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文章编号:1007-7588(2011)04-0766-07华北地区干旱对中国主要农产品市场价格变动的影响预测邓祥征1,林英志1,葛全胜1,赵永宏1,2(1.
中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101;2.
中国科学院研究生院,北京100049)摘要:近30年来,随着气候干暖化现象日趋严峻,旱灾对农业生产的影响愈加受到关注.
本文以部门均衡理论为基础,构建了一个用于分析并预测区域干旱对全国主要农产品市场价格影响的模型.
基于该模型,并辅以中国统计年鉴与中国农业年鉴统计数据,本文分析、预测了在华北地区发生不同程度旱灾情景下的我国8种主要农产品市场价格变化.
研究结果表明,华北地区干旱会对全国主要农产品市场价格产生一定的影响,但影响程度普遍较低.
即便是在严重干旱情景下,全国各主要农产品市场价格的增幅也不会超过3.
59%,不会影响我国农产品市场的正常运行.
本文探索的方法及其结论为评估干旱对我国农产品市场的影响、制订防灾减灾规划、确保区域乃至全国主要农产品供给安全提供了一定的决策参考价值.
关键词:部门均衡;干旱;农产品价格;华北地区;中国1引言干旱作为世界农业发展的最主要制约因素之一,备受学术界和社会公众的广泛关注.
近半个世纪以来,尤其是20世纪80年代以后,世界范围的气候干暖化趋势愈加明显,全球旱区面积日益扩大,对世界粮食安全构成严重威胁[1~3].
作为粮食生产与消费大国,我国大部分地区饱受干旱之苦.
随着近50年来我国北方地区降水量的明显减少,干旱已演变成为我国影响范围最广、发生频率最高的气象灾害[4~7].
在我国大部分干旱与半干旱地区,自然降水不足与地下水过量开采,对农牧业生产造成严重影响,并导致生态环境的日益恶化.
干旱造成农业经济损失已成为制约我国区域发展的瓶颈之一.
华北地区覆盖河北、山西、山东、内蒙古、河南、北京、天津五省两市,占我国国土总面积的1/5、全国耕地面积的1/3,是中国最主要的农产品(特别是商品粮)供应基地(图1),同时也是我国遭受干旱最为严重的区域之一[8~12].
其中,山东省、河南省与河北省耕地资源丰富,光热条件好,是我国重要的农业经济区和粮、棉、油产区;而内蒙古自治区则是我国主要的畜牧业基地之一[13,14].
长期以来,干旱,特别是春旱,一直是影响华北地区农业生产的重要因素.
尤其是20世纪末与21世纪初的严重干旱,对华北地区的农业生产造成了巨大的损失(表1).
华北地区的干旱制约当地农业生产,并在一定程度上影响我国农产品的供给与市场稳定.
部门均衡理论作为经济学的基本理论之一,主要考虑在保持其他状态不变的情况下,经济系统的某一冲击对有关经济变量的影响,较为适用于干旱对农产品市场价格的影响研究.
因此,本文基于部分均衡理论构建了一个区域干旱的农产品价格影响估计模型,分析华北地区干旱对主要农产品市场价格的影响.
文章第二部分介绍主要数据来源;第三部介绍区域干旱对全国主要农产品价格影响的估计模型;第四部分分析华北地区干旱对全国主要农产品市场价格变动的影响;最后给出本研究的结论.
2数据来源本文的主要信息来源于2008年国家统计数据,收稿日期:2010-09-15;修订日期:2011-02-11基金项目:国家自然科学基金项目(编号:70873118);国家科技支撑项目(编号:2008BAK50B06;2008BAK50B05).
作者简介:邓祥征,男,山东日照人,博士,研究员,主要从事土地系统变化及效应、区域环境变化与政策研究.
