氣候變化對(duì)中國不同糧食產(chǎn)區(qū)糧食安全的影響

蘇 芳，劉 鈺，汪三貴，尚海洋

（1. 西北大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，陜西 西安 710127；2. 陜西科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，陜西 西安 710021；3. 中國人民大學(xué)農(nóng)業(yè)與農(nóng)村發(fā)展學(xué)院，北京 100872；4. 西北政法大學(xué)商學(xué)院，陜西 西安 710122）

糧食安全是國家安全的基礎(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定的基石［1-2］。糧食安全問題與氣候變化緊密相關(guān)。全球氣候變暖的趨勢越來越明顯，氣候變化特別是極端氣候日益影響糧食產(chǎn)量、質(zhì)量、價(jià)格以及供應(yīng)鏈［3］，糧食安全正陷入危機(jī)中。據(jù)《2021年世界糧食安全和營養(yǎng)狀況》報(bào)告估計(jì)，受氣候變化、自然災(zāi)害以及蟲害影響，2020 年全球大約8.11億人（約占總?cè)丝诘?/10）面臨食物不足的困境，嚴(yán)重缺乏糧食和營養(yǎng)保障的人口也將迅速增加［4-6］?，F(xiàn)階段，雖然中國的糧食產(chǎn)量保持了穩(wěn)定增長的態(tài)勢，國內(nèi)糧食供需基本平衡［7］，但由于城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展、土地資源和水資源的約束、氣候變化所導(dǎo)致的自然災(zāi)害頻發(fā)［8］等因素增加了糧食安全的不確定性。中國巨大的人口規(guī)模對(duì)糧食安全具有更高的要求，新常態(tài)下中國的糧食安全問題依然嚴(yán)峻［9］。

1 文獻(xiàn)回顧與研究假設(shè)

1.1 文獻(xiàn)回顧

現(xiàn)有研究探討了城鎮(zhèn)化水平、農(nóng)業(yè)政策、科技水平、國際貿(mào)易、環(huán)境變化［10-14］等影響糧食安全的宏觀因素，也有學(xué)者從微觀視角分析了糧食價(jià)格、糧食種植結(jié)構(gòu)［15-16］等因素對(duì)糧食安全的影響。目前，有關(guān)氣候變化的研究主要集中在兩個(gè)方面。一方面，揭示了不同區(qū)域氣候變化的趨勢［17-19］。研究發(fā)現(xiàn)，近50 年華北地區(qū)極端高溫事件的指數(shù)均呈上升趨勢［20］，東北地區(qū)高、低溫閾值與最長熱浪天數(shù)均呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢［21］，青藏地區(qū)在過去近60 年平均增暖速率是全球平均水平的2 倍以上［22］。另一方面，探究了氣候變化對(duì)生物活動(dòng)、植被動(dòng)態(tài)、土地生態(tài)系統(tǒng)、水循環(huán)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)等產(chǎn)生的影響［23-24］。研究表明，氣候變化促使中國植被覆蓋率和西北諸河流域水汽收支呈現(xiàn)整體上升趨勢［25-26］，然而在農(nóng)業(yè)方面，高溫、低溫及全年降水總量等氣候因子不利于農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率的提升［23］。對(duì)于氣候變化與糧食安全二者關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)氣候變化加劇了糧食價(jià)格上漲的趨勢，是造成饑餓人口急劇增加的主要原因［14］。學(xué)者們集中研究了氣候變化對(duì)糧食作物（水稻、玉米、小麥等）生產(chǎn)的影響［27-29］，發(fā)現(xiàn)氣溫、降水和日照等氣候變量對(duì)中國水稻和小麥單產(chǎn)的影響都存在“先增后減”的非線性關(guān)系［30］。在農(nóng)牧交錯(cuò)帶，糧食作物的氣候生產(chǎn)潛力呈現(xiàn)由南向北遞減的趨勢［31］，氣候變化對(duì)省域糧食生產(chǎn)的負(fù)向影響更為顯著［32］。此外，部分學(xué)者在立足全球氣候變暖的背景下，研究了糧食生產(chǎn)系統(tǒng)與氣候變化的相互作用關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在氣候變化增加糧食系統(tǒng)不確定性的同時(shí)，糧食系統(tǒng)生產(chǎn)要素的重新配置也加劇了氣候變化［33-34］，為氣候變化與糧食安全的研究指明了新方向。

以上研究為探討糧食安全與氣候變化之間的關(guān)系提供了豐富的理論基礎(chǔ)，但也存在不足之處：一方面現(xiàn)有研究多集中探究了氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)的影響，對(duì)糧食安全的衡量指標(biāo)較為單一，鮮有研究從不同維度綜合考量糧食安全水平；另一方面，較少關(guān)注氣候變化對(duì)不同糧食生產(chǎn)功能區(qū)糧食安全的差異性影響。因此，該研究基于省際面板數(shù)據(jù)，探究氣候變化對(duì)糧食安全的作用機(jī)制和實(shí)際影響效果，并分析氣候變化作用于不同糧食生產(chǎn)功能區(qū)糧食安全的區(qū)域差異，補(bǔ)充糧食安全影響因素的現(xiàn)有證據(jù)，以期為應(yīng)對(duì)氣候變化沖擊、保障糧食安全提供有益的政策啟示。

該研究力求在以下方面有所創(chuàng)新：一是驗(yàn)證氣候變化對(duì)糧食安全作用機(jī)制，為研究糧食安全影響因素提供新的實(shí)證證據(jù)；二是引入農(nóng)業(yè)技術(shù)這一調(diào)節(jié)變量，拓展研究視域；三是探討氣候變化對(duì)不同糧食生產(chǎn)功能區(qū)糧食安全的差異性影響以及農(nóng)業(yè)技術(shù)在三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)調(diào)節(jié)作用的強(qiáng)弱，為未來糧食安全保障工作提供科學(xué)依據(jù)和政策建議。

