气候变化对我国粮食安全的均衡分析

黄德林 李喜明 李新兴

0 引言

“民以食为天”，粮食是经济发展与社会稳定的重要命脉。改革开放以来，随着经济发展与科技进步，我国农业生产力得到了极大解放，粮食的短缺程度得到了极大缓解。但是，随着人口数量的持续增长与全球化经济的不断发展，社会对粮食需求数量呈现较大幅度地增长，而且对粮食的质的要求也在不断提高。粮食安全事关社会的稳定与和谐，自2004年以来，每年中央“一号文件”精神都表现出对粮食安全的高度关注与重视。

气候变化作为21世纪人类面临的最严峻挑战，对人类社会产生极大影响，气候变化通过改变农作物生长发育过程中的光照、热量、水分及光热与水分的组合，进而影响作物的生长周期与生产力，这使得气候变化背景下未来粮食的安全性与复杂性将会进一步增加。

Xiong Wei、Ian Holman、lin E等（2012）在中国整体尺度上系统研究了1961—2010年气温、降水等气候因素变化对中国粮食生产的影响，Xiong指出不同区域、不同气候因子对粮食生产的影响程度。Xiong认为，过去50年中国粮食产量的上升主要依靠技术进步，气候因素变化对粮食产量具有负面效应。气温、降水等气候要素变化抵消了同期8.6%的粮食产量增长。Liming Ye、Wei Xiong、Li Zhengguo（2012）认为，相对于耕地减少与人口增加等2个因素，CO2肥效作用下气候变化对我国粮食生产与消费具有温和的正面效应；环境友好的发展道路对我国长期粮食安全的保障作用远大于粗放型（高人口、高排放）非均衡发展道路；此外，保障粮食单产年均增长率对我国粮食安全有重要意义。International Centre for Trade and Sustainable Development采用作物单产数据，在考虑孤立的中国情景、与世界相互联系的中国情景下，用一般均衡模型模拟的结论是考虑与世界的经济活动及要素流动，比只考虑孤立的情景的气候因子变化对粮食安全影响微弱。Asian Development Bank研究认为，2080年，气候变化导致中国粮食作物减产7.4%，畜牧业减产5.9%，食品加工业减少4.6%。已有研究表明：发展中国家的农业在其国民经济的比重较高，农业所负担的气候变化成本相对较高，但是，农业在国民经济中的比重在不断降低，这也就意味着气候变化对发展中国家的影响将会是减弱；也有专家与学者将气候要素（气温与降水等）嵌入到一般均衡模型中来分析气候变化对经济活动的影响，例如构建水资源一般均衡模型，但该模型仅限于水价与税收政策模拟，尚未将气候变化的其它要素囊括在内。

因此，深入探讨气候变化的变化趋势，定量估算气候变化对粮食供给（生产与进口）、粮食需求（中间投入、家庭消费及出口）的供需平衡、部门产业发展，保障农业管理的可持续发展与国家（地区）粮食安全具有重要的实际意义。该研究将课题组研究成果——2050年气候变化对三大粮食作物（小麦、水稻、玉米）单产影响的数据作为中国农业一般均衡模型政策模拟情景方案，从而模拟气候变化对我国粮食供给（生产与进口）、粮食需求（中间投入、家庭消费及出口）的供需平衡、部门产业发展状况，通过未来我国粮食安全的供需平衡分析探究影响中国粮食安全的症结所在，然后提出相应的政策建议。总而言之，该研究希望通过开展气候变化对农业影响研究，为制定我国应对气候变化的农业政策提供积极有益参考。

1 研究方法与模拟方案构建

1.1 研究思路

该研究采用一般均衡模型来分析气候变化对我国经济与社会影响，具体思路为：首先是建立一个经济按照当前发展状况继续发展的基准情景；其次，要分析两种气候变化情景下气温、降水等因素对三大粮食作物产量变化的影响；最后，将气候变化对农业部门特别是对三大粮食作物的影响导入到模型中去，即进行政策模拟，通过政策模拟结果分析气候变化要素对我国经济、社会及粮食生产与消费的影响。

1.2 数据来源

该模型数据库的基础为2007年的国家投入产出表数据，模型以2007年的社会经济状况为基准情景的基准年份。此外，三大作物的气候要素与产量变化数据来自叶立明等作物模型模拟的相关研究。

1.3 基准情景构建

该模型在构建基准情景时对内外生变量进行了相关的转换，转换的变量主要有消费、投资、政府购买、进口、出口及GDP价格指数，模型将平均消费倾向外生，相应的消费变为内生；将资本供给定为外生，对应的资本设为内生；将政府平移变量定为外生，相应的政府购买变换为内生；将进口偏好定为外生，对应的进口转换为内生；将出口需求曲线设为外生，相应的出口转换为内生；将生产要素的生产率设为外生，相对应的GDP价格指数定为内生。

