國際糧食價格與我國糧食生產的波動相關性研究

肖國安，王 穎，，龔 波

（1.湘潭大學商學院，湖南 湘潭 411105；2.湖南科技大學計算機學院，湖南 湘潭 411201）*

·經濟管理·

國際糧食價格與我國糧食生產的波動相關性研究

肖國安1，王 穎1，2，龔 波2

（1.湘潭大學商學院，湖南 湘潭 411105；2.湖南科技大學計算機學院，湖南 湘潭 411201）*

運用經驗模態分解和典型相關分析法，研究我國糧食生產與國際糧價波動之間的相關性。結果表明：我國稻谷產量的IMF2分量、小麥產量的IMF3分量，分別與對應的國際價格波動分量存在負相關性；玉米產量與其國際價格的IMF2波動分量在2007年前呈負相關性，之后呈現正相關性；大豆產量與其國際價格之間的波動相關性不明顯。為此，政府應優化農業種植結構，完善新型價格支持體系以減少國際糧價波動對我國糧食市場的沖擊。

經驗模態分解；國際價格；產量；波動相關性

一、引 言

糧食安全始終是關系到國計民生的重大問題。近年來，隨著我國糧食市場開放程度的逐步提高，國際糧食價格的頻繁波動對我國糧食安全所帶來的影響也越來越大，2004年的大豆危機案例便說明了這一問題。2004年4月，由于國際大豆期貨價格及國際大豆價格的直線下跌，國內大豆價格也迅速大幅下降，導致國內大豆加工企業與豆農都遭受了巨大損失，以致國內大豆種植面積及產量隨后迅速減少，而后國外大豆趁機大量涌入國內市場[1]，并逐漸演變成現今喪失大豆定價話語權的局面。由此可見，在經濟全球化發展的形勢下，國際國內兩個市場緊密相連，國際糧食價格波動會通過多種途徑傳遞到國內糧食市場，并對國內糧食生產造成重大影響。因此，在我國糧食進口量逐年擴大的情況下，研究國際糧食價格與我國糧食生產的互動影響，對于制定相應政策指導我國糧食生產乃至保障糧食安全都具有重要意義。

目前，國內外學者們主要圍繞以下三方面，對本文所探討的問題展開了深入研究。其一是關于國際糧食價格的波動特征研究。國際糧食價格波動短期存在周期性，長期具有趨勢性[2]，未來國際主要糧食價格整體上將呈現上漲的趨勢[1,3]；其二是關于國際糧食價格波動成因的研究。國際糧食價格波動成因具有多樣性與復雜性，其中供給波動、需求波動、金融貿易、生物能源發展以及政策干預是影響國際糧價波動的主要因素[4,5,6]；其三是關于國際糧食價格波動的傳導影響研究。國內糧價的波動受國際糧價波動傳導影響較大，二者存在長期穩定的均衡關系[7,8,9]。國際糧價波動對我國糧食安全的表現為長期傳導效應大于短期傳導效應，傳導機理為通過貿易替代傳導至國內糧食價格[10]，通過價格直接傳導至我國糧食市場[11]，通過期貨市場和進口價格的傳導致使國內玉米和大豆價格上漲[12]。

顯然，以上關于糧食價格波動的研究均已取得了豐富的研究成果，但鮮有文獻針對國際糧食價格與我國糧食生產的波動關系進行研究。為此，本文選取1992-2014年的中國四大主要糧食作物的產量數據與其國際糧價數據，運用經驗模態分解法對稻谷、小麥、玉米和大豆的產量及進口價格進行波動分解，得到具有不同特征尺度的本征模函數IMF，再利用典型相關分析法對二者的IMF分量進行相關分析，試圖研究國際糧價波動與我國糧食生產的互動影響，從而提出合理的對策措施，以期為研究國際國內兩個市場提供數據與政策參考。

二、數據與方法

（一）數據

本文所涉及的數據主要有1992—2014各年稻谷、小麥、玉米及大豆的產量和進口價格。各數據來源于歷年的《中國統計年鑒》、聯合國數據庫及《改革開放三十年農業統計資料匯編》等。