1.2 研究假設(shè)

全球氣候變化趨勢日漸加劇，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了重大危害，對(duì)糧食安全、能源安全、經(jīng)濟(jì)安全等安全要素產(chǎn)生了重大影響，對(duì)國家安全提出了重大挑戰(zhàn)［35-36］。一方面，以氣溫上升、降水頻率不確定性增加、極端天氣頻發(fā)為主要表征的氣候變化通過影響糧食生產(chǎn)、獲得與利用，引發(fā)糧價(jià)波動(dòng)，阻礙糧食供應(yīng)鏈暢通等方式，對(duì)糧食可用性、可獲得性、可利用性、穩(wěn)定性造成嚴(yán)重威脅，糧食安全面臨巨大隱患，形勢不容樂觀［3］；另一方面，農(nóng)業(yè)機(jī)械、灌溉技術(shù)、育種技術(shù)等農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為人為干預(yù)氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)影響的有效手段［37］，在氣候變化作用糧食安全的過程中起到了至關(guān)重要的作用。

1.2.1 氣候變化與糧食安全

（1）氣候變化對(duì)糧食可用性的影響。糧食可用性是指糧食生產(chǎn)和產(chǎn)量的保障力［38］。首先，氣候變化改變了糧食生產(chǎn)的溫度條件，大氣中不斷增加的二氧化碳所引起的氣溫升高縮短了糧食作物的正常生長周期，對(duì)糧食單產(chǎn)造成不可估量的損害［39］，威脅糧食供給與利用。其次，氣候變化引起降水異常，糧食生產(chǎn)的水分條件無法得到保障，造成糧食減產(chǎn)［40］。氣候變化通過影響降雨、蒸發(fā)、徑流等改變?nèi)蛩难h(huán)的現(xiàn)狀，引起水資源在時(shí)間和空間上的重新分配。降雨、土壤濕度等是糧食生產(chǎn)的必要條件，會(huì)因氣候變化導(dǎo)致的水資源不足而受到影響［41］。再次，氣候變暖加劇農(nóng)業(yè)病蟲害的爆發(fā)，導(dǎo)致糧食減產(chǎn)［42］。氣溫上升使得農(nóng)業(yè)害蟲的分布范圍突破低溫的限制，害蟲蟲卵的越冬北界北移，害蟲成活率提高，害蟲數(shù)量激增且危害期延長［43］。最后，氣候變化引發(fā)的極端氣候事件增多，對(duì)糧食供給穩(wěn)定帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。21 世紀(jì)以來，高溫、洪澇、干旱、臺(tái)風(fēng)、寒害等極端氣候事件發(fā)生的頻率大幅增加［44］，尤其是干旱和洪澇災(zāi)害發(fā)生概率較大，其導(dǎo)致的災(zāi)害損失約占?xì)庀鬄?zāi)害的70%～85%，嚴(yán)重影響了糧食生產(chǎn)環(huán)境［45］，造成糧食大幅減產(chǎn)。

（2）氣候變化對(duì)糧食可獲得性的影響。糧食可獲得性是指糧食價(jià)格平穩(wěn)、具備可獲得糧食的能力［46］。氣候變化導(dǎo)致糧食種植成本上升，引發(fā)糧食價(jià)格波動(dòng)［26］。氣候變化使得糧食作物所必需的溫度、水分、土壤等生產(chǎn)要素發(fā)生變化。為避免糧食產(chǎn)量減少，保持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定，會(huì)加大對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的投資，糧食種植成本由此上升。例如，為應(yīng)對(duì)氣溫上升，抗旱糧食品種的研發(fā)與應(yīng)用增加了技術(shù)資本與人力資本［47］；降水異常引發(fā)的災(zāi)害會(huì)增加水利設(shè)施資本的投入，強(qiáng)降雨沖刷使土地肥力下降，農(nóng)業(yè)化肥投入增加［48］；氣候變暖導(dǎo)致病蟲災(zāi)害頻發(fā)，農(nóng)藥投入增加及人工驅(qū)蟲等促使糧食生產(chǎn)成本上升［49］。以上因素皆導(dǎo)致了糧食生產(chǎn)成本的增加，不利于糧食價(jià)格與居民購買力的穩(wěn)定，對(duì)糧食的可獲得性提出了挑戰(zhàn)。

（3）氣候變化對(duì)糧食可利用性的影響。糧食可利用性是指保障糧食品質(zhì)、汲取糧食營養(yǎng)的能力［50］。一方面，二氧化碳排放量持續(xù)增加、氣溫升高及水資源不足，會(huì)引起小麥、玉米等糧食作物中的蛋白質(zhì)含量減少，使得糧食作物中的營養(yǎng)成分發(fā)生改變，破壞了其固有的營養(yǎng)成分結(jié)構(gòu)［51］。另一方面，光照變化也會(huì)導(dǎo)致低品質(zhì)作物出現(xiàn)可能性增加。若光照時(shí)間過長、光照過于強(qiáng)烈，溫度相應(yīng)升高，會(huì)使得作物成熟周期變短，生長過程中缺乏必要的營養(yǎng)元素；若光照時(shí)間不足，特別是在通風(fēng)透光不良的作物生產(chǎn)環(huán)境下，也會(huì)導(dǎo)致低品質(zhì)作物發(fā)生頻率加大［52］。此外，氣溫上升引起的病蟲害頻率增多也會(huì)使農(nóng)藥使用量增加，導(dǎo)致藥物殘留，引發(fā)糧食質(zhì)量安全問題［53］。

