薛文璐　張皓楠　楊云濤　顧義云天　曾路垚

摘要：文章整理了四川省145個(gè)縣（區(qū)）近年氣候變化、糧食生產(chǎn)的相關(guān)面板數(shù)據(jù)，將氣候因素引入C-D生產(chǎn)函數(shù)，建立經(jīng)濟(jì)-氣候模型（簡(jiǎn)稱C-D-C生產(chǎn)模型）進(jìn)行分析，旨在探尋氣候因素變化對(duì)于糧食產(chǎn)量的影響，并為保障我國(guó)糧食安全提供對(duì)策建議。結(jié)果表明：年均氣溫、年均降水均對(duì)糧食產(chǎn)量有顯著正向影響，技術(shù)進(jìn)步也在一定程度上有利于糧食增產(chǎn)?；诮Y(jié)果，本文從氣象預(yù)警、返鄉(xiāng)就業(yè)、科技投入等方面提出了相應(yīng)建議。

關(guān)鍵詞：氣候變化 糧食產(chǎn)量 C-D-C模型

引 言

《中國(guó)氣候變化藍(lán)皮書（2023）》顯示，我國(guó)是全球氣候變化的敏感區(qū)和影響顯著區(qū)。同時(shí)，平均年降水量呈增加趨勢(shì)，降水變化區(qū)域間差異明顯，高溫、強(qiáng)降水等極端天氣氣候事件趨多、趨強(qiáng)。農(nóng)業(yè)對(duì)氣候變化最為敏感，氣溫、降水等氣候要素的變化會(huì)加劇農(nóng)作物產(chǎn)量波動(dòng)（尹朝靜等，2016；陳源源，2021）。研究表明，至21世紀(jì)末，我國(guó)主要糧食作物產(chǎn)量可能最多因?yàn)闅夂蜃兓瘻p少37%（呂亞榮等，2010）。穩(wěn)定糧食產(chǎn)量是維護(hù)國(guó)家糧食安全的重要要求，“五谷者，萬民之命，國(guó)之重寶”，糧食安全是事關(guān)人類生存的根本性問題。

四川省是全國(guó)13個(gè)糧食主產(chǎn)省區(qū)之一，截至2023年，糧食產(chǎn)量已連續(xù)4年穩(wěn)定在3500萬噸以上。四川省作為“天府糧倉”，對(duì)維護(hù)我國(guó)糧食安全具有重要的作用?！?023年四川省氣候變化監(jiān)測(cè)公報(bào)》指出，自1961年以來，四川氣溫變化呈顯著上升趨勢(shì)，極端氣候事件增多增強(qiáng)趨勢(shì)明顯，全年降水量偏少，給其糧食生產(chǎn)帶來了巨大挑戰(zhàn)。

當(dāng)前關(guān)于氣候變化對(duì)糧食產(chǎn)量影響的研究較多，大多是從計(jì)量模型分析和預(yù)測(cè)模型分析兩方面分別展開。在計(jì)量模型分析上，主要運(yùn)用經(jīng)濟(jì)-氣候模型，關(guān)注不同氣候因子的變動(dòng)、生產(chǎn)要素投入等對(duì)不同地區(qū)的糧食作物產(chǎn)量的影響。整體來看，氣候變化對(duì)中國(guó)南方水稻產(chǎn)量的不利影響較為顯著（周曙東和朱紅根，2010）。高江波等（2022）研究了東北黑土區(qū)受氣候變化的影響，發(fā)現(xiàn)氣溫改變了東北黑土區(qū)作物物候，進(jìn)而影響作物生產(chǎn)。高雪等（2021）認(rèn)為氣溫、降水總量對(duì)農(nóng)戶適應(yīng)性行為分別具有正向和負(fù)向的影響。楊宇（2017）利用1980-2010年黃淮海平原的省級(jí)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，氣溫對(duì)小麥單產(chǎn)的影響呈顯著的“倒U型”關(guān)系。尹朝靜等（2016）在對(duì)1984-2013年間我國(guó)28個(gè)省糧食生產(chǎn)的研究中發(fā)現(xiàn)，降水量每增加100 mm，糧食產(chǎn)量增加0.67%-0.85%。