（二）經驗模態分解（EMD）方法

經驗模態分解（EMD）是N.E.Huang提出的一種適用于非平穩非線性信號分析處理的方法，其基本思想是將一個不規則的信號分解成多個本征模態函數（IMF）。每個本征模函數IMF應具有如下特征：（1）在整個時間范圍內，函數過零點數和極值點的數量應等同或者最多相差一個；（2）在任一時間點，連接局部極大值的上包絡線和極小值的下包絡線均值必須為零。經驗模態分解實際上是一個循環迭代的過程，其算法可用偽代碼描述如下[13,14]：

第二步：循環操作獲取IMF分量；

2.求出hj-1（t）的極大值與極小值。

3.利用3次樣條函數，將所求的離散的極值點插值到整個時間段上，得出極大值與極小值的包絡值，然后再計算出上下包絡線的均值mj-1（t）。

（1）

三、我國主要糧食作物產量及其國際價格的EMD波動特征分析

（一）稻谷

根據式（1）對我國1992—2014年的稻谷產量及其國際價格進行EMD分解可知（圖1），稻谷產量分解可得到2個IMF分量及1個趨勢分量R。其中，IMF1呈現的是一個平均周期約為3a尺度的波動，其方差貢獻率為5.59%，波動周期較均勻，波動幅度相對不穩定。IMF2表示的是一個平均周期約為8～9a尺度的波動，其方差貢獻率為87.75%，波動周期較均勻，波動幅度相對穩定。又由于IMF2分量的方差貢獻率最大，所以本文認為我國稻谷產量波動以準9年周期波動為主，準3年周期波動為次。

圖1 1992—2014年我國稻谷產量與其國際價格的EMD分解

對國際稻谷價格進行分解可得到3個IMF分量及1個趨勢分量R，其中IMF1的平均波動周期約3a左右，波動周期較均勻，振幅相對不穩定，IMF2的平均波動周期約為8a左右，IMF3分量的平均波動周期約為11a左右，通過計算得出3個IMF分量的方差貢獻率分別為54.57%、27.43%、13.16%，所以本文認為國際稻谷價格波動以準3年為主要波動周期，且發生短周期價格波動較為普遍，價格影響程度相對不穩定。

（二）小麥

圖2所示的小麥產量波動分量中，IMF1表示的是一個平均周期為3～4a尺度的波動，波動周期較均勻，波動幅度相對不穩定，IMF2表示的是一個平均周期約為8a左右尺度的波動，波動周期較均勻，波動幅度相對穩定，中期產量波動強度影響較輕，IMF3呈現的是一個平均周期約為11a尺度的波動，波動周期較均勻，幅度相對穩定。小麥產量各分量的IMF方差貢獻率分別為7.68%、13.55%、21.0%，說明小麥短周期產量波動較普遍發生，影響程度相對不穩定。由于IMF3分量的方差貢獻率最大，本文認為我國小麥產量波動以準11年周期波動為主。

國際小麥價格波動分量IMF1、IMF2、IMF3的平均波動周期均約為3a、8a、11a左右，且IMF1波動周期較均勻，振幅相對不穩定，3個IMF分量的方差貢獻率分別為15.12%、3.48%、16.83%。三個分量的平均波動周期與我國小麥產量的波動周期較為吻合。

圖2 1992—2014年我國小麥產量與其國際價格的EMD分解

（三）玉米

玉米產量波動分量IMF1及IMF2呈現的平均波動周期分別為3a和7～8a，且震蕩均較均勻，IMF2波動幅度較IMF1穩定，說明玉米中期生產波動影響不常發生，短周期產量波動卻較為普遍。從方差貢獻率來看，趨勢項R分量的方差貢獻率高達94.61%，而IMF1和IMF2的方差貢獻率分別3.81%和1.58%，表明我國玉米產量的變化整體上呈現長期上升的趨勢，并伴有小幅的短期及中期波動。