（4）氣候變化對(duì)糧食穩(wěn)定性的影響。糧食穩(wěn)定性主要保障糧食供產(chǎn)銷環(huán)節(jié)，即糧食供應(yīng)鏈的暢通［54］。一方面，氣候變化通過沖擊糧食供應(yīng)鏈的供給端威脅糧食安全。氣候變化對(duì)糧食穩(wěn)定性的影響最直觀體現(xiàn)在糧食供應(yīng)變化上。不同區(qū)域和種類的糧食作物產(chǎn)量對(duì)氣候變化的響應(yīng)各不相同［55］，面臨不同程度的減產(chǎn)問題，對(duì)糧食供應(yīng)穩(wěn)定性以及糧食消費(fèi)選擇造成影響。另一方面，氣候變化通過沖擊糧食供應(yīng)鏈的運(yùn)輸端影響糧食穩(wěn)定性。極端氣候會(huì)使局部區(qū)域道路受損，導(dǎo)致糧食運(yùn)輸受阻甚至運(yùn)輸鏈中斷，加大了糧食運(yùn)輸?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)性，嚴(yán)重?fù)p害糧食貿(mào)易鏈運(yùn)轉(zhuǎn)［2］，不利于糧食安全的穩(wěn)定性。

綜上，提出以下假設(shè)。

H1：氣候變化對(duì)糧食安全具有負(fù)向影響。

1.2.2 氣候變化、農(nóng)業(yè)技術(shù)與糧食安全

農(nóng)業(yè)技術(shù)的調(diào)節(jié)作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一，農(nóng)業(yè)技術(shù)通過改變糧食生產(chǎn)環(huán)境削弱氣候變化對(duì)糧食安全的不利影響［38］。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的提高，溫室大棚技術(shù)、節(jié)水灌溉、農(nóng)業(yè)抗旱、工程保水等農(nóng)業(yè)技術(shù)得到應(yīng)用和推廣，改善了糧食生長所需的自然條件，實(shí)現(xiàn)了蔬菜的反季節(jié)上市［56］，促使季節(jié)性干旱和局部干旱得到有效緩解，尤其對(duì)西部干旱區(qū)糧食產(chǎn)量的提高發(fā)揮了極大作用［57］。第二，農(nóng)業(yè)技術(shù)通過提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率減小了氣候變化對(duì)糧食安全的負(fù)向影響。引種及育種技術(shù)水平不斷提高，優(yōu)良作物品種得到優(yōu)化，增強(qiáng)了作物對(duì)高溫、干旱等惡劣環(huán)境的適應(yīng)性，提高了糧食單產(chǎn)和品質(zhì)［58］。利用農(nóng)業(yè)監(jiān)測技術(shù)適時(shí)調(diào)整農(nóng)業(yè)布局和結(jié)構(gòu)，可以有效降低氣候變暖對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的負(fù)面影響［59］?？梢?，運(yùn)用農(nóng)業(yè)技術(shù)來降低氣候變化對(duì)糧食生產(chǎn)種植的影響是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要手段。基于此，提出以下假設(shè)。

H2：農(nóng)業(yè)技術(shù)水平的提升可以削弱氣候變化對(duì)糧食安全的不利影響。

2 研究設(shè)計(jì)

2.1 模型構(gòu)建

2.1.1 基本模型

為驗(yàn)證假設(shè)1，該研究設(shè)定的基本模型如式（1）所示。其中：Food?Securityi，t代表第i個(gè)省第t年的糧食安全水平，Qi，t代表第i個(gè)省份第t年的平均積溫，Ji，t代表第i個(gè)省份第t年的降水量，Xi，t代表控制變量，μi和γt分別代表個(gè)體固定效應(yīng)和時(shí)間固定效應(yīng)，εi，t表示隨機(jī)擾動(dòng)項(xiàng)。

2.1.2 調(diào)節(jié)效應(yīng)模型

為更深入探討農(nóng)業(yè)技術(shù)在氣候變化影響糧食安全過程中的調(diào)節(jié)作用，引入交叉項(xiàng)Mi，t×Qi，t、Mi，t×Ji，t變量以驗(yàn)證調(diào)節(jié)作用，具體模型設(shè)定如式（2）所示。其中Mi，t表示第i個(gè)省份第t年的農(nóng)業(yè)技術(shù)水平。

2.2 變量定義與說明

2.2.1 被解釋變量

被解釋變量為糧食安全。聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）對(duì)糧食安全的定義做出3次轉(zhuǎn)變，由早期僅限于糧食供給層面轉(zhuǎn)變?yōu)?983 年后側(cè)重于家庭和個(gè)人食物獲取層面，再到1996年后，將食物的衛(wèi)生、健康標(biāo)準(zhǔn)及營養(yǎng)平衡納入糧食安全內(nèi)涵，外延上引入了人權(quán)和社會(huì)文化等因素。有關(guān)糧食安全如何測度的問題，國內(nèi)部分學(xué)者認(rèn)為糧食安全應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)數(shù)量安全［60］；也有學(xué)者堅(jiān)持宏觀安全與微觀安全相統(tǒng)一，在保證數(shù)量安全的同時(shí)突出質(zhì)量安全和生態(tài)安全［61-63］；還有學(xué)者將糧食供給、糧食獲取、糧食利用以及糧食穩(wěn)定性等方面考慮進(jìn)糧食安全體系［64］?；谝陨戏治?，結(jié)合聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）對(duì)糧食安全的定義，形成以糧食可用性、可獲得性、可利用性、穩(wěn)定性4 個(gè)變量為二級(jí)指標(biāo)，以平均膳食能量供應(yīng)充足率等13 個(gè)變量為三級(jí)指標(biāo)的糧食安全指標(biāo)體系（表1）。

