糧食安全問題始終是社會各界廣泛關注的熱點。選取全球化屬性和能源化屬性兼具的玉米作為糧食市場的典型代表。利用2008—2017年數據，基于VAR-BEKK-GARCH(1,1)模型，從全球化、能源化雙重維度考察糧食市場相關價格的聯動與溢出效應，并識別溢出效應的類別、方向、作用程度，實證表明：能源市場和中國糧食市場各自對國際糧食市場存在單向價格均值溢出，國際糧食市場已然成為生物質能源和國內糧市價格變動指示器。生物質能源和中外糧食市場價格均受到自身往期價格較大的影響，且三大價格序列兩兩之間均呈現顯著的波動溢出效應，其中生物質能源市場對國際糧市、國際糧市對中國糧市均表現為ARCH和GARCH類兼具的波動溢出，而生物質能源市場對中國糧食價格僅表現為GARCH類波動溢出。未來，為確保國內糧食安全，建議從全球化、能源化雙重維度構建國內糧食價格預測預警體系。

一、引 言

糧食安全問題始終是社會各界廣泛關注的熱點，尤其是在供給側改革的新時代背景下，伴隨糧食進口的加劇以及能源化步伐的推進，如何確保糧食安全持續(xù)受到重視。張晶、周海川指出，全球化背景下糧食安全問題往往基于貿易渠道于不同國家之間展開傳遞，而價格通常充當其傳遞的媒介［1］。近年來，伴隨中外糧食貿易額的增加，國內外糧食市場價格漲跌呈現出高度的一致性；與此同時，部分糧食作物自身所具備的能源屬性 （如玉米是生物質燃料乙醇工業(yè)化生產的主原料）又使得糧食市場價格和生物質能源價格之間呈現出一定的互動關聯關系。

玉米作為關乎一國糧食安全的重要作物，在全球各國農業(yè)經濟領域中占有舉足輕重的地位。中國是世界第二大玉米消費國，2008年以前也是玉米出口強國，在國際市場上頗具競爭力。然而，統(tǒng)計資料顯示：2008年以后中國玉米產業(yè)國際競爭力迅速衰退，玉米消費幾乎完全依賴進口，截至2015年底，中國已經連續(xù)六年為玉米凈進口國。近年來的玉米海外市場供給幾乎全被包括美國在內的國際巨頭壟斷，貨源過度集中在很大程度上削弱了中國農業(yè)經濟系統(tǒng)的獨立性，也加劇了國內農業(yè)經濟發(fā)展對糧食出口國的依賴。如圖1所示，以玉米市場為例，2008—2017年間，中外糧食市場價格與生物質燃料乙醇市場價格呈現出同步波動之勢，波峰和波谷出現的時機也基本吻合，這似乎在一定程度上暗示著，如果從能源化和全球化雙重視角深入解析國內糧食市場相關價格彼此之間的關聯與溢出效應，無疑對確保新時代國內糧食安全具有重大的意義。