而國際玉米價格以其IMF1分量呈現的準4年波動為主要周期，其IMF1分量的方差貢獻率為74.58%，振幅相對穩定的8a左右的中期波動分量IMF2方差貢獻率僅為5.20%。

圖3 1992—2014年我國玉米產量與其國際價格的EMD分解

圖4 1992—2014年我國大豆產量與其國際價格的EMD分解

（四）大豆

大豆產量的短周期波動分量IMF1及國際大豆價格的短周期波動分量IMF1波動周期均較均勻（圖4），分別約為3a和4a，方差貢獻率為45.19%和13.76%，二者波動幅度均不穩定。大豆產量IMF2與國際大豆價格IMF2的平均波動周期分別為7～8a、11a，二者的震蕩均勻，振幅相對穩定，方差貢獻率分別為25.29%與21.22%。

四、我國主要糧食作物產量與其國際價格的典型相關分析

為探討我國糧食作物產量波動與其國際價格影響的內在相關性，將利用典型相關分析方法，對它們的波動分量進行典型相關分析。

（一）稻谷

圖1中稻谷產量波動分量IMF2方差貢獻率最大，將其與國際稻谷價格波動分量IMF2對比后發現，2007年之前二者波動周期相同，波形一致，僅峰谷狀況相反，2007年之后二者都呈波動上升趨勢。將國際稻谷價格波動的3個分量組IMF（X1、X2、X3）與我國稻谷產量波動分量組IMF（Y1、Y2）作為兩組變量，利用SPSS所求典型相關結果如表1所示。從表1可以看出，第一與第二典型相關系數分別為0.768、0.21，兩對典型變量中只有第一對典型相關是顯著的，表明我國稻谷產量與其國際價格確實具有相關性。典型相關冗余分析結果表明，來自國際價格的IMF變量能被自身的典型變量所解釋的方差比例為0.344與0.369，能被相對典型變量解釋的方差比例分別為0.263與0.016，來自產量的IMF變量能被自身典型變量所解釋的方差比例為0.507和0.793，能被相對典型變量解釋的比例分別為0.300和0.022。由于第一對典型變量的典型相關系數較高，本文選取第一對典型變量（U1、V1）來說明稻谷產量與國際價格的互動影響。其表達式為：

U1=0.210X1-0.958X2-0.173X3

（2）

V1=-0.224Y1+0.968Y2

（3）

由式（2）可知，國際稻谷價格的典型變量主要由其IMF2分量決定。由式（3）可知，稻谷產量的典型變量主要由其IMF2分量決定，這兩個典型變量中的IMF2分量的系數不同號，表明我國稻谷產量與其國際價格在IMF2分量上存在較強的負相關性。

表1 稻谷典型相關系數及相關檢驗

（二）小麥

由圖2可以看出，國際小麥價格波動分量IMF3與小麥產量波動分量IMF3的波動周期和波形基本一致，但峰谷狀況呈相反趨勢，從圖上可看出二者具有負相關性。將國際小麥價格的3個波動分量組與小麥產量波動分量組作為兩組變量，所求典型相關結果如表2所示。從表2可以看出，在0.01的顯著水平下，第一典型相關系數較高，相關性較顯著，表明國際小麥價格波動與我國小麥產量波動具有較高相關性。經過冗余分析可得，來自國際小麥價格的IMF變量能被自身典型變量所解釋的方差比例為0.325、0.235、0.440，能被相對典型變量解釋的方差比例分別為0.270、0.034、0.011，來自小麥產量的IMF變量能被自身典型變量所解釋的方差比例為0.306、0.289、0.405，能被相對典型變量解釋的方差比例分別為0.254、0.041、0.010。由于第一對典型變量（U1、V1）的典型相關系數為0.911，因此本文選取第一典型變量（U1、V1）來說明小麥產量IMF與其國際價格IMF的互動影響。其表達式為：

