山东省粮食单产波动特征及影响因素分析

栾 健 周玉玺

（山东农业大学经济管理学院三农问题研究中心，山东 泰安 271018）

山东省是我国重要的粮食生产基地和运输基地，对于维持粮食供需平衡、保障国家粮食安全起着举足轻重的作用。粮食总产量的直接影响因素可分为粮食单产和粮食播种面积。随着第二、三产业的不断发展和城市化进程的加快，耕地面积不可避免地受到挤压。面对粮食播种面积提升的“瓶颈”状态，提高粮食单产对于确保粮食总量安全至关重要［1］［2］。而粮食单产波动状况直接影响粮食总产量及其稳定性［3－5］。近年来，随着粮食作物种植技术的不断提升、化肥等投入要素不断增加以及作物品种的不断更新，粮食单产随时间增长的趋势较为明显，粮食总产量及稳定性不断提升。与此同时，粮食单产在某些时段还表现出偏离时间趋势的波动，这种波动是导致粮食总产量波动的主要因素［6］。近年来，已有较多学者从粮食单产的空间差异性、时序变化规律和阶段特征对全国、东北地区、江淮地区、环渤海地区粮食单产波动状况进行了研究［2，4－8］，而针对山东省的研究相对不足。本文基于山东省1978－2012年粮食生产数据，通过测算粮食单产的波动指数、波动周期和幅度，分析粮食单产波动特征；并利用灰色关联分析法剖析各影响因素对粮食单产波动的作用。

一、山东省粮食单产波动特征

2012年，山东省粮食单产6263.81 千克／公顷，高于5301.76 千克／公顷的全国平均水平。从图1 粮食单产变化趋势（粮食单产3年移动平均线）可以看出，粮食单产总体呈现阶梯状提升趋势：1978－1981年间，粮食单产变化区间为2500－3000 千克／公顷；1982－1989年，粮食单产提升至3000－4000 千克／公顷；1990－1994年，粮食单产提升至4000－5000 千克／公顷；1995年，粮食单产再次突破5000 千克／公顷，并一直持续到2007年；此后，山东省粮食单产稳定至6000 千克／公顷之上。

图1 山东省粮食单产变化趋势（1978－2012）

（一）粮食单产波动指数测定方法

本文通过测算粮食单产波动指数刻画粮食单产的波动程度，利用最优拟合方法，求出各年粮食单产的趋势值，即粮食单产随时间变化的长期趋势产量，再计算出粮食实际单产与长期趋势产量项之间的差值，即为粮食单产短期波动项，从而计算粮食单产波动指数。用公式表示为：

（1）式中，yt是t年粮食实际单产，是t年粮食长期趋势产量项。表示粮食单产剔除长期趋势后的短期波动，该短期波动与粮食长期趋势项的比值则表示粮食单产的波动程度，即粮食单产波动指数Ip。另一方面，还可以表示粮食单产的稳定程度越大，说明粮食单产波动程度越大，越偏离粮食长期趋势，因此稳定性越差；越小，说明粮食单产波动程度越小，越接近粮食长期趋势，因此稳定性越好。

在对回归方程进行拟合时，本文选取了多种拟合模型（线性模型、二次式型、三次式型、指数模型）。通过分析拟合结果，三次式型在拟合优度、t 检验、F 检验方面均优于其他模型，因此选择三次式型作为粮食单产拟合方程，表示为：

（二）波动指数计算结果及特征解析

1.山东省粮食单产波动指数

根据上文提出的测算方法，将山东省1978－2012年粮食单产数据代入公式中，计算波动指数，并绘制出粮食单产波动曲线如下图2：

图2 山东省粮食单产波动曲线（1978－2012）

依据周期波动理论，本文以“谷—峰—谷”之间的循环为界限，从波动指数降到谷底后回升开始，直到再次降到谷底的过程作为一个波动周期。再结合实际要求，幅差需要大于5%的原则，按照“谷—峰—谷”的形态特征形成一个完整的波动周期［9－10］，山东省1978－2012年粮食单产波动可以划分为7 个周期，如表1 所示。

2.波动特征分析

（1）各波动周期属于典型的古典型波动。根据波动的性质，可将波动划分为增长型波动和古典型波动：增长率出现下降后仍然表现为正值，为增长型波动，一般波峰波谷都为正值；增长率出现下降后由正转负，为古典型波动，一般波峰为正波谷为负。因此，山东省粮食单产波动周期中7 个周期波谷均为负值，属于古典型波动。

表1 山东省粮食单产波动周期（1978－2012）

（2）波动周期长度表现出不规则性。平均年距为4.86，表明平均几乎每5年就要发生一次波动，除第1 周期、第3 周期和第6 周期年距分别为3、3、4，属于基钦周期之外，其他周期均较长，且长度表现为5、6、8 不等。波动周期长度的不规则性说明山东省粮食单产波动不稳定，变异程度较大。

