氣候變化對中國水稻生產的影響研究.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。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、高溫等災害，嚴重威脅著人類的生產和生活。事實上，氣候變化對環(huán)境、生態(tài)和社會經(jīng)濟系統(tǒng)已產生日益嚴重的影響。農業(yè)是受氣候變化最為敏感和最為脆弱的領域之一，大量研究證實氣候變化對農業(yè)生產有著顯著

2、影響。中國作為一個農業(yè)大國，氣候變化對中國農業(yè)生產的影響已經(jīng)逐漸顯現(xiàn)?！稓夂蜃兓c貧困》(2009)中指出，如果不采取適應性措施，到2030年，中國種植業(yè)生產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為主。到21世紀后半期，小麥、水稻、玉米等幾種作物的單產將最多下降24％-37％。
　　2015年中國水稻播種面積為30215.74千公頃，稻谷總產量達20822.52萬噸，分列世界第二和

3、世界第一。中國水稻生產的變化不僅會影響國內糧食供給，而且對國內外糧食價格和國際稻米市場也具有重要影響。目前，學術界關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影響的研究并不多見，缺乏微觀基礎，特別是關于氣候變化對水稻布局變遷和生產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產生何種實質性影響？這需要進行綜合系統(tǒng)研究。例如，氣候變化對水稻單產的影響如何？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布局產生影響？氣候變化與水稻全要素生產率之間又存在怎樣的關系？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應對氣候變化的能力，對保障糧食安全和維護社會穩(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的影響為研究對象，首先對相關概念進行界定，在進行理論邏輯推理的基礎上，提出有

5、待驗證的研究假說，然后闡述本文的理論基礎，對相關文獻進行全面梳理述評。在此基礎上，運用線性傾向估計和Mann-Kendall檢驗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，構建擴展的C-D生產函數(shù)模型，實證分析生長期氣候變化對水稻單產的影響，重點考察氣候因素對水稻單產的非線性及區(qū)域差異性影響程度。接著，以水稻主產區(qū)湖北省為例，采用氣溫數(shù)據(jù)和Logistic曲線方程構造出高溫熱害綜合指數(shù)，在分析該地區(qū)水稻生長期高溫熱害

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

7、要素生產率的影響。最后，根據(jù)論文研究結論，從“減緩”和“適應”兩個方面提出水稻生產應對氣候變化的政策建議，以期對我國制定應對氣候變化和促進水稻生產可持續(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)水稻單產具有負向影響，而對東北地區(qū)水稻單產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)水稻單產具有負向影響，而對西南地區(qū)水稻單產具有顯著的正向影響。
　　(3)高溫熱害對水稻單產表現(xiàn)出顯著的負向影響。2003-2011年間湖北省高溫熱害災害比較嚴重，呈現(xiàn)出先降后增的變化

9、趨勢。在空間上，高溫熱害在鄂西地區(qū)和江漢平原高溫熱害相對較輕，但在鄂中和鄂東地區(qū)比較嚴重。
　　(4)氣候因素與水稻生產布局變遷密切相關，特別是氣溫在水稻生產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率具有顯著的正向影響，而降水增加對水稻全要素生

10、產率的影響并不顯著。具體來看，東北地區(qū)氣溫上升促進了水稻全要素生產率增長，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率均表現(xiàn)為負向影響。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率。
　　綜上所述，論文研究發(fā)現(xiàn)氣候變化對水稻生產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?shù)氐木唧w自然資源稟賦條件和農業(yè)生產條件，也與各地區(qū)氣候

11、變化的適應能力有關。所以，在制定應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)化水稻生產布局。一是根據(jù)各地區(qū)當?shù)厮痉N植制度和種植區(qū)域的變化情況，因地制宜，科學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)增加農業(yè)科研投入，研發(fā)和改

12、良水稻新品種、新技術。增加農業(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，加強開發(fā)新農藥和實用病蟲草害防控技術。(3)加強水稻生產管理。更加注重優(yōu)化灌溉、控制施肥和病蟲害防治，增強水稻生產適應氣候變化的能力。(4)完善水利設施建設，做好氣象災害防御工作。加強氣象災害預報、預警系統(tǒng)建設及完善水利設施等舉措，積極應對氣候變化。
　　本文可能的創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在三個方面:
　　(1)論文構造出高溫熱害綜合指數(shù)，從理論和

13、實證層面考察了高溫熱害對水稻單產的影響。論文以高溫熱害積溫和高溫持續(xù)日數(shù)為基礎，運用Logistic曲線方程構造出高溫熱害綜合指數(shù)，對高溫熱害災害進行有效數(shù)量化。已有文獻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熱害對水稻單產的影響機理，在研究高溫熱害對湖北省水稻單產影響時，采用分層線性模型對影響水稻單產的因素進行估計。這不僅考慮了農戶層面的要素投入因素，還可以控制不同地區(qū)的社會適應行為因素，將宏觀與微觀分析結合，從而

14、有效解決了已有文獻沒有考慮空間異質性問題的不足，這使得研究結果更為準確和可靠。
　　(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、農業(yè)生產技術及政策引導等因素的基礎上，實證檢驗了氣候變化與水稻生產布局變遷之間的關系。目前經(jīng)濟學領域研究氣候變化與水稻生產布局變遷關系的文獻較少，而自然科學領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)濟因子對水稻播種面積的影響，缺乏對水稻生產布局變遷影響的系統(tǒng)研

15、究。因此，論文綜合自然科學和經(jīng)濟學領域的研究成果，在綜合控制自然因素和社會經(jīng)濟因素的情況下，建立面板數(shù)據(jù)模型，重點考察氣候變化與水稻生產布局變遷的關系。相對已有研究文獻而言，估計方法更為穩(wěn)健，研究結論更為可靠。另外，論文引入GIS可視化表達這一新的方法，全面考察水稻生產布局變化特征，這相對已有文獻而言，可以更加全面把握水稻生產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的影響機理，在對水稻TFP增長進

16、行系統(tǒng)研究的基礎上，采用雙向固定效應模型實證檢驗了氣候變化對水稻TFP的影響，進一步厘清和認識氣候變化在水稻生產中所扮演的角色。目前有文獻涉及到氣候變化與TFP關系的研究，但尚未發(fā)現(xiàn)有文獻具體研究到農業(yè)某一作物品種層次，這在很大程度上可以有效豐富該領域的研究。其中，在測算水稻TFP時，論文克服了傳統(tǒng)當期DEA方法因為前沿技術進步率經(jīng)常小于1而產生的“技術退步”悖論。通過引入技術進步的“歷史記憶”假定和序列DEA方法，在引入以前各期技術的