U1=-0.175X1+0.016X2+1.012X3

（4）

V1=0.303Y1+0.165Y2-1.074Y3

（5）

由式（4）可知，代表國際小麥價格的第一典型變量U1中，X3的載荷絕對值相對較大，說明國際小麥價格的典型變量主要由其IMF3分量決定。式（5）中代表我國小麥產量的第一典型變量V1中其Y3的載荷絕對值相對較大，表明我國小麥產量的典型變量主要由其IMF3分量決定。同時，由于這兩個典型變量中的IMF3分量的系數不同號，反映我國小麥產量與其國際價格在IMF3分量上呈現出顯著的負相關性。所以本文認為我國小麥產量與其國際價格存在密切的負相關性，二者相互影響，這表明如果我國小麥產量供給不足，那么容易推動國際小麥價格上漲，而我國小麥產量的波動跟全球小麥產量波動具有一致性[15]。

表2 小麥典型相關系數及相關檢驗

（三）玉米

從圖3的我國玉米產量波動分量IMF2與其國際價格波動分量IMF2折線圖可以看出，二者波動周期和波形基本一致，峰谷狀況也基本吻合。在2007年以前波動呈負相關性，2007年以后波動成正相關性。同樣進一步定量分析可知（表3）我國玉米產量與其國際價格波動存在相關性。在0.1的顯著水平下，第一典型相關系數為0.545，相關性較顯著。再經過冗余分析可得，來自國際玉米價格的IMF變量能被自身典型變量所解釋的比例為0.712、0.288，能被相對典型變量解釋的比例分別為0.211、0.015，來自我國玉米產量的IMF變量能被自身典型變量所解釋的比例為0.552、0.448，能被相對典型變量解釋的比例分別為0.164、0.023。權衡比較，本文選取第一典型變量（U1、V1）來說明我國玉米產量IMF與其國際價格IMF的互動影響。其表達式為：

U1=0.503X1+0.674X2

（6）

V1=-0.154Y1-0.956Y2

（7）

代表國際玉米價格的第一典型變量U1中，X1和X2的載荷絕對值相對較大，說明國際玉米價格的IMF1（X1）和IMF2（X2）都是影響玉米價格典型變量的重要因素。代表我國玉米產量的第一典型變量V1中，Y2的載荷絕對值相對較大，說明玉米產量的IMF2（Y2）是影響玉米產量典型變量的主要因素。我國玉米產量與其國際價格在IMF2分量上相關性顯著，這與我國玉米市場供求現狀是相符的。2007年以前我國一直是玉米生產大國，處于國際貿易順差階段，玉米出口量對平抑國際玉米價格起了正向作用；2007年之后主要由于國外低價玉米的沖擊，進口玉米便成為代替國產玉米的首選，從而使得我國玉米種植面積大幅減少，玉米產量普遍下降，這段時期的國際玉米價格對我國玉米生產起著正向作用。因此，從長遠來看，國際玉米價格變動與我國玉米產量之間的相互影響仍長期存在。

表3 玉米典型相關系數及相關檢驗

（四）大豆

將國際大豆價格波動分量IMF與大豆產量波動分量IMF作為兩組變量進行典型相關分析，所求典型相關分析結果如表4所示。在0.1的顯著水平下，兩個典型相關系數都較低，表明國際大豆價格變動對我國大豆產量影響不明顯，這其實與我國大豆嚴重的貿易逆差現狀相符。自1996年以來，由于我國大豆產業在進出口政策方面未能得到有效保護，低關稅政策及國外大豆低成本價的刺激使得我國成為大豆凈進口國，而國內大豆產業基本處于小戶型分散性種植，成本高產量低，對國際大豆價格波動的影響甚微，導致我國失去國際大豆價格“話語權”。同樣國際大豆價格對不以盈利為目的的國內分散種植經營影響也較小。

