贵州省辣椒渍涝气象指数保险研究及应用

于 飞，胡家敏，袁琦松，袁淑杰

（1贵州省山地环境气候研究所，贵阳550002；2贵州省山地气候与资源重点实验室，贵阳550002；3成都信息工程大学，成都610225）

0 引言

中国幅员辽阔有着多样的气候，但也被众多的气象灾害所影响，且气象灾害发生频率较高，每年由于气象灾害导致的经济损失高达2000多亿元，受灾面积达到5000万hm2[1]。在贵州辣椒不仅是重要经济产物，还是辣椒相关加工业的重要原材料。目前贵州有着全国最大的辣椒种植规模、加工规模、产品集散规模[2]。辣椒美味且营养价值高深受大众喜爱，不仅可以改善食欲，促进肠道内异常物质发酵分解[3]，还能促进血液循环、改善心脏功能、降低血糖和预防心血管疾病等[4]。辣椒还可以用于深加工，提取出天然辣椒红色素、辣椒素等，并可以用于药品、化妆品、食品等方面。辣博会连续多年的成功举办，标志着辣椒市场越做越大，尤其贵州辣椒占据着举足轻重的地位[5]。但在辣椒生育期内，贵州为雨季渍涝灾害频发，期间伴随着大风等灾害性天气，可能导致辣椒倒伏、折断、落花落果等，使辣椒品质降低、减产甚至绝收。可通过推广农业气象指数保险，实现降低农户受灾导致经济损失的风险[6]。

气象指数保险不同于传统农业保险，包括暴雨、内涝、冰雹、大风等自然灾害。气象指数保险的保险责任只有天气指数，因此在保险赔付流程上只要气象指数达到赔付标准，就可以进行赔付，赔付流程更清晰透明，也更高效。且具有最小化道德风险、开展业务成本低、理赔程序简单快速、分散风险程度较高等优势[7]，所需要的数据信息等都容易获取[8]。外国学者的相关研究也表明气象指数保险具有合同履行率较高、交易成本相对较低、信息不对等程度较低等优势[9-10]。缺点则是赔付标准的统一，可能导致相对受灾更严重的投保农户不再购买保险，进而抑制气象指数保险市场的发展。且由于地区差异，基差风险难以控制[11-12]。有关气象指数保险的研究大致可分为3个阶段，在1997—1999年间国外逐步开始气象指数保险的理论研究；2002—2006年则着重于气象指数保险产品的设计应用与试点研究；2007年中国保险监督管理委员会发布的《关于做好保险业应对全球变暖引发极端天气气候事件有关事项》标志着中国正式引入气象指数保险[13-14]。虽然中国直到2007年才正式引入气象指数保险，但是已经进行了诸多理论研究和少量试点试验。首先关于可行性方面，包括基础设施是否完善、成本是否可控、投保农户是否能受益等诸多问题。张惠茹[15]指出天气指数保险对中国农业发展有重要意义，并且中国也已经具备开发气象指数保险的基本条件。随后程静[16]提出中国已经具备了较大的潜在市场规模、相关政策的支持、相关专业的人才储备已经试点经验等基础条件。孔荣等[17]调研了甘肃和陕西的部分农户有关气象指数保险的意愿，得出绝大部分农户是有购买意愿的，气象指数保险具有较大的潜在市场。但是保险业的乱相以及气象指数保险本身不够成熟导致部分农户并不太愿意购买气象指数保险[18-19]。还存在当地政府积极性较低、产品设计难点较大、气象观测站位置与制种基地位置对应较差以及推广成本较高等问题[20]。因此需要大量宣传教育进行科普，提高农户对农业保险的认知，并可适当强制投保进行推广，提高农户参与率[21-22]。

虽然已有关于渍涝气象指数保险的研究[23-24]，但是研究对象少有是辣椒。在贵州渍涝灾害发生频繁[25]，严重制约了贵州辣椒及其相关产业持续稳定的发展，因此本文通过贵州省辣椒渍涝气象指数保险理论的研究，填补辣椒渍涝气象指数保险理论研究的空白，促进渍涝气象指数保险在贵州辣椒种植业的研究与应用，最终达到降低农户受渍涝导致的经济损失风险的目的。

