自然灾害对山东省粮食产量影响的实证分析

李福夺，傅汇艺，毕晓易，杨兴洪

（贵州大学管理学院，贵州贵阳 550025）

1 引言及文献回顾

山东省地处温带季风气候区，属半干旱大陆性气候，年内季节变化十分明显，大多数年份的气候干燥度在1.7到1.9之间，最高可达2.2（2003），总体来说这种气候特征适合农作物特别是粮食作物的生长，是我国重要的粮、棉、水果、油料等的生产基地。但境内自然灾害频发，且影响范围极广，是制约该省农业发展的主要因素之一。据统计，在1949～2014年这60多年里，山东省共发生干旱、洪涝、霜冻、寒潮、冰雹、台风和干热风等几十种自然灾害，其中，旱灾发生399次，水涝灾害发生217次，是山东省发生年份最多，涉及面积最大的两种自然灾害[1]；山东省常年遭受旱涝灾面积都在800～1 000万亩之间，占全省全部农业受灾面积的三分之一还多，极大地影响了农业的稳产、高产。作为我国重要的粮食主产区和主要的商品粮生产基地，山东省粮食生产的稳定发展是保障我国粮食安全的关键，但由于受到严重的自然灾害的影响，粮食产量的不稳定性也给国家粮食市场的有效供给和国家粮食安全带来了诸多的不确定性。关于自然灾害对粮食生产的影响，国内外研究已然很多，概括言之，主要集中在以下几个方面：第一，从全球看来，在众多自然灾害中水旱灾害总体对粮食产量影响最大。Lawrimore[2]（1998）研究发现，近年来由于全球气候变化所导致的水旱灾害对世界农业生产的影响越来越严重，造成的损失也呈现出逐年增长趋势；Rasmussen[3]（2012）等为揭示世界旱涝灾害发生的特征及对全球粮食生产的影响，运用数理统计方法对世界1971～2010年期间的旱涝灾害和粮食生产数据进行统计分析，结果表明：1971年以来，旱涝灾害发生在时间上呈单峰变化，1991～2000年期间，旱涝灾害发生最重，年平均灾害强度为25.7%；因旱涝灾害导致的粮食减产量也呈单峰变化规律，1991～2000年期间，旱涝灾害对世界粮食生产影响最重；进入21世纪的10年间，全球因旱涝灾害导致的粮食减产量呈上升趋势。我国学者王道龙等[4]（2006）通过对2000～2005年的相关统计数据进行分析，发现我国平均每年粮食受灾面积达0.52亿hm2，粮食损失超过500亿kg，而其中干旱、洪涝两大类主要自然灾害已经成为限制我国粮食增产的主要障碍，每年因水旱灾损失粮食占全部自然灾害损失粮食的86.5%。王春乙[5]（2007）则根据中国主要粮食作物产量、受灾面积和气象条件等相关资料，详细分析了全国主要农业气象灾害的分布地区、季节特点及变化特征，结果表明：干旱、洪涝是影响我国粮食产量的主要灾害，且这两种灾害均有明显增加的趋势。可见，尽管研究区域、研究方法不同，但自然灾害对粮食生产影响的全球性趋势及特点具有一定的趋同性。第二，自然灾害给粮食生产带来的损失严重。Rosenzweig和Parry[6]（1999）用灾害损失监测模型对美国常发的8种自然灾害对美国粮食生产的潜在影响进行了分析研究，发现自1950年以来每年因灾造成的产量损失都在当年总产的10%～13%之间，几乎相当于2 000万人的口粮。尹成杰[7]（2009）研究发现，2004～2008年我国粮食作物年均受灾面积和成灾面积分别达4 410万hm2和2 370万hm2，占到该段时期粮食年度总播种面积均值的39%和23%，据此计算，因灾造成的年均粮食损失超过4 000万t，可见自然灾害对粮食生产的影响之重。庄道源等[8]（2010）把全国31个省市1979～2007年有关粮食生产的面板数据分成三个阶段，引入变截距双对数模型对不同阶段自然灾害对粮食产量的影响进行计量分析，结果表明三个阶段中自然灾害对粮食产量的负面影响均较显著，而且自然灾害对粮食产量影响的程度呈不断上升的趋势。第三，自然灾害会引发粮食生产的剧烈波动。Svoboda（1996）[9]分析了1981～1996年美国气象变化的比较特征，并着重讨论了这一期间农业自然灾害与粮食生产的关系，结果表明：自然灾害是影响美国粮食产量大幅波动的主要原因，因自然灾害影响粮食产量的波动幅度一般为3%～5%，个别年份可达10%左右；因农业自然灾害造成的粮食减产幅度一般在5%～10%，个别可达10%左右。 Keyantash[10]（2005） 根据印度 1961～2000年气象与粮食产量资料，利用统计分析方法，分析了农业自然灾害对粮食产量的影响，研究发现，农业自然灾害是造成印度粮食单产产生波动的主要原因之一。而陈卫红、谢晓英[11]（2013）则指出，自然灾害频发在很大程度上会引起粮食产量的剧烈波动和整个粮食生产系统的失衡，自然灾害导致的受灾面积和成灾面积对粮食产量有较强的削弱作用，降低了粮食的综合生产能力。总之，不管自然灾害对粮食产量波动的内部传导机制如何，其最终所带来的后果都是相同的。第四，要保障粮食安全，必须积极采取有效的防灾减灾措施。 李章成[12]（2005）研究发现，自然灾害对我国粮食产量的影响极大，指出要确保我国粮食生产的安全，不仅需要有外部资源及投入，而且在粮食生产过程中要积极进行防灾减灾；宋谢娟等[13]（2011）则认为，要稳定发展中国的粮食生产，必须重视农业防灾、减灾能力建设。此外，还有一些学者更是提出了更加细化的防、减灾实施办法，如加强农业基础设施建设（王志丽等，2003；马九杰，2005；李树平，2007；张家俊等，2012）、加强农业生态环境建设与保护（何静，1997；王志凯等，2000；李玉泉等，2008）以及建立健全农业灾害预警系统（史培军等，1997；李志平，2004；王贵荣，2007；李福夺，2014），等等。