表1 糧食安全指標(biāo)構(gòu)成

在糧食安全體系中，糧食可用性是糧食安全的必要條件，主要強(qiáng)調(diào)的是產(chǎn)量、能量以及營養(yǎng)物質(zhì)的供給，主要由人均糧食占有量、糧食生產(chǎn)平均值、平均蛋白質(zhì)供應(yīng)量、平均膳食能量供應(yīng)充足率來衡量［65］。即使有足夠可用的糧食供應(yīng)，糧食的獲取程度以及人們獲取糧食的能力仍然存在極大差異，這主要取決于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人們的購買力、糧食的稀缺程度以及糧食運(yùn)輸通達(dá)度等因素。糧食可獲得性由鐵路密度、人均國內(nèi)生產(chǎn)總值、食物不足發(fā)生率［66］來衡量。糧食安全還包括糧食利用方面。受健康衛(wèi)生條件、飲食習(xí)慣等因素影響［67］，糧食利用存在顯著的不均衡問題，肥胖與瘦弱并存等問題在兒童群體中尤其突出。糧食利用主要由基本飲用水服務(wù)普及度、基本衛(wèi)生服務(wù)普及度、5 歲以下兒童發(fā)育不良占比來衡量［68］。糧食穩(wěn)定性是決定國家能否實(shí)現(xiàn)長期糧食安全的重要因素，是糧食可用性、可獲得性、可利用性的重要保障，主要由谷物進(jìn)口依存度、人均糧食產(chǎn)量波動(dòng)性、人均糧食供給波動(dòng)性來衡量。

2.2.2 核心解釋變量

氣候變化為核心解釋變量，選取年平均積溫、年降水量作為氣候變化的衡量因子［30-32］。數(shù)據(jù)處理中，首先對(duì)各省份主要城市氣象站點(diǎn)逐日數(shù)據(jù)進(jìn)行逐月處理，分別計(jì)算出月均積溫、月降水量。若出現(xiàn)極端異常值，采用中位數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。其次，根據(jù)月均積溫、月降水量計(jì)算出年均積溫和年降水量。

2.2.3 調(diào)節(jié)變量

農(nóng)業(yè)技術(shù)為調(diào)節(jié)變量。農(nóng)業(yè)技術(shù)目前主要有農(nóng)業(yè)全要素生產(chǎn)率［69］、農(nóng)業(yè)專利質(zhì)量［70］和農(nóng)業(yè)專利數(shù)量［71］三類衡量標(biāo)準(zhǔn)，采用各省農(nóng)業(yè)專利數(shù)量來衡量農(nóng)業(yè)技術(shù)，主要考慮到中國各省份對(duì)于專利申請(qǐng)、審查、授權(quán)的制度法規(guī)基本是一致的，不同省份之間的專利數(shù)量具有可比性。

2.2.4 控制變量

在參考已有研究［72-73］的基礎(chǔ)上，引入了第一產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)力、第一產(chǎn)業(yè)增加值、農(nóng)藥使用量、化肥施用量、灌溉面積、能源消耗、農(nóng)業(yè)政策為控制變量。變量的測度方法見表2。

表2 變量說明及統(tǒng)計(jì)描述

2.3 糧食安全指數(shù)測算方法

2.3.1 極差標(biāo)準(zhǔn)化法

糧食安全指標(biāo)處理中，首先采用極差標(biāo)準(zhǔn)化法對(duì)正向指標(biāo)與負(fù)向指標(biāo)做標(biāo)準(zhǔn)化處理。Xij為第i個(gè)省第j項(xiàng)指標(biāo)的原始數(shù)據(jù)；X'ij為對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化變量值，maxXij、minXij分別表示第j項(xiàng)指標(biāo)的最大值和最小值。

2.3.2 變異系數(shù)賦權(quán)法

該研究采用變異系數(shù)賦權(quán)法［74］為三級(jí)指標(biāo)指標(biāo)賦權(quán)。變異系數(shù)賦權(quán)法是一種客觀賦權(quán)方法，直接利用各項(xiàng)指標(biāo)所包含的信息進(jìn)行賦權(quán)。具體計(jì)算方法見式（5）、式（6）。其中，CVj表示三級(jí)指標(biāo)j的變異系數(shù)，Sj表示指標(biāo)j的標(biāo)準(zhǔn)差表示指標(biāo)的j的平均值，wj表示指標(biāo)j的權(quán)重。

各三級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算結(jié)果見表3。

表3 三級(jí)指標(biāo)權(quán)重

以三級(jí)指標(biāo)權(quán)重為基礎(chǔ)，對(duì)1990—2020 各省份的糧食可用性（y1）、可獲得性（y2）、可利用性（y3）和穩(wěn)定性（y4）進(jìn)行評(píng)價(jià)，分別得到二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2.3.3 雷達(dá)圖面積模型計(jì)算法

糧食安全指數(shù)采用雷達(dá)圖面積模型來計(jì)算［68］。當(dāng)系統(tǒng)安全性取決于各子系統(tǒng)的狀態(tài)及其交互作用時(shí)，可使用雷達(dá)圖面積模型來集成子系統(tǒng)的狀態(tài)信息。就糧食安全而言，充足可用的糧食顯然是糧食安全的第一前提，在此基礎(chǔ)上糧食安全尚需要通過糧食獲取和糧食利用來實(shí)現(xiàn)，而如何穩(wěn)定、可靠地供給、獲取和利用糧食則需要糧食穩(wěn)定性作為保障。可見，可用性（y1）、可獲得性（y2）、可利用性（y3）、穩(wěn)定性（y4）構(gòu)成了對(duì)糧食安全的閉合傳遞關(guān)系，使用雷達(dá)圖面積模型能夠更好地反映這種關(guān)系。

