湖南省水稻生產優勢縣水稻生產風險評估

黃 　堯，李 　煦，高　志強，傅　志強，陳 燦，鄭　華斌，李　緒　孟，黃 　璜

（1湖南農業大學農學院，長沙　410128；2南方糧油作物協同創新中心，湖南長沙　410128；3湖南農業大學圖書館，長沙410128；4湖南農業大學理學院，長沙　410128）

湖南省水稻生產優勢縣水稻生產風險評估

黃 堯1，2，李 煦3，高志強1，2，傅志強1，2，陳 燦1，2，鄭華斌1，2，李緒孟2，4，黃 璜1，2

（1湖南農業大學農學院，長沙410128；2南方糧油作物協同創新中心，湖南長沙410128；3湖南農業大學圖書館，長沙410128；4湖南農業大學理學院，長沙410128）

湖南省水稻種植面積和總產量均居我國各省、區之首，湖南水稻產量的穩定性對于保障國家糧食安全和水稻生產者的收益穩定性及生產積極性都很重要。運用綜合比較優勢指數法，選擇了42個湖南省水稻生產優勢縣（市／區），利用非參數信息擴散模型對優勢縣早稻、中稻及一季晚稻、晚稻的減產率進行了估算。結果顯示，在早稻生產中，13個考察縣（市／區）水稻產量減產超過1%以上的概率小于50%；在中稻及一季晚稻生產中，16個考察縣（市／區）水稻產量減產超過1%以上的概率小于50%；在晚稻生產中，7個考察縣（市／區）水稻產量減產超過1%以上的概率小于50%。另一方面，以在田農作物產量損失達10%以上為農作物受災標準，在早稻生產中，19個考察縣（市／區）水稻生產受災的概率幾乎為零，可以忽略；在中稻及一季晚稻生產中，17個考察縣（市／區）水稻生產受災的概率可以忽略；在晚稻生產中，27個考察縣（市／區）水稻生產受災的概率可以忽略。以上結果充分說明湖南省水稻生產優勢縣的水稻生產所面臨的生產風險處于合理區間。

水稻；優勢縣；風險評估；信息擴散模型；湖南

1　研究樣本與方法確定

1.1研究樣本

本研究數據來源于2001～2014年《湖南農村統計年鑒》，以湖南省及122個縣（市／區）的農作物總播種面積、稻谷播種面積、糧食作物單產及稻谷單產數據為基礎進行相關分析。

1.2研究方法

1.2.1綜合比較優勢指數法

一般用于一國范圍內不同區域間的某種產品或同區域間不同產品的比較優勢的度量和比較。綜合比較優勢指數法包括生產規模優勢指數、生產效率優勢指數和綜合比較優勢指數，能較為全面地反映區域水稻種植在自然資源稟賦、農業科技應用程度、種植制度安排等方面的綜合情況。

效率優勢指數EAI（Efficiency Advantage Index）:

式中:APij為i縣（市／區）水稻的單位面積產量，j專指水稻，APi為i縣（市／區）糧食作物的單位面積產量，APj為湖南省全省水稻的單位面積產量，AP為湖南省全省糧食作物的單位面積產量。

規模優勢指數SAI（Scale Advantage Index）:

式中:GSij為i縣（市／區）水稻的播種面積，GSi為i縣（市／區）所有農作物總播種面積，GSj為湖南省全省水稻播種面積，GS為湖南省全省所有農作物的播種面積。

綜合比較優勢指數AAI（Aggregated Advantage Index）:

由公式易知，一個縣（市／區）的效率優勢指數大于1，則表示該縣（市／區）水稻的單產水平高于同時期全省平均水平，具有效率優勢；一個縣（市／區）的規模優勢指數大于1，則表示該縣（市／區）水稻的規?；a程度高于同時期全省平均水平，具有規模優勢。綜合比較優勢指數綜合了效率和規模因素，若其大于1，則表示該縣（市／區）水稻種植與全省相比具有綜合優勢。本文在比較各縣（市／區）綜合比較優勢指數均值的基礎上考慮其波動水平，最終確定湖南省水稻生產的優勢縣（市／區）。

