氣候變化對中國水稻生產(chǎn)的影響研究.pdf

1、受自然因素和人類活動的共同影響，全球氣候變暖已成為不爭的事實(shí)。2014年政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第5次評估報告再次指出氣候變暖是明確無誤的，過去的130年全球升溫0.85℃，且從上世紀(jì)50年代開始，極端天氣氣候事件開始增多，包括干旱、洪澇、高溫等災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著人類的生產(chǎn)和生活。事實(shí)上，氣候變化對環(huán)境、生態(tài)和社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)已產(chǎn)生日益嚴(yán)重的影響。農(nóng)業(yè)是受氣候變化最為敏感和最為脆弱的領(lǐng)域之一，大量研究證實(shí)氣候變化對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著顯著

2、影響。中國作為一個農(nóng)業(yè)大國，氣候變化對中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)?！稓夂蜃兓c貧困》(2009)中指出，如果不采取適應(yīng)性措施，到2030年，中國種植業(yè)生產(chǎn)能力在總體上因氣候變暖可能會下降5％-10％。其中，小麥、水稻和玉米三大糧食作物均以減產(chǎn)為主。到21世紀(jì)后半期，小麥、水稻、玉米等幾種作物的單產(chǎn)將最多下降24％-37％。
　　2015年中國水稻播種面積為30215.74千公頃，稻谷總產(chǎn)量達(dá)20822.52萬噸，分列世界第二和

3、世界第一。中國水稻生產(chǎn)的變化不僅會影響國內(nèi)糧食供給，而且對國內(nèi)外糧食價格和國際稻米市場也具有重要影響。目前，學(xué)術(shù)界關(guān)于氣候變化對糧食安全的研究較多，但是針對具體糧食作物品種尤其是水稻生產(chǎn)影響的研究并不多見，缺乏微觀基礎(chǔ)，特別是關(guān)于氣候變化對水稻布局變遷和生產(chǎn)率影響的研究還很少。在氣候變暖和極端氣候頻繁的背景下，氣候變化究竟會對中國水稻生產(chǎn)產(chǎn)生何種實(shí)質(zhì)性影響？這需要進(jìn)行綜合系統(tǒng)研究。例如，氣候變化對水稻單產(chǎn)的影響如何？這種影響具體又存在什

4、么樣的區(qū)域差異？又如，氣候變化是否會對水稻播種面積及其表征的生產(chǎn)布局產(chǎn)生影響？氣候變化與水稻全要素生產(chǎn)率之間又存在怎樣的關(guān)系？另外，高溫、旱澇等極端氣候事件又呈現(xiàn)出怎樣的典型特征？其對水稻單產(chǎn)會有怎樣的影響？深入研究這些問題不僅有助于提高水稻生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化的能力，對保障糧食安全和維護(hù)社會穩(wěn)定也具有重要意義。
　　基于上述問題，本文以氣候變化對中國水稻生產(chǎn)的影響為研究對象，首先對相關(guān)概念進(jìn)行界定，在進(jìn)行理論邏輯推理的基礎(chǔ)上，提出有

5、待驗(yàn)證的研究假說，然后闡述本文的理論基礎(chǔ)，對相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行全面梳理述評。在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用線性傾向估計和Mann-Kendall檢驗(yàn)方法分析我國水稻生長期的典型氣候變化特征。其次，將氣候因素引入，構(gòu)建擴(kuò)展的C-D生產(chǎn)函數(shù)模型，實(shí)證分析生長期氣候變化對水稻單產(chǎn)的影響，重點(diǎn)考察氣候因素對水稻單產(chǎn)的非線性及區(qū)域差異性影響程度。接著，以水稻主產(chǎn)區(qū)湖北省為例，采用氣溫數(shù)據(jù)和Logistic曲線方程構(gòu)造出高溫?zé)岷C合指數(shù)，在分析該地區(qū)水稻生長期高溫?zé)岷?/p>

6、時空變化特征的基礎(chǔ)上，建立水稻單產(chǎn)及其影響因素的分層估計模型，重點(diǎn)探討溫度、降水、極端高溫等氣候因素對湖北水稻單產(chǎn)的影響。然后，利用地理信息系統(tǒng)(GIS)可視化表達(dá)20世紀(jì)80年代以來我國水稻生產(chǎn)的空間布局變化，結(jié)合微觀和宏觀兩方面因素，綜合考慮自然因素及比較收益、非農(nóng)就業(yè)等社會經(jīng)濟(jì)因素，分析氣候變化對水稻生產(chǎn)布局變遷的實(shí)質(zhì)影響。接下來，探討氣候變化對水稻全要素生產(chǎn)率的影響機(jī)理，分析水稻全要素生產(chǎn)率的時空變動特征，考察降水和氣溫對水稻全