2.4 數(shù)據(jù)來源

選取1990—2020 年31 個(gè)省份的面板數(shù)據(jù)來驗(yàn)證氣候變化對(duì)糧食安全的影響。限于數(shù)據(jù)可得性等原因，研究未涉及香港、澳門和臺(tái)灣地區(qū)。數(shù)據(jù)來自國家統(tǒng)計(jì)局、各省份統(tǒng)計(jì)局、中華糧網(wǎng)、國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心、國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫、FAO 數(shù)據(jù)庫等。為便于比較分析和檢驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)論的穩(wěn)健性，該研究對(duì)各糧食生產(chǎn)功能區(qū)進(jìn)行細(xì)分考察，根據(jù)《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要（2008—2020）》的標(biāo)準(zhǔn)劃分為糧食主產(chǎn)區(qū)、主銷區(qū)和產(chǎn)銷平衡區(qū)。其中，糧食主產(chǎn)區(qū)包括遼寧、吉林、黑龍江、內(nèi)蒙古、河北、山東、安徽、江蘇、江西、河南、湖南、四川和湖北13個(gè)省份；主銷區(qū)包括北京、上海、天津、浙江、海南、廣東和福建7個(gè)省份；產(chǎn)銷平衡區(qū)包括山西、廣西、重慶、云南、貴州、陜西、甘肅、青海、西藏、寧夏和新疆11個(gè)省份。

3 實(shí)證分析

3.1 現(xiàn)狀分析

3.1.1 糧食安全發(fā)展趨勢

通過對(duì)糧食安全指數(shù)數(shù)據(jù)處理，得到1990—2020 年糧食安全變化趨勢（圖1）。由圖1 可知，1990—2020 年全國以及三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)的糧食安全指數(shù)均在0.65～1.20之間浮動(dòng)。總體上看，糧食安全水平呈上升趨勢，在1995年和2003年出現(xiàn)兩個(gè)低峰，這大概率是由于1995年通貨膨脹引起的糧價(jià)大漲，造成居民糧食消費(fèi)心理恐慌，導(dǎo)致糧食安全水平有所降低。2003年中國糧食產(chǎn)量同比1998 年下降0.81 億t，這主要是由于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的發(fā)展占用了部分耕地，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力供給不足，糧食補(bǔ)貼政策還未實(shí)行，農(nóng)民生產(chǎn)積極性不高導(dǎo)致。自2004 年實(shí)行糧食直接補(bǔ)貼政策以來，中國糧食產(chǎn)量“十二連增”，糧食安全水平持續(xù)上升。近幾年，中國面臨著復(fù)雜的國內(nèi)外形勢，第一產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)力不斷縮減，糧食進(jìn)口大幅攀升，氣候變化導(dǎo)致的自然災(zāi)害頻發(fā)等因素降低了糧食安全水平。三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)總體趨勢大致相同，主產(chǎn)區(qū)的糧食安全水平整體高于其他兩大區(qū)域，產(chǎn)銷平衡區(qū)糧食安全水平低于全國平均水平。

圖1 1990—2020年糧食安全指數(shù)變化趨勢

通過對(duì)糧食安全二級(jí)指標(biāo)數(shù)據(jù)整理，得到1990—2020 年全國與三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)糧食可用性、可獲得性、穩(wěn)定性、可利用性變化趨勢（圖2）。由圖2 所示：①全國糧食可用性曲線變動(dòng)相對(duì)平緩，整體呈現(xiàn)上升趨勢。三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)中，主產(chǎn)區(qū)的糧食可用性水平上升幅度最明顯，整體高于其他兩大區(qū)域；主銷區(qū)和產(chǎn)銷平衡區(qū)糧食可用性水平低于全國平均水平。其中，主銷區(qū)的可用性水平最低。②全國糧食可獲得性指數(shù)總體為上升趨勢，這表示居民購買力不斷提升。分區(qū)域看，主銷區(qū)糧食獲取能力最強(qiáng)，這主要?dú)w因于主銷區(qū)多位于東部發(fā)達(dá)地區(qū)，人均GDP 較高，購買力較強(qiáng)；產(chǎn)銷平衡區(qū)多地處中西部區(qū)域，受自然條件限制，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，糧食獲取能力弱于主銷區(qū)和主產(chǎn)區(qū)。③糧食穩(wěn)定性在1993 年和2003年出現(xiàn)兩次較大波動(dòng)，2004—2017年趨于平穩(wěn)，2017年后穩(wěn)定性水平下降。在三大區(qū)域中，主產(chǎn)區(qū)糧食穩(wěn)定性波動(dòng)最為明顯，主銷區(qū)次之，產(chǎn)銷平衡區(qū)波動(dòng)相對(duì)較小。這主要因?yàn)楫a(chǎn)銷平衡區(qū)糧食產(chǎn)量基本能保持省域內(nèi)的自給自足，且產(chǎn)銷平衡區(qū)基本分布欠發(fā)達(dá)地區(qū)，規(guī)模效應(yīng)低，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相較于主產(chǎn)區(qū)和主銷區(qū)更加落后，物價(jià)水平較低且更趨于平穩(wěn)。④糧食可利用性指數(shù)整體呈現(xiàn)上升趨勢。隨著“健康中國”戰(zhàn)略的實(shí)施，基本公共衛(wèi)生服務(wù)和飲用水的普及度越來越高，營養(yǎng)不足發(fā)生率逐漸下降，公眾的健康意識(shí)越來越強(qiáng)。三大區(qū)域中，主銷區(qū)糧食可利用性水平高于其他兩大區(qū)域和全國平均水平。

圖2 1990—2020年糧食安全二級(jí)指標(biāo)變化現(xiàn)狀

3.1.2 氣候變化發(fā)展趨勢

通過對(duì)兩大氣候因子數(shù)據(jù)整理，得到1990—2020 全國氣候變化趨勢（圖3）。由圖3 所示，全國年降水量波動(dòng)較為明顯，整體呈上升趨勢浮動(dòng)，在1993、1998、2010、2016 年出現(xiàn)四個(gè)高峰值，2016 年降水量明顯高于其他年份，在2007、2011年出現(xiàn)兩個(gè)降水低峰值。全國年均積溫在13～15 ℃區(qū)間內(nèi)浮動(dòng)，總體呈上升趨勢變化，在1998、2007、2017、2019 年出現(xiàn)四個(gè)較為明顯的年均積溫高峰，在1993、1996、2012 出現(xiàn)三個(gè)低峰。1990—2020 年全國氣候變化的主要特征是積溫呈上升趨勢變化，降水變化極不穩(wěn)定。氣候變化最直接的特征是氣候變暖，這為農(nóng)作物熟制北移、冬季凍害減輕帶來有利影響［34］，但同時(shí)也會(huì)加劇干旱、引發(fā)病蟲害、影響農(nóng)作物品質(zhì)、導(dǎo)致極端天氣增加，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成威脅。