1 材料与方法

1.1 研究区域与数据来源

贵州种植辣椒和吃辣椒的习惯有着较长的历史，贵州人通过吃辣来抵御湿冷。且在贵州，人们不知道种什么蔬菜时，总是首选种辣椒，除了自给自足外，也会到市场上去贩卖[4]。且贵州气候温、湿润，有利于辣椒的营养和风味物质的形成和积累。再加上贵州境内河谷、丘陵、盆地纵横交错，生态环境优越，天然隔离条件好，十分适宜高质量辣椒的种植。正是贵州有种植辣椒的习惯以及有利于辣椒种植的自然条件，贵州辣椒产业才如此蓬勃发展，并占据举足轻重的地位。

但是贵州省地处南方，属于亚热带季风气候区。这种气候的特征是降雨时间段集中在夏季，且短时降雨量较大，暴雨大风等气象灾害在夏天发生频率较高，容易引发渍涝灾害。暴雨容易导致内涝的发生，且暴雨常伴随大风。辣椒根系长时间浸泡，容易导致辣椒死亡，进而导致辣椒减产；而大风则会造成植株的倒伏、折断、落花落果等发生，同样也会导致辣椒减产[26]。

如图1所示，贵州海拔高度整体由西北部地区向东部及南部地区递减，最高可达到海拔2235 m，最低为235 m。受制于贵州地形，主要地貌为高原、山地、丘陵以及盆地，且辣椒传统种植主要为个体。因而导致辣椒种植长期未不连片的状态，且部分基础设施落后，抵御自然灾害能力较差。这也导致贵州单产除了安顺、六盘水、毕节等地区的单产较高外，其余地区单产普遍较低。故贵州单产平均水平为全国倒数第三，单产水平较为落后。但是辣椒种植面积则是逐年增加，种植总面积位居全国第一，且辣椒品种丰富、品牌影响力大、市场占有率较高[5]。

图1 贵州省海拔高度分布图

降水量资料来自贵州省气象局，共84个国家气象站，1990—2019年共30年的降水量数据，时间分辨率为h，降水量单位为mm。

1.2 研究方法

1.2.1 辣椒渍涝指标 根据国家气象站的站点数据，只要满足3天累计降水量超过200 mm以上，或者1 h降雨量在30 mm以上记为一次涝灾事故（若2个标准都达到，则记录达到的最高灾害等级）。以3天降雨量以及小时降雨量等级作为辣椒渍涝指标，通过查阅资料以及实际情况分析，制定出辣椒产量损失率，详见表1。

表1 辣椒渍涝指标及产量损失率

1.2.2 辣椒渍涝灾害的纯保险费率 纯保险费率是指单位保险金额收取的保险费的标准，指纯保费占保险金额的比例，由损失概率确定，是保险费率的主要组成部分。根据保险平衡原理，纯保险费率等于保险损失的期望值，见式(1)。

利用农业生态防治的方法：将蔬菜育苗所需的生态条件与病害的发病条件加以比较，通过采取综合的农业技术措施，加强田间管理，为蔬菜秧苗的生长发育创造最良好的环境条件，而这个环境条件又不利于病害的发生，从而大大减轻病害，达到早熟、优质、高产的效果。

式中，Pr为纯保险费率，Lr为不低于免赔额的各级减产率，P为该级减产事故出现的概率（频率），M为免赔额，本研究分别取5%和10%进行计算。该公式表明，受灾的概率越高，受灾造成的损失越大，则需要缴纳的纯保险费越高。

1.2.3 克里金法 采取克里金插值法，对已有的数据进行空间插值，并绘制区域分布填色图。南非金矿工程师丹尼·克里格(Danie G.Krige)最先利用回归方法对空间场进行预测。随后法国统计学家乔治斯·马瑟伦(Georges Matheron)提出了克里金法（普通克里金）。在后续的发展中，相继改进算法，便有了泛克里金、协同克里金、析取克里金等算法，并发展出了克里金与其他模型组成的混合算法。克里金算法被广泛应用于地理科学、大气科学、环境科学等领域。克里金插值法在理论与实际应用中均优于反距离权重插值法[27]。反距离权重法仅在插值点分布较为均匀的情况下插值效果较好，但是更容易受到极值的影响。克里金差值即使在插值点较少时，效果依旧远优于反距离权重差值法。