7、要素生產(chǎn)率的影響。最后，根據(jù)論文研究結(jié)論，從“減緩”和“適應(yīng)”兩個方面提出水稻生產(chǎn)應(yīng)對氣候變化的政策建議，以期對我國制定應(yīng)對氣候變化和促進(jìn)水稻生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的政策提供參考依據(jù)。通過上述系統(tǒng)研究，論文主要得出以下結(jié)論:
　　(1)東北、華東、華中、華南和西南地區(qū)水稻生長期月平均氣溫均呈顯著上升趨勢，且地區(qū)間增幅不同;華東、華中和華南地區(qū)水稻生長期月平均降水呈增加趨勢，而東北和西南地區(qū)水稻生長期月平均降水呈下降趨勢，但各地區(qū)的降水變化

8、趨勢均不顯著。
　　(2)水稻生長期氣候變化對大部分地區(qū)水稻單產(chǎn)的提高不利。其中，氣溫上升對華東地區(qū)、華中地區(qū)、華南地區(qū)以及西南地區(qū)水稻單產(chǎn)具有負(fù)向影響，而對東北地區(qū)水稻單產(chǎn)具有顯著的正向影響。降水增加對東北地區(qū)、華東地區(qū)、華中地區(qū)以及華南地區(qū)水稻單產(chǎn)具有負(fù)向影響，而對西南地區(qū)水稻單產(chǎn)具有顯著的正向影響。
　　(3)高溫?zé)岷λ締萎a(chǎn)表現(xiàn)出顯著的負(fù)向影響。2003-2011年間湖北省高溫?zé)岷?zāi)害比較嚴(yán)重，呈現(xiàn)出先降后增的變化

9、趨勢。在空間上，高溫?zé)岷υ诙跷鞯貐^(qū)和江漢平原高溫?zé)岷ο鄬^輕，但在鄂中和鄂東地區(qū)比較嚴(yán)重。
　　(4)氣候因素與水稻生產(chǎn)布局變遷密切相關(guān)，特別是氣溫在水稻生產(chǎn)布局變遷中起著重要作用。具體來看，東北地區(qū)氣溫上升有利于增加水稻播種面積，而華東地區(qū)、華中地區(qū)、華南地區(qū)和西南地區(qū)氣溫上升導(dǎo)致水稻播種面積減少。另外，降水增加對水稻播種面積的影響并不顯著。
　　(5)氣溫上升對水稻全要素生產(chǎn)率具有顯著的正向影響，而降水增加對水稻全要素生

10、產(chǎn)率的影響并不顯著。具體來看，東北地區(qū)氣溫上升促進(jìn)了水稻全要素生產(chǎn)率增長，華東地區(qū)氣溫上升也顯著提高了水稻全要素生產(chǎn)率，而華中地區(qū)、華南地區(qū)和西南地區(qū)氣溫上升對水稻全要素生產(chǎn)率均表現(xiàn)為負(fù)向影響。除西南地區(qū)外，東北地區(qū)、華東地區(qū)、華中地區(qū)和華南地區(qū)降水增加均不利于提高水稻全要素生產(chǎn)率。
　　綜上所述，論文研究發(fā)現(xiàn)氣候變化對水稻生產(chǎn)的影響具有顯著的地區(qū)性差異，這種差異性高度依賴于當(dāng)?shù)氐木唧w自然資源稟賦條件和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，也與各地區(qū)氣候

11、變化的適應(yīng)能力有關(guān)。所以，在制定應(yīng)對氣候變化的政策時一定要因地制宜，因地施策，具體問題具體分析，針對不同地區(qū)的氣候特征及自然資源稟賦，采取具有針對性的氣候變化應(yīng)對措施，不能搞“一刀切”，否則會適得其反。具體可從四方面著手:(1)合理安排水稻種植制度，優(yōu)化水稻生產(chǎn)布局。一是根據(jù)各地區(qū)當(dāng)?shù)厮痉N植制度和種植區(qū)域的變化情況，因地制宜，科學(xué)安排水稻的種植制度。二是根據(jù)各區(qū)域光熱水資源的變化，優(yōu)化水稻區(qū)域布局規(guī)劃。(2)增加農(nóng)業(yè)科研投入，研發(fā)和改

