基于CGE模型的洛阳市耕地变化对粮食安全的影响分析

梁丹辉，秦 波

(中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081)

基于CGE模型的洛阳市耕地变化对粮食安全的影响分析

梁丹辉，秦 波

(中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081)

以洛阳市为例，以2015年为基期，以2020年为模拟期，构建耕地面积与粮食安全的CGE模型。研究发现：洛阳市耕地面积下降1%情况下，粮食作物产量为239.61万t，耕地面积下降3%情况下，粮食作物产量为235.59万t，耕地面积下降5%情况下，粮食作物产量为230.21万t。

耕地变化；粮食安全；CGE模型

近些年我国粮食进口持续增加，粮食自给率不断下降。粮食自给率下降，一方面是我国居民消费水平的上升增加了粮食需求，尤其是对畜产品的消费间接增加了对粮食的需求，譬如粮食中的玉米主要用于养殖业。另一方面是由于种植粮食收益的下降，特别是近几年玉米价格的下降，农民种植粮食的积极性受到负面影响。耕地面积变化、耕地生产能力降低、耕地利用结构改变等因素，终将影响我国粮食产量，对我国粮食安全构成威胁。

耕地变化如何影响粮食安全是一个亟待解决的难题，本文以洛阳市为例，拟构建以耕地变化和粮食产量等因素为变量的CGE模型(可计算的一般均衡模型)，理清耕地变化影响粮食安全的作用机理，模拟耕地变化对粮食安全造成的影响，为政府决策提供理论依据。

1 CGE模型简介

CGE模型是多部门一般宏观经济模型，具有很强的政策变量耦合能力，被广泛用于研究长期经济增长与结构变化、投资评价、发展战略选择、收入分配、贸易政策以及外部冲击下的结构调整甚至经济改革等经济管理问题[1]。CGE模型起源于经济学家瓦尔拉斯的一般均衡理论，用来反映所有市场活动的经济模型，CGE模型利用一组方程来描述经济系统中的供给、需求和市场关系，关注经济系统内部的所有市场、所有价格，以及商品和要素的供需关系，要求所有市场都是均衡的[2]。CGE模型产生于20世纪60～70年代开始流行。与其他模型比较，CGE模型具有很多独特的优势。首先，CGE模型具有扎实的理论基础。CGE模型是建立在一般均衡理论基础之上且内在一致的宏观经济模型。在CGE模型中，生产者力追求利润最大化，消费者追求效益最大化。该模型还包括政府、外贸组织等经济主体。各经济主体共同作用，使所有市场实现均衡。其次，CGE模型具有庞大的数据结构，参数估计更加可靠。可以从时间维度、空间维度及个经济部门之间联系维度衡量各经济变量之间的关系。最后，CGE模式是可计算的，会得出具体的数字结果。CGE模型利用数据描述某基准年度的经济状况，通过变更某组成要素，冲击模型并改变模型中所有数据项的值。Gempack、GAMS、Excel、Matlab等软件可用来求解CGE模型[3]。

2 模型构建

本文要研究耕地变化对粮食安全的影响，就是要构建一个能够分析和模拟耕地资源与粮食生产相互作用的CGE模型。按照可计算一般均衡理论，该模型包括生产模块、消费和贸易模块、收入分配模块、市场均衡模块，模型构建主要参考[4-5]。

2.1 生产模块

本研究利用不变替代弹性生产函数(CES函数)来构建耕地生产系统模型。基于生产者利润最大化的原则，必须实现成本最小化，其公式如式(1)：

(1)

式(1)中，Q代表总产出的价值总量；A代表技术进步参数；K代表资本投入；J代表技术投入；L代表劳动投入；ai、θi代表替代弹性参数。

本研究的粮食品种分为：水稻、大豆、玉米、红薯和豆类等。总产出即所有粮食总产量。公式如式(2)：

Q=∑Qi=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

(2)

式(2)中，Qi(Q1-Q5)分别代表水稻、大豆、玉米、红薯和豆类的产值。

总产出的价值总量等于商品产出价格和商品总产出的乘积，其公式如式(3)：

Q=∑Qi=∑PXiPDi

(3)

式(3)中，PXi代表各商品国内产出价格；PDi代表国内总产出(各商品在区域内、其他国内地区、国外的销售数量)。

此外，销售价格包含交通费用等因素，出口价格包含关税。Pmi是本币价格，与出口国销售价格pmi存在兑换关系。其公式如式(4)：

Pmi=βipmi

(4)

式(4)中，βi代表货币兑换率；pmi代表出口国家的销售价格。

2.2 消费和贸易模块

在阿明顿假设的前提下，根据效益最大化的原则，需要根据相对价格和CET弹性函数，来实现区域内自产品、国内其他地区流入品和国外进口品的成本最小化的最优组合。其公式如式(5)：