圖1 國內外玉米市場與生物質燃料乙醇市場的周價格走勢（2008—2017）

學術界已有文獻大多基于不同的樣本區(qū)間、采取了不同的研究方法，證實了國內外糧食市場價格之間的確存在緊密的關聯關系。例如，王麗娜、陸遷利用2006～2011年月度價格數據，基于誤差修正模型與VAR模型展開國內外糧食市場價格互動關系及傳導效應的實證研究，結果證實了國際糧食價格變動對國內糧食市場價格有著較為顯著的正向影響［2］。呂捷、林宇潔基于經典時態(tài)轉換模型和結構性突變模型，研究了2000—2012年間國際糧食價格結構性突變特性，并證實了國際糧食價格突變將通過貿易信息渠道和價格信息渠道影響國內糧食市場價格［3］。李朝鮮、付京亞以現貨與期貨價格為研究對象，采用VAR模型和脈沖響應函數證實了2010年以來國內外糧食市場價格之間存在著長期的均衡協(xié)整關系［4］。李光泗等基于月頻價格數據，深入剖析了國內外糧食市場之間的互動關聯效應，證實了國內外玉米價格序列之間存在單向的均值溢出與雙向的波動效應溢出［5］。此外，近年來國內外部分學者（如仇煥廣、楊軍等，周曙東、崔奇峰等，周明磊、任榮明，Gardebroek,C.&Hernandez,M.A.，Sesmero J.P.&Gramig B.M,等［6-14］）正開始關注生物質燃料因素對包括玉米產品在內的糧食價格可能存在的推動作用?！吨袊r產品貿易發(fā)展報告（2012）》指出，當前，全球15%的玉米、10%的甘蔗被用于液態(tài)生物燃料的生產。以燃料乙醇為代表的生物能源市場迅速發(fā)展引致了農產品的非傳統(tǒng)需求，打通了能源市場與玉米、甘蔗等農產品的價格鏈接通道，使得能源市場的價格直接傳遞至農產品市場。郭玉晶等證實了國際原油市場和中國玉米市場之間存在雙向價格溢出效應；Zafeiriou E等基于ARDL模型，同樣證實了原油市場價格對玉米、大豆等農產品市場價格具備一定的沖擊作用。蘇志偉、陳中天基于拔靴檢驗，考察了2007—2015年間國內玉米價格和國際原油價格序列之間的因果關系，研究顯示：在樣本考察區(qū)間所涵蓋的一段時間之內，兩序列具備雙向因果關系，并且國際原油市場對國內玉米市場的影響更顯著。鄭燕、馬驥基于TVP-VAR模型證實：較之大豆、秈米、小麥等糧食作物，玉米市場受到來自能源市場價格的沖擊要更大，且其所受的長期沖擊影響表現出增加態(tài)勢。

但是，縱觀現有的文獻研究，尚未發(fā)現學者將國內外糧食市場價格和生物質燃料市場價格納入同一框架展開兩兩價格相互之間的傳導分析。那么，三大價格序列兩兩之間的關聯程度究竟是怎樣的？加入生物質燃料變量之后，是否會與學術界已有關于國內外糧食市場價格傳導關系的研究結果相沖突？這些均是現有文獻未能深入挖掘的問題，深入探討國際市場糧食價格、國內市場糧食價格以及生物質能源市場價格相互之間的傳導路徑、作用方式及水平，有利于更為精準地把握、認知與預測國內外糧食市場可能存在的新變化?；诖?，本研究擬選取糧食產銷大國—美國作為國際市場糧食價格的代表，以全球化和能源化屬性兼具的玉米產業(yè)為例，從全球化和能源化雙重視角測算糧食市場相關價格之間的空間聯動與溢出效應，以期為科學構建包括玉米在內的國內糧食市場價格預測預警體系提供依據。

二、模型構建

對農產品市場而言，符合協(xié)整檢驗之后可利用VAR（向量自回歸模型）和Granger因果關系檢驗測算均值溢出效應，鑒于此類方法相對簡單且篇幅有限，不展開詳細闡述；而測算波動溢出效應的模型較為復雜，本研究擬借鑒Rapsomanikis G&Mugera H的BEKK-GARCH模型展開分析。相對而言，此法的科學適用性主要體現在兩個層面：第一，即使是處在較弱條件，此方法仍然能夠假設協(xié)方差矩陣的正定性；第二，此方法無需過多地待估參數，僅ARCH類和GARCH類兩個。高群、宋長鳴（2016）提出，基于一階模型就足夠進行常見時間序列研究，故而本研究將基于Granger因果關系檢驗和BEKK-GARCH(1,1)模型展開糧食市場相關的價格序列之間均值溢出效應和波動溢出效應的分析［14］。本節(jié)重點介紹測算價格序列波動溢出效應的BEKK-GARCH(1,1)模型，研究思路如下：