第二類是預(yù)測(cè)模型分析。周文魁（2012）指出，我國(guó)糧食總產(chǎn)量將會(huì)在干旱、水資源短缺情景下減少0.5%，在升溫情景下減少10.1%。王丹（2009）預(yù)測(cè)得出到2050年，在中高和中低排放的情景下，氣候變化對(duì)我國(guó)三大糧食的增產(chǎn)都呈現(xiàn)負(fù)影響。杜建斌（2020）系統(tǒng)分析1951-2015年間我國(guó)13個(gè)糧食主產(chǎn)省受災(zāi)面積和糧食產(chǎn)量的變化趨勢(shì)，得出RCP4.5情景下我國(guó)大部分地區(qū)干旱發(fā)生頻率均大于15%，旱災(zāi)顯著降低糧食單產(chǎn)和總產(chǎn)。

梳理現(xiàn)有研究可以發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)者都認(rèn)為氣候變化對(duì)農(nóng)作物產(chǎn)量具有顯著影響，但已有的研究還存在以下不足：第一，當(dāng)前研究多關(guān)注氣候變化對(duì)具體糧食作物產(chǎn)量的影響，卻較少有從糧食總產(chǎn)量層面探究氣候變化影響；第二，當(dāng)前學(xué)者普遍利用各省份或者市州的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，也存在部分學(xué)者采用全國(guó)或某一省市的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然而利用縣級(jí)數(shù)據(jù)的研究較少。

基于此，本文利用2001-2021年四川省各糧食種植縣（區(qū)）的生產(chǎn)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)及各氣象站點(diǎn)的氣候變化數(shù)據(jù)實(shí)證分析氣候變化對(duì)四川省糧食總產(chǎn)量的影響，以期為建設(shè)新時(shí)代更高水平“天府糧倉”提出針對(duì)性建議，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、數(shù)據(jù)來源與研究區(qū)概況

（一）數(shù)據(jù)來源

本文選取2001-2021年四川省183個(gè)糧食種植縣（區(qū)）的糧食生產(chǎn)投入產(chǎn)出數(shù)據(jù)及氣候變化數(shù)據(jù)展開研究。由于在此期間四川省進(jìn)行了多次區(qū)劃調(diào)整，本文為實(shí)證研究的合理性，將廣安市前鋒區(qū)合并到廣安區(qū)，將巴中市恩陽區(qū)合并到巴州區(qū)。由于成都市五個(gè)主城區(qū)（錦江區(qū)、青羊區(qū)、金牛區(qū)、武侯區(qū)、成華區(qū)）耕地分散且其面積較小，故未將其納入研究范圍。此外阿壩藏族羌族自治州和甘孜藏族自治州在地理?xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)水平、人口密度以及社會(huì)人文狀況等方面與四川省其他市（州）存在顯著差異，故未納入研究范圍，本研究最終的分析對(duì)象為145個(gè)糧食種植縣（區(qū)）。

本研究的氣象數(shù)據(jù)來源于國(guó)家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心2001-2021年發(fā)布的《中國(guó)地面氣候資料年值數(shù)據(jù)集》，包括每年平均氣溫，平均降水，涵蓋了四川145個(gè)氣象站點(diǎn)；糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)和投入要素?cái)?shù)據(jù)均來源于四川統(tǒng)計(jì)年鑒。

（二）研究區(qū)概況

圖1反映了過去21年（2001-2021年）四川省各縣（區(qū)）的年平均氣溫變化趨勢(shì)。從圖中可以看出，過去21年四川省各縣（區(qū)）的年平均氣溫呈現(xiàn)緩慢的上升趨勢(shì)，且波動(dòng)明顯，最低溫為13.78℃（2012年），最高溫為14.67℃（2013年），二者相差0.89℃，且連續(xù)三年（2015年、2016年、2017年）平均氣溫高于趨勢(shì)線。圖2為2001-2021年四川省各縣（區(qū)）年平均每月降水量的變化趨勢(shì)，過去21年四川省各縣（區(qū)）的年平均降水量總體呈上升趨勢(shì)，波動(dòng)相較于年平均氣溫的變化較小，除2006年、2009年、2011年外，其他年份降水量平穩(wěn)增加。

近21年來，四川省年糧食總產(chǎn)量呈上升趨勢(shì)，2001年的糧食總產(chǎn)量為175398.4噸，而2021年的糧食總產(chǎn)量為197562.8噸，年均增長(zhǎng)率為0.9％，同時(shí)，四川省年糧食總產(chǎn)量在過去21年有小范圍波動(dòng)，農(nóng)村耕地面積逐年減少、氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不利影響加劇等因素使得糧食總產(chǎn)量增長(zhǎng)速度放緩，個(gè)別年份甚至出現(xiàn)下滑趨勢(shì)。

