農(nóng)用能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)區(qū)域糧食生產(chǎn)的影響

馬永喜　孫亞麗　王娟麗

摘? ?要：研究農(nóng)用能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，對(duì)于應(yīng)對(duì)能源價(jià)格沖擊和穩(wěn)定糧食生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章將農(nóng)用能源價(jià)格變化對(duì)糧食生產(chǎn)成本的直接和間接影響進(jìn)行系統(tǒng)性整合，構(gòu)建價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型，并利用江蘇省糧食供需數(shù)據(jù)，來(lái)模擬分析能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)區(qū)域糧食生產(chǎn)成本、種植結(jié)構(gòu)和社會(huì)福利等多方面的影響。農(nóng)用能源價(jià)格的上升將推動(dòng)與能源有關(guān)投入的總成本的提高，但是不同作物成本結(jié)構(gòu)（柴油和化肥占比）呈現(xiàn)不同方向的變化。同時(shí)，由于作物之間對(duì)于土地和資金的競(jìng)爭(zhēng)，使得農(nóng)用能源價(jià)格波動(dòng)帶動(dòng)各類糧食種植面積出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性調(diào)整。最終，農(nóng)用能源價(jià)格的上升，將導(dǎo)致糧食生產(chǎn)和消費(fèi)社會(huì)總福利的降低。建議制定聯(lián)動(dòng)的糧食和能源儲(chǔ)存政策，提高柴油和化肥等于能源有關(guān)投入品的使用效率，并適當(dāng)優(yōu)化農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)，減少對(duì)能源價(jià)格變化對(duì)糧食生產(chǎn)和價(jià)格的沖擊。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)能源;糧食生產(chǎn);價(jià)格內(nèi)生局部均衡模型;模擬分析

中圖分類號(hào)：F323 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-2697（2022）01-0009-07

一、引言

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，能源已經(jīng)成為糧食生產(chǎn)的重要投入要素。能源的使用在提高糧食生產(chǎn)效率的同時(shí)，也影響著糧食的生產(chǎn)成本，進(jìn)而也對(duì)糧食產(chǎn)量和生產(chǎn)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。能源價(jià)格的變化將直接影響柴油、電力等成本的變化，直接影響糧食生產(chǎn)成本。另一方面，煤炭、天然氣和電力也是生產(chǎn)化肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的主要投入，能源價(jià)格的變化也將會(huì)通過(guò)助推其他農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料價(jià)格的變化，而對(duì)糧食生產(chǎn)成本產(chǎn)生間接的影響①。近年來(lái)，煤炭、石油等能源價(jià)格受到國(guó)內(nèi)外多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)和政治因素的影響，處于不斷波動(dòng)之中。2015年12月到2020年4月煤炭?jī)r(jià)格在365-750元/噸之間大幅波動(dòng);2015-2019年國(guó)際石油價(jià)格也在40-60美元/桶之間波動(dòng)。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥等生產(chǎn)資料的持續(xù)投入，糧食生產(chǎn)對(duì)能源的依賴性不斷增加，能源價(jià)格的波動(dòng)將會(huì)對(duì)糧食生產(chǎn)決策產(chǎn)生重要的影響。

