溫，C3是日照時數 。

運用SPSS軟件，采用逐步回歸法將河南糧食單產的影響因子逐步考慮進來，輸出結果如表1所示：

表1

從表中的第四欄可以看出，最后確定的四個自變量是施肥用量之比，有效灌溉面積之比，日照時數和平均氣溫。這四個自變量對應的系數分別是0.615 ，0.281 ，-0.963 ，0.942，同時它們對應的P值分別為0.000 ，0.044 ，0.004 ，0.043，在 5%的顯著水平下均是顯著的。在三個經濟因子中，灌溉和施肥對糧食產量的影響是顯著的，而機械動力對糧食產量的影響相對于灌溉和施肥的影響不是十分顯著。在氣候變化因子中，日照時數和平均氣溫對糧食產量的影響是十分顯著的，而降水量對糧食產量的影響相對于日照和氣溫來說影響不是特別大。

四、結論及對策建議

就河南省來說，經濟因子中施肥和灌溉對糧食產量影響較大，在氣候變化因子中日照時數和平均氣溫對糧食產量的影響比較大。機械動力對糧食產量的影響不是很大，氣候因子中的降水量對糧食產量的影響相對于日照和氣溫來說不是很大。出現降水量對糧食產量影響不大的情況，可能是因為河南省的降水量比較充足，觀察河南省的歷年降水量可以發現，它的降水量在三個省份中確實是最大的。因此，要想大幅增加糧食產量的話，要注意在灌溉和施肥方面的合理投入。而在氣候因子中，對糧食產量影響最大的是日照時數和氣溫，這也從一個側面說明，河南省的糧食產量受氣候影響比較大，遇到比較極端天氣的年份，可能會出現糧食大幅減產的情況，并且這種弊端可能通過經濟方面的投入很難彌補。

因此，基于實證分析結果，為了應對氣候變化，提高河南糧食產量，從而保障我國的糧食安全，促進我國農業的可持續發展，提出以下政策建議：（1）逐步建立氣候災害監測、預警、分析和決策支持系統，建立氣候變化影響的監測和分析系統；（2）加強農業氣象預報的準確性和及時性，積極開展人工影響天氣活動；（3）組建氣候災害決策管理機構，建立統籌全局的指揮調度系統，降低氣候災害的損失；（4）根據氣候變化合理調整農業布局；（5）加強農業基礎設施尤其是水利基礎設施建設；（6）提高農業生產技術，選育能夠適應氣候變化的新的優良品種；（7）普及低成本的農業適應技術，提高農業生產的技術水平；（8）運用農產品期貨市場，建立健全農業氣候災害保險體系，以規避農業生產風險；（9）加強宣傳，提高農民的氣候變化適應意識，從而自覺采用適應氣候變化的新技術。

參考文獻：

[1]丑潔明， 董文杰， 葉篤正. 一個經濟 - 氣候新模型的構建[J]. 科學通報， 2006， 51（14）： 1735-1736.

[2]丑潔明， 葉篤正. 構建一個經濟 - 氣候新模型評價氣候變化對糧食生產的影響[J]. 氣候與環境研究， 2006， 11 （3）： 347-353.

[3]符琳，李維京，張培群，宋艷玲.用經濟-氣候模型模擬糧食單產的方法探討[J].氣候變化研究進展，2011.9（5）： 1673-1719.

[4]何曉群，劉文卿.應用回歸分析[M].中國人民大學出版社，2001：59-62.

[5]王丹. 氣候變化對中國糧食安全的影響及對策研究[D].華中農業大學，2009.

[6]吳誠鷗，秦偉良等.近代實用多元統計分析[M].氣象出版社，2010：119-130.

[7]許吟隆，熊偉.氣候變化對我國農業的影響[J].圓桌論壇，2007.71-73.

[8]趙衛亞.計量經濟學教程[M].上海財經大學出版社，2010：256-266.

[9]周曙東，朱紅根.氣候變化對中國南方水稻產量的經濟影響及其適應策略[J].中國人口.資源與環境，2010.20（10）：152-157.