总体来看，国内有关自然灾害对粮食生产影响的研究已然取得了很多共识和值得肯定的有意义成果，但对于自然灾害对粮食产量影响定量评估的研究与国外相比还缺乏一定的深度和系统性，尤其是对于由于自然灾害而导致的粮食损失精确计量方法的研究还刚刚起步，很不成熟。基于此，本文将通过探析自然灾害与粮食产量之间的关联性，从量上确定自然灾害对作为我国粮食主产区之一的山东省粮食生产的影响程度，该研究对于稳定区域粮食生产、保障国家粮食安全有着极其重要的理论意义和现实意义。

2 数据来源与处理

山东省粮食作物种植分夏、秋两季，夏粮主要是冬小麦，秋粮主要是玉米、地瓜、大豆、高粱、谷子和小杂粮，其中小麦、玉米、地瓜是三大主要粮食作物[14]。山东省主要自然灾害包括干旱、洪涝、霜冻、寒潮、冰雹、台风和干热风等，本文参考已有研究成果，根据水旱灾害对我国粮食产量影响最大的特点，将自然灾害划分为旱灾、水灾和其他灾害三大类作为研究对象，进而搜集数据并进行处理。

（1）数据搜集：本文涉及的数据主要来自《山东统计年鉴》、《山东减灾四十年成就展望》及山东省情资料库，并收集、查找自1978年至今的山东省各地《气象志》、《县志》和省内各气象站统计数据，搜集的数据内容应该包括山东省1978～2014年的小麦、玉米等粮食作物的总播种面积，主要自然灾害受灾面积、成灾面积等，数据搜集是进行灾害损失统计研究的前提和基础。

（2）数据校对：由于历史资料的记载往往会出现偏差，导致数据不准确，因此在利用搜集来的资料展开研究前必须反复比较、核对、核准，才能确保数据的准确无误，这样得出的结论才更可靠、更有说服力，也更具参考价值。

（3）数据处理：数据要按照1978～2014年的时间段序列逐年排列、整理，应用Excel软件对山东省36年间各年粮食播种面积以及发生各种自然灾害的受灾面积、成灾面积等信息进行系统化的统计分析，同时对研究所需相关指标进行初步界定，方法为：

粮食单产=粮食总产量/粮食总播种面积，其中，粮食单产单位为万t /千hm2.