在本文中，效率優勢指數選取水稻的單位面積產量和糧食作物的單位面積產量作比較，其原因在于，各作物間單產水平參差不齊，與糧食作物的單位面積產量作比較更能體現出水稻種植的效率水平。

1.2.2單產擬合與減產率計算

本文采用直線滑動平均擬合湖南省水稻生產優勢縣（市／區）的趨勢單位產量，其具體原理是將水稻單產的時間序列在某個階段內的變化看做線性函數，呈一直線。隨著階段的連續滑動，直線不斷變換位置，后延滑動，從而反映單位產量歷史演變的趨勢變化。依次求取各階段內的直線回歸模型，各時間點上各直線滑動回歸模擬值的平均，即為湖南省水稻生產優勢縣（市／區）的趨勢單產。這種方法的優點在于不必損失樣本序列的年數，在樣本數據較小時是一種較好的趨勢模擬方法。

其線性趨勢方程為:yi=ai+bit。其中i=n-k +1，i為根據步長劃分出的時間段個數；k為滑動步長；n為樣本序列個數；t為時間序號。計算每個方程在t點上的函數值yi（t），這樣每個t點上分別有q個函數值，然后再求算每個t點上q個函數值的平均值:

yi（t）即為湖南省水稻生產優勢縣水稻單產的趨勢擬合值，只有當步長（k）足夠大時，趨勢產量才能消除短周期波動的影響。本文中取步長為11年。

可將水稻單產實際數據分解:y∧t=yt+εt。其中yt為水稻單產實際數據，y∧t為水稻單產的趨勢擬合值，εt為隨機項。

基于此，本文中單產減產率定義為:

max（y∧t-yt，0）／y∧t（5）

1.2.3風險評估模型建立

本研究將利用非參數信息擴散模型，其基本原理是將單個樣本信息看做是一個樣本代表，即一個模糊集觀測樣本。

設某縣第t年減產率的樣本觀測數據為xt（單位為%），則在本研究中，有樣本集合

X=｛x1，x2，x3，…，x14｝（6）

式中xi為觀測樣本點。

設U為X集合中每個實際觀測值樣本的信息擴散范圍集合，即可能的減產率論域，有:

U=｛u1，u2，u3，…，un｝（7）

式中ui為位于區間內固定間［u1，un］隔離散得到的任意離散實數值。在本試驗中，區間取［0，100］，固定間隔取1。

則本研究信息擴散模型為:

式中:h是信息擴散系數，根據樣本集的大小取不同的值，具體為:

式中:a為樣本集合中樣本的最小值，b為樣本集合中樣本的最大值，m是觀測樣本總數。

令Ci=∑nj=1fi（ui） i=1，2，…，m（10）

則樣本xi的歸一化信息分布為:

其中，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n

假設q（uj）=i∑=1μxi（uj） j=1，2，…，n

Q=∑

j=1q（uj）（12）

事實上，Q就是各uj點上樣本點數的總和，由此可得p（uj）=。其中p（uj）就是樣本點落在uj處的頻率值，可以作為概率的估計值。其超越概率即為所要求的風險估計值:

P（u≥uj）=∑k=jq（uk） i=1，2，…，n（13）

1.3數據說明

需要說明的幾點是:第一，芙蓉區2001～2004年無水稻種植數據，在最后的數據處理中將剔除這4年的影響；第二，衡陽市郊區自2002年起重新劃分為珠暉、雁峰、石峰、蒸湘4區，在最后數據處理中將忽略2000～2001年衡陽市郊區的數據；第三，醴陵市2002年無農作物總播種面積數據，在最后數據處理上使用了2001年的數據作為替代；第四，自2007年起，湖南省統計的農作物單產數據單位發生了變化，但并不影響本研究；第五，望城縣自2011年起改名為望城區，在最后的結果中將以望城區來體現；第六，芝山區2012年起改名為零陵區，在最后的結果中將以零陵區來體現。