E-mail:dengxz.
ccap@igsnrr.
ac.
cn共考虑了包括水稻、小麦、玉米、豆类在内的4种农作物与猪肉、牛肉、蛋类、奶制品等4种畜牧业产品以及参与农业生产活动的3种生产要素——资本、劳动力、土地.
由于部门均衡理论是通过商品、要素市场的投入产出变化以及消费和贸易结构变动来实现对价格变动的估计,因此,本文的关键数据即为农业生产中间投入、要素投入、农产品消费、政府采购、进出口贸易与干旱灾害数据等(表2).
其中,农业生产中间投入与要素投入取自国家统计局的农村调查数据;农产品消费、政府采购、进出口贸易等来自国家统计数据;干旱灾害数据由科技部、国家减灾委提供的调查数据汇集而成.
3区域干旱农产品价格影响估计模型3.
1模型的构建区域干旱农产品价格影响估计模型涵盖了整个农业经济市场的供给、需求、收入、支出和贸易过程,模型的基本函数包括供给、需求、税收、储蓄、贸易、均衡与目标函数7类.
特别地,由于模型的均衡性与系统性特点,干旱冲击可以经由一系列的供需与替代关系影响到农产品价格.
(1)供给函数.
针对每种农产品,经济市场的注:耕地面积比例以每个1km*1km栅格上耕地面积占栅格总面积(即1km2)的比例计,耕地面积原始数据来自于美国陆地卫星土地利用解译数据[15].
图1华北地区位置Fig.
1LocationoftheNorthChinaRegion年份1995199619971998199920002001200220032004200520062007受灾面积752.
9850.
91439.
8496.
21514.
71415.
21265.
21105.
5598.
5372.
3474.
2560.
5733.
5成灾面积289.
2262.
7922.
1153.
7831.
5899.
2838.
1684.
1325.
1221.
1222.
2362.
7437.
2绝收面积41.
628.
2154,229.
6236.
8265.
0227.
6166.
980.
969.
770.
954.
4171.
6粮食作物因旱减产量660.
8680.
11774.
5428.
41959.
71933.
91740.
71455.
3716.
2537.
4591.
0734.
71170.
8表11995年-2007年华北地区历年旱灾影响统计Table1StatisticsofimpactsofdroughtoccurredinNorthChinaRegionduring1995-2007(*104hm2,*104t)注:数据来源于对应年度《中国统计年鉴》与《中国农业年鉴》.
表2本研究涉及的初始变量及数据个数Table2Variablesandthenumberofdatainvolvedinthisstudy变量XpiXgiXviFhjYjXijZjFFhEiMiTdQiSSgSfPweiPwmiTjTmj含义家庭对第i种农产品的需求量政府对第i种农产品的需求量投资对第i种农产品的需求量第j种农产品生产过程中投入的第h种要素的量第j种农产品生产过程中的增加值第j种农产品生产过程中对中间投入品i的需求量第j种农产品的国内生产量第h种要素的总量第i种农产品的出口数量第i种农产品的进口数量直接税第i种综合农产品的市场供给量家庭储蓄总量政府储蓄总量国外储蓄总量第i种农产品的出口价格(外币表示)第i种农产品的进口价格(外币表示)间接税关税数据个数iiih*jji*jjhii1i111iijj注:i,j表示水稻、小麦、玉米、豆类、猪肉、牛肉、蛋类、奶制品8种农产品;h表示资本、劳动力、土地3种要素.
767总供给由产品的总产出和进出口贸易水平决定.
因此,供给函数又可以分为两类——产品的生产函数和销售函数.
产品的生产函数表现为中间投入品和可替代生产要素(资本、劳动力、土地)间的最优化配置,此处选用嵌套的Cobb-Douglas(C-D)和Leontief生产函数来表示,即:Zj=minìíüX1jax1j,X2jax2j,.
.
.
,Xijaxij,.
.
.