圖3 1990—2020年全國氣候變化趨勢

3.2 基準(zhǔn)回歸結(jié)果分析

通過數(shù)據(jù)處理得到基準(zhǔn)回歸結(jié)果（表4）。表4 顯示，積溫對(duì)糧食安全在1%的顯著性水平上具有負(fù)向影響，降水在5%的顯著性水平上對(duì)糧食安全具有抑制作用?？傮w來說氣候變化兩大因子對(duì)糧食安全具有顯著的負(fù)向影響，假設(shè)H1 得到驗(yàn)證。即氣溫上升縮短農(nóng)作物生長周期，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)病蟲害增多，造成糧食減產(chǎn)；降水不規(guī)律性增加了洪澇、地質(zhì)等災(zāi)害發(fā)生的可能性，對(duì)糧食生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)造成破壞，威脅糧食供給與利用?？刂谱兞恐校Z食保護(hù)價(jià)收購政策和糧食直接補(bǔ)貼政策對(duì)糧食安全皆具有顯著的正向影響，這說明推行積極有效的農(nóng)業(yè)政策可以幫助種糧戶度過受災(zāi)年份，獲得基本的糧食種植保障性收入，也可以在一定程度上減少農(nóng)業(yè)從業(yè)人員的流失。

表4 基準(zhǔn)回歸結(jié)果

控制變量中第一產(chǎn)業(yè)勞動(dòng)力、農(nóng)藥、灌溉面積、能源消耗對(duì)糧食安全的影響不顯著，可能有以下原因。據(jù)中國統(tǒng)計(jì)年鑒相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，1990—2020 年我國第一產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)、農(nóng)藥使用量總體呈下降趨勢，第一產(chǎn)業(yè)能源消耗量呈先增后減趨勢。隨著綠色環(huán)保理念的推廣與“碳中和”政策的實(shí)施，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)愈發(fā)減少對(duì)農(nóng)藥與能耗資源的依賴，但我國糧食產(chǎn)量與糧食安全保障水平卻連年穩(wěn)步提升，表明以上控制變量對(duì)糧食安全保障并不明顯。1990—2020 年我國萬畝以上灌溉區(qū)數(shù)得到明顯增長，但灌溉設(shè)施多建于改革開放之前，工程設(shè)施損壞報(bào)廢嚴(yán)重，對(duì)有效灌溉面積造成影響；且2000年以后，我國啟動(dòng)了地下水保護(hù)計(jì)劃，使得糧食主產(chǎn)區(qū)機(jī)井報(bào)廢問題較大，降低了灌溉面積對(duì)糧食安全的保障作用。

3.3 穩(wěn)健性檢驗(yàn)

借鑒王偉同等［75］的做法，利用可觀測變量度量未觀測變量帶來偏誤的可能性，對(duì)遺漏變量導(dǎo)致的內(nèi)生性問題做進(jìn)一步分析。首先，構(gòu)建模型1 與模型3 兩個(gè)受約束模型。模型1只引入解釋變量，即積溫和降水兩大氣候因子?？紤]到農(nóng)業(yè)政策直接作用于糧食安全保障的有效性，模型3 引入兩大農(nóng)業(yè)政策，即糧食保護(hù)價(jià)收購政策和糧食直接補(bǔ)貼政策，從而得到兩個(gè)受約束模型下氣候因子的估計(jì)系數(shù)βm。其次，構(gòu)造兩個(gè)完整模型，即在模型1和模型3 的基礎(chǔ)上引入其他控制變量得到模型2 和模型4，兩個(gè)完整模型下氣候因子的估計(jì)系數(shù)為βn。最后，計(jì)算變動(dòng)系數(shù)ε=|βn/(βm-βn)|。ε越大，越可以間接表明遺漏變量影響核心解釋變量參數(shù)估計(jì)值的可能性越小。檢驗(yàn)結(jié)果見表5。積溫和降水的變動(dòng)系數(shù)遠(yuǎn)大于1，表明由未觀測變量造成估計(jì)偏誤的可能性很小，可以基本排除估計(jì)結(jié)果因遺漏變量而出現(xiàn)估計(jì)偏誤的可能。

表5 穩(wěn)健性檢驗(yàn)結(jié)果

3.4 農(nóng)業(yè)技術(shù)的調(diào)節(jié)效應(yīng)分析

通過數(shù)據(jù)處理得到農(nóng)業(yè)技術(shù)的調(diào)節(jié)效應(yīng)檢驗(yàn)結(jié)果（表6）。表6顯示，積溫和降水對(duì)糧食安全影響的主效應(yīng)系數(shù)皆為負(fù)，農(nóng)業(yè)技術(shù)與積溫的交互項(xiàng)系數(shù)在1%的水平下顯著為正，說明農(nóng)業(yè)技術(shù)作為調(diào)節(jié)變量，顯著削弱了積溫上升對(duì)糧食安全的負(fù)向影響，但農(nóng)業(yè)技術(shù)與降水的交互項(xiàng)系數(shù)不顯著，假設(shè)H2總體上得到驗(yàn)證。隨著科技水平的提升，諸如育種技術(shù)、溫室暖棚技術(shù)等農(nóng)業(yè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在很大程度上彌補(bǔ)了氣候變化導(dǎo)致的水、熱等資源的不足，緩解了氣候?yàn)?zāi)害對(duì)糧食生產(chǎn)的沖擊，有效保障了糧食生產(chǎn)安全。農(nóng)業(yè)技術(shù)與降水交互項(xiàng)系數(shù)不顯著，可能有兩方面的原因：一方面，從1990—2020年全國降水現(xiàn)狀可以看出，降水呈現(xiàn)極不規(guī)律的變動(dòng)趨勢。有研究表明，在降雨量減少20%的情況下，任何提升糧食作物產(chǎn)量的技術(shù)都會(huì)失效［76］?？梢?，農(nóng)業(yè)技術(shù)對(duì)緩解降水造成的負(fù)面影響是相對(duì)的。另一方面，由于灌溉設(shè)施興建較早，工程設(shè)施損壞較重，加之地下水保護(hù)計(jì)劃啟動(dòng)造成較嚴(yán)重的機(jī)井報(bào)廢問題，削弱了灌溉技術(shù)對(duì)降水不穩(wěn)定的調(diào)節(jié)作用。