設定糧食市場相關的三個不同價格序列在第t期的產品價格依次為p1t、p2t、p3t；常數項和協(xié)整系數分別為α和β；殘差項為εt，在此基礎上進一步構建如下均值方程：

進一步的，將（1）式用矩陣表達如下：

（1）式中的Ht是殘差項εt的條件方差-協(xié)方差矩陣，其展開形式為：

公式（3）中的參數C代表下三角矩陣，A項和B項依次代表ARCH項、GARCH項系數矩陣。進一步的，將上述各大元素轉換成矩陣形式：

在矩陣A、B中，非對角元素aij、bij分別代表價格序列j對序列i的ARCH類波動溢出、序列j對序列i的GARCH類波動溢出。若aij=bij=0，表明序列i的條件方差同序列j前期絕對殘差和前期波動無關，即價格序列j對序列i不存在波動溢出效應。與此同時，對角元素揭示了糧食市場價格相關序列波動的集聚性，其中，aii為序列i對前期市場價格的ARCH類波動溢出，bii為序列i對前期市場價格的GARCH類波動溢出，若aii=bii=0，則意味著序列i的條件方差自身滯后一期的方差和殘差項對當期方差沒有影響。進一步的，將Ht的各元素依次展開為以下形式：

隨后，可以利用極大似然法估計模型的參數。假定待估參數是θ，樣本量是T，序列數為N，可將待估參數的對數似然函數轉化為：

三、分析框架與數據說明

（一）分析框架

從國內外已有的文獻研究來看，學者已經證實了全球化背景下中外糧食市場價格之間的確存在著一定程度的價格關聯關系［2］；與此同時，伴隨生物質能源的迅速發(fā)展，生物質燃料乙醇市場與農產品之間的價格聯動效應也日益增強［15］。本研究在已有研究的基礎上，旨在將國際糧食市場價格、國內糧食市場價格和生物質能源價格納入同一個分析框架，研究彼此之間的價格傳導關系。高群、柯楊敏明確指出，溢出效應是一種較好的用于大宗農產品價格傳導關系量化考核的工具，它包括均值溢出效應和波動溢出效應兩類［16］。前者主要是指大宗農產品價格在一階矩維度（即均值層面）的傳導關系；后者則是指大宗農產品價格在二級矩維度（即方差層面）的傳導關系。

遵循上述邏輯，進一步構建相應的研究假設。將國內糧食市場價格、國際糧食市場價格及生物質燃料乙醇市場價格三個價格序列進行兩兩隨機組合，共可以劃分為三組序列。以其中任意一組序列為例，主觀設定第一個變量為i，第二個變量為j，則按照溢出效應類別的不同可以將研究假設劃分為以下兩大類別：

第一類，與兩個市場彼此之間價格均值溢出研究相關的2個假設，依次為：原假設①：對任意一組糧食市場價格系列而言，第一個價格序列對第二個市場價格序列之間不存在價格的均值溢出效應。用公式表示為，H0:θj1=θj2=0。原假設②：在任意一組糧食市場兩大價格序列中，后者序列對前者序列不存在著價格均值溢出效應。用公式表示為，H0:?j1=?j2=0。在后續(xù)的實證分析過程，將首先借助于協(xié)整檢驗判別糧食市場相關價格序列之間是否存在長期的協(xié)整關系；若存在，則進一步的借助VAR模型與Granger因果檢驗展開糧食市場價格序列的均值溢出效應分析。

第二類，兩個市場對自身aij=bij=0及彼此之間價格波動溢出效應研究的相關假設（共4個），依次為：原假設③：對糧食市場而言，某一價格序列i對自身往期市場價格不存在價格波動溢出效應。用公式表示為，H0：aii=bii=0。原假設④：在糧食市場任意的兩大價格序列中，后者序列j對前者序列i不存在價格波動溢出效應。用公式表示為，H0：aij=bij=0。原假設⑤：在糧食市場任意的兩大價格序列中，前者序列i對后者序列j不存在價格波動溢出效應。用公式表示為，H0：aji=bji=0。原假設⑥：對任意兩個價格序列i和j而言，兩者之間不存在著價格波動溢出效應。用公式表示為，H0：aij=bij=0且aji=bji=0。在后續(xù)的實證分析過程，將首先借助于BEKK-GARCH(1,1)模型判別糧食市場相關價格序列之間是否存在價格波動溢出效應；如果存在，則進一步明確其單雙向關系及作用水平；并進一步的基于Wald檢驗再次論證。