2 结果与分析

2.1 涝灾空间分布以及损失率空间分布

2.1.1 一级渍涝灾害空间分布以及损失率空间分布 由图2可以看出，贵州省是渍涝灾害多发区，最为严重是西南部六枝、镇宁、晴隆、兴义、望谟、关岭、紫云、罗甸等片区，以及都匀周边地区，发生渍涝灾害的频次超过1次/年，平均每年造成的损失超过5%，是渍涝灾害的高频发生区，也是渍涝灾害损失高值区。而总体来看，除了贵州省西南地区，其余地区一级涝灾造成损失较少，但绝大部分地区平均年渍涝灾害导致的损失仍然超过2.5%。主要有西部威宁、赫章、毕节一带，北部桐梓、正安片区和中东部石阡、瓮安、黄平、台江、三穗、镇远、施秉片区一级渍涝受灾损失低于2.5%。整体来看，一级渍涝受灾损失较大的地区主要集中在西南部，而损失较小的地区则较为分散，这说明贵州一级渍涝受灾损失分布具有区域性。

图2 贵州省一级渍涝发生频率与损失率分布图

2.1.2 二级渍涝灾害空间分布以及损失率空间分布 如图3所示，二级渍涝灾害发生频率分布与一级渍涝灾害类似，都呈现为西南部渍涝高频发生，西部、北部、中东部地区渍涝发生频率较低，其余地区则为中频地区。但是二级渍涝受灾损失高值区更偏南部，即主要是册亨、贞丰、紫云、罗甸、望谟一带，高值区中心大致位于望谟，年均损失达到了3.7%。西部渍涝受灾损失低值区则向西收缩，主要为威宁、赫章地区；北部渍涝受灾损失低值区反而增大，包含了习水、仁怀、遵义、桐梓、正安、道真周边区域；而中东部渍涝受灾损失低值区整体变化不大。同时在三都、丹寨区域出现了新的二级渍涝受灾损失高值区，平均每年造成总产值2.3%的损失。

图3 贵州省二级渍涝发生频率与损失率分布图

对比一级、二级渍涝灾害高频与低频区域，低频区都主要为西部、北部以及中东部，主要区别在范围大小；高频区主要都在西南部，区别主要在于中心位置有些南北偏差。而在二级渍涝灾害中新出现的次高频区丹寨和三都，该区域附近一级渍涝灾害频率也相对较高。这说明贵州一级、二级渍涝灾害高频、低频区具有较强的相关性。

2.1.3 三级渍涝灾害空间分布以及损失率空间分布 如图4所示，相较于一级、二级渍涝灾害发生频率，三级渍涝灾害发生频率显著较低，在三级渍涝灾害发生低频区发生频率均趋近于0次/年，很少会造成损失。三级渍涝灾害空间分布，相较于一级、二级的空间分布，整体位置变化较小，有较明显的相关关系。西南部的六枝、关岭、镇宁、普定、平坝一带，各级渍涝灾害发生频率均较高；都匀、独山、三都、丹寨片区，为二级、三级渍涝灾害次高频发生区。各级渍涝灾害低频发生区均在西部、北部以及东部。在东北部出现了三级渍涝灾害中频发生区。其中三都三级渍涝灾害发生频率高达0.27次/年，每年渍涝受灾损失达到了5.4%。对比一级、二级、三级渍涝空间分布，可以发现高值区与低值区有较好的对应关系，这说明在贵州渍涝灾害的发生具有区域性，在西南大部分区域各种级别的渍涝灾害发生频率均相对较高；而在西部、北部、偏东部地区，各级渍涝发生频率均相对较低。