與此同時(shí)，能源和化肥等消耗在不同糧食作物成本投入中所占比例也不相同。2018年，在三大主糧小麥、稻谷和玉米生產(chǎn)中，柴油消耗占物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用比例已經(jīng)分別達(dá)到12.51%、15.74%和12.37%;而中化肥（氮肥）成本也占到三大主糧生產(chǎn)物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用的7.44%、6.83%和8.41%①。能源價(jià)格的變化將會(huì)對(duì)不同糧食作物的產(chǎn)生不同程度的影響。彭繼權(quán)[1]研究表明機(jī)械化水平對(duì)農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)有積極的調(diào)整作用，能源價(jià)格的變化，也將引起糧食種植結(jié)構(gòu)及其耕地分配的變化。因而，研究能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，對(duì)于應(yīng)對(duì)能源價(jià)格沖擊，穩(wěn)定糧食生產(chǎn)，優(yōu)化糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)于能源價(jià)格和糧食生產(chǎn)之間的關(guān)系，一些學(xué)者認(rèn)為能源價(jià)格和糧食價(jià)格之間存在動(dòng)態(tài)的聯(lián)系。例如，Hertel和Beckman[2]指出能源政策在糧食價(jià)格傳導(dǎo)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，全球能源價(jià)格上升，將會(huì)提高玉米等農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格。楊志海等[3]研究發(fā)現(xiàn)石油價(jià)格對(duì)大米、玉米和大豆價(jià)格都具有顯著的正向影響，而對(duì)小麥價(jià)格的影響卻為負(fù)向，不同品種糧食之間存在效應(yīng)較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)性。而尹靖華[4]利用VAR模型實(shí)證分析得到結(jié)論，能源價(jià)格波動(dòng)將通過(guò)生產(chǎn)成本渠道引起糧食價(jià)格的同向變化。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的能源消費(fèi)大致可分為直接能源消費(fèi)和間接能源消費(fèi)[5]。因而，目前文獻(xiàn)中能源價(jià)格對(duì)糧食生產(chǎn)的影響相應(yīng)分為直接的影響和間接的影響，并對(duì)其影響進(jìn)行綜合性的研究。姜長(zhǎng)云等[6]認(rèn)為國(guó)內(nèi)外能源價(jià)格迅速上漲帶來(lái)化肥和農(nóng)藥等農(nóng)資價(jià)格的上漲和直接使用能源成本的增加，是推動(dòng)糧食成本上升的主要原因。黃季焜等[7]在分析2006-2008年國(guó)內(nèi)外糧價(jià)波動(dòng)時(shí)，也認(rèn)為國(guó)際石油價(jià)格上漲導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)化肥和農(nóng)藥等生產(chǎn)資料價(jià)格上漲，進(jìn)而推動(dòng)國(guó)內(nèi)糧價(jià)上漲。Badiani等[8]指出，在發(fā)展中國(guó)家，由于石油、天然氣和煤炭等能源投入成本占化肥生產(chǎn)成本的70%-90%，化肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的密集使用使得能源價(jià)格對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響在發(fā)展中國(guó)家尤其明顯。而Pfeiffer和Lin[9]研究表明，能源價(jià)格還會(huì)影響農(nóng)民種植選擇、面積分配等土地利用決策和灌溉決策。

總體來(lái)看，當(dāng)前文獻(xiàn)從不同角度對(duì)能源價(jià)格與糧食生產(chǎn)成本和糧食價(jià)格之間的聯(lián)系進(jìn)行了較為豐富的研究。但是，能源價(jià)格的變化引起糧食生產(chǎn)內(nèi)部不同品種成本及成本結(jié)構(gòu)如何變化以及糧食生產(chǎn)結(jié)構(gòu)如何調(diào)整還缺乏系統(tǒng)的研究。在研究方法上，現(xiàn)有研究大多通過(guò)構(gòu)建計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型來(lái)測(cè)算能源價(jià)格波動(dòng)和糧食成本變化和價(jià)格波動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)。這種多元回歸分析方法或單向響應(yīng)分析方法，難以分析糧食種植系統(tǒng)中復(fù)雜的能源利用和糧食生產(chǎn)及其結(jié)構(gòu)調(diào)整等系統(tǒng)性關(guān)系的變化。本文將基于價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型構(gòu)建糧食生產(chǎn)中能源使用與糧食生產(chǎn)反應(yīng)系統(tǒng)性模型，將能源價(jià)格變化對(duì)糧食成本的直接影響和間接影響進(jìn)行系統(tǒng)性整合，來(lái)模擬分析能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)糧食生產(chǎn)成本變化和結(jié)構(gòu)性調(diào)整等多方面的影響。

