山東省糧食單產波動特征及影響因素分析

欒 健 周玉璽

（山東農業大學經濟管理學院三農問題研究中心，山東 泰安 271018）

山東省是我國重要的糧食生產基地和運輸基地，對于維持糧食供需平衡、保障國家糧食安全起著舉足輕重的作用。糧食總產量的直接影響因素可分為糧食單產和糧食播種面積。隨著第二、三產業的不斷發展和城市化進程的加快，耕地面積不可避免地受到擠壓。面對糧食播種面積提升的“瓶頸”狀態，提高糧食單產對于確保糧食總量安全至關重要［1］［2］。而糧食單產波動狀況直接影響糧食總產量及其穩定性［3－5］。近年來，隨著糧食作物種植技術的不斷提升、化肥等投入要素不斷增加以及作物品種的不斷更新，糧食單產隨時間增長的趨勢較為明顯，糧食總產量及穩定性不斷提升。與此同時，糧食單產在某些時段還表現出偏離時間趨勢的波動，這種波動是導致糧食總產量波動的主要因素［6］。近年來，已有較多學者從糧食單產的空間差異性、時序變化規律和階段特征對全國、東北地區、江淮地區、環渤海地區糧食單產波動狀況進行了研究［2，4－8］，而針對山東省的研究相對不足。本文基于山東省1978－2012年糧食生產數據，通過測算糧食單產的波動指數、波動周期和幅度，分析糧食單產波動特征；并利用灰色關聯分析法剖析各影響因素對糧食單產波動的作用。

一、山東省糧食單產波動特征

2012年，山東省糧食單產6263.81 千克／公頃，高于5301.76 千克／公頃的全國平均水平。從圖1 糧食單產變化趨勢（糧食單產3年移動平均線）可以看出，糧食單產總體呈現階梯狀提升趨勢：1978－1981年間，糧食單產變化區間為2500－3000 千克／公頃；1982－1989年，糧食單產提升至3000－4000 千克／公頃；1990－1994年，糧食單產提升至4000－5000 千克／公頃；1995年，糧食單產再次突破5000 千克／公頃，并一直持續到2007年；此后，山東省糧食單產穩定至6000 千克／公頃之上。

圖1 山東省糧食單產變化趨勢（1978－2012）

（一）糧食單產波動指數測定方法

本文通過測算糧食單產波動指數刻畫糧食單產的波動程度，利用最優擬合方法，求出各年糧食單產的趨勢值，即糧食單產隨時間變化的長期趨勢產量，再計算出糧食實際單產與長期趨勢產量項之間的差值，即為糧食單產短期波動項，從而計算糧食單產波動指數。用公式表示為：

（1）式中，yt是t年糧食實際單產，是t年糧食長期趨勢產量項。表示糧食單產剔除長期趨勢后的短期波動，該短期波動與糧食長期趨勢項的比值則表示糧食單產的波動程度，即糧食單產波動指數Ip。另一方面，還可以表示糧食單產的穩定程度越大，說明糧食單產波動程度越大，越偏離糧食長期趨勢，因此穩定性越差；越小，說明糧食單產波動程度越小，越接近糧食長期趨勢，因此穩定性越好。

在對回歸方程進行擬合時，本文選取了多種擬合模型（線性模型、二次式型、三次式型、指數模型）。通過分析擬合結果，三次式型在擬合優度、t 檢驗、F 檢驗方面均優于其他模型，因此選擇三次式型作為糧食單產擬合方程，表示為：

（二）波動指數計算結果及特征解析

1.山東省糧食單產波動指數

根據上文提出的測算方法，將山東省1978－2012年糧食單產數據代入公式中，計算波動指數，并繪制出糧食單產波動曲線如下圖2：

圖2 山東省糧食單產波動曲線（1978－2012）

依據周期波動理論，本文以“谷—峰—谷”之間的循環為界限，從波動指數降到谷底后回升開始，直到再次降到谷底的過程作為一個波動周期。再結合實際要求，幅差需要大于5%的原則，按照“谷—峰—谷”的形態特征形成一個完整的波動周期［9－10］，山東省1978－2012年糧食單產波動可以劃分為7 個周期，如表1 所示。