（二）變量選取與數據處理

本研究基于全球化和能源化雙重維度，考察糧食產業(yè)相關價格序列彼此之間的關聯溢出效應。并選取全球化和能源化屬性兼具的玉米產業(yè)作為糧食產業(yè)的典型代表，以國際糧食市場價格（ACP）、燃料乙醇價格（AEP）及國內糧食市場價格（CCP）分別作為研究對象，樣本區(qū)間選取2008年1月至2017年12月的周頻率數據。其中，國際糧食市場價格和國內糧食市場價格分別采用的是紐約商品交易所玉米主力連續(xù)收盤價和大連商品交易所玉米主力合約連續(xù)收盤價，單位分別為美分/蒲式耳、元/噸，數據均來源于布瑞克農產品數據庫。因美國是全球率先啟用玉米為原材料進行生物質燃料工業(yè)化生產的國家，也是迄今為止世界上最大的玉米燃料乙醇生產國與出口國，故燃料乙醇價格采用的是美國玉米燃料乙醇主產地—內布拉斯加州燃料乙醇現貨價格，單位為美元/加侖，數據來源于Wind金融資訊終端數據庫。

為科學測算中外糧食市場價格與生物質能源價格序列相互之間的均值與波動溢出效應，在進行實證研究之前，對原始數據作了下述處理：一是為便于樣本數據之間的橫向對比，對數據的計量單位進行了統(tǒng)一。按照每加侖相當于升、每噸/蒲式耳相當于公斤、美分相當于美元的標準折算，并繼續(xù)用美元兌人民幣匯率進行轉換，將涉及的三個變量單位均轉換為“元/公斤”或“元/升”。二是剝離出通貨膨脹因素的作用，將糧食產業(yè)相關的三大價格序列進行CPI指數折實。三是將各個價格序列的絕對值數據均轉換成以2008年1月為基期的指數值，方便展開數據之間的對比。四是消除變量的異方差性，對三個價格指數統(tǒng)一轉換成對數數據，并將新的時間序列重新命名為LACP、LAEP及LCCP。在處理數據的過程中，采用的CPI指數和美元兌人民幣的匯率分別源自國家統(tǒng)計局和Wind金融資訊終端數據庫。

四、實證分析過程

（一）對糧食市場相關價格均值溢出層面的考察

為測算國內外糧食市場與生物質能源市場價格序列彼此之間是否存在一定的均值溢出效應及考察其單雙向關系，基于VAR模型和Granger因果關系檢驗，利用Eviews9.0軟件展開研究，具體過程如下：

首先，將經對數化處理之后的三個價格序列－國際糧食市場價格（LACP）、生物質能源價格（LAEP）及國內糧食市場價格（LCCP），進行ADF檢驗，結果顯示：三個價格序列均顯示出非平穩(wěn)的特征，而經一階差分處理之后的三大價格序列－ILACP、ILAEP及ILCCP均表現為平穩(wěn)，符合Jonhansen協(xié)整檢驗的前提條件。

其次，從國內外糧食產業(yè)相關價格中選取任意兩個價格，對其回歸模型估計殘差序列實施單位根檢驗，證實了國內外糧食市場與生物質能源市場價格序列彼此之間具備一定的協(xié)整關系。在對三個價格序列進行VAR模型估計的結果中，由LR、FPE、AIC、SC和HQ值測算出來的最大滯后階數為2階。