2　結果與分析

2.1湖南省縣域水稻的綜合比較優勢

根據2001～2014年《湖南農村統計年鑒》的相應數據，計算的湖南省各縣（市／區）的2000～2013年綜合比較優勢指數平均值如表1所示。

表1　湖南省各縣　2000～2013年綜合比較優勢指數平均值

從表1可知，第一，全省有60個縣（市／區）的綜合比較優勢指數考察期內均值高于1，最高為湘潭縣，其均值為1.22；全省有62個縣（市／區）的綜合比較優勢指數考察期內均值低于1，最低為雨花區，其均值為0.38。第二，從區域分布來看，在60個具有相對比較優勢的縣（市／區）中，位于湘東（湘中）地區的有20個，位于湘南地區的有28個，位于湘北地區的有11個。水稻生產在湘東地區與湘南地區的發展優勢以及在農業生產中的主導地位十分明顯。第三，湘西地區只有洪江市的綜合比較優勢指數均值大于1。進一步考察可以發現，湘西地區的縣（市／區）效率優勢指數在考察期內一直圍繞1上下波動，說明其水稻生產單產效率處于全省平均水平。但湘西地區縣（市／區）規模優勢指數大部分在0.8以下，鶴城區規模優勢指數表現為全省最差，始終圍繞在0.5上下波動，說明相較于其他農作物，水稻在湘西地區的種植面積極為有限，無法形成規模優勢，這也是湘西地區特殊的地質條件及氣候條件所造成的。

2.2湖南省水稻生產優勢縣的確定與分析

通過計算出的考察期內綜合比較優勢指數均值，以考察期內大于1為選擇標準，綜合考慮水稻種植面積、產量及其他方面因素，本文選取42個縣（市／區）為湖南省水稻生產優勢縣（市／區），按均值從大到小依次為湘潭縣、赫山區、株洲縣、茶陵縣、資陽區、醴陵市、雙峰縣、攸縣、安仁縣、寧鄉縣、汨羅市、桃江縣、湘鄉市、冷水灘區、湘陰縣、新邵縣、寧遠縣、平江縣、邵陽縣、祁陽縣、常寧市、漣源市、衡南縣、新化縣、望城區、漢壽縣、武岡市、鼎城區、長沙縣、衡東縣、岳陽縣、臨湘市、祁東縣、邵東縣、東安縣、洞口縣、芝山區、耒陽市、新寧縣、衡陽縣、臨澧縣、桃源縣。考察期內綜合比較優勢指數均值最大的是湘潭縣的1.2184。

需要注意的是:

第一，瀏陽、隆回、華容、澧縣、石門、慈利、南縣、沅江、溆浦等傳統意義上的糧食生產大縣因為考察期內綜合比較優勢指數均值小于1而沒能被選為湖南省水稻生產的優勢縣（市／區）。說明這些縣（市／區）的水稻產量優勢更多的是始于農業生產的資源稟賦，水稻生產在這些縣（市／區）并沒有如在其他縣（市／區）那樣成為種植業主導優勢作物。這一結果并不能否認這些縣（市／區）在湖南省水稻生產中的重要地位。

第二，同為均值小于1的糧食生產大縣，桃源縣最終被選為湖南省水稻生產的優勢縣（市／區）。其原因在于，桃源縣的綜合比較優勢指數在考察期內取得了顯著進步，從2000年的0.93一直增長到2014年的1.05，上升態勢明顯。作為糧食生產大縣，桃源縣正在水稻種植領域逐漸展現其優異的農業生產資源稟賦。

第三，韶山市、炎陵縣、天元區、雙清區、桂東縣、石峰區、蒸湘區、荷塘區、蘇仙區、大祥區、婁星區、雁峰區、雨湖區、岳塘區、洪江市、冷水江市、衡山縣、汝城縣、藍山縣等19個縣（市／區）雖然均值都超過了1，但因水稻播種面積不足，在本研究中沒有被選為湖南省水稻生產優勢縣（市／區）。

