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摘 要 粮食生产与气候条件密切相关，文章简单介绍了气候变化对农业生产的影响，影响粮食生产的因素主要有经济因子和气候因子，其中经济因子包括有效灌溉面积，施肥用量和机械动力，气候因子包括降水量，平均气温和日照时数。文章将气候变化研究和粮食生产研究相结合， 构建了一个经济--气候模型， 用来评价和分析经济因子和气候因子对粮食生产的影响。并且基于河南的粮食生产和气候条件数据进行了实证研究，最后提出了应对气候变化，提高粮食产量的政策建议。
关键词 气候变化 粮食生产 经济-气候模型 气候因子 政策建议
粮食生产与气候条件密切相关。中国是一个农业大国，也是人口大国，农业生产关乎国计民生，粮食生产直接关系到社会的稳定和可持续发展。中国是世界上人口最多的发展中国家，以占全球7%的耕地面积养活占世界22%的人口，保证粮食生产一直是我国国计民生的首要任务。近年来，气候变化日趋复杂，给我国粮食生产带来了许多不利的影响。
中国季风气候特征显著，气候要素变动率大，旱、涝、低温等气象灾害频繁。同时，中国农业基础比较薄弱，抵御灾害的能力较差，气候变化，特别是气候异常对中国粮食生产的发展会产生巨大的不利影响。据统计，我国每年由于气象灾害造成的农业直接经济损失达1000 多亿元，约占国民生产总值的3 %～6 %，其中影响最大的是旱灾，其次是洪涝和风雹灾害，极端气候灾害对我国粮食生产的冲击强度加大。
尽管气候变化对粮食生产有着如此重要的影响，但是从目前的研究情况来看，一些相关研究也都采用现成的经济模型，但大都没有专门涉及气候变化问题，没有考虑气候变化因素。此外， 我国用经济模型研究气候变化对粮食生产影响的研究也不多，且大多采用定性分析。文章构建了一个经济--气候模型， 用来评价和分析经济因子和气候因子对粮食生产的影响。从2000年起河南粮食总产量已经连续7年位居全国第一，河南农民用全国1/16的耕地，生产出全国1/4的小麦、1/10的粮食，不仅解决了本省近1亿人的吃饭问题，每年还往省外调出200多亿斤商品原粮和粮食制成品。河南作为我国的产粮大省，其粮食产量的变动对我国粮食生产的发展有着重要的影响。研究气候变化对河南粮食生产的影响，并针对性的提出政策建议，对保障我国的粮食安全具有重要意义。
一、模型构建
（一）C-D生产函数模型简介
C-D 生产函数模型是数学家柯布与经济学家道格拉斯合作于1928 年首先提出的， 经过其他经济学家不断的修改和完善， 一直沿用至今， 在经济学生产函数模型中占有重要地位。生产函数是描述生产过程中生产要素投入量与可能的最大产出量之间相互关系的数学方程。它反映在一定的技术条件下，生产要素对产出的作用和影响。生产函数的一般形式为：Y=f（X1，X2，…，Xk ） 其中，Xi为第i个生产要素的投入量，Y是这些要素组合可能形成的最大产出量。C-D生产函数是一种广泛应用的生产函数模型， 它主要用于农业生产过程中要素投入对产出贡献大小的经济分析。现在通常用的生产函数的表达式为Y=ax1b1x2b2x3b3，其中Y 为产出量，X1，X2，X3分别为土地、劳力和资金投入量，b1、b2 、b3分别是土地、劳力和资金的生产弹性系数，分别表示一定的土地、劳力和资金的投入的变化率引起的产量的变化率。a表示综合要素生产率，表示除了土地、劳力和资金之外的其他因素对产出量Y的影响。
（二）C-D-C模型的建立
可以对C-D生产函数线性化，这对建立模型和计算都会有所简化。对C-D生产函数两边取对数可得：
lnY=ln a+b1lnx1+b2lnx2+b3lnx3
令y=lnY，a0=lna，X1=lnx1，X2=lnx2，X3= lnx3
则上式可以变为 y=a0+b1X1+b2X2+b3X3
上式变成一个线性函数模型，则在构建模型时只需对产出量（y）， 土地（X1）、劳动力（X2）、资金（X3）的投入量取自然对数， 再对其值进行回归分析，就可得出各参数值，从而可以分析各个投入量的变化对产出量的影响。