参数主要是遵循历史趋势，即认为经济将按照当前状况继续发展。

1.4 政策模拟原理

里昂剔夫生产函数加入技术变量后的方程如下：

式中，Xj为产出，X1j…Xnj为投入，A1j…Anj为各自投入技术变化。

（1）式可以理解为某项投入是与其技术变量同变化的，也就是技术变量A1j下降意味着技术水平提高，产出Xj就会减少对X1j的投入。模型中对中间投入的需求的方程为：

式中，x1_s（c，i）是部门i需要的中间投入c的数量，a1_s（c，i）是部门i需要的中间投入c的技术，a1 tot（i）是部门i的总体中间投入技术；x1 tot（i）是部门i的产出，公式（2）可以理解为，如果部门i使用某种商品c的技术提高，那么冲击变量a1_s（c，i），如果部门i使用的总中间投入技术提高，则冲击a1tot（i）。

1.5 政策模拟方案

模拟方案（1）：A2气候变化情景下，水稻、小麦、玉米三大粮食作物单产从基准年2007—2030年分别增长9.94%、0.55%、5.54%，从2030—2050年分别增长2.91%、2.91%、7.65%。

模拟方案（2）：B2气候变化情景下，水稻、小麦、玉米三大作物单产从基准年份2007—2030年分别增长18.67%、12.19%、10.27%，从2030—2050年分别增长10.78%、10.78%、24.02%。

2 模拟结果与分析

2.1 A2与B2气候变化情景下粮食供给变化

在A2气候变化政策情景下，2030年我国三大粮食作物总产量达到5.72357亿t，其中，玉米、小麦及水稻产出分别为2.0301亿t、1.45948亿t及2.23399亿t，较A2基准情景分别增长24.2万t、9.3万t及34.6万t，同期，玉米、小麦及水稻进口量分别为150.1万t、106.8万t及50.5万t，较基准情景分别减少1.6万t、0.1万t及0.9万t；2050年我国玉米、小麦及水稻产出分别为2.34538亿t、1.53081亿t及2.39038亿t，较基准情景分别增长30.7万t、17.7万t及23.5万t，同期，玉米、小麦及水稻的进口量为155.8万t、110.1万t及53.3万t，较基准情景分别减少2.4万t、1.7万t及1.3万t。

在B2气候变化政策情景下，2030年我国三大粮食产量达到5.23022亿t，其中，玉米、小麦及水稻的产出分别为1.92615亿t、1.18604亿t及2.11803亿t，较B2基准情景分别增长30.1万t、0.9万t及50.2万t，玉米、小麦及水稻的进口量量分别为167.3万t、118.9万t及55.1万t，较B2基准情景分别减少2.7万t、0及1.4万t；2050年，我国玉米、小麦及水稻的产出分别为2.41215亿t、1.20623亿t及2.37903亿t，分别较B2基准情景增长40.0万t、33.1万t及40.3万t，玉米、小麦及水稻的进口量分别为158.4万t、109.1万t及52.6万t，较B2基准情景分别减少1.9万t、2.1万t及0.9万t。

整体而言，我国三大粮食作物的产出较基准情景呈现增长态势，但A2与B2两种不同气候变化情景对我国粮食产出影响存在较大差异，2030年与2050年A2气候变化情景下我国三大粮食作物的产出较B2高出9.43%与4.49%，可见，高排放的A2气候变化对粮食生产更为有利；就同一种气候变化情景而言，A2气候变化政策情景下，2050年3大粮食产出比2030年增长9.49%，在B2气候变化政策情景下，2050年3大粮食产出比2030年高出14.67%。总而言之，高排放的A2气候变化政策情景对短期粮食快速增长较为有利，但从中长期来看，B2气候变化政策情景对粮食生产更为有利。

2014年我国三大粮食实现“十一连增”，总产量达到5.48362亿t，在A2气候变化政策情景下，2030年与2050年我国粮食产量分别为5.71676亿t与6.25938亿t，在B2气候变化情景下，2030年与2050年我国粮食产量分别为5.22210亿t与5.98607亿t，从表面看，A2气候变化情景对我国粮食生产更为有利，高污染、高消耗、高排放的发展模式以牺牲环境为代价，这与科学发展观的理念背道而驰，采用该种发展方式无异于饮鸩止渴；B2气候变化情景下，2030年粮食产量低于2014年，表面看粮食形势不容乐观，但考虑到未来人口下降情况下粮食需求总量相对下降与科技进步对粮食的增产效应，粮食供给相对充足，2050年我国粮食产量较2014年增产明显，粮食供给得到极大保障。

2.2 A2与B2气候变化情景下粮食需求变化

在A2气候变化政策情景下，2030年我国玉米、小麦及水稻需求量分别为2.64980亿t、1.14494亿t及1.38707亿t，较基准情景分别增长17.0万t、23.5万t及13.0万t；2050年我国玉米、小麦及水稻需求量分别为3.70937亿t、1.26641亿t及1.50080亿t，较基准情景分别增长13.7万t、15.2万t及17.2万t。