,Yjayj(1)Yj=()1-ajbj∏hFβhjhj(2)式中Zj表示最终农产品的产量;Xij表示中间投入品i的量;Yj表示中间产品(增加值)的量;axij与ayj分别为中间投入品和中间产品的消耗系数;aj表示灾损率;bj表示规模参数;Fhj表示投入的第h种生产要素的数量.
当生产达到最优化时,必有:Zj=Yjayj(3)同时,由于区域生产的农产品主要用于国内和出口销售,根据Armington假设,区域的农产品生产总量也可以用CET函数来表示,即:Zi=θi()ξeiEΦii+ξdiDΦii1Φi(4)式中θi为农产品转换函数的规模参数;ξei与ξdi为农产品转换函数的份额参数;Φi为本地生产本地销售农产品与出口农产品间的转换弹性;Ei与Di分别为出口农产品与本地生产本地消费农产品的数量.
当农产品的出口贸易达到最优时,Ei与Di可以分别表示为:Ei=è÷÷θΦiiξei()1+τmiPsiPei1()1-ΦiZi(5)Di=è÷÷θΦiiξdi()1+τmiPsiPdi1()1-ΦiZi(6)一般来说,产品的销售函数可以通过基于Armington假设的CES函数来确定.
由于进口与本地农产品间的可替代关系,研究区的农产品综合销售数量可以概括为:Qi=γi()δmiMηii+δdiDηii1ηi(7)式中γi为Armington函数的规模参数;δmi与δdi为Armington函数的份额参数;ηi为本地农产品与进口农产品的替代弹性;Mi与Di分别为进口农产品与本地生产本地消费农产品的数量.
当农产品的进口贸易达到最优时,Mi与Di可以分别表示为:Mi=è÷÷γηiiδmiPqi()1+τmiPdi11-ηiQi(8)Di=è÷÷γηiiδdiPqiPdm11-ηiQi(9)式中τmi为进口关税税率;Pdi为国内本地农产品的国内销售价格.
(2)需求函数.
区域干旱农产品价格影响估计模型的需求主要是指整个农业经济市场对各种基本要素(劳动力、资本、土地和中间投入品)的需求以及所有消费主体(企业、政府、居民)对农产品的消费需求.
因此,模型的需求函数可以分为要素和农产品的中间投入需求函数以及农产品的消费需求(包括政府采购需求、投资需求和家庭消费需求)函数.
当农产品的生产达到最优时,要素和农产品的中间投入需求均可通过生产函数求得:Fhj=Yj()βhjPyjrh(10)Xij=axijZj1-aj(11)式中rh为要素的价格.
其他消费主体的需求函数(包括政府的采购需求、投资需求和家庭消费需求)则可以分别表示为各主体用于购买农产品的资金总额1)与其支出分配系数以及农产品价格之间的比例关系确定,用函数的形式可以表示为:Xgi=μiPqi()Td+∑jTj+∑jTmj-Sg(12)Xvi=λiPqi()S+Sg+εSf(13)Xpi=αiPqi()∑hrhFFh-S-Td(14)式中μi为政府用于采购第i种农产品的投入份额;Td为直接税收入;T为间接税收入;Tm为关税收入;Sg为政府储蓄;λi为用于投资的第i种农产品的份额;S为家庭储蓄;Sf为国外储蓄;ε为汇率;FFh为第h种要素的量.
(3)税收函数.
税收核算是确定政府收入的关键.
税收函数不仅包含了整个农业经济市场的投入产出信息,也决定了消费市场的农产品消费分配关系.
本文考虑的税种包括了间接税、直接税和关768税,可以分别通过下式来确定:Tj=τjPsjZj(15)Td=τd∑hrhFFh(16)Tmi=τmiPmiMi(17)式中τj为间接税税率;τd为直接税税率;τmi为关税税率.
(4)储蓄函数.
本文假设居民和政府将其总收入按固定比例(ss和ssg)进行储蓄,则储蓄函数可以表示为:S=ss∑hrhFFh(18)Sg=ssg()∑jTj+∑iTmi+Td(19)式中ss表示家庭储蓄率;ssg表示政府储蓄率.