二、研究區(qū)域與數(shù)據(jù)來(lái)源

（一）研究區(qū)域

本研究選取江蘇省全省作為研究區(qū)域。江蘇省位于我國(guó)東部沿海地區(qū)中部，以淮河和蘇北灌溉總渠一線為界，以北屬暖溫帶濕潤(rùn)、半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，以南屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，氣候和植被兼具南方和北方的特征。江蘇省地形平坦，平原面積超過(guò)70 000km2[10]，占江蘇省總面積的70%以上。

江蘇省長(zhǎng)期以來(lái)都是全國(guó)糧食生產(chǎn)大省，2018年江蘇省糧食產(chǎn)量位居全國(guó)第六，為保障全國(guó)糧食安全發(fā)揮了重要作用。2018年，全國(guó)三大主糧（小麥、稻谷、玉米）和大豆、花生和油菜籽的播種面積占總播種面積的70%。而同期江蘇省小麥、稻谷、玉米、大豆、花生和油菜籽的播種面積達(dá)到總播種面積比例達(dá)到74%，與全國(guó)水平非常接近。因而，本文選擇江蘇省來(lái)研究能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)糧食生產(chǎn)的影響具有一定的典型意義。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所使用的數(shù)據(jù)包括糧食作物的產(chǎn)量和需求、產(chǎn)品價(jià)格和要素成本和產(chǎn)品需求彈性系數(shù)三大部分。各類糧食作物種植（播種）面積、總產(chǎn)量、畝產(chǎn)量等農(nóng)業(yè)產(chǎn)出數(shù)據(jù)來(lái)自《江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒2019》。各類糧食及農(nóng)作物的需求分為口糧需求、飼料用糧、種子用糧、工業(yè)用糧和損耗，根據(jù)薛平平和張為付[11]研究方法分別進(jìn)行估計(jì)并加總得到。農(nóng)作物需求估計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)源于《江蘇統(tǒng)計(jì)年鑒2019》、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒2019》和布瑞克農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。農(nóng)作物價(jià)格、氮肥費(fèi)用及使用量、水費(fèi)、燃料動(dòng)力費(fèi)、機(jī)械作業(yè)費(fèi)和排灌費(fèi)等農(nóng)產(chǎn)品的價(jià)格和投入要素成本數(shù)據(jù)來(lái)源于《全國(guó)農(nóng)產(chǎn)品成本收益資料匯編2019》。柴油費(fèi)用根據(jù)徐健輝[12]研究由燃料動(dòng)力費(fèi)和機(jī)械作業(yè)費(fèi)加總折算。柴油價(jià)格、水資源價(jià)格和電價(jià)均取2018年當(dāng)年平均值。各種農(nóng)作物的需求彈性來(lái)自王鋼等[13]、苗珊珊和陸遷[14]、范少玲和史建民[15]以及廖翼和姚屹濃[16]等研究。

三、模型構(gòu)建與模型校準(zhǔn)

（一）模型構(gòu)建

價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型（Price Endogenous Partial Equilibrium Model，簡(jiǎn)稱PEM）已被廣泛用于研究農(nóng)業(yè)和環(huán)境政策的經(jīng)濟(jì)影響及其相互聯(lián)系[17]。與一般均衡模型相比，局部均衡模型只考慮單個(gè)市場(chǎng)的出清，求解的方程數(shù)量減少，模型的操作性和靈活性較高，模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性較高;僅需要產(chǎn)業(yè)層面的數(shù)據(jù)，就能夠針對(duì)特定產(chǎn)業(yè)部門進(jìn)行分析，模擬分析外部沖擊對(duì)部門生產(chǎn)和消費(fèi)的影響[18]。某個(gè)部門（如農(nóng)業(yè)）生產(chǎn)和/或消費(fèi)通常發(fā)生在空間上分離的區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有供求關(guān)系。部門產(chǎn)品需求和供應(yīng)計(jì)劃可以通過(guò)區(qū)域最大化福利來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果對(duì)一個(gè)部門（或行業(yè)）進(jìn)行建模，其內(nèi)在產(chǎn)出水平或要素投入量都會(huì)影響均衡價(jià)格，因而將價(jià)格和產(chǎn)品生產(chǎn)量視為模型內(nèi)生，可以滿足市場(chǎng)均衡分析的需要。在價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型中，其市場(chǎng)均衡是在動(dòng)態(tài)框架下，在商品生產(chǎn)和消費(fèi)（供需）的基礎(chǔ)上，在各種物質(zhì)平衡約束和技術(shù)約束的前提下，通過(guò)使農(nóng)業(yè)部門的消費(fèi)者和生產(chǎn)者盈余之和最大化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因而，價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型將能夠?yàn)槲覀兎治鰠^(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)（糧食）生產(chǎn)部門生產(chǎn)情況并分析外在沖擊對(duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)（糧食）生產(chǎn)部門生產(chǎn)消費(fèi)的影響提供科學(xué)可靠的分析工具。