最后，在上述基礎之上，基于Granger因果檢驗考察國內外糧食市場與生物質燃料乙醇市場價格之間的均值溢出效應及其單雙向關系。

表1 國內外糧食市場相關價格的格蘭杰因果檢驗結果

如表1所示，就玉米市場而言，其國際價格、生物質燃料乙醇價格及國內價格三者存在一定的互動關聯性，就均值溢出效應而言：生物質燃料乙醇價格和國內糧食價格各自均在1%的顯著性水平上與國際糧食價格存在單向均值溢出效應。這也就意味著，當國際糧食市場價格發(fā)生變動的時候，另外兩個市場的長期均衡價格必然也會受到影響，從長期來看，三個市場價格序列將呈現出同步變動的趨勢。

（二）對糧食市場相關價格波動溢出層面的考察

為識別國內外糧食市場與生物質燃料乙醇市場價格對自身往期價格及彼此之間是否存在波動溢出效應，并考察波動溢出的類別及單雙向關系，基于Winrats軟件展開如下分析：

首先判別國內外糧食市場價格與生物質燃料乙醇市場價格是否受到自身前期價格的作用，并明確波動溢出效應的類別及其單雙向關系。從表2的三元BEKK-GARCH（1，1）模型測算結果可以看出，條件均值方程系數矩陣A、B中的各對角元素a11、a22、a33、b11、b22、b33中，除b11之外，其余元素均在1%的水平上顯著，這就反映出國內外糧食市場與生物質燃料乙醇市場價格均受到自身往期價格較大的影響，呈現出波動的集聚性與前后相關性。與此同時，國內糧食市場價格和生物質燃料乙醇市場價格均表現出ARCH類和GARCH類效應兼具的特性，表明波動的時變性和持久性共存；而國際糧食市場價格波動只有ARCH類效應，體現了價格波動的時變性。

表2 國內外糧食市場與生物質燃料市場價格波動溢出BEKK－GARCH（1，1）模型測算結果

隨后判別國內糧食市場價格、國際糧食市場價格以及生物質燃料乙醇市場價格兩兩之間是否存在波動溢出，若存在，則進一步考察波動溢出效應的類別及其單雙向關系，并利用Wald檢驗進行再次證實。

國際糧食市場與生物質燃料乙醇市場之間價格波動溢出的再檢驗。表2中的結果表明，條件均值方程系數矩陣A、B中各非對角元素a12、b12、a21、b21中，僅a21和b12兩項在1%的顯著性水平上異于零。在一定程度上揭示出，國際糧食價格與生物質燃料乙醇價格之間存在著后者對前者的單向波動溢出，且ARCH類和GARCH類波動溢出效應兼具，體現出波動的時變性與持久性共存的特征。表3第一部分的Wald檢驗值也在1%的顯著性水平上拒絕了a12=b12=0和a21=b21=a12=b12=0的原假設，接受a21=b21=0的原假設，再次佐證了在國際糧食市場與生物質燃料乙醇市場相互之間的價格信息傳遞過程中，生物質燃料乙醇市場為價格信號源頭，而國際糧食市場為價格信號的接受主體。

對中外糧食市場價格之間波動溢出效應的再檢驗。條件均值方程系數矩陣A、B中各非對角元素a13、b13、a31、b31中，僅a31和b31在1%的顯著水平上異于零。這就揭示出國內、國際兩個不同空間市場糧食市場價格之間存在顯著的波動溢出效應，且為后者對前者的單向波動溢出，就效應類別而言，ARCH類與GARCH類波動溢出效應兼具，同樣體現出波動的時變性與持久性共存的特征。表3第二部分中Wald檢驗值也在1%的水平上拒絕a31=b31=0和a31=b31=a13=b13=0的原假設，接受a13=b13=0的原假設，再次證實了在中外糧食價格信息傳遞方面，國際糧食價格當屬市場信號源，而國內糧食價格為市場信號的接受主體。