12、良水稻新品種、新技術(shù)。增加農(nóng)業(yè)科研投入，積極研發(fā)抗旱澇、耐高溫、抗病蟲害等抗逆新品種，加強(qiáng)開發(fā)新農(nóng)藥和實(shí)用病蟲草害防控技術(shù)。(3)加強(qiáng)水稻生產(chǎn)管理。更加注重優(yōu)化灌溉、控制施肥和病蟲害防治，增強(qiáng)水稻生產(chǎn)適應(yīng)氣候變化的能力。(4)完善水利設(shè)施建設(shè)，做好氣象災(zāi)害防御工作。加強(qiáng)氣象災(zāi)害預(yù)報、預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)及完善水利設(shè)施等舉措，積極應(yīng)對氣候變化。
　　本文可能的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在三個方面:
　　(1)論文構(gòu)造出高溫?zé)岷C合指數(shù)，從理論和

13、實(shí)證層面考察了高溫?zé)岷λ締萎a(chǎn)的影響。論文以高溫?zé)岷Ψe溫和高溫持續(xù)日數(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用Logistic曲線方程構(gòu)造出高溫?zé)岷C合指數(shù)，對高溫?zé)岷?zāi)害進(jìn)行有效數(shù)量化。已有文獻(xiàn)在具體量化研究上尚未有效解決這一問題。論文從理論上探討了高溫?zé)岷λ締萎a(chǎn)的影響機(jī)理，在研究高溫?zé)岷笔∷締萎a(chǎn)影響時，采用分層線性模型對影響水稻單產(chǎn)的因素進(jìn)行估計。這不僅考慮了農(nóng)戶層面的要素投入因素，還可以控制不同地區(qū)的社會適應(yīng)行為因素，將宏觀與微觀分析結(jié)合，從而

14、有效解決了已有文獻(xiàn)沒有考慮空間異質(zhì)性問題的不足，這使得研究結(jié)果更為準(zhǔn)確和可靠。
　　(2)論文利用歷史氣候數(shù)據(jù)和面板數(shù)據(jù)模型，在控制住社會經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)及政策引導(dǎo)等因素的基礎(chǔ)上，實(shí)證檢驗(yàn)了氣候變化與水稻生產(chǎn)布局變遷之間的關(guān)系。目前經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域研究氣候變化與水稻生產(chǎn)布局變遷關(guān)系的文獻(xiàn)較少，而自然科學(xué)領(lǐng)域通常孤立地分析氣候因子對水稻種植區(qū)域、播種面積的影響，較少考慮社會經(jīng)濟(jì)因子對水稻播種面積的影響，缺乏對水稻生產(chǎn)布局變遷影響的系統(tǒng)研

15、究。因此，論文綜合自然科學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的研究成果，在綜合控制自然因素和社會經(jīng)濟(jì)因素的情況下，建立面板數(shù)據(jù)模型，重點(diǎn)考察氣候變化與水稻生產(chǎn)布局變遷的關(guān)系。相對已有研究文獻(xiàn)而言，估計方法更為穩(wěn)健，研究結(jié)論更為可靠。另外，論文引入GIS可視化表達(dá)這一新的方法，全面考察水稻生產(chǎn)布局變化特征，這相對已有文獻(xiàn)而言，可以更加全面把握水稻生產(chǎn)布局的空間變化趨勢。
　　(3)論文從理論層面上分析了氣候變化對水稻TFP的影響機(jī)理，在對水稻TFP增長進(jìn)

16、行系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，采用雙向固定效應(yīng)模型實(shí)證檢驗(yàn)了氣候變化對水稻TFP的影響，進(jìn)一步厘清和認(rèn)識氣候變化在水稻生產(chǎn)中所扮演的角色。目前有文獻(xiàn)涉及到氣候變化與TFP關(guān)系的研究，但尚未發(fā)現(xiàn)有文獻(xiàn)具體研究到農(nóng)業(yè)某一作物品種層次，這在很大程度上可以有效豐富該領(lǐng)域的研究。其中，在測算水稻TFP時，論文克服了傳統(tǒng)當(dāng)期DEA方法因?yàn)榍把丶夹g(shù)進(jìn)步率經(jīng)常小于1而產(chǎn)生的“技術(shù)退步”悖論。通過引入技術(shù)進(jìn)步的“歷史記憶”假定和序列DEA方法，在引入以前各期技術(shù)的