引言
气候作为人类赖以生存的自然环境的重要组成部分之一,它的变化 已经深刻地影响着全球自然资源环境、社会经济发展和人类的健康生活 [1] 。 大量的观测表明 ,大气中 二氧化碳 ( CO 2 ) 、 甲烷 ( CH 4 ) 和 一氧化二氮 ( N 2 O ) 等持续上升的温室气体浓度驱动着全球气候变暖,仅 CO 2 的浓度 在 1750—2015年间 就 增加了 44% [2] 。 根据英国风险评估公司 Maplecroft公布的温室气体排放量数据显示 , 中国每年产生 6000多万吨CO 2 [3] 。 此外 , 中国自 1980年经济扩张以来,对能源的依赖度 增加 ,尤其是排放最密集的燃料 ——煤炭。
粮食的生长发育直接依赖于降水、光照、温度等气候资源,受气候变化影响十分强烈,而气候变化对粮食作物生长发育 产生直接或间接的影响 ,从而 影响 到 粮食产量。 如 Joshi [4] 等研究表明, 温度和降雨的变化直接影响作物生长的时机 , 与此同时,降雨模式的波动 还 可能造成短期作物损失以及长期作物产量的下降 ; 矫海燕 [5] 研究发现, 在 1961—2010年间,由于气温升高,中国冬小麦、玉米和双季稻单产分别下降了5.8%、3.4%和1.9%。气候变化除了直接影响粮食作物本身,还会间接地引起作物种植结构改变、农业病虫害加剧、农业气象灾害频率和强度增加 等诸多问题 [6] ,使粮食生产面临着更大的挑战和威胁。
民以食为天,食以粮为先。我国 作为农业大国,气候变化对农业生产的影响,尤其是对粮食生产的影响,一直是气候变化研究领域中的热点问题之一。常见的研究方法有产量分解法、产量分解法、生产函数法、气候生产潜力模型法、作物生长模型法 等 [7] ,且每种方法有着不同的优势和劣势。 谷类作物是中国的主要粮食作物, 尽管 2021年中国粮食产量再创历史新高,迎来“十八连丰”,但 中国每年 仍需通过 进口谷物以弥补国内市场的供需缺口 , 谷物生产的自给自足仍然是一个重要目标。因此 , 本研究 通过 能源消耗、 CO 2 排放、平均降雨量、平均气温、降雨量变化和温度变化 6个气候变化指标,综合评估气候变化对中国 谷物 生产的影响 ,旨在为确保农业增产稳产、保障我国粮食安全、接续全面推进乡村振兴提供一定理论参考。
一 、 模型与数据
(一) 模型
基于 Sossou等 [8] 的研究,本文修正了柯布 -道格拉斯生产函数,将气候变化指标作为影响中国谷物生产的直接输入。在数学上,中国的谷物生产模型如下 :
其中, CEP t 为谷物产量, Ω 0 为常数项, ψ i 为解释变量的未知参数。 X代表控制变量的向量,包括谷物生产下的耕地面积(CUA)和劳动力(LAF)。C代表气候变量向量,包括能源消耗(ECO)、二氧化碳排放 (CO 2 )、平均降雨量(ARA)、平均温度(ATE)、降雨变化(RAV)和温度变化(TEV)。
(二) 数据特征
基于数据的可获得性, 本研究采用季度时间序列数据, 选取了 200 0年第一季度至201 9 年第四季度 作为研究区间, 有关谷物生产 (以每公顷公斤计)、谷物种植面积、劳动力(以农村人口代替)、能源消耗、CO 2 排放、平均温度和平均降雨量的数据都来自世界银行数据库。降雨量和温度的变化分别由降雨量和温度在特定年份的变化系数来衡量。除平均降雨量、平均气温、降雨量变化和温度变化外,其余变量均转化为自然对数形式,并纳入计算函数。 而部分 气候变量没有转化为自然对数形式是因为根据 Kariuki [9] 的说法,有助于评估降雨和温度对作物生产的直接影响。