3 粮食单产和播种面积对山东省粮食总产量变化的影响分析

3.1 粮食单产和播种面积对粮食总产量变化的影响

粮食总产量主要由粮食单产与粮食总播种面积决定，但是单产变化和播种面积变化对总产量的变动影响或者说

下图3～图5为根据表3数据和山东省1978～2014年山东省农业灾害损失数据绘制的各种自然灾害受灾未成灾率和灾害受灾未成灾率对粮食单产变化的关联度趋势图。

图3 山东省1978～2014年旱灾受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度趋势

图4 山东省1978～2014年水灾受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度趋势

图5 山东省1978～2014年其他灾害受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度趋势

由图3可以看出，1978～2014年，山东省旱灾受灾未成灾率变化总体呈现上升趋势，而旱灾受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度同样呈现出上升趋势，根据粮食生产抗灾能力动态二维博弈模型原理，说明1978～2014年山东省粮食生产对旱灾的抵抗能力总体是增强的。图4显示，1978～2014年，山东省水灾受灾未成灾率变化总体呈现下降趋势，而水灾受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度也同样呈现出下降趋势，因此，这段时间内山东省粮食生产对水灾的抵抗能力总体有所减弱。山东省粮食生产对水旱灾害的抵抗能力之所以会出现这种差异，其原因在于，旱灾一直以来都是山东省发生最为频繁、影响最为广泛、造成损失最为严重的灾种，因此人们也最为重视抗旱农业基础设施的建设，如兴修大中型水库、水井等，随着这些农田水利设施的陆续投入使用，粮食生产的抗旱能力必将得到增强；而山东省的农业水灾发生并不十分频繁，且多是局部性的，一直以来人们比较忽视农田排涝设施的建设与维护，仅有的排涝装置也多因年久失修而难以发挥作用，因此粮食生产中对水灾的抵抗力便有所减弱。由图5看出，山东省其他灾害未成灾率在1978～2014年总体上升较大，而其他灾害受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度呈下降趋势，故研究期内山东省粮食生产对其他灾害的抵抗能力适中。

由图3～图5还可以看出，山东省粮食生产抵御旱灾和其他灾害的能力整体呈现出比较明显的周期性，而抵御水灾能力周期性不明显。由于每个局部周期内灾害受灾未成灾率变化趋势和灾害受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度趋势变动不尽相同（大部分周期内变动趋势相反），因此，对于旱灾和其他灾害来说，虽然粮食生产对其抵抗力都表现出一个比较稳定的总体趋势（旱灾总体趋强，其他灾害总体适中），但局部时间段内粮食生产对这两种灾害的抵抗力并不稳定，所以必须继续保持高度重视，加强对这两种灾害的整治[20]。山东省水灾受灾未成灾率变化有下降趋势，而水灾受灾未成灾率与粮食单产变化的关联度出现了更大幅度的下降，尤其是最近几年（2002年之后），下降速度明显加快，说明不但粮食生产抵御水灾的能力有所弱化，抵御水灾的潜在压力也有进一步增大的趋势。

6 结论与政策建议

6.1 研究结论

作为我国重要的粮食生产大省，山东省的粮食生产状况历来受到国家的高度关注。本文以1978～2014年的统计数据为基础，对30多年来自然灾害对山东省粮食生产的影响进行了实证分析，得到以下结论：