（3）波动高度总体来看呈现下滑趋势，波动深度变化幅度较大。波动高度指的是每个周期的波峰，主要代表着每个周期粮食单产的扩张能力；波动深度即每个周期的波谷，主要反映了每个周期粮食单产的收缩能力。从表1 中可以看出，波峰最大值9.00%出现在第2 周期，且随着时间推移各周期波峰值大致呈现下降趋势；波谷值变化幅度较大，如从第6 周期的－12.58%到第7周期的－1.42%，且波谷变化呈现出不规律性。波动高度和波动深度的变化趋势表明山东省粮食单产扩张能力在不断削弱。

（4）波动幅度较大。总体来看，各周期平均波动幅度为13.93%，除第7 周期波动幅度仅为4.17%，属于弱幅型波动周期（S＜10）外，其余6 个周期均为中幅型波动周期（10＜S＜20）。波动幅度最大的周期出现在1981－1989年，振幅为19.07%，接近强幅型波动。因此，从山东省各波动周期的波动幅度来看，山东省粮食单产的稳定性较差。

二、山东省粮食单产波动影响因素分析

（一）研究方法及变量选择

粮食单产波动主要受自然因素、经济因素、农业政策等多种因素的影响，但造成某次波动的主要原因往往只有一种或少数几种因素起主要作用。一般来说，自然灾害（山东地区多发生旱灾）的发生和农业政策的短期调整是造成粮食波动变化的主要原因，而良种普及、栽培技术等因素主要影响着粮食单产的趋势性变化，并不是影响粮食单产波动的首要原因。本文通过使用灰色关联分析法，测算各影响因素与粮食单产波动的关联程度。具体步骤为：

1.确定分析序列。本文将因变量粮食单产波动指数作为母序列x0（t），各影响因素作为子序列xi（t）。

2.使用初值法对母序列和各子序列进行无量纲化处理。

3.计算各子序列与母序列在t 时刻的绝对差值：

4.计算两极最大差和最小差，用公式表示为：

6.计算关联度：

本文选择的影响因素主要有：旱灾成灾面积x1、有效灌溉面积x2、单位化肥施用折纯量x3、单位农业机械总动力x4、农林牧渔业从业人员x5。各数据指标均来自《山东统计年鉴》（1979－2013）。选取指标的原因如下：（1）在所有自然灾害中，干旱灾害对山东省粮食生产的影响极大，是山东省主要发生的自然灾害。本文通过选取旱灾成灾面积，测算自然灾害的周期性变化对粮食单产的波动影响；（2）有效灌溉面积反映的是农田水利基础设施状况，是抵御干旱灾害的重要措施，因此，有效灌溉面积的变化会直接影响到自然灾害导致的粮食灾损率，间接对粮食单产的波动造成影响；（3）农业政策的短期调整是导致粮食单产波动的主要原因，属于影响粮食生产的宏观因素，具有难以直接测量的特点。而农业政策的短期变化会作用在后续时段的微观投入要素上，从而影响粮食单产波动。因此，本文选择单位化肥施用折纯量、单位农业机械总动力和农林牧渔从业人员作为影响因素，通过这三种投入要素的波动变化间接反映农业政策的短期调整对粮食单产波动的影响。

（二）实证结果分析

通过灰色关联分析法测算粮食单产波动指数与各影响因素之间的关联程度如表2 所示：

表2 粮食单产波动指数影响因素关联度分析

通过表2 可以看出，各影响因素对山东省粮食单产波动的关联度均较高，其中旱灾成灾面积、有效灌溉面积、农林牧渔从业人员的关联度均大于0.7，表现为强度关联；单位化肥施用折纯量和单位农业机械总动力的关联度大于0.35，属于中度关联。从关联序上来看，各影响因素的影响程度从高到低为：农林牧渔从业人员＞有效灌溉面积＞旱灾成灾面积＞单位化肥施用折纯量＞单位农业机械总动力。本文将旱灾成灾面积和有效灌溉面积归纳为旱灾受灾与抵御能力因素，主要表示自然灾害对粮食单产波动的影响；将单位化肥施用折纯量、单位农业机械总动力和农林牧渔从业人员的变化归纳为短期农业政策影响因素。结果表明，旱灾受灾与抵御能力因素的平均关联度为0.815，高于短期农业政策影响因素（0.690），是影响粮食单产波动的首要因素。

以上分析是针对山东省粮食单产1978－2012年整体时段波动因素的总体分析。但在不同时期和不同发展阶段，各影响因素的影响效果仍处于变化过程中。因此，下面将按照山东省粮食生产发展状况，结合粮食单产波动特征进行阶段性分析：

1.改革发展阶段（1978－1981年）。山东省自1978年陆续进行农业改革，并于1979年开始推行家庭联产承包责任制，且国家推行一系列支农政策，1979年粮食单产波动指数明显提升至4.96%。然而，后续两年并未延续上升趋势，主要原因在于临时性的自然灾害影响，如在1981年，山东省旱灾受灾面积4104.7 千公顷，成灾面积2150 千公顷。严重的干旱灾害极大程度影响了粮食单产的提升，导致后续两年波动指数的连续下降，其中1981年尤为严重，波动指数降至－7.55%，使粮食产量严重偏离趋势值。