在生产函数的模型中，影响生产过程的既有可以控制的因素，也有不可控的因素，而生产函数是对生产函数高度简化的模型，应当尽可能的反映出各类因素对生产过程的影响。传统的生产函数模型大多是在揭示某些可以控制且数量有限的生产因素与产品间的数量关系， 对生产过程中的自然因素通常不予考虑， 并将自然因素视为既定不变加以忽略。一般来说，气候变化对粮食生产有重要影响，气候因素包括降水、光能、温度等，它们是农业生产过程中不可缺少的因素，如果将这些因素加以舍弃的话，显然会使生产函数的局限性加大。因此要考虑气候变化对粮食生产的影响，将气候变化因子作为一个重要的投入因子加进模型， 建立一个新的经济—气候模型， 简称为C-D-C模型。
下面我们以推广的C-D生产函数为基础，将气候变化因子加入到生产函数中，改进生产函数模型，成为经济—气候模型，并以此来研究气候变化对粮食生产的影响。
设反映气候因子的参数为C，新模型表达式为：
Yi=AX1X2X3C1C2C3
这里X1，X2，X3表示经济因子，分别表示机械总动力，灌溉面积和施肥总量。C1，C2，C3表示气候变化因子，分别表示平均气温，日照时间和降水量。€%[1，€%[2，€%[3，€%＼1，€%＼2，€%＼3分别表示各投入要素的产出弹性。这里用€%[1，€%[2，€%[3来区别于C-D生产函数中的b1，b2，b3表示不同模型的不同要素的产出弹性。€%＼1，€%＼2，€%＼3表示选取的三个气候因子的要素产出弹性。
二、实证分析
文章利用河南省1996—2010 年的粮食产量（kg/hm2）、粮食播种面积（10hm2）、有效灌溉面积（103hm2）和化肥折纯量（104t），降水量（毫升）、平均气温（摄氏度）、日照时数（小时）的数据进行实证分析。其中前三个变量代表经济因子，后三个变量表示气候变化因子。数据来源于《中国统计年鉴》。 为了消除可能出现的多重共线性的影响，决定剔除播种面积因子，构造了另外三个因子，即有效灌溉面积比（有效灌溉面积与粮食播种面积之比，%）和单位面积施肥量（kg/hm2）和单位机械总动力（机械总动力与粮食播种面积之比），这三个因子代表一个地区对粮食作物的经济投入。而降水量、平均气温、日照时数为气候因子。同样的，将被解释变量构造成单位面积粮食产量（粮食总产量与粮食播种面积之比），消除了河南不同地区之间播种面积不同的影响。
选取河南省的粮食单产为被解释变量，选取的经济因子为有效灌溉面积比，单位面积施肥用量和单位机械总动力。选取降水量，平均气温和日照时数这三个较具代表性的因素为气候因子。从而建立如下模型：
LnY=LnA+€%[1LnX1+€%[2LnX2+€%[3LnX3+€%＼1LnC1+€%＼2LnC2+€%＼3LnC3
其中，Y表示粮食单产，A是转换系数， X1是有效灌溉面积之比， X2是施肥用量之比， X3是机械总动力之比，C1是降水量， C2是平均气温，C3是日照时数 。
运用SPSS软件，采用逐步回归法将河南粮食单产的影响因子逐步考虑进来，输出结果如表1所示：
表1
从表中的第四栏可以看出，最后确定的四个自变量是施肥用量之比，有效灌溉面积之比，日照时数和平均气温。这四个自变量对应的系数分别是0.615 ，0.281 ，-0.963 ，0.942，同时它们对应的P值分别为0.000 ，0.044 ，0.004 ，0.043，在 5%的显著水平下均是显著的。在三个经济因子中，灌溉和施肥对粮食产量的影响是显著的，而机械动力对粮食产量的影响相对于灌溉和施肥的影响不是十分显著。在气候变化因子中，日照时数和平均气温对粮食产量的影响是十分显著的，而降水量对粮食产量的影响相对于日照和气温来说影响不是特别大。
四、结论及对策建议
就河南省来说，经济因子中施肥和灌溉对粮食产量影响较大，在气候变化因子中日照时数和平均气温对粮食产量的影响比较大。机械动力对粮食产量的影响不是很大，气候因子中的降水量对粮食产量的影响相对于日照和气温来说不是很大。出现降水量对粮食产量影响不大的情况，可能是因为河南省的降水量比较充足，观察河南省的历年降水量可以发现，它的降水量在三个省份中确实是最大的。因此，要想大幅增加粮食产量的话，要注意在灌溉和施肥方面的合理投入。而在气候因子中，对粮食产量影响最大的是日照时数和气温，这也从一个侧面说明，河南省的粮食产量受气候影响比较大，遇到比较极端天气的年份，可能会出现粮食大幅减产的情况，并且这种弊端可能通过经济方面的投入很难弥补。