本研究中采用非線性數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，構(gòu)建包括主要糧食作物的農(nóng)產(chǎn)品（小麥、稻谷、玉米、大豆、花生和油菜籽）的價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型，來(lái)模擬分析在一定的資源約束和環(huán)境約束下，能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)江蘇省糧食生產(chǎn)成本變化和結(jié)構(gòu)性調(diào)整等多方面的影響。該模型主要構(gòu)成如下：

（1）目標(biāo)函數(shù)。在價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型中，其目標(biāo)函數(shù)就是農(nóng)業(yè)多市場(chǎng)中的社會(huì)總福利最大化（消費(fèi)者剩余和生產(chǎn)者剩余最大化）。

（2）約束條件。約束條件包括外生需求約束、供需平衡約束、播種面積約束、勞動(dòng)力使用約束和用水約束等供需方面的各種約束。

外生需求約束。模型內(nèi)各種農(nóng)作物需求要大于或等于外生給定的目標(biāo)需求，而外生給定的目標(biāo)需求與當(dāng)期的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口及生活水平等因素有關(guān)。

供需平衡約束。區(qū)域內(nèi)糧食需求小于等于糧食供給量，糧食供給量為區(qū)域內(nèi)糧食生產(chǎn)量加上糧食凈輸入量。

播種面積約束。本研究采用Chen和Onal的方法，利用歷史播種面積組合和合成化作物組合（synthetic crop mix，也可以可行最大播種面積組合表示）相結(jié)合的方法，來(lái)生成作物輪作播種的約束條件。

式中，hkm和Skn分別是歷史播種面積和合成化（可行最大）播種面積;τm和γn內(nèi)生決定的作物播種面積組合權(quán)重，權(quán)重組合之和小于等于1。

勞動(dòng)力使用約束。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的勞動(dòng)力需求一般在收獲和播種季節(jié)的勞動(dòng)力需求達(dá)到高峰。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)播種季節(jié)和收獲季節(jié)要持續(xù)7-10天[19]。約束表達(dá)式如下：

式中，L表示可利用的勞動(dòng)力總數(shù);r為某一季節(jié)（收獲或播種）作物種類數(shù);Dk1和Dk2分別表示作物k在某一收獲季節(jié)和下一季播種時(shí)的單位面積工作天數(shù)，假設(shè)作物k的收獲和播種兩個(gè)過(guò)程需要的時(shí)間相同。

用水約束。各種作物的灌溉用水不得大于當(dāng)期水資源農(nóng)業(yè)用水供給量。

式中，Wkt 為k作物在t時(shí)期的灌溉用水量;t時(shí)期有s種作物需要進(jìn)行灌溉;Wtt為t時(shí)期水資源農(nóng)業(yè)用水供給總量。

（二）模型校準(zhǔn)