第四，從區域分布來看，最終被認為具有水稻生產優勢的42個縣（市／區）中，位于湘東（湘中）地區的有10個，位于湘南地區的有20個，位于湘北地區的有12個，沒有一個位于湘西地區?？梢钥闯觯ハ嫖鞯貐^外，湖南省水稻生產優勢縣空間分布較為均勻。一方面說明湖南省的水稻種植產業具有強大的整體優勢，境內大部分地區的自然資源稟賦及氣候條件均適宜水稻種植；另一方面也充分說明了水稻生產在整個湖南省農業生產中的主導地位。從本研究的角度來看，所選取的樣本數據也能較全面地反映湖南省各地區在氣候、地質、水文條件下所面對的水稻生產風險。

2.3湖南省水稻單產的擬合及減產率的估計

通過擬合2000～2013年湖南省水稻生產重點縣水稻單產較趨勢產量減產率，得出結論如下:

第一，早稻生產中，實際單產較趨勢單產減產率最高的是耒陽2006年的減產率，達到21.83%；中稻及一季晚稻生產中，實際單產較趨勢單產減產率最高為28.5%，為武岡市2003年的減產率；晚稻生產中，實際單產較趨勢單產減產率最高為18.4%，為新化縣2003年的減產率。

第二，早稻生產中，14年中有3年絕大部分重點縣實際單產較趨勢單產有所下降，有3年過半數重點縣實際單產較趨勢產量下降，在其余8年大部分重點縣實際單產較趨勢產量都是增加的；中稻及一季晚稻生產中，14年中有2年絕大部分重點縣實際單產較趨勢單產有所下降，有3年過半數重點縣實際單產較趨勢產量下降，在其余9年大部分重點縣實際單產較趨勢產量都是增加的；晚稻生產中，14年中有1年絕大部分重點縣實際單產較趨勢單產有所下降，有6年過半數重點縣實際單產較趨勢產量下降，在其余7年大部分重點縣實際單產較趨勢產量都是增加的。

第三，早稻生產中，自2010年以后，湖南省水稻生產重點縣實際單產較趨勢單產的減產情況正逐漸好轉，2013年42個重點縣中僅有12個縣（市／區）發生了減產，較2010年的36個縣（市／區）下降了66.67%。

第四，中稻及一季晚稻生產的減產率數據表現相對平穩，沒有明顯的波動，但2013年出現了比較集中的減產。

第五，長沙縣、寧鄉縣、湘潭縣、衡陽縣、耒陽市、臨澧縣、赫山區、桃江縣、祁陽縣、雙峰縣等10個縣（市／區）的早稻生產在14年中只有5年或以下與趨勢單產相比發生了減產，表現優異。但值得注意的是，耒陽市雖然只有4年發生了減產，但其中2年減產率均在20%左右。

第六，寧鄉縣、茶陵縣、衡陽縣、耒陽市、武岡市、桃源縣、資陽區、零陵區、冷水灘區、東安縣、寧遠縣、雙峰縣、新化縣等13個縣（市／區）的中稻及一季晚稻生產在14年中只有5年或以下與趨勢單產相比發生了減產，表現優異。與早稻情況類似，耒陽市雖然只有5年發生了減產，但其中兩年減產率都超過了15%。

第七，攸縣、平江縣、汨羅市、雙峰縣、新化縣等5個縣（市／區）的晚稻生產在14年中只有5年或以下與趨勢單產相比發生了減產，表現優異。

第八，在考察期內大部分時間，湖南省水稻生產優勢縣晚稻生產中都普遍存在實際單產較趨勢單產的減產，說明在湖南省，晚稻生產較早稻、中稻及一季晚稻生產的風險更大。

2.4水稻生產的風險評估

通過考察湖南省水稻生產重點縣早稻、中稻及一季晚稻、晚稻減產超過一定閾值的概率分布，可以得出結論如下:

第一，農作物受災標準為在田農作物產量損失達一成以上，在早稻生產中，株洲縣、攸縣、醴陵市、衡陽縣、衡南縣、祁東縣、常寧市、洞口縣、武岡市、湘陰縣、平江縣、汨羅市、安仁縣、零陵區、祁陽縣、東安縣、雙峰縣、新化縣、漣源市等19個縣（市／區）水稻生產受災的概率幾乎為零，可以忽略，占考察縣（市／區）的45.24%；在中稻及一季晚稻生產中，長沙縣、醴陵市、湘潭縣、湘鄉市、衡陽縣、衡南縣、常寧市、新邵縣、邵陽縣、洞口縣、新寧縣、平江縣、臨湘市、赫山區、安仁縣、冷水灘區、祁陽縣等17個縣（市／區）水稻生產受災的概率可以忽略，占考察縣（市／區）的40.48%；在晚稻生產中，共計有27個縣（市／區）水稻生產受災的概率可以忽略，占考察縣（市／區）的64.29%。