图4 贵州省三级渍涝发生频率与损失率分布图

2.1.4 渍涝灾害空间分布以及损失率空间分布分析 贵州各级渍涝灾害发生的高频、低频区有较好的对应关系，大致可以分为渍涝灾害高频发生区、渍涝灾害中频发生区与渍涝灾害低频发生区。其中高频区主要为西南地区，即六枝、镇宁、紫云、望谟一带的西南地区；以及以三都为中心的三都、丹寨、都匀片区。这些渍涝灾害高频发生地区渍涝气象指数保险有着广阔的推广前景，渍涝气象指数保险的推广使用可以大大降低发生各级渍涝灾害导致辣椒减产损失的风险。

中频地区则为除了高频、低频地区外的区域，这些地区特点主要为某级或某几级渍涝灾害发生频率较高，或是各级渍涝灾害发生频率略微偏高导致。这些地区的纯保险费率相对高频地区纯保险费率较低，也具有推广渍涝气象指数保险的潜力，通过渍涝气象指数保险的推广应用，达到降低受农户的灾损失风险。尤其是贵州东北部地区，即松桃、江口周边片区，这些地区三级渍涝灾害发生频率相对较高，可能发生单次高强度的渍涝灾害导致辣椒严重减产。故在二级、三级渍涝灾害发生频率相对较高的中频地区，渍涝气象指数保险发展潜力较大；其余地区则渍涝气象指数保险发展潜力相对较弱。

2.2 纯保险费率空间分布

2.2.1 免赔额为5%的纯保险费率空间分布与分析 如图5所示，当免赔额5%时，贵州西南地区，即晴隆、关岭、镇宁、紫云、望谟、罗甸区域，纯保险费率均达到了8%以上，望谟更是高达13%。且西南大部分地区均达到了6%以上的纯保险费率。这表明贵州西南部，尤其是晴隆、关岭、镇宁、紫云、望谟、罗甸区域受渍涝灾害影响巨大，年均渍涝受灾损失较大，达到8%以上，这和前文提到的当地各级渍涝灾害频率均较高相佐证。以及三都、都匀周边地区，纯保险费率达到了8%以上，最高达到了11%，该片区三级渍涝灾害发生频率较高，且三级渍涝灾害发生频率最高的站点在三都，单年均三级渍涝受灾损失就达到了5.4%，这充分说明了高强度的渍涝灾害对辣椒造成的损失相当巨大。

图5 贵州省辣椒纯保险费率分布图（免赔额为5%）

而在贵州西部的威宁、赫章，贵州北部的桐梓、正安、道真，贵州东部部分区域，即镇远、施秉片区，纯保险费率均低于4%，这与前文提到，这些地区各级渍涝灾害发生频率均较低，且年均渍涝受灾损失低于4%有关。

一级渍涝发生频率最高的镇宁、二级渍涝发生频率最高的望谟、三级渍涝发生频率最高的三都，这3个地区的纯保险费率均达到了10%以上，且望谟的纯保险费率为全省最高(13%)。说明无论是哪级渍涝灾害的高频发生，都会严重影响辣椒产量，造成巨额的经济损失，故这些地区通过计算得到的纯保险费率也相对较高。

2.2.2 免赔额为10%的纯保险费率空间分布与分析 如图6所示，当免赔额为10%时，整体纯保险费率相对免赔额为5%时较低。但依旧有多个地区，如三都、望谟、贵定这3个站点周边区域的纯保险费率达到了5%以上，贵州西南部，即六枝、普定、镇宁、关岭等地区，纯保险费率在3%～ 5%之间。其余地区的纯保险费率则都在3%以下。

图6 贵州省辣椒纯保险费率分布图（免赔额为10%）

在免赔额为10%的纯保险费率分布中，纯保险费率相对较高的地区与二级、三级渍涝灾害高频发生地区在地理位置上十分接近。且2个高值中心分别为二级、三级渍涝发生频率最高的地区，即望谟和三都。而一级渍涝高频发生地区的纯保险费率降低显著，尤其是镇宁，纯保险费率降低了6.7%。说明当免赔额为10%时，一级渍涝高频发生地区的农户虽然能够以更低价格购买保险，但是却要承担更大的风险。