為檢驗(yàn)所構(gòu)建的價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型模型的可信性，本研究將2018年設(shè)為模擬基期，利用2018年江蘇省糧食生產(chǎn)和消費(fèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，得出江蘇省小麥、稻谷、玉米、大豆、花生和油菜籽的模擬種植面積。模擬結(jié)果如表1所示。從模型模擬結(jié)果來(lái)看，各種農(nóng)作物種植面積與實(shí)際觀測(cè)值相差均不超過(guò)5%。因此，有理由相信本研究所構(gòu)建的價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型能夠準(zhǔn)確地模擬江蘇省實(shí)際糧食生產(chǎn)情況，模擬結(jié)果具有相當(dāng)程度的可信性，可以利用該模型開展進(jìn)一步模擬分析。

四、模擬分析

（一）情景設(shè)計(jì)

2009-2018年十年間江蘇省農(nóng)業(yè)能源消耗不斷上升。江蘇省農(nóng)業(yè)機(jī)械總動(dòng)力從2009年的3810.57萬(wàn)千瓦增長(zhǎng)至2018年的5 042.27萬(wàn)千瓦，增長(zhǎng)了32.28%;農(nóng)業(yè)能源消耗從360.96萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤上升至564.25萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增長(zhǎng)了56.32%①。同期，江蘇省主要糧食作物的生產(chǎn)成本也均呈上升趨勢(shì)。例如小麥每公頃生產(chǎn)成本從6290.55元增加到2018年的8235.48元②，增加了30.92%;粳稻每公頃生產(chǎn)成本從9617.70元增加到2018年的12236.99元，增長(zhǎng)了27.23%;玉米每公頃生產(chǎn)成本從4605.15元增加到2018年的9591.93元，增長(zhǎng)了108.29%。

當(dāng)前，在三大主要糧食作物生產(chǎn)中，直接能源使用和間接消耗能源的化肥使用占物質(zhì)與服務(wù)成本較大的比例。例如在三大主糧小麥、稻谷、玉米生產(chǎn)中，柴油消耗費(fèi)用占物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用比例分別達(dá)到11.16%、11.75%和10.53%，化肥（氮肥）費(fèi)用分別達(dá)到10.53%、8.21%和14.00%。因而，農(nóng)用能源價(jià)格的波動(dòng)將會(huì)對(duì)江蘇省區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生重要的影響。

農(nóng)用能源（煤炭、柴油和電力）的價(jià)格的變化將會(huì)引起江蘇省糧食生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)力的使用和農(nóng)業(yè)能源的消費(fèi)成本，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本帶來(lái)直接的影響。同時(shí)，能源價(jià)格的變化將會(huì)推動(dòng)氮肥等農(nóng)資成本的變化，進(jìn)而對(duì)糧食生產(chǎn)帶來(lái)間接的影響。例如，張文雄和欒江[20]研究表明煤炭?jī)r(jià)格的上漲可以解釋化肥生產(chǎn)中原材料價(jià)格上漲的 40%以上，能源原材料價(jià)格的變化對(duì)化肥價(jià)格變動(dòng)的貢獻(xiàn)達(dá)到 43.71%。當(dāng)前，在三大主要糧食作物生產(chǎn)中，直接能源使用和間接消耗能源的化肥使用占物質(zhì)與服務(wù)成本較大的比例。例如在三大主糧小麥、稻谷、玉米生產(chǎn)中，柴油消耗費(fèi)用占物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用比例分別達(dá)到11.16%、11.75%和10.53%;化肥（氮肥）費(fèi)用分別達(dá)到10.53%、8.21%和14.00%。能源價(jià)格的波動(dòng)將會(huì)對(duì)江蘇省區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生重要的影響。由于農(nóng)業(yè)電價(jià)相對(duì)穩(wěn)定，本研究將不考慮其變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，主要考慮柴油和煤炭等一次能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)糧食生產(chǎn)帶來(lái)的直接和間接影響。