在B2气候变化政策情景下，2030年我国玉米、小麦及水稻的需求量分别为1.87160亿t、1.01876亿t及1.66005亿t，较基准情景分别增长15.0万t、10.0万t及24.8万t；2050年我国玉米、小麦及水稻需求量分别为2.38574亿t、1.16027亿t及2.07145亿t，较基准情景分别增长13.9万t、7.8万t及43.6万t。

在A2气候变化政策情景下，我国玉米与小麦的流向依次是中间投入、家庭消费及出口，小麦与水稻用于中间的需求量约为家庭消费量的2倍，玉米用于中间投入量的需求量约为家庭消费的3倍。但B2气候变化政策情景下，我国玉米、小麦与A2气候变化政策情景下的流向一致，但水稻的流向有所变化，其流向主要是家庭消费，2050年用于中间投入的消费量低于出口量（2030年水稻用于中间需求数量是出口量的1.73倍）。

2.3 A2与B2气候变化政策情景下粮食供需平衡关系

高排放的A2政策情景下，2030年与2050年我国三大粮食需求量合计分别为5.18181亿t与6.47658亿t，而同期的供给量为5.75431亿t与6.29849亿t，这就意味着我国由2030年的粮食供过于求（5725万t）转变为供不应求（1780.9万t）。无论供不应求还是供过于求，我国出现玉米、小麦及水稻产销不对口的现象，2030年，A2政策情景下我国玉米的缺口为6046.9万t，而同期，我国小麦与水稻剩余3252.2万t与8519.7万t，2050年，A2政策情景下我国的玉米缺口进一步变大，达到1.34841亿t，同期，我国小麦与水稻的剩余量为274.1万t与8949.1万t。

在中低排放的B2政策情景下，2030年与2050年我国玉米、小麦与水稻的需求总量为4.55041亿t与5.61746亿t，2050年较2030年增长23.45%，而2030年与2050年我国三大粮食作物的供给总量为5.26435亿t与6.02942亿t，粮食供给量超过需求量分别达到7139.4万t与4119.6万t，在2030年供给超过需求量的7139.4万t中，玉米、小麦及水稻分别占9.98%、25.10%及64.92%，在2050年供给量超过需求量的4119.6万t中，玉米、小麦及水稻的贡献分别为10.25%、13.81%及75.94%，小麦与水稻的贡献值变化较为明显。

总体而言，在A2气候变化政策情景下，2030年与2050年我国三大粮食作物的自给率分别为111.05%与97.25%，短期内（2030年）我国粮食整体上供过于求，粮食安全具有一定保障，但长期（2050年）来看，我国粮食供求状况堪忧；此外，还需警惕的是分品种粮食供需存在不平衡性：玉米存在较大缺口，而小麦与水稻有大量剩余。在B2气候变化政策情景下，2030年与2050年我国三大粮食作物的自给率分别是115.69%与107.33%，玉米、小麦及水稻均实现供给大于需求，粮食安全得以巩固。

3 结论与政策建议

3.1 未来B2气候变化政策情景更益于我国粮食安全

就我国三大粮食作物的产出与需求而言，无论A2气候变化情景还是B2气候变化情景下，从总体上来说都导致粮食供给量的增加，进口量减少，增加的供给量大于需求量。A2气候变化情景下，2030年与2050年我国三大作物的产出分别为5.71676亿t与6.25938亿t，而届时我国粮食需求总量分别为5.18181亿t与6.47658亿t，尽管短期（2030年）粮食供过于求，但长期（2050年）却供不应求，不利于我国粮食安全；B2气候变化情景下，2030年与2050年我国三大粮食产出分别为5.22210亿t与5.98607亿t，同期，我国三大粮食的需求量分别为4.55041亿t与5.61746亿t，短期与长期我国粮食供给均大于需求，我国粮食较为安全。

3.2 调整粮食种植意愿与种植结构更益于保障粮食安全

在A2气候变化政策情景下，模拟结果显示2030年与2050年我国玉米严重供不应求，而同期，我国小麦与水稻的供过于求，水稻供过于求的状况最为突出；在B2气候变化政策情景下，尽管玉米、小麦及水稻供给均超过需求，但通过比较会发现水稻的剩余量远远高于玉米与小麦的剩余量，三大粮食作物的供需状况存在较大的差异，笔者认为，采取补贴等宏观角度调整粮农种植意愿、良种等科技角度实现增产来调整种植面积更有益于维护我国粮食安全。

3.3 影响粮食安全问题的因素较多，保障粮食安全切不可掉以轻心

该研究基于前人气候变化的研究成果，根据前人气候变化对单产的变动，将相关研究数据带入到模型中，从而求解出未来气候变化对粮食安全的影响。但是，未来气候变化的影响因素复杂多变，社会因素变动也相对较大，一旦某个因素变动，其对社会均会产生牵一发而动的效果，该研究虽得出较为积极的结论，但应理性地认识到，粮食事关国民经济的发展与社会的稳定，保障粮食安全切不可掉以轻心。