(5)

式(5)中，Xi代表区域内商品供应总量；Mi代表区域内消费的商品数量(进口)；Bi代表区域内消费的商品数量(区域内生产)；Di代表区域内生产的商品总量；Ci代表销往区域外的商品数量(区域内生产)；PDi代表商品的国内产出价格；PMi代表进口商品在国内市场的销售价格；PCi代表国内产出商品在国内市场的销售价格；PDi/PMi，PCi/PDi表示：相对价格；a代表替代参数；γi、δii代表分布参数；αci、αtit表示：效率参数。

2.3 收入分配模块

收入分配主要涉及三个主体：居民、企业、政府。模型中，总收入分为家庭消费、政府收入和储蓄总额三个部分。公式如式(6)：

(6)

式(6)中，S代表总收入；Fj代表家庭消费；Yh代表家庭总收入；sh代表家庭储蓄率；th代表直接税税率；Pqq代表合成消费品价格；Sz代表政府部门收入；tm代表进口关税率；R代表名义汇率；Pwm代表进口外币价格；Qm代表进口总量；td代表间接税税率；Cc代表储蓄总额；Sg代表政府部门储蓄；Thg代表政府对家庭部门的转移净额；Thf代表外国对家庭部门的转移净额；Sf代表国外资本净流入。

同时，总消费分为居民消费、政府消费、投资三部分。公式如式(7)：

QX=Fj+Sz+Qg

(7)

式(7)中，Qg代表投资总额。

2.4 市场均衡模块

市场均衡模块包括产品市场、要素市场及资本市场的均衡，并且要求三个市场同时达到均衡状态。公式如式(8)：

∑PXiXDi=S；Xi=Di；PwmQm-PweXe-Thf=Sf；

Sg=Sz-PqQq-Thg；PqQq=Cc

式(8)中，S代表总收入；Qm代表进口总量；Sg代表政府部门储蓄；Xi代表区域内商品供应总量；Thf代表外国对家庭部门的转移净额；Pwm代表进口外币价格；Qm代表进口总量；Pwe代表出口外币价格；Xe代表出口商品总量；Pq代表合成消费品价格；Sz代表政府部门收入；Sf代表国外资本净流入；Cc代表储蓄总额。

3 模型分析

3.1 模拟情景设定

以2015年为研究基期、以2020年为模拟期，模拟耕地面积下降1%、3%、5%三种情况下粮食作物产量的变化。数据主要来自《洛阳市统计年鉴》、《洛阳市2015年国民经济与社会发展统计公报》、《中国统计年鉴》等数据库。

3.2 模拟结果

本文选用GAMS模型自带模型库中的“Agricultural Farm Level Model of NE Brazil”，来进行模拟仿真，结果如附表：

附表 模拟结果

4 结论

至2020年，洛阳市耕地面积下降1%情况下，粮食作物产量为239.61万t；耕地面积下降3%情况下，粮食作物产量为235.59万t；耕地面积下降5%情况下，粮食作物产量为230.21万t。要保障粮食安全，不仅要增加耕地面积，提高耕地质量，更要发展农业科技，切实提高农业劳动生产效率。◇

[1]韩一军.中国小麦中长期供求预测及政策选择——基于

动态一般均衡模型分析[J].中国农村经济，2014(50)：13-19，61.

[2]庞军，石媛昌.可计算一般均衡模型理论、特点及应用[J].理论月刊，2005(3)：51-53.

[3]吴福象，朱蕾.可计算一般均衡理论模型的演化脉络与应用前景展望—一个文献综述[J].审计与经济研究，2014(2)：95-103.

[4]张晓光.一般均衡的理论与实用模型[M].北京：人民大学出版社，2009.

[5]俸玉婷.基于一般均衡模型的耕地变化对玉林市社会经济的影响研究[D].南宁：广西师范学院，2012.

(责任编辑 李婷婷)

Effect of Cultivated Land Change on Grain Security in Luoyang City Based on CGE Model

LIANG Dan-hui, QIN Bo

(Agricultural Information Institute of CAAS，Beijing 100081，China)

This paper took Luoyang city as an example，using the CGE Model of cultivated land area and grain security is constructed by 2020 as the base period. The results showed that the yield of grain crops was 230.21 when the area of cultivated land decreased by 1%，the yield of grain crops was 2.391 6 million tons when the area of cultivated land decreased by 3%，the yield of grain crops was 2.359 million tons when the area of cultivated land decreased by 5%.

cultivated land change；food security；CGE Model

农业部软科学研究：“一带一路”框架下农业对外合作战略问题研究(项目编号：Z201608)。

梁丹辉(1983— )，男，博士，助理研究员，研究方向：农业对外合作、农业展望。

秦波(1990— )，男，硕士研究生，研究方向：农业展望、农业信息分析。