本研究將設(shè)置能源（柴油和煤炭）價(jià)格分別上下浮動(dòng)5%、10%和15%六種情景，綜合考慮直接能源使用和間接消耗能源，模擬分析能源價(jià)格可能的變化對(duì)糧食生產(chǎn)成本、種植結(jié)構(gòu)和社會(huì)福利等方面的綜合影響?；?018年實(shí)際數(shù)據(jù)，利用價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型模擬出的江蘇省糧食生產(chǎn)消費(fèi)情況，作為基期情景，作為與各模擬情景方案對(duì)比的基礎(chǔ)。

（二）模擬分析

基于上文所構(gòu)建的價(jià)格內(nèi)生局部均衡模型，本研究采用GAMS 33.2軟件系統(tǒng)，模擬出不同能源價(jià)格變化情景下的江蘇省糧食生產(chǎn)情況。通過(guò)對(duì)不同情景模擬結(jié)果的比較，從種植結(jié)構(gòu)與產(chǎn)量變化、作物種植成本變化、社會(huì)總福利變化等方面來(lái)，來(lái)分析能源價(jià)格變化對(duì)江蘇省糧食生產(chǎn)情況的變化的影響。

1. 作物成本結(jié)構(gòu)變化

在基準(zhǔn)情景和模擬情景下，柴油和氮肥兩者分別占物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用比例以及兩者費(fèi)用總量占物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用比例如表2、表3和表4所示。

由表2可以看出，隨著能源價(jià)格的上升，全部六種作物種植中柴油費(fèi)用占物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用比例全部有所提高。這是由于能源價(jià)格上漲導(dǎo)致能源使用費(fèi)用的提高，帶來(lái)直接能源成本的相對(duì)增長(zhǎng)。而表3顯示，隨著能源價(jià)格的上升，小麥、水稻、大豆、花生和油菜籽種植中氮肥費(fèi)用占物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用比例呈上升趨勢(shì)，但是玉米種植中氮肥費(fèi)用占物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用比例緩慢下降。這主要是由于玉米種植中柴油成本占比相對(duì)較大，柴油成本的上升擠壓了氮肥占比，使得氮肥費(fèi)用相對(duì)占比下降。

能源價(jià)格變化對(duì)糧食生產(chǎn)成本的直接影響和間接影響。由表4可以看出，隨著能源價(jià)格的上升，在各類作物種植中柴油和氮肥的總費(fèi)用占作物生產(chǎn)物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用的比例均有所提高。這說(shuō)明能源價(jià)格提高了與能源有關(guān)的物質(zhì)要素投入的成本費(fèi)用，對(duì)與能源有關(guān)的物質(zhì)投入成本占比有正向的綜合影響。

由表2和表3還可看出，柴油和化肥在各糧食作物生產(chǎn)中占物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用的比例相差較大，例如在玉米生產(chǎn)中柴油費(fèi)用占物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用比例達(dá)到30%以上，而油菜籽生產(chǎn)中該比例不足2%。在玉米生產(chǎn)中，氮肥費(fèi)用占物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用比例同樣較大，高于50%;而大豆和花生和生產(chǎn)中氮肥費(fèi)用此項(xiàng)比例均低于3%。由于不同作物生產(chǎn)中柴油和氮肥這些與能源有關(guān)投入在物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用比例結(jié)構(gòu)不同，因而能源價(jià)格的變化，帶來(lái)不同作物成本變化幅度的不同。在土地資源和資本投入有限的情況下，種植主體將通過(guò)合理優(yōu)化調(diào)整作物的種植面積和產(chǎn)量等方式，來(lái)抵消能源價(jià)格波動(dòng)帶來(lái)的生產(chǎn)成本沖擊。