（1）山东省粮食总产量年际变化主要由粮食单产变化和播种面积变化决定，而单产的提高是对粮食总产量变化影响最大的因素。在粮食增产年份，粮食单产对粮食总产量变化的影响度超过60%；在粮食减产年份，单产对粮食总产量变化的影响度同比有所下降，但仍高于播种面积的影响；总体而言，单产对粮食总产量变化的影响度约为57%，而播种面积的影响度约为43%。

（2）粮食单产变化由技术、自然和社会三种因素决定，且自然因素影响最为显著，其影响度占45%～53%。在粮食增产年份，自然因素对粮食单产变化的影响度超过50%；在粮食减产年份，自然因素对单产变化的影响度同比有所下降，但仍高于其他两种因素的影响；总体而言，自然因素对粮食单产变化的影响度为49%，而技术因素和社会因素的影响度分别约为34%和14%，都比自然因素的影响要小。

（3）在山东省常发的几种自然灾害中，旱灾成灾率与粮食产量变化的关联度最大，达0.7106，之后依次是水灾受灾未成灾率、其他灾害成灾率、旱灾受灾未成灾率和其他灾害受灾未成灾率，其关联度分别为0.6983、0.6935、0.6812和0.6714，而水灾成灾率与粮食产量变化的关联度最小，为0.6341。

（4）通过构建粮食生产抗灾能力动态二维博弈模型，对山东省粮食生产对各种自然灾害的抵抗能力进行分析，发现1978～2014年山东省粮食生产对旱灾的抵抗能力总体是增强的，粮食生产对水灾的抵抗能力总体有所减弱，而对其他灾害的抵抗能力适中。此外，粮食生产抵御旱灾和其他灾害的能力整体呈现出比较明显的周期性，而抵御水灾能力周期性不明显。

6.2 政策建议

根据以上研究，本文认为要稳定山东省粮食生产，必须重视农业防灾，尤其是要重视粮食生产中的抗旱防汛能力的建设。具体可以考虑采取以下措施：

第一，加强农田水利基础设施建设，提高抗御自然灾害的能力。

通过卓有成效的建设大中型水库、水井、农田排涝通道等工程，完善山东省的农田防灾减灾基础设施；通过大量植树造林，恢复生态，努力改变局地不利小气候，甚至将其向有利方向实施诱导；通过加强农业基础设施建设，转变应灾观念、提高防灾意识、改良农田土壤结构、调整粮食作物布局，强化以水利、气象和节水型农业建设为中心的治灾工程建设力度，不断提高抗御自然灾害的能力，稳定粮食产量。

第二，加快完善自然灾害预警预报系统，深化综合防治体系建设。

要加快完善自然灾害尤其是水旱灾害的预警预报系统，最大限度的攻克突发性农业灾害在预报方面的难关。可以考虑将地理信息系统中的遥感遥测技术引入到自然灾害的监测中，提高预报精度[21]；可以考虑在山东省防汛抗旱领导办公室的基础上，组建山东省特异气象防治指挥中心，运用气象站通信技术对全省重大寒潮、霜冻等其他灾害发生的可能性及影响范围进行精确预测，最大限度地降低自然灾害给粮食生产造成的损失。另一方面，还要深化综合防治体系建设，自然灾害是一个复杂的系统工程，只有有的放矢、全面规划、综合防治，才能起到相应作用。

第三，优化灾害防治思路，提升灾害保险能力。

农业自然灾害是不可避免的，要想增强粮食生产对灾害的抵抗能力，除了要加强农业基础设施建设外，更重要的是增强粮食作物品种本身的抵抗力。因此，在加强对农业基础设施的管理与维护的同时，还必须要培育粮食作物抗灾新品种[22]。此外，还要将农业保险重点纳入到山东省自然灾害防灾减灾的机制中，扩大农业灾害投保力度，提高灾害保险补偿比例，充分发挥保险公司在农业灾害补偿中的作用，通过农业巨灾保险和再保险市场手段进一步分散灾害风险，提高承保能力，充分保障粮农利益。

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