對生物質燃料乙醇市場與國內糧食市場價格波動溢出效應的再檢驗。條件均值方程系數矩陣A、B中各非對角元素a23、b23、a32、b32中，僅b32在1%的顯著性水平上異于零。這就印證了燃料乙醇市場與國內糧食價格之間存在顯著的波動溢出效應，且為前者對后者的單向波動溢出，僅表現出GARCH類波動溢出，呈現出波動的持久性和受外界因素影響的顯著性。表3第三部分中Wald檢驗值同樣在1%的顯著性水平上拒絕a32=b32=0和a32=b32=a23=b23=0的原假設，接受了a23=b23=0的原假設，再次證實了在生物質燃料乙醇市場與國內糧食市場信息傳遞方面，生物質燃料乙醇價格當屬市場信號源，而國內產品價格為市場信號接受主體。

五、結論與討論

選取玉米產業(yè)作為糧食產業(yè)的典型代表，基于2008年1月至2017年12月的周頻率價格序列，從全球化和能源化雙重維度出發(fā)，采用VAR模型、Granger因果關系檢驗以及BEKK-GARCH(1，1)模型科學識別糧食產業(yè)相關市場價格相互之間的聯動關系與溢出效應，并進一步考察溢出效應的作用程度、作用類別、作用方向，得到下述結論：

圖2 國內外糧食市場相關價格序列溢出效應圖解

第一，生物質能源市場和國內糧食市場各自對國際糧食市場存在顯著的單向價格均值溢出。如圖2所示，就均值溢出效應而言，國內外糧食市場價格和生物質燃料乙醇市場價格之間存在動態(tài)關聯性，國際糧食市場價格受到生物質燃料乙醇市場和國內糧食市場的雙重作用，即能源化屬性和進出口的強烈沖擊最終都將傳導至國際糧食市場。這就在一定程度上揭示出，國際糧食價格已然成為生物質能源市場和國內糧食市場變動的風向標。

第二，中外糧食市場價格和生物質能源市場價格都受到往期價格較大的作用，并且三大價格序列兩兩之間也均呈現出顯著的單向波動溢出效應，作用方向及效應類別不盡相同。具體而言：（1）中外糧食市場與生物質燃料乙醇市場價格均受到自身往期價格顯著的影響，其中，國內糧食價格和生物質燃料乙醇價格對自身往期價格兼具ARCH、GARCH類效應，即波動時變性與持久性共存；而國際糧食價格波動對自身往期價格只具備ARCH類效應，表現出波動的時變性。（2）中外糧食價格與生物質燃料乙醇價格兩兩之間均呈現出顯著的單向波動溢出效應，分別為生物質燃料乙醇對國際糧食價格、國際糧食價格對國內糧食價格、生物質燃料乙醇對國內糧食價格的單向波動溢出，前兩對序列ARCH類和GARCH類波動溢出效應兼具，最后一對序列僅表現出GARCH類波動溢出，這也就意味著兩大現象：一是生物質能源市場是國內外糧食市場震蕩的重要指示器，其價格變動會直接傳導至國內外市場。二是對包括玉米產業(yè)在內的糧食市場而言，伴隨全球化程度的加快，國際市場占據市場定價權，對國內價格的影響不容小覷。

未來，為有效保障國內糧食安全，建議做好以下兩個方面的工作：一是從全球化、能源化雙重維度出發(fā)建立健全國內糧食市場價格預測預警機制，盡可能的規(guī)避國際糧食市場和能源市場價格波動對國內糧食產業(yè)的影響。二是實現中國包括玉米在內的糧食產品進口多元化，降低市場風險。雖然，于均值層面，中國的“大國效應”在一定程度上影響著國際糧食的市場價格，然而，于方差層面，國際市場價格卻會傳導至中國市場，尤其今后相當長時間內國內包括玉米產品在內的糧食進口需求依舊旺盛、國際生物質燃料生產仍將持續(xù)的情況下，若要確保國內糧食安全，有必要促進進口市場多元化，盡可能的減緩對國際市場的依賴。