2.波動特征分析

（1）各波動周期屬于典型的古典型波動。根據波動的性質，可將波動劃分為增長型波動和古典型波動：增長率出現下降后仍然表現為正值，為增長型波動，一般波峰波谷都為正值；增長率出現下降后由正轉負，為古典型波動，一般波峰為正波谷為負。因此，山東省糧食單產波動周期中7 個周期波谷均為負值，屬于古典型波動。

表1 山東省糧食單產波動周期（1978－2012）

（2）波動周期長度表現出不規則性。平均年距為4.86，表明平均幾乎每5年就要發生一次波動，除第1 周期、第3 周期和第6 周期年距分別為3、3、4，屬于基欽周期之外，其他周期均較長，且長度表現為5、6、8 不等。波動周期長度的不規則性說明山東省糧食單產波動不穩定，變異程度較大。

（3）波動高度總體來看呈現下滑趨勢，波動深度變化幅度較大。波動高度指的是每個周期的波峰，主要代表著每個周期糧食單產的擴張能力；波動深度即每個周期的波谷，主要反映了每個周期糧食單產的收縮能力。從表1 中可以看出，波峰最大值9.00%出現在第2 周期，且隨著時間推移各周期波峰值大致呈現下降趨勢；波谷值變化幅度較大，如從第6 周期的－12.58%到第7周期的－1.42%，且波谷變化呈現出不規律性。波動高度和波動深度的變化趨勢表明山東省糧食單產擴張能力在不斷削弱。

（4）波動幅度較大。總體來看，各周期平均波動幅度為13.93%，除第7 周期波動幅度僅為4.17%，屬于弱幅型波動周期（S＜10）外，其余6 個周期均為中幅型波動周期（10＜S＜20）。波動幅度最大的周期出現在1981－1989年，振幅為19.07%，接近強幅型波動。因此，從山東省各波動周期的波動幅度來看，山東省糧食單產的穩定性較差。

二、山東省糧食單產波動影響因素分析

（一）研究方法及變量選擇

糧食單產波動主要受自然因素、經濟因素、農業政策等多種因素的影響，但造成某次波動的主要原因往往只有一種或少數幾種因素起主要作用。一般來說，自然災害（山東地區多發生旱災）的發生和農業政策的短期調整是造成糧食波動變化的主要原因，而良種普及、栽培技術等因素主要影響著糧食單產的趨勢性變化，并不是影響糧食單產波動的首要原因。本文通過使用灰色關聯分析法，測算各影響因素與糧食單產波動的關聯程度。具體步驟為：

1.確定分析序列。本文將因變量糧食單產波動指數作為母序列x0（t），各影響因素作為子序列xi（t）。

2.使用初值法對母序列和各子序列進行無量綱化處理。

3.計算各子序列與母序列在t 時刻的絕對差值：

4.計算兩極最大差和最小差，用公式表示為：

6.計算關聯度：

本文選擇的影響因素主要有：旱災成災面積x1、有效灌溉面積x2、單位化肥施用折純量x3、單位農業機械總動力x4、農林牧漁業從業人員x5。各數據指標均來自《山東統計年鑒》（1979－2013）。選取指標的原因如下：（1）在所有自然災害中，干旱災害對山東省糧食生產的影響極大，是山東省主要發生的自然災害。本文通過選取旱災成災面積，測算自然災害的周期性變化對糧食單產的波動影響；（2）有效灌溉面積反映的是農田水利基礎設施狀況，是抵御干旱災害的重要措施，因此，有效灌溉面積的變化會直接影響到自然災害導致的糧食災損率，間接對糧食單產的波動造成影響；（3）農業政策的短期調整是導致糧食單產波動的主要原因，屬于影響糧食生產的宏觀因素，具有難以直接測量的特點。而農業政策的短期變化會作用在后續時段的微觀投入要素上，從而影響糧食單產波動。因此，本文選擇單位化肥施用折純量、單位農業機械總動力和農林牧漁從業人員作為影響因素，通過這三種投入要素的波動變化間接反映農業政策的短期調整對糧食單產波動的影響。