(5)贸易函数.
贸易函数描述的是农产品市场的对外贸易价格.
模型假设区域是国际市场价格水平的接受者,即农产品的进出口价格由国际市场决定,Pmi=εPwmi(20)Pei=εPwei(21)式中Pwmi表示第i种进口农产品的国外价格(外币表示);Pwei表示第i种出口农产品的国外价格(外币表示).
(6)均衡函数.
由于本文所构建的区域干旱农产品价格影响估计模型是基于部门均衡理论的,因此,模型还需要包含一系列均衡函数,如产品市场均衡、要素市场均衡和对外贸易均衡等.
农产品市场的均衡过程通常可以概括为:Qi=Xpi+Xgi+Xvi+∑jXij(22)Psi=Pdi(23)∑jFhj=FFh(24)∑iPweiEi+Sf=∑iPwmiMi(25)(7)目标函数.
一般来说,经济市场的活动可以简单地概括为"利用有限的资源,合理安排生产,对产出的商品进行合理的分配,使得所有消费者达到现在与未来最大的满足程度".
由于本文所建立的模型是基于经济学的部门均衡理论形成的,因此,模型还必须包括一个效用最大化目标函数,即:maxUU=∏iXpαii(26)至此,一个基于部门均衡理论的区域干旱农产品价格影响估计模型就建立起来了.
当旱灾发生时,农产品的生产过程遭到冲击,进而引起其他社会经济变量(如农产品消费结构、价格、贸易分配等)的改变,并最终实现新的均衡.
3.
2模型的求解区域干旱农产品价格影响估计模型是由一系列非线性方程组成,模型的规模庞大,所涉及变量数量和种类均较为复杂,数值求解难以借助常规手段实现.
本文对模型的求解是基于GAMS软件系统实现的.
GAMS软件是20世纪80年代由世界银行开发形成的,主要用以建立和求解大型经济数学模型.
GAMS软件中包含了多个求解工具,如MINOS(主要用于求解非线性规划问题)、ZOOM(用于求解混合整数规划问题)、PATH和MILLS(用于求解混合补偿问题)等.
其中,MINOS是GAMS软件的一个嵌入式大规模优化问题求解工具.
该工具是基于FOTRAN语言编写的,主要采用投影拉格朗日算法对非线性规划问题进行求解,即通过循环求解线性约束的子问题来逼近非线性约束问题的解[16].
MINOS虽然不能从理论上保证解的收敛,但在实际求解过程中,由于变化后的外生变量通常不会与初始均衡值相差太大,所以收敛性一般较好.
由于区域干旱农产品价格影响估计模型的非线性特性,此处我们选用MINOS求解器对模型进行求解.
4结果分析4.
1情景设计由1995年-2007年旱灾对粮食生产影响的统计数据可以看出,华北地区因旱灾损失的水稻数量占全国水稻总产量的比例均在0.
13%~0.
43%范围内;因旱灾损失的小麦数量占全国小麦总产量的比例在1.
88%~9.
60%范围内;因旱灾损失的玉米数量占全国玉米总产量的比例在1.
41%~7.
74%范围内;因旱灾损失的豆类数量占全国豆类总产量的比例在0.
82%~3.
84%范围内(表3).
为分析华北地区旱灾对全国农产品价格的影响,本文设定了轻度干旱、中度干旱与重度干旱三种情景.
其中,轻度干旱情景假设华北地区因旱灾损失的各种粮食数量占全国各种粮食产量的比例为1995年-2007年间的最低值;中度干旱情景假设1)政府用于采购农产品的资金总额可以表示为政府收入与总储蓄的差额,市场购买农产品用于投资的资金总额等于经济市场储蓄总额,而家庭用于农产品消费的资金总额等于劳动力收入与家庭储蓄以及个人所得税的差额.