3 讨论

3.1 贵州辣椒渍涝气象指数保险可行性分析

刘佳[25]在中国农业渍涝灾害时空格局分析中将贵州划入水灾Ⅰ区，表示在贵州渍涝灾害常年发生。这与本研究利用贵州省1990—2019年降水数据得出贵州地区渍涝灾害频发相佐证。尤其在西南大部分地区一级渍涝发生频率达到了1次/年，且一级渍涝和二级渍涝高频发生区域十分接近，虽然三级渍涝发生频率最高地区不在西南区域，但是发生过三级渍涝的区域也主要是西南区域以及贵州东南部区域[28]。

渍涝灾害以及常伴随发生的大风等气象灾害严重影响辣椒正常的生长发育，会导致辣椒果实品质下降，产量降低[29]。渍涝灾害以及其伴随其发生的大风等灾害是影响辣椒的主要气象灾害[26]，因此利用气象指数保险可更好地保障辣椒种植户的利益，尤其是在渍涝灾害高频发生的西南地区，气象指数保险能很大程度上代替传统农业保险[30]。通过推广辣椒渍涝气象指数保险来降低农户因受灾导致的经济损失风险，不仅能保护农户的经济利益，还能促进贵州辣椒产业持续稳定的发展。因此在贵州气象指数保险有着广阔的发展前景[15-17]。

3.2 贵州辣椒渍涝气象指数保险应用分析

根据保险平衡原理纯保险费率等于期望的损失率，以及不同免赔额度可以计算出免赔额不同的纯保险费率[31-33]，可以得出免赔额不同时，纯保险费率会有较大的差距。当纯保险费率较高时会影响农户购买保险的积极性。提高免赔额虽然能降低纯保险费率，能吸引更多农户投保，但是农户则需承受相对较高的受灾损失风险，尤其是一级渍涝发生频率较高的地区。虽然免赔额最低时纯保险费率较高，但是农户需承担受灾损失的风险更低。

免赔额的高低，可以决定纯保险费率的高低，以及农户需相应承担风险的大小。因此可以根据免赔额的大小设计出不同价格区间的多种保险，使得不同需求的客户能够选择适合自己的保险[18-19]。如对风险敏感的客户可以选择保险费率相对较高的低免赔额保险，能大幅降低投保户受到各级渍涝灾害导致损失的风险；对价格敏感的客户则能选择保险费率相对较低的中高免赔额保险，能降低受到严重渍涝灾害如二级、三级渍涝灾害带来的严重经济损失风险。如在贵州西南部地区，各级渍涝灾害发生频率相对较高，则更适合低免赔额的辣椒渍涝气象指数保险；在贵州东南部地区，尤其是望谟和三都周围地区，历史上二级、三级渍涝发生频率相对较高，但是一级渍涝发生频率较低，因此更适合中高免赔额的辣椒渍涝气象指数保险[30]。

3.3 存在的不足

在计算纯保险费率时，未能考虑各地地形对渍涝灾害大小的影响，并由于地区差异，难以避免基差风险[20-22]。且本研究中辣椒纯保险费率的损失率因子是通过历史经验得出的平均结果，可能与实际存在差异，在应用时需要根据当地情况进行订正，或是根据往年产量重新计算出更适合当地的损失率因子。

4 结论

在贵州尤其是西南地区以及南部地区，是渍涝灾害的高频发生区域。渍涝灾害严重影响了这些地区的辣椒果实品质与产量，给当地辣椒种植户带来了严重的经济损失，并制约了贵州辣椒产业稳定的发展。可以通过辣椒渍涝气象指数保险来降低农户受灾损失风险。根据不同免赔额的纯保险费率比较分析，得出在在贵州西南部更适合低免赔额的辣椒渍涝气象指数保险；其余地区则更适合中高免赔额的辣椒渍涝气象指数保险。在贵州辣椒渍涝气象指数保险有着广阔的市场潜力，不仅能降低农户受灾损失风险，还能促进贵州辣椒产业持续稳定发展。