（二）實證結果分析

通過灰色關聯分析法測算糧食單產波動指數與各影響因素之間的關聯程度如表2 所示：

表2 糧食單產波動指數影響因素關聯度分析

通過表2 可以看出，各影響因素對山東省糧食單產波動的關聯度均較高，其中旱災成災面積、有效灌溉面積、農林牧漁從業人員的關聯度均大于0.7，表現為強度關聯；單位化肥施用折純量和單位農業機械總動力的關聯度大于0.35，屬于中度關聯。從關聯序上來看，各影響因素的影響程度從高到低為：農林牧漁從業人員＞有效灌溉面積＞旱災成災面積＞單位化肥施用折純量＞單位農業機械總動力。本文將旱災成災面積和有效灌溉面積歸納為旱災受災與抵御能力因素，主要表示自然災害對糧食單產波動的影響；將單位化肥施用折純量、單位農業機械總動力和農林牧漁從業人員的變化歸納為短期農業政策影響因素。結果表明，旱災受災與抵御能力因素的平均關聯度為0.815，高于短期農業政策影響因素（0.690），是影響糧食單產波動的首要因素。

以上分析是針對山東省糧食單產1978－2012年整體時段波動因素的總體分析。但在不同時期和不同發展階段，各影響因素的影響效果仍處于變化過程中。因此，下面將按照山東省糧食生產發展狀況，結合糧食單產波動特征進行階段性分析：

1.改革發展階段（1978－1981年）。山東省自1978年陸續進行農業改革，并于1979年開始推行家庭聯產承包責任制，且國家推行一系列支農政策，1979年糧食單產波動指數明顯提升至4.96%。然而，后續兩年并未延續上升趨勢，主要原因在于臨時性的自然災害影響，如在1981年，山東省旱災受災面積4104.7 千公頃，成災面積2150 千公頃。嚴重的干旱災害極大程度影響了糧食單產的提升，導致后續兩年波動指數的連續下降，其中1981年尤為嚴重，波動指數降至－7.55%，使糧食產量嚴重偏離趨勢值。

2.大幅波動階段（1981－1989年）。糧食單產波動的第2 周期在所有周期中波動幅度最大。1981－1984年，糧食單產的提升主要得益于之前的支農惠農政策和家庭聯產承包責任制的推行，農業政策的推動作用取得了明顯成效。到了80年代中后期，山東省則進入了農業市場化改革階段。在此階段，由于國家的經濟體制改革重點由農村開始轉向城市，因此以往的農業政策不得不進行相應調整：農產品收購價格政策的變化導致了農戶種植結構的調整，導致糧食單產波動大幅下滑。此外，山東省80年代中后期旱災狀況較為嚴重，年成災面積均超過1300 千公頃。在農田水利基礎設施建社尚不完善的制約下，嚴重旱災的頻發也是導致中后期糧食單產波動連續下滑的重要原因。

3.快速提升階段（1989－1997年）。此階段主要包括2 個波動周期，且總體表現為波動系數不斷提升的趨勢，其中尤以1989－1991年波動系數提升迅速。1989－1992年，山東省針對上一階段農村體制的弊端，繼續調整和深化農村經濟體制改革，且國家推行增加國民收入分配中對農業份額分配的政策，因此在第3 周期，糧食單產向上波動趨勢明顯。在1992－1997年糧食生產過程中，山東省于1995年推行“米袋子”省長負責制，并且政府分別于1994年和1996年提高糧食收購價格，以確保農民增收。農業政策的促進與支持是該階段糧食單產不斷提升的關鍵因素。此外，該階段除在1992年和1997年旱災災情較為嚴重造成糧食單產向下波動外，其余各年份自然因素均較有利于糧食生產。

4.加速下滑階段（1997－2002年）。此階段除1997－1998年糧食單產向上波動外，其余年份均體現為下降趨勢。主要原因在于：（1）由于上一階段提高糧食收購價格促使農戶種糧、提高農戶收入等政策的實行，導致了糧食生產相對過剩，糧食銷售問題浮現。（2）由于糧食銷售問題的出現導致農戶收入水平下降，山東省開始著力于農戶種植結構的調整以再次促進農戶增收，結果再次使糧食單產波動不升反降。且該階段后期，山東省2000年、2002年旱災成災面積分別為2106 千公頃、2573 千公頃，再次發生嚴重旱災，加劇了糧食單產向下波動的趨勢。