表6 農(nóng)業(yè)技術(shù)調(diào)節(jié)效應(yīng)結(jié)果

3.5 氣候變化對(duì)糧食安全影響的區(qū)域差異

上述研究已表明，氣候變化兩大因子會(huì)顯著降低糧食安全水平，農(nóng)業(yè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用會(huì)削弱這種抑制作用。在此基礎(chǔ)上，將研究區(qū)域細(xì)分，進(jìn)一步探討氣候變化對(duì)不同糧食生產(chǎn)功能區(qū)糧食安全影響的差異。氣候變化對(duì)三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)糧食安全的直接作用結(jié)果見表7。積溫和降水對(duì)產(chǎn)銷平衡區(qū)糧食安全皆在5%的顯著性水平上具有負(fù)向影響，對(duì)其他兩大糧食生產(chǎn)功能區(qū)糧食安全的影響不顯著?？傮w上看，產(chǎn)銷平衡區(qū)氣候變化對(duì)糧食安全的負(fù)向影響最大。產(chǎn)銷平衡區(qū)多位于中西部地區(qū)，自然環(huán)境相對(duì)脆弱，糧食生產(chǎn)與銷售相對(duì)于主產(chǎn)區(qū)來說僅能達(dá)到平衡狀態(tài)。當(dāng)氣候變化引發(fā)的干旱、洪澇、病蟲害及極端天氣沖擊時(shí)，其糧食生產(chǎn)與銷售的平衡關(guān)系被打破，引發(fā)糧價(jià)波動(dòng)等問題，不利于保障糧食的有效供應(yīng)。此外，產(chǎn)銷平衡區(qū)相較于東部省區(qū)而言經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，自然災(zāi)害預(yù)防監(jiān)測系統(tǒng)及農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施欠完善，一旦受到氣候?yàn)?zāi)害沖擊，自身農(nóng)業(yè)系統(tǒng)恢復(fù)力較差，對(duì)糧食安全的負(fù)向影響更大。

表7 氣候變化對(duì)糧食安全影響的區(qū)域差異

農(nóng)業(yè)技術(shù)的調(diào)節(jié)作用在三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)體現(xiàn)出了差異性（表8）。表8顯示，農(nóng)業(yè)技術(shù)的調(diào)節(jié)作用主要體現(xiàn)在削弱了積溫對(duì)糧食安全的負(fù)向影響，在降水的影響調(diào)節(jié)方面不明顯。主產(chǎn)區(qū)積溫對(duì)糧食安全影響的主效應(yīng)系數(shù)顯著為負(fù)，積溫與農(nóng)業(yè)技術(shù)的交互項(xiàng)系數(shù)在5%的水平上顯著為正，表明農(nóng)業(yè)技術(shù)顯著削弱了主產(chǎn)區(qū)積溫對(duì)糧食安全的抑制作用。其他兩大區(qū)域的調(diào)節(jié)作用并不顯著。綜合來看，農(nóng)業(yè)技術(shù)在糧食主產(chǎn)區(qū)發(fā)揮的調(diào)節(jié)作用最強(qiáng)，糧食主產(chǎn)區(qū)承擔(dān)著70%以上的糧食產(chǎn)量和80%左右的商品糧供給，糧食供給體量大，關(guān)系著全國的糧食安全。相較于其他兩大區(qū)域，主產(chǎn)區(qū)糧食安全的戰(zhàn)略地位決定著國家將先進(jìn)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)保障技術(shù)向其傾斜力度更大。此外，主產(chǎn)區(qū)自身糧食生產(chǎn)規(guī)?；芰^強(qiáng)，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平較高，對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的適用性和推廣性相比于主銷區(qū)和產(chǎn)銷平衡區(qū)更強(qiáng)，因此，農(nóng)業(yè)技術(shù)在主產(chǎn)區(qū)發(fā)揮的積極影響最大。

表8 農(nóng)業(yè)技術(shù)調(diào)節(jié)效應(yīng)的區(qū)域差異

4 結(jié)論與啟示

4.1 主要結(jié)論

該研究分析了氣候變化影響糧食安全的作用機(jī)制，構(gòu)建了調(diào)節(jié)效應(yīng)模型，分析了農(nóng)業(yè)技術(shù)在氣候變化對(duì)糧食安全影響過程中的調(diào)節(jié)作用，并基于31 個(gè)省份的面板數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了實(shí)證檢驗(yàn)。主要結(jié)論如下：①氣候變化的兩大因子——積溫和降水皆對(duì)糧食安全具有抑制作用。積溫在1%的顯著性水平上對(duì)糧食安全具有負(fù)向影響，降水在5%的顯著性水平上負(fù)向影響了糧食安全。②農(nóng)業(yè)技術(shù)在氣候變化對(duì)糧食安全的抑制過程中起到了調(diào)節(jié)作用，主要削弱了積溫對(duì)糧食安全的負(fù)向影響，但對(duì)降水作用糧食安全的調(diào)節(jié)效果并不明顯。③分區(qū)域看，氣候變化對(duì)糧食產(chǎn)銷平衡區(qū)的負(fù)向影響最大，對(duì)糧食主產(chǎn)區(qū)和主銷區(qū)的抑制作用不明顯。農(nóng)業(yè)技術(shù)在三大糧食生產(chǎn)功能區(qū)的調(diào)節(jié)作用依舊體現(xiàn)在積溫影響糧食安全的過程中，在糧食主產(chǎn)區(qū)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的最強(qiáng)，在主銷區(qū)和產(chǎn)銷平衡區(qū)發(fā)揮的調(diào)節(jié)作用并不顯著。