三、模型構(gòu)建與變量說明

（一）模型構(gòu)建

經(jīng)濟(jì)氣候模型的基礎(chǔ)為柯布—道格拉斯生產(chǎn)模型（C-D生產(chǎn)函數(shù)模型），該模型描述了投入與產(chǎn)出之間的關(guān)系，其基本形式為：

Q=AKαLβ

本文研究的對(duì)象為糧食產(chǎn)量。糧食產(chǎn)量受降水、溫度等氣候因素，化肥、機(jī)械動(dòng)力、勞動(dòng)等物質(zhì)要素投入及技術(shù)水平進(jìn)步的影響。因此，本文分析中基于C-D生產(chǎn)函數(shù)模型，引入氣候要素，構(gòu)建經(jīng)濟(jì)-氣候模型（C-D-C生產(chǎn)函數(shù)模型）研究糧食產(chǎn)量影響因素，其具體形式為：

Y=f（L，K，C，T）

其中，L和K分別代表勞動(dòng)與資本投入，C代表天氣變量，T代表技術(shù)進(jìn)步。將本文相關(guān)變量帶入模型中，等式兩邊取自然對(duì)數(shù)，展開式如下：

Ln（Yit）=β0+β1ln（RFit）+β2 ln（TPit）+β3 ln（ACit）+β4ln（LABit）+β5ln（FERit）+β6ln（MACHit）+β7Tit+μit

式中：Y為糧食總產(chǎn)量；RF為年均降水量；TP為年均溫度；AC為糧食播種面積；LAB為農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力；FER為化肥施用量；MACH為農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力；T表示技術(shù)進(jìn)步，用各縣（區(qū)）各年份機(jī)收面積分別除以基期（2001年）機(jī)收面積衡量。β為待估參數(shù)；i表示縣（區(qū)）；t表示年份；μit為隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

（二）研究假說

根據(jù)前文的分析及四川省糧食生產(chǎn)的實(shí)際情況，本文提出兩條待檢驗(yàn)假設(shè)：

H1：氣溫變化對(duì)四川省糧食總產(chǎn)量有顯著正影響。

H2：降水變化對(duì)四川省糧食總產(chǎn)量有顯著正影響。

（三）變量描述性統(tǒng)計(jì)

相關(guān)變量的描述統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1，其中各縣（區(qū)）糧食總產(chǎn)量在17.54-20.32萬噸之間，均值為19.36萬噸，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到0.66萬噸；各縣（區(qū)）年均溫度在13.78-14，67℃之間，均值為14.24℃，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到0.28℃；各縣（區(qū)）年降雨量在8392.6-11440.48mm之間，均值為9910.89mm，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到689.62mm，可以看出隨著全球變暖的加劇，各縣（區(qū)）降雨量波動(dòng)愈發(fā)劇烈，并呈現(xiàn)區(qū)域間降雨量差異擴(kuò)大化的趨勢(shì)；各縣（區(qū)）農(nóng)作物總播種面積在51.97-60.09千公頃之間，均值為57.71千公頃，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到2.88千公頃；各縣（區(qū)）的農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力在21.37-22.60萬人之間，均值為22.07萬人，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到0.39萬人；各縣（區(qū)）的化肥施用量在1.19-1.45萬噸之間，均值為1.33萬噸，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到0.098萬噸；各縣（區(qū)）的農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力在9.83-27.94萬千瓦之間，均值為18.67萬千瓦，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到6.26萬千瓦；各縣（區(qū)）的技術(shù)進(jìn)步程度在0.16-479.45之間，均值為2.38，其標(biāo)準(zhǔn)差達(dá)到12.35，各縣（區(qū)）技術(shù)進(jìn)步區(qū)域差距明顯。

四、實(shí)證模型結(jié)果分析

（一）模型設(shè)定檢驗(yàn)

本研究運(yùn)用Stata17.0軟件，對(duì)模型進(jìn)行相關(guān)檢驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。pedroni檢驗(yàn)結(jié)果表明模型中各變量間存在協(xié)整關(guān)系，沒有偽回歸情況。Hausman檢驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)選擇固定效應(yīng)模型研究。Wooldridge檢驗(yàn)、Modified Wald檢驗(yàn)、截面相關(guān)檢驗(yàn)結(jié)果表明，模型存在面板數(shù)據(jù)具有自相關(guān)性、異方差、截面相關(guān)的問題。