2.大幅波动阶段（1981－1989年）。粮食单产波动的第2 周期在所有周期中波动幅度最大。1981－1984年，粮食单产的提升主要得益于之前的支农惠农政策和家庭联产承包责任制的推行，农业政策的推动作用取得了明显成效。到了80年代中后期，山东省则进入了农业市场化改革阶段。在此阶段，由于国家的经济体制改革重点由农村开始转向城市，因此以往的农业政策不得不进行相应调整：农产品收购价格政策的变化导致了农户种植结构的调整，导致粮食单产波动大幅下滑。此外，山东省80年代中后期旱灾状况较为严重，年成灾面积均超过1300 千公顷。在农田水利基础设施建社尚不完善的制约下，严重旱灾的频发也是导致中后期粮食单产波动连续下滑的重要原因。

3.快速提升阶段（1989－1997年）。此阶段主要包括2 个波动周期，且总体表现为波动系数不断提升的趋势，其中尤以1989－1991年波动系数提升迅速。1989－1992年，山东省针对上一阶段农村体制的弊端，继续调整和深化农村经济体制改革，且国家推行增加国民收入分配中对农业份额分配的政策，因此在第3 周期，粮食单产向上波动趋势明显。在1992－1997年粮食生产过程中，山东省于1995年推行“米袋子”省长负责制，并且政府分别于1994年和1996年提高粮食收购价格，以确保农民增收。农业政策的促进与支持是该阶段粮食单产不断提升的关键因素。此外，该阶段除在1992年和1997年旱灾灾情较为严重造成粮食单产向下波动外，其余各年份自然因素均较有利于粮食生产。

4.加速下滑阶段（1997－2002年）。此阶段除1997－1998年粮食单产向上波动外，其余年份均体现为下降趋势。主要原因在于：（1）由于上一阶段提高粮食收购价格促使农户种粮、提高农户收入等政策的实行，导致了粮食生产相对过剩，粮食销售问题浮现。（2）由于粮食销售问题的出现导致农户收入水平下降，山东省开始着力于农户种植结构的调整以再次促进农户增收，结果再次使粮食单产波动不升反降。且该阶段后期，山东省2000年、2002年旱灾成灾面积分别为2106 千公顷、2573 千公顷，再次发生严重旱灾，加剧了粮食单产向下波动的趋势。

5.稳步提升阶段（2002－2012年）。该阶段初期，中央政府连续下发“一号文件”，强调粮食综合生产能力的提升、粮食增产、农民增收的重要性，2002－2006年，山东省支援农业支出由557939 万元上升至1083576 万元，5年之内几乎翻了一番。且2002－2006年，山东省自然条件较为适宜，因此山东省粮食单产波动指数出现强力反弹。2006－2012年，山东省持续推行稳健、积极的农业扶持政策，且农田水利基础设施较为完善，因此第7 周期粮食单产波动幅度较小，粮食单产出现稳定提升的趋势。

三、结论与政策建议

（一）研究结论

本文通过测算波动指数研究山东省粮食单产波动特征，并运用灰色关联分析剖析各影响因素与粮食单产波动之间的关系，得出结论如下：山东省粮食单产波动幅度较大，且较多周期表现为古典波动，粮食单产的稳定性较差，且扩张能力在不断削弱；旱灾受灾与抵御能力是影响粮食单产波动的首要因素（关联度0.815），农业政策因素对粮食单产波动也有重要影响（关联度0.690）；影响粮食单产波动的因素表现出阶段性差异。

（二）政策建议

1.加强农田水利基础设施建设与投入，不断提高抵御自然灾害的能力。农田水利基础设施的建设与管理水平是自然灾害抵御能力的重要体现。重视并提升农田水利基础设施的建设与管理，不断提高防旱抗旱能力，是确保山东省粮食单产稳定提升、逐年增产的重要保证。目前农业用水仍面临工业用水、生活用水和生态用水的挤压，并且用水效率不高。采用节水的机械化作业，推广新型节水灌溉技术，增加抗旱水源，规范水利基础设施的管理运作机制，将是下一阶段基础设施建设的重中之重。

2.建立自然灾害防控和粮食安全预警机制。自然灾害是导致粮食单产波动的首要因素，因此为促进粮食稳定增产，必须建立自然灾害防控机制，加大对自然灾害监控预测方面的投入，确保自然灾害可防、可控；建立粮食安全预警机制，对粮食生产及供求状况进行动态监测，了解粮食生产波动状况，为政府对粮食生产进行适度调节和干预提供准确信息，从而减弱粮食单产波动幅度。

3.加大农业政策支持力度，优化财政支农结构。通过粮食单产波动的阶段性分析我们可以看出，几乎每个周期的波动上升阶段均有支农、惠农政策的大力支持。因此，必须充分认识到农业政策支持和财政投入对于粮食安全的重要作用，调整财政支农结构，提高广大农户种粮积极性，发挥财政支农政策的正确导向作用。另一方面，要注重粮食生产科学技术投入，依靠技术进步不断提升粮食单产。

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