因此，基于实证分析结果，为了应对气候变化，提高河南粮食产量，从而保障我国的粮食安全，促进我国农业的可持续发展，提出以下政策建议：（1）逐步建立气候灾害监测、预警、分析和决策支持系统，建立气候变化影响的监测和分析系统；（2）加强农业气象预报的准确性和及时性，积极开展人工影响天气活动；（3）组建气候灾害决策管理机构，建立统筹全局的指挥调度系统，降低气候灾害的损失；（4）根据气候变化合理调整农业布局；（5）加强农业基础设施尤其是水利基础设施建设；（6）提高农业生产技术，选育能够适应气候变化的新的优良品种；（7）普及低成本的农业适应技术，提高农业生产的技术水平；（8）运用农产品期货市场，建立健全农业气候灾害保险体系，以规避农业生产风险；（9）加强宣传，提高农民的气候变化适应意识，从而自觉采用适应气候变化的新技术。
参考文献：
[1]丑洁明， 董文杰， 叶笃正. 一个经济 - 气候新模型的构建[J]. 科学通报， 2006， 51（14）： 1735-1736.
[2]丑洁明， 叶笃正. 构建一个经济 - 气候新模型评价气候变化对粮食生产的影响[J]. 气候与环境研究， 2006， 11 （3）： 347-353.
[3]符琳，李维京，张培群，宋艳玲.用经济-气候模型模拟粮食单产的方法探讨[J].气候变化研究进展，2011.9（5）： 1673-1719.
[4]何晓群，刘文卿.应用回归分析[M].中国人民大学出版社，2001：59-62.
[5]王丹. 气候变化对中国粮食安全的影响及对策研究[D].华中农业大学，2009.
[6]吴诚鸥，秦伟良等.近代实用多元统计分析[M].气象出版社，2010：119-130.
[7]许吟隆，熊伟.气候变化对我国农业的影响[J].圆桌论坛，2007.71-73.
[8]赵卫亚.计量经济学教程[M].上海财经大学出版社，2010：256-266.
[9]周曙东，朱红根.气候变化对中国南方水稻产量的经济影响及其适应策略[J].中国人口.资源与环境，2010.20（10）：152-157.
关键词 气候变化 粮食生产 经济-气候模型 气候因子 政策建议
粮食生产与气候条件密切相关。中国是一个农业大国，也是人口大国，农业生产关乎国计民生，粮食生产直接关系到社会的稳定和可持续发展。中国是世界上人口最多的发展中国家，以占全球7%的耕地面积养活占世界22%的人口，保证粮食生产一直是我国国计民生的首要任务。近年来，气候变化日趋复杂，给我国粮食生产带来了许多不利的影响。
中国季风气候特征显著，气候要素变动率大，旱、涝、低温等气象灾害频繁。同时，中国农业基础比较薄弱，抵御灾害的能力较差，气候变化，特别是气候异常对中国粮食生产的发展会产生巨大的不利影响。据统计，我国每年由于气象灾害造成的农业直接经济损失达1000 多亿元，约占国民生产总值的3 %～6 %，其中影响最大的是旱灾，其次是洪涝和风雹灾害，极端气候灾害对我国粮食生产的冲击强度加大。
尽管气候变化对粮食生产有着如此重要的影响，但是从目前的研究情况来看，一些相关研究也都采用现成的经济模型，但大都没有专门涉及气候变化问题，没有考虑气候变化因素。此外， 我国用经济模型研究气候变化对粮食生产影响的研究也不多，且大多采用定性分析。文章构建了一个经济--气候模型， 用来评价和分析经济因子和气候因子对粮食生产的影响。从2000年起河南粮食总产量已经连续7年位居全国第一，河南农民用全国1/16的耕地，生产出全国1/4的小麦、1/10的粮食，不仅解决了本省近1亿人的吃饭问题，每年还往省外调出200多亿斤商品原粮和粮食制成品。河南作为我国的产粮大省，其粮食产量的变动对我国粮食生产的发展有着重要的影响。研究气候变化对河南粮食生产的影响，并针对性的提出政策建议，对保障我国的粮食安全具有重要意义。