第二，在早稻生產中，僅有耒陽市與漢壽縣兩個縣（市／區）減產20%以上的概率值得注意，占考察縣（市／區）的4.76%；在中稻及一季晚稻生產中，有4個縣（市／區）減產20%以上的概率值得注意，分別為耒陽市、武岡市、雙峰縣、新化縣，占考察縣（市／區）的9.52%；在晚稻生產中，所有縣（市／區）減產20%以上的概率都可以忽略，說明湖南省晚稻生產遭遇大規模減產的風險概率極低。

第三，在早稻生產中，長沙縣、望城區、寧鄉縣、湘潭縣、耒陽市、邵東縣、新寧縣、岳陽縣、漢壽縣、臨澧縣、資陽區、赫山區、桃江縣等13個縣（市／區）減產超過1%以上的概率均小于50%，占考察縣（市／區）的30.95%。其中耒陽市減產超過1%以上的概率最小，為21.43%?？梢哉J為這部分縣（市／區）的早稻生產風險較小。

第四，在中稻及一季晚稻生產生產中，寧鄉縣、株洲縣、茶陵縣、衡陽縣、耒陽市、武岡市、湘陰縣、漢壽縣、臨澧縣、桃源縣、資陽區、零陵區、寧遠縣、雙峰縣、新化縣、漣源市等16個縣（市／區）減產超過1%以上的概率均小于50%，占考察縣（市／區）的38.09%。其中雙峰縣減產超過1%以上的概率最小，為14.83%。可以認為這部分縣（市／區）的中稻及一季晚稻生產風險較小。

第五，在晚稻生產中，僅有長沙縣、新邵縣、邵陽縣、平江縣、汨羅市、安仁縣、新化縣7個縣（市／區）減產超過1%以上的概率小于50%，僅占考察縣（市／區）的16.67%。其中平江縣減產超過1%以上的概率最小，為13.24%。可以認為這部分縣（市／區）的晚稻生產風險較小。

3　結論與討論

本文運用綜合比較優勢指數法，基于2000～2013年的數據，選擇了42個湖南省水稻生產優勢縣（市／區），在此基礎上，針對小樣本的數據特點，利用直線滑動平均法擬合了水稻生產優勢縣的趨勢單產，并利用非參數信息擴散模型對早稻、中稻及一季晚稻、晚稻的減產率進行了估算，得出主要結論如下:

（1）除去湘西地區外，湖南省水稻生產優勢縣空間分布較為均勻。一方面說明湖南省的水稻種植產業具有強大的整體優勢，境內大部分地區的自然資源稟賦及氣候條件均適宜水稻種植；另一方面也充分說明了水稻生產在整個湖南省農業生產中的主導地位。

（2）從風險估計的結果來看，湖南省雙季稻生產中的晚稻生產風險最小，雙季稻的早稻次之，中稻及一季晚稻生產風險最高，中稻及一季晚稻的相關保險可以作為湖南省水稻種植保險的側重發展領域。

（3）早稻生產中的耒陽市、漢壽縣，中稻及一季晚稻生產中的耒陽市、武岡市、雙峰縣、新化縣，均存在減產超過1%以上的概率低于50%，同時減產超過20%以上的概率高于5%的情況。這說明這些縣（市／區）在相應稻季水稻生產中風險發生概率低，但生產風險集中于大規模減產方面，這方面值得注意。

（4）最終估計結果顯示，我省水稻生產所面臨生產風險處于合理區間，且時空分布較為平均，在當前制度風險及市場風險均不明顯的大環境下，湖南省水稻種植保險應更注重農業保險基礎設施建設、已有市場的鞏固及創新性農業保險產品的開發。