（二）實(shí)證結(jié)果分析

本研究選用四川省的縣域面板數(shù)據(jù)，面板數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)在于其能夠在研究中提供了更準(zhǔn)確、全面、動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，揭示經(jīng)濟(jì)行為和現(xiàn)象的內(nèi)在規(guī)律，使參數(shù)估計(jì)結(jié)果更加準(zhǔn)確。本文綜合考慮面板模型各估計(jì)方法的檢驗(yàn)結(jié)果，及一個(gè)自相關(guān)、異方差、截面相關(guān)同時(shí)存在的情況，最終采用工具變量法FGLS（廣義最小二乘法Feasible Generalized Least Squares）進(jìn)行估計(jì)，Economy-Climate模型（經(jīng)濟(jì)-氣候模型）具體估計(jì)結(jié)果見表3。

（三）平均氣溫對(duì)糧食產(chǎn)量的影響

從模型結(jié)果可以看出，在顯著性檢驗(yàn)1%水平上，氣溫增加會(huì)引起糧食產(chǎn)量的增加。這一結(jié)果與馮曉龍等（2017）、高雪等（2021）的研究較為一致，也驗(yàn)證了本文的H1。原因可能在于，四川省內(nèi)糧食作物以稻谷、玉米和小麥為主，稻谷、玉米和小麥全生長(zhǎng)期均需要較高的溫度，積溫越高，越有利于省內(nèi)糧食生產(chǎn)。需要注意的是，不同作物在生長(zhǎng)不同階段的溫度適宜范圍可能會(huì)有所不同，稻谷適宜的生長(zhǎng)溫度條件在20-35℃之間，相對(duì)來說對(duì)溫暖濕潤(rùn)的氣候要求較高。玉米生長(zhǎng)的溫度條件在20-30℃之間，喜歡溫暖的氣候，但對(duì)溫度變化的適應(yīng)性較強(qiáng)。小麥生長(zhǎng)的溫度條件在15-25℃之間，相對(duì)較為耐寒，但過高或過低的溫度會(huì)對(duì)其生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。

（四）平均降水量對(duì)糧食產(chǎn)量的影響

從模型結(jié)果可以看出，在顯著性檢驗(yàn)1% 水平上，平均降水總量的增加有利于糧食增產(chǎn)。這一結(jié)果與何汶松（2022）的研究較為一致，也驗(yàn)證了本文的H2。原因可能在于，稻谷和玉米對(duì)水分的需求相對(duì)較高，年降水量分別在1000-1500 mm和600-1000mm的區(qū)域較為適宜。小麥對(duì)水分的需求相對(duì)較低，適宜的降水條件為年降水量在400-800 mm左右，但如果種植在旱地或半旱地區(qū)，需要進(jìn)行有效的水分管理和節(jié)水措施。

（五）控制變量對(duì)糧食產(chǎn)量的影響

從模型結(jié)果可知，農(nóng)作物播種面積、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力、化肥施用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力均在1%的顯著性水平下顯著且為正值，技術(shù)進(jìn)步在10%的顯著性水平下顯著且為正值，這一結(jié)果與Huang J（2015），侯玲玲等（2016），唐利群等（2017），王太祥等（2018）的研究較為一致。具體來看，農(nóng)作物播種面積每增加1%糧食總產(chǎn)量增加0.65%，說明四川省糧食產(chǎn)量的增加在很大程度上依賴于可供種植糧食作物的土地面積。然而，由于土地的稀缺和其他經(jīng)濟(jì)作物種植面積的增長(zhǎng)，四川省糧食作物種植面積呈持續(xù)減少的態(tài)勢(shì)。農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力投入每增加1%糧食總產(chǎn)量增加0.43%，這表明農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力對(duì)于糧食生產(chǎn)的貢獻(xiàn)顯著。增加農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力投入可以提高農(nóng)作物的種植、管理和收獲效率，進(jìn)而增加糧食的產(chǎn)量?；适┯昧棵吭黾?%糧食總產(chǎn)量增加0.03%，說明化肥投入對(duì)糧食產(chǎn)量有一定促進(jìn)作用。農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力每增加1%糧食總產(chǎn)量增加0.07%，這表明農(nóng)業(yè)機(jī)械在糧食生產(chǎn)中起到了一定的促進(jìn)作用。增加農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用可以提高農(nóng)作物的種植、管理和收獲效率，減輕了勞動(dòng)力的負(fù)擔(dān)，從而增加了糧食的產(chǎn)量。技術(shù)進(jìn)步每增加1%糧食總產(chǎn)量增加0.01%，表明技術(shù)進(jìn)步在糧食生產(chǎn)中起到了一定的促進(jìn)作用。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式得到改進(jìn)和創(chuàng)新，種植、管理、收獲等環(huán)節(jié)的效率也得到提升，從而促進(jìn)了糧食的增產(chǎn)。