一、模型构建
（一）C-D生产函数模型简介
C-D 生产函数模型是数学家柯布与经济学家道格拉斯合作于1928 年首先提出的， 经过其他经济学家不断的修改和完善， 一直沿用至今， 在经济学生产函数模型中占有重要地位。生产函数是描述生产过程中生产要素投入量与可能的最大产出量之间相互关系的数学方程。它反映在一定的技术条件下，生产要素对产出的作用和影响。生产函数的一般形式为：Y=f（X1，X2，…，Xk ） 其中，Xi为第i个生产要素的投入量，Y是这些要素组合可能形成的最大产出量。C-D生产函数是一种广泛应用的生产函数模型， 它主要用于农业生产过程中要素投入对产出贡献大小的经济分析。现在通常用的生产函数的表达式为Y=ax1b1x2b2x3b3，其中Y 为产出量，X1，X2，X3分别为土地、劳力和资金投入量，b1、b2 、b3分别是土地、劳力和资金的生产弹性系数，分别表示一定的土地、劳力和资金的投入的变化率引起的产量的变化率。a表示综合要素生产率，表示除了土地、劳力和资金之外的其他因素对产出量Y的影响。
（二）C-D-C模型的建立
可以对C-D生产函数线性化，这对建立模型和计算都会有所简化。对C-D生产函数两边取对数可得：
lnY=ln a+b1lnx1+b2lnx2+b3lnx3
令y=lnY，a0=lna，X1=lnx1，X2=lnx2，X3= lnx3
则上式可以变为 y=a0+b1X1+b2X2+b3X3
上式变成一个线性函数模型，则在构建模型时只需对产出量（y）， 土地（X1）、劳动力（X2）、资金（X3）的投入量取自然对数， 再对其值进行回归分析，就可得出各参数值，从而可以分析各个投入量的变化对产出量的影响。
在生产函数的模型中，影响生产过程的既有可以控制的因素，也有不可控的因素，而生产函数是对生产函数高度简化的模型，应当尽可能的反映出各类因素对生产过程的影响。传统的生产函数模型大多是在揭示某些可以控制且数量有限的生产因素与产品间的数量关系， 对生产过程中的自然因素通常不予考虑， 并将自然因素视为既定不变加以忽略。一般来说，气候变化对粮食生产有重要影响，气候因素包括降水、光能、温度等，它们是农业生产过程中不可缺少的因素，如果将这些因素加以舍弃的话，显然会使生产函数的局限性加大。因此要考虑气候变化对粮食生产的影响，将气候变化因子作为一个重要的投入因子加进模型， 建立一个新的经济—气候模型， 简称为C-D-C模型。
下面我们以推广的C-D生产函数为基础，将气候变化因子加入到生产函数中，改进生产函数模型，成为经济—气候模型，并以此来研究气候变化对粮食生产的影响。
设反映气候因子的参数为C，新模型表达式为：
Yi=AX1X2X3C1C2C3
这里X1，X2，X3表示经济因子，分别表示机械总动力，灌溉面积和施肥总量。C1，C2，C3表示气候变化因子，分别表示平均气温，日照时间和降水量。€%[1，€%[2，€%[3，€%＼1，€%＼2，€%＼3分别表示各投入要素的产出弹性。这里用€%[1，€%[2，€%[3来区别于C-D生产函数中的b1，b2，b3表示不同模型的不同要素的产出弹性。€%＼1，€%＼2，€%＼3表示选取的三个气候因子的要素产出弹性。
二、实证分析
文章利用河南省1996—2010 年的粮食产量（kg/hm2）、粮食播种面积（10hm2）、有效灌溉面积（103hm2）和化肥折纯量（104t），降水量（毫升）、平均气温（摄氏度）、日照时数（小时）的数据进行实证分析。其中前三个变量代表经济因子，后三个变量表示气候变化因子。数据来源于《中国统计年鉴》。 为了消除可能出现的多重共线性的影响，决定剔除播种面积因子，构造了另外三个因子，即有效灌溉面积比（有效灌溉面积与粮食播种面积之比，%）和单位面积施肥量（kg/hm2）和单位机械总动力（机械总动力与粮食播种面积之比），这三个因子代表一个地区对粮食作物的经济投入。而降水量、平均气温、日照时数为气候因子。同样的，将被解释变量构造成单位面积粮食产量（粮食总产量与粮食播种面积之比），消除了河南不同地区之间播种面积不同的影响。