4.2 政策啟示

以上結(jié)論對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化，保障糧食安全具有重要的政策啟示。

（1）針對(duì)氣候變化兩大因子對(duì)糧食安全的抑制作用，一方面，應(yīng)強(qiáng)化應(yīng)對(duì)氣候變化的能力，完善自然災(zāi)害防控體系建設(shè)，提升氣象災(zāi)害的預(yù)報(bào)能力；另一方面，需要完善糧食儲(chǔ)備管理機(jī)制。國家應(yīng)通過宏觀調(diào)控穩(wěn)定糧食生產(chǎn)周期的持續(xù)性，提升糧食儲(chǔ)備管理力度，優(yōu)化糧食儲(chǔ)備結(jié)構(gòu)，以期應(yīng)對(duì)短期內(nèi)的糧食危機(jī)。

（2）針對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)在氣候變化作用于糧食安全過程中的調(diào)節(jié)作用，一方面，應(yīng)堅(jiān)決貫徹落實(shí)“藏糧于技”的戰(zhàn)略方針，因地制宜調(diào)整糧食耕作制度和種植結(jié)構(gòu)，培育優(yōu)化優(yōu)良作物品種，采取綜合配套技術(shù)提高抵御自然災(zāi)害的能力，提升作物對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性；另一方面，農(nóng)業(yè)技術(shù)雖然在積溫影響糧食安全的過程中起到了調(diào)節(jié)作用，但對(duì)降水影響的調(diào)節(jié)作用并不明顯，表明我國應(yīng)對(duì)氣候變化的農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣機(jī)制和整體轉(zhuǎn)化率還有待提高。因此，要制定氣候變化科技發(fā)展中長期戰(zhàn)略規(guī)劃，優(yōu)化配置科學(xué)技術(shù)研制資源，穩(wěn)步推進(jìn)符合我國農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀的氣候友好科技研發(fā)、轉(zhuǎn)化、推廣機(jī)制，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造更有利的外部條件。

（3）不同糧食生產(chǎn)功能區(qū)應(yīng)結(jié)合本區(qū)域糧食安全戰(zhàn)略定位從不同側(cè)重方向保障區(qū)域糧食安全。糧食主產(chǎn)區(qū)因技術(shù)、資源條件更具有優(yōu)勢，受氣候沖擊作用較小，其戰(zhàn)略地位關(guān)乎國家整體糧食安全。要加強(qiáng)對(duì)糧食主產(chǎn)區(qū)的政策傾斜和資金投入，推動(dòng)主產(chǎn)區(qū)優(yōu)化生產(chǎn)、經(jīng)營，加快提升糧食生產(chǎn)綜合能力，為商品糧生產(chǎn)提供全產(chǎn)業(yè)鏈的配套設(shè)施。糧食主銷區(qū)多位于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域，城鎮(zhèn)化水平較高，糧食種植規(guī)模較小，糧食生產(chǎn)所受氣候變化影響的規(guī)模反應(yīng)不強(qiáng)。糧食主銷區(qū)可以充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)、科技優(yōu)勢，發(fā)展集約化、現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)以提高糧食自給率，加強(qiáng)在國內(nèi)糧食商品產(chǎn)業(yè)鏈中的地位，在加工貿(mào)易、運(yùn)輸、銷售等下游產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)上做出積極貢獻(xiàn)。糧食產(chǎn)銷平衡區(qū)受制于自然地理因素，受氣候變化沖擊較大，且受農(nóng)業(yè)技術(shù)的調(diào)節(jié)作用較弱。政府應(yīng)加大政策扶持力度，通過金融機(jī)構(gòu)為產(chǎn)銷平衡區(qū)的糧食種植戶提供糧食生產(chǎn)資金保障，提高種植戶抵御風(fēng)險(xiǎn)能力和糧食生產(chǎn)積極性，維持區(qū)域產(chǎn)銷平衡，減輕氣候?yàn)?zāi)害的影響。

4.3 局限性和研究展望

該研究引入農(nóng)業(yè)技術(shù)調(diào)節(jié)變量，分析了氣候變化對(duì)糧食安全的影響機(jī)制，通過實(shí)證檢驗(yàn)得出了具有一定實(shí)踐價(jià)值的研究結(jié)論，但還存在一些不足：第一，僅基于省域尺度進(jìn)行分析，未來可立足于市域、縣域尺度，通過不同區(qū)域、不同尺度的綜合研究，深入剖析氣候變化對(duì)糧食安全的影響程度。第二，僅考慮了氣候變化對(duì)糧食安全的單向影響，未深入探討糧食系統(tǒng)對(duì)氣候變化的反作用機(jī)理和傳導(dǎo)路徑。未來研究可將糧食系統(tǒng)及農(nóng)業(yè)體系的碳排放作為切入點(diǎn)，探究其對(duì)氣候變化影響的貢獻(xiàn)度。第三，該研究僅著眼于國內(nèi)視角，未來應(yīng)加強(qiáng)對(duì)國際及多區(qū)域糧食安全的戰(zhàn)略研究，把中國糧食安全放在全球糧食安全評(píng)價(jià)體系中進(jìn)行綜合分析，針對(duì)不同地區(qū)、不同國家制定差異性糧食安全保障戰(zhàn)略。