結(jié)論與政策建議

本文基于四川省各縣（區(qū)）2001-2021年的面板數(shù)據(jù)，利用C-D-C模型分析氣候變化對(duì)糧食產(chǎn)量的影響，研究結(jié)論如下：

第一、糧食總產(chǎn)量與年均氣溫及降水呈顯著的正相關(guān)。具體而言，由于四川省的糧食作物主要為稻谷、玉米、小麥，較高的溫度有利于作物生長(zhǎng)；降水方面，稻谷和玉米對(duì)水分的需求較大，小麥對(duì)水分需求較小。整體來看，氣溫和降水的增加有利于糧食增產(chǎn)，其中溫度對(duì)總產(chǎn)量的影響更大。

第二、糧食播種面積及農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力對(duì)糧食總產(chǎn)量的影響十分顯著。耕地資源的增加、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力投入的加大，對(duì)四川省的糧食增產(chǎn)具有重要意義。

第三、化肥施用量、農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力和技術(shù)進(jìn)步對(duì)糧食產(chǎn)量具有正向影響。根據(jù)作物需要施用化肥是一種見效較快的增產(chǎn)方式，但長(zhǎng)期來看，其可能破壞土壤和環(huán)境，不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。另外，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械和科技的投入，極大的提高了生產(chǎn)效率，對(duì)糧食增產(chǎn)影響顯著。

根據(jù)以上研究結(jié)論，本文提出四川省糧食生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化的策略如下：

第一、完善氣象預(yù)警信息體系，提前預(yù)測(cè)氣溫和降水變化，為農(nóng)戶的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。同時(shí)，由相關(guān)部門牽頭，推動(dòng)工程類基礎(chǔ)設(shè)施修建，加大對(duì)農(nóng)業(yè)氣候變化適應(yīng)相關(guān)知識(shí)和技術(shù)的宣傳，增強(qiáng)農(nóng)戶適應(yīng)氣候變化的能力，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量。

第二、嚴(yán)守耕地紅線，鼓勵(lì)勞動(dòng)力返鄉(xiāng)就業(yè)。有關(guān)部門加強(qiáng)監(jiān)管，保障耕地面積，嚴(yán)懲違規(guī)占用耕地行為；同時(shí)出臺(tái)相關(guān)政策支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提供農(nóng)業(yè)保險(xiǎn)補(bǔ)貼吸引勞動(dòng)力返鄉(xiāng)，提高種糧積極性；鼓勵(lì)農(nóng)業(yè)技術(shù)人才下鄉(xiāng)，為農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)提供幫助。

第三、加大農(nóng)業(yè)科技投入，支持農(nóng)機(jī)研發(fā)。通過作物育種，培養(yǎng)更適宜氣候變化的作物；加強(qiáng)農(nóng)作物病蟲害防治技術(shù)研發(fā)，主動(dòng)適應(yīng)氣溫、降水變化；通過提供農(nóng)機(jī)購(gòu)買補(bǔ)貼等方式，提高農(nóng)機(jī)覆蓋率，進(jìn)而提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。

第四、減少化肥使用量，開展科學(xué)施肥。目前，我國(guó)農(nóng)田平均化肥使用量遠(yuǎn)高于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，要重視改善化肥投入的質(zhì)量和效果，真正發(fā)揮化肥施用對(duì)提高糧食產(chǎn)量的作用。

第五、提高水資源儲(chǔ)蓄能力，推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)。政府主導(dǎo)修建大型水利設(shè)施的同時(shí)，鼓勵(lì)農(nóng)民積極維修和管理基礎(chǔ)灌溉設(shè)施，并加快對(duì)小型灌溉設(shè)施的投資。推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)，如秸稈還田、覆蓋種等，減少農(nóng)業(yè)用水量，提高水資源利用效率。

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項(xiàng)目基金：獲得國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目資助（202210626043）。

作者簡(jiǎn)介：薛文璐（2002—），女，在讀本科生，研究方向?yàn)檗r(nóng)村金融。