选取河南省的粮食单产为被解释变量，选取的经济因子为有效灌溉面积比，单位面积施肥用量和单位机械总动力。选取降水量，平均气温和日照时数这三个较具代表性的因素为气候因子。从而建立如下模型：
LnY=LnA+€%[1LnX1+€%[2LnX2+€%[3LnX3+€%＼1LnC1+€%＼2LnC2+€%＼3LnC3
其中，Y表示粮食单产，A是转换系数， X1是有效灌溉面积之比， X2是施肥用量之比， X3是机械总动力之比，C1是降水量， C2是平均气温，C3是日照时数 。
运用SPSS软件，采用逐步回归法将河南粮食单产的影响因子逐步考虑进来，输出结果如表1所示：
表1
从表中的第四栏可以看出，最后确定的四个自变量是施肥用量之比，有效灌溉面积之比，日照时数和平均气温。这四个自变量对应的系数分别是0.615 ，0.281 ，-0.963 ，0.942，同时它们对应的P值分别为0.000 ，0.044 ，0.004 ，0.043，在 5%的显著水平下均是显著的。在三个经济因子中，灌溉和施肥对粮食产量的影响是显著的，而机械动力对粮食产量的影响相对于灌溉和施肥的影响不是十分显著。在气候变化因子中，日照时数和平均气温对粮食产量的影响是十分显著的，而降水量对粮食产量的影响相对于日照和气温来说影响不是特别大。
四、结论及对策建议
就河南省来说，经济因子中施肥和灌溉对粮食产量影响较大，在气候变化因子中日照时数和平均气温对粮食产量的影响比较大。机械动力对粮食产量的影响不是很大，气候因子中的降水量对粮食产量的影响相对于日照和气温来说不是很大。出现降水量对粮食产量影响不大的情况，可能是因为河南省的降水量比较充足，观察河南省的历年降水量可以发现，它的降水量在三个省份中确实是最大的。因此，要想大幅增加粮食产量的话，要注意在灌溉和施肥方面的合理投入。而在气候因子中，对粮食产量影响最大的是日照时数和气温，这也从一个侧面说明，河南省的粮食产量受气候影响比较大，遇到比较极端天气的年份，可能会出现粮食大幅减产的情况，并且这种弊端可能通过经济方面的投入很难弥补。
因此，基于实证分析结果，为了应对气候变化，提高河南粮食产量，从而保障我国的粮食安全，促进我国农业的可持续发展，提出以下政策建议：（1）逐步建立气候灾害监测、预警、分析和决策支持系统，建立气候变化影响的监测和分析系统；（2）加强农业气象预报的准确性和及时性，积极开展人工影响天气活动；（3）组建气候灾害决策管理机构，建立统筹全局的指挥调度系统，降低气候灾害的损失；（4）根据气候变化合理调整农业布局；（5）加强农业基础设施尤其是水利基础设施建设；（6）提高农业生产技术，选育能够适应气候变化的新的优良品种；（7）普及低成本的农业适应技术，提高农业生产的技术水平；（8）运用农产品期货市场，建立健全农业气候灾害保险体系，以规避农业生产风险；（9）加强宣传，提高农民的气候变化适应意识，从而自觉采用适应气候变化的新技术。
参考文献：
[1]丑洁明， 董文杰， 叶笃正. 一个经济 - 气候新模型的构建[J]. 科学通报， 2006， 51（14）： 1735-1736.
[2]丑洁明， 叶笃正. 构建一个经济 - 气候新模型评价气候变化对粮食生产的影响[J]. 气候与环境研究， 2006， 11 （3）： 347-353.
[3]符琳，李维京，张培群，宋艳玲.用经济-气候模型模拟粮食单产的方法探讨[J].气候变化研究进展，2011.9（5）： 1673-1719.
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[6]吴诚鸥，秦伟良等.近代实用多元统计分析[M].气象出版社，2010：119-130.
[7]许吟隆，熊伟.气候变化对我国农业的影响[J].圆桌论坛，2007.71-73.
[8]赵卫亚.计量经济学教程[M].上海财经大学出版社，2010：256-266.
[9]周曙东，朱红根.气候变化对中国南方水稻产量的经济影响及其适应策略[J].中国人口.资源与环境，2010.20（10）：152-157.