2. 種植結(jié)構(gòu)變化

表5和表6展示了不同情景下江蘇省各類主要農(nóng)作物種植面積和作物產(chǎn)量的變化情況。隨著能源價(jià)格的提升，作物種植總面積和總產(chǎn)量因而投入成本的增加而緩慢下降，各種作物種植面積和相應(yīng)作物產(chǎn)量表現(xiàn)出不同類型的變化趨勢(shì)。小麥、水稻和大豆的種植面積和總產(chǎn)量隨著能源價(jià)格的提高逐漸下降，花生的種植面積和總產(chǎn)量先下降后上升，而同時(shí)玉米和油菜籽的播種面積和總產(chǎn)量逐漸上升，這種不同作物種植面積此消彼長(zhǎng)的變化，主要是因?yàn)楦鞣N作物在土地和資本使用上存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，同時(shí)與能源有關(guān)的要素成本在不同作物物質(zhì)服務(wù)投入成本中占比不同，因而能源價(jià)格的變化帶來(lái)作物種植面積不同趨勢(shì)的變化。

3. 生產(chǎn)成本和福利變化

基準(zhǔn)情景和模擬情境下的江蘇省糧食生產(chǎn)成本和總福利如表7所示?？梢钥闯瞿茉磧r(jià)格對(duì)糧食生產(chǎn)成本有正向推動(dòng)作用，能源價(jià)格會(huì)反映在生產(chǎn)成本上，糧食生產(chǎn)成本先上升后不變。原因在于，農(nóng)戶會(huì)根據(jù)成本收益來(lái)調(diào)整投入要素或改變農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減弱能源價(jià)格對(duì)糧食生產(chǎn)成本的沖擊。如果能源價(jià)格上升幅度過(guò)大，農(nóng)戶可能會(huì)減少種植面積，糧食生產(chǎn)成本也將大幅下降。

由表7可以看出，隨著能源價(jià)格的上升，糧食生產(chǎn)和消費(fèi)的社會(huì)總福利逐漸下降。這個(gè)結(jié)果符合預(yù)期，其主要原因在于，在糧食需求不變的情況下，農(nóng)業(yè)能源價(jià)格上升推動(dòng)糧食生產(chǎn)物質(zhì)投入成本或進(jìn)出口成本，即推動(dòng)糧食供給成本的提高，因而相應(yīng)降低了糧食生產(chǎn)和消費(fèi)領(lǐng)域總的社會(huì)福利。

五、結(jié)論與啟示

（一）結(jié)論

本文綜合考慮農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的直接能源使用和間接消耗能源，將能源價(jià)格變化對(duì)糧食成本的直接影響和間接影響進(jìn)行系統(tǒng)性整合，構(gòu)建了包含主要糧食作物供需的價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型，來(lái)模擬分析能源價(jià)格的變化對(duì)江蘇省糧食生產(chǎn)的影響。通過(guò)對(duì)能源價(jià)格變化的不同情景進(jìn)行模擬分析，得出主要結(jié)論如下：（1）本研究所構(gòu)建的價(jià)格內(nèi)生的局部均衡模型具有模擬分析可行性。經(jīng)過(guò)模型校準(zhǔn)，本研究構(gòu)建的江蘇省基于價(jià)格內(nèi)生局部均衡模型基期生產(chǎn)模擬情況與實(shí)際情況基本一致，模型具有相當(dāng)程度的可信性，利用該模型進(jìn)行模擬分析具有可行性。（2）能源價(jià)格變化對(duì)糧食生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu)的直接影響和間接影響。能源價(jià)格的上升對(duì)與能源有關(guān)的物質(zhì)投入成本占比有正向的綜合性影響，推動(dòng)各類糧食作物生產(chǎn)中柴油和氮肥的總費(fèi)用在物質(zhì)與服務(wù)費(fèi)用中占比全部提高。柴油在各類作物物質(zhì)服務(wù)費(fèi)用中的占比均提高，但化肥比例因作物不同而變化趨勢(shì)不盡相同。（3）能源價(jià)格的變化將促使糧食種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整。由于各種糧食作物在土地和資本使用上存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而且不同作物能源使用的成本結(jié)構(gòu)不同，能源價(jià)格的上升將使得糧食種植面積出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性調(diào)整，其中小麥、水稻和大豆的種植面積的下降而玉米播種面積的上升。（4）能源價(jià)格對(duì)糧食生產(chǎn)成本有正向推動(dòng)作用。能源價(jià)格上升，糧食生產(chǎn)成本先上升后下降，農(nóng)戶會(huì)根據(jù)成本收益來(lái)調(diào)整投入要素或改變農(nóng)作物種植結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減弱能源價(jià)格對(duì)糧食生產(chǎn)成本的沖擊。（5）能源價(jià)格變化影響社會(huì)總福利。農(nóng)業(yè)能源價(jià)格的上升，將導(dǎo)致糧食生產(chǎn)物質(zhì)投入要素的投入成本或進(jìn)出口成本的提高，進(jìn)而使得糧食生產(chǎn)和消費(fèi)社會(huì)總福利降低。