5.穩步提升階段（2002－2012年）。該階段初期，中央政府連續下發“一號文件”，強調糧食綜合生產能力的提升、糧食增產、農民增收的重要性，2002－2006年，山東省支援農業支出由557939 萬元上升至1083576 萬元，5年之內幾乎翻了一番。且2002－2006年，山東省自然條件較為適宜，因此山東省糧食單產波動指數出現強力反彈。2006－2012年，山東省持續推行穩健、積極的農業扶持政策，且農田水利基礎設施較為完善，因此第7 周期糧食單產波動幅度較小，糧食單產出現穩定提升的趨勢。

三、結論與政策建議

（一）研究結論

本文通過測算波動指數研究山東省糧食單產波動特征，并運用灰色關聯分析剖析各影響因素與糧食單產波動之間的關系，得出結論如下：山東省糧食單產波動幅度較大，且較多周期表現為古典波動，糧食單產的穩定性較差，且擴張能力在不斷削弱；旱災受災與抵御能力是影響糧食單產波動的首要因素（關聯度0.815），農業政策因素對糧食單產波動也有重要影響（關聯度0.690）；影響糧食單產波動的因素表現出階段性差異。

（二）政策建議

1.加強農田水利基礎設施建設與投入，不斷提高抵御自然災害的能力。農田水利基礎設施的建設與管理水平是自然災害抵御能力的重要體現。重視并提升農田水利基礎設施的建設與管理，不斷提高防旱抗旱能力，是確保山東省糧食單產穩定提升、逐年增產的重要保證。目前農業用水仍面臨工業用水、生活用水和生態用水的擠壓，并且用水效率不高。采用節水的機械化作業，推廣新型節水灌溉技術，增加抗旱水源，規范水利基礎設施的管理運作機制，將是下一階段基礎設施建設的重中之重。

2.建立自然災害防控和糧食安全預警機制。自然災害是導致糧食單產波動的首要因素，因此為促進糧食穩定增產，必須建立自然災害防控機制，加大對自然災害監控預測方面的投入，確保自然災害可防、可控；建立糧食安全預警機制，對糧食生產及供求狀況進行動態監測，了解糧食生產波動狀況，為政府對糧食生產進行適度調節和干預提供準確信息，從而減弱糧食單產波動幅度。

3.加大農業政策支持力度，優化財政支農結構。通過糧食單產波動的階段性分析我們可以看出，幾乎每個周期的波動上升階段均有支農、惠農政策的大力支持。因此，必須充分認識到農業政策支持和財政投入對于糧食安全的重要作用，調整財政支農結構，提高廣大農戶種糧積極性，發揮財政支農政策的正確導向作用。另一方面，要注重糧食生產科學技術投入，依靠技術進步不斷提升糧食單產。

［1］呂新業，胡非凡.2020年我國糧食供需預測分析［J］.農業經濟問題，2012，（10）：11－18，110.

［2］殷培紅，方修琦，張學珍等.中國糧食單產對氣候變化的敏感性評價［J］.地理學報，2010，（05）：515－524.

［3］曾靖，常春華，王雅鵬.基于糧食安全的我國化肥投入研究［J］.農業經濟問題，2010，（05）：66－70，111.

［4］程葉青.東北地區糧食單產空間格局變化及其動因分析［J］.自然資源學報，2009，（09）：1541－1549.

［5］鐘甫寧，邢鸝.糧食單產波動的地區性差異及對策研究［J］.中國農業資源與區劃，2004，（03）：16－19.

［6］周晶，陳玉萍，丁士軍.中國糧食單產波動分解及其預警分析［J］.農業技術經濟，2013，（10）：106－113.

［7］劉玉，郭麗英，劉彥隨.1980－2008年環渤海地區縣域糧食的時空動態變化及分析［J］.農業工程學報，2012，（12）：230－236.

［8］蔣尚明，金菊良，許滸等.基于經驗模態分解和集對分析的糧食單產波動影響分析［J］.農業工程學報，2013，（04）：213－221.

［9］田德斌，車明誠.黑龍江省糧食產量波動分析與政策建議［J］.農業現代化研究，2009，（03）：284－287.

［10］張越杰，王軍.吉林省糧食產量波動分析［J］.農業技術經濟，2007，（03）：74－79.