表4 大豆典型相關系數及相關檢驗

以上結論表明，除大豆外，我國小麥、玉米、稻谷仍與其國際市場存有一定的相互影響。我國大豆生產的市場調節效應的缺失，加劇了我國糧食生產結構的不平衡，威脅著我國糧食安全。因此，在當前國際國內兩個市場聯動性越來越緊密的形勢下，優化農業生產結構和區域布局，推進農業供給側改革成為我國農業生產的首要任務。

五、結論與政策建議

本文對我國四類主要糧食作物的產量波動與其國際價格波動進行相關性分析，得出的主要結論有：（1）稻谷產量波動與國際稻谷價格波動在2007年之前存在顯著負相關性，但2007年之后二者相關性不明顯。（2）小麥產量波動與國際小麥價格在IMF3分量上存在顯著負相關。（3）方差貢獻率較大的玉米產量波動分量IMF2與其國際價格分量IMF2在2007年以前存在負相關，2007年之后為正相關。（4）我國大豆產量波動與其國際價格相關性不明顯。據此，以減少國際糧價對我國糧食生產的負面影響為目的，提出以下三點政策建議：

1.加強農業科技創新力度，穩定主要糧食品種產量。為降低國際糧價波動對國內主要糧食品種產量產生的負向推動作用，除了通過國際貿易手段調節糧食進出口外，應從根本上加強農業科技創新力度，通過應用諸如物聯網、云計算及大數據等現代計算機信息技術，推動農業改造升級，推進高標準農田及水利建設，降低農業生產成本，穩定糧食產量，從而提高我國糧食國際市場競爭力，增強國際糧食市場話語權。

2.優化農業種植生產結構，提高糧食品種質量，切實做到“谷物基本自給，口糧絕對安全”。從2004年至2015年我國已連續實現糧食產量“十二連增”，但每年國外糧食進口量卻仍是有增無減，雖然主要原因可歸結為國內糧食生產與消費結構的嚴重不平衡，但其更深層次的原因應是國內農業種植生產結構不合理。因此，在確保國內糧食基本自給的前提下，應著重優化調整農業種植生產結構，提高糧食品種質量，繼續穩定我國水稻和小麥的生產，合理調整玉米種植布局，從而使得農業生產結構和區域布局能與糧食市場需求相適應。

3.完善新型價格支持體系與我國糧食期貨市場建設，減少國際糧價波動對我國糧食市場的負面影響。重點深化改革大豆目標價格制度，調整國內大豆產業政策[16]，及時跟蹤國際糧食期貨市場與現貨市場的價格異動，充分利用好國際糧食市場資源，把握主要糧食品種進口的全球布局，加強糧食國內生產與國際進口的穩定銜接。

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（責任編輯：鐘 瑤）

Research on the Correlation Between International Grain Price Fluctuation and Grain Production Fluctuation in China

XIAO Guoan1，WANG Ying1，2，GONG Bo2

（1.BusinessSchool，XiangtanUniversity，Xiangtan，Hunan411105，China；2.SchoolofComputerScience,HunanUniversityofScienceandTechnology，Xiangtan，Hunan411201，China）

The paper studies the correlation between grain production in China and international food price fluctuation using empirical mode decomposition （EMD） and typical correlation analysis.The results show that the IMF2 component of rice yield and the IMF3 component of wheat yield in China are negatively correlated with the corresponding international price fluctuation components，the IMF2 fluctuation component of corn yield and its international price is negatively correlated before 2007,and then there is a positive correlation between them.We also find that the correlation between soybean production and its international price fluctuation is not significant.Therefore，the government shall optimize the agricultural crops structure and improve the new price support system to mitigate the impact of international food price fluctuations on China’s food market.

empirical mode decomposition（EMD）；international price；yield；fluctuation correlation

2017-01-18

國家社科基金重大項目（12&ZDO52）、國家社科基金重點項目（11AZD006）、國家社科基金青年項目（13CJY071）、博士學科點專項科研基金（20124301110002）

肖國安（1959—），男，湖南益陽人，湘潭大學商學院教授，博士生導師，研究方向：產業經濟。

F328

A

1003-7217（2017）04-0109-06