湖南省人民政府在2015年3月印發了《關于加快發展現代保險服務業的實施意見》，其中明確提出要發揮“三農”保險在支農惠農中的重要作用。意見中提到要加強保險機構與災害預報部門、農業主管部門的合作機制。在未來研究中，利用更豐富的數據資源分析農業生產中存在的風險以及利用多部門提供的數據開發符合湖南農業生產特點創新性農業保險產品將可能成為新的趨勢。

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Rice Production Risk Assessment in Advantageous Rice Production Counties of Hunan Province

HUANG Yao1，2，LIXu3，GAO Zhi-qiang1，2，FU Zhi-qiang1，2，CHEN Can1，2，ZHENG Hua-bin1，2，LIXu-m eng2，4，HUANG Huang1，2
（1 College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 Southern Collaborative Innovation Center for Grain and Oil Crops in China，Changsha，Hunan 410128，China；3 Library of Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；4 Science College of Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

Hunan province is the biggest province in planting area and total yield of rice in China，the stabilization of rice yield in Hunan province is important for both food safety of China and income stability of local rice producer.Comprehensive comparative advantage indexmethod is employed in this research，and 42 countieswere selected as advantageous rice production counties.Then reduction rate in rice yield of early season rice，medium rice，single-season rice and late rice in Hunan province was estimated by non parametric information diffusionmodel.The results showed that the possibility was less than 50%for rice yield reduction rate greater than 1%in 13 selected counties for early season rice production，and that formedium rice and single-season late rice production was 16，and that for late rice production was 7.Yield reduction greater than 10%was called“crop damage”in China.In this research，the possibility for appearance of crop damage in early rice production was nearly close to zero in 19 counties of selected counties，and that formedium rice and single-season late rice production and late rice production was 17 and 27，respectively.These results indicated that rice production risk in advantageous rice production counties of Hunan Province was in the reasonable range.

rice；county with advantage；risk assessment；information diffusion model；Hunan農作物區域產量風險評估研究可分為三類。（1）以災情數據為評估基礎。張峭、王克［3］利用基于民政部災情數據的評估方法對全國及31個省份的農業自然災害風險進行了相關評估研究。（2）“單產-趨勢-波動-評估”的研究路徑，是目前的主流研究范式。李文芳［4］利用ARIMA模型對武漢市和黃石市各地區縣級早稻單產進行了擬合并計算早稻單產減產率。但該模型需忽略數據的趨勢項和周期項等信息。白林等［5］利用直線滑動平均方法對廣東省部分地級市的水稻單產進行了擬合，得到相應趨勢值。李永等［6］利用小波分析法對北京市小麥產量進行了趨勢產量擬合。（3）估計農作物單產波動概率分布的方法，主要分為參數方法和非參數方法。鄧國等［7］利用正態分布曲線、偏態分布正態化等方法分別獲得糧食產量序列的風險概率。王克等［8］利用極大似然估計法建立相應模型對東北3省3種主要農作物的生產風險進行了分析。非參數方法因其具有無需事先假定作物單產分布形類型、對函數假設要求寬松等優點，被廣泛應用在農作物單產波動概率分布方面的研究。Goodwin和Ker［9，10］利用非參數估計方法對農作物產量的保險費率進行了估計。針對農作物減產數據不連續、樣本小的特點，黃崇福［11］提出了基于信息擴散理論的模糊數學方法，該方法采用模糊數學處理法使有用信息最大化，彌補小樣本數據帶來的信息不足。基于信息擴散理論，李文芳［4］，白林等［5］，王鶯等［12］先后估計了水稻、小麥等作物減產的風險概率。湖南于2007年成為全國首批政策性農業保險試點省份，同年在省內51個縣市區開始推行水稻種植保險，承保面積達近200萬公頃，占到全省水稻種植面積的46.57%［1］，因此，利用前述成熟的研究方法研究湖南省水稻生產優勢縣的生產風險評估具有重要的現實意義。

F326.11

A

1001-5280（2015）05-0475-07

10.3969／j.issn.1001-5280.2015.05.05

2015-07-05

黃 堯（1987-），男，湖南長沙市人，碩士，助理研究員，主要從事農業保險及農作物風險評估研究。