（二）啟示

基于以上研究結(jié)論，可得出以下幾點(diǎn)政策啟示：首先，為穩(wěn)定糧食生產(chǎn)和糧食價(jià)格，要基于能源價(jià)格和糧食成本（及價(jià)格）之間的傳導(dǎo)關(guān)系，制定合理的聯(lián)動(dòng)的糧食和能源儲(chǔ)存政策。其次，要依靠技術(shù)進(jìn)步，提高柴油等農(nóng)業(yè)直接能源的使用效率，同時(shí)也要提高化肥等耗能投入品的施用效率，系統(tǒng)性地減少能源價(jià)格變化對(duì)糧食生產(chǎn)和價(jià)格的沖擊。最后，在保障糧食安全的前提下，適當(dāng)進(jìn)行種植結(jié)構(gòu)調(diào)整，引導(dǎo)種植結(jié)構(gòu)向低能耗作物適度轉(zhuǎn)移，優(yōu)化土地、資金等農(nóng)業(yè)資源的合理配置。

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（責(zé)任編輯：李韻婷）

Impact of Agricultural Energy Price Fluctuation on Regional Grain Production

——Analysis Based on Price Endogenous Local Equilibrium Model

MA Yong-xi1， 2，SUN Ya-li1，WANG Juan-li3

（1.School of Economics and Management，Zhejiang University of technology，Hangzhou 310018;

2. Zhejiang Ecological Civilization Research Center，Zhejiang University of Technology，Hangzhou 310018;

3. School of Economics and Management，Zhejiang University of Water Resources and Hydropower，Hangzhou 310018）

Abstract：To study the impact of agricultural energy price fluctuation on grain production is of great practical significance to deal with the impact of energy price and stabilize grain production. This paper systematically integrates the direct and indirect impact of agricultural energy price changes on grain production costs， constructs a price endogenous local equilibrium model， and uses the grain supply and demand data of Jiangsu Province to simulate and analyze the impact of energy price fluctuations on regional grain production costs， planting structure and social welfare. The rise of agricultural energy prices will promote the increase of the total cost of energy related inputs， but the cost structure of different crops （the proportion of diesel and chemical fertilizer） changes in different directions. At the same time， due to the competition between crops for land and capital， the fluctuation of agricultural energy price drives the structural adjustment of various grain planting areas. Finally， the rise of agricultural energy prices will lead to the reduction of food production and consumption and the overall social welfare. It is suggested to formulate linkage food and energy storage policies， improve the use efficiency of diesel and chemical fertilizer equal to energy related inputs， appropriately optimize the agricultural planting structure， and reduce the impact of energy price changes on food production and prices.

Key words： Agricultural Energy;Grain Production;Price Endogenous Local Equilibrium Model Simulation Analysis

收稿日期：2021-05-06

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 INFEWS：U.S.-China：“食品、能源、水互饋系統(tǒng)模型的構(gòu)建和模擬：市場(chǎng)和貿(mào)易發(fā)展與能源和農(nóng)業(yè)可持續(xù)性耦合關(guān)系研究”（41961124004）;國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營(yíng)的環(huán)境效率研究：評(píng)估、實(shí)證與模擬”（71873125）。

作者簡(jiǎn)介：馬永喜，男，博士，教授，研究方向：資源環(huán)境管理。