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（江西农业大学 经济管理学院,江西 南昌 330045）
摘 要：气候变化不但会对农业产出产生影响,而且还会对农业生产要素投入产生影响.利用我国26个省2001—2012年的面板数据,实证分析气温和降水量变化对我国种植业生产中化肥使用强度的影响,结果表明：从整体看,年平均气温上升有助于降低化肥的使用强度,而年降水量的增加则会提升化肥的使用强度；对于热带亚热带季风气候区,降水量增加、气温上升均会导致化肥使用强度增加；对于温带季风气候区,气温上升会导致化肥使用强度下降,但是降水量增加对化肥使用强度的影响不显著.气候变化对不同气候区农业生产的化肥投入具有不同的影响,因此有关化肥控制的政策有必要考虑气候因素的影响,政策目标的设定也应体现区域差异.
关键词：气候变化；种植业；化肥投入；气温；降水量；化肥使用强度；气候区
中图分类号：F326.1；S162.5 文献标志码：A 文章编号：16748131（2017）01-0107-08
DOI：10.3969/j.issn.1674-8131.2017.01.013
收稿日期：20160825；修回日期：2016-10-17
基金项目：国家社会科学基金重大项目（13&,ZD160）；国家自然科学基金资助项目（41361007）；赣鄱英才“555”工程人才项目；江西省“远航工程”项目
作者简介：曹大宇（1978—）,男,河南信阳人；副教授,博士,在江西农业大学经济管理学院任教,主要从事农业与农村可持续发展研究；Tel：18070038091,Email：caodayu2004@163.com.
通讯作者：朱红根（1976—）,男,江西吉水人；教授,博士,在江西农业大学经济管理学院任教,主要从事农业经济理论与政策、农村劳动力就业创业、资源与环境经济等研究；Tel：13870989320,Email：Zhgen2004@163.com.
一、引言
近年来,随着全球气温变暖以及极端天气事件频发对农业生产的负面影响不断加剧,气候变化对农业生产的影响受到越来越多的关注.然而,学术界研究的重点在于气候变化如何影响农业生产的产出方面,只有极少数的研究涉及气候变化对农业生产的投入方面的影响.在现代农业生产中,要素投入往往起着决定性作用,因此,如果只研究气候变化对农业产出的影响而〖JP+1〗忽视其对农业投入的影响,将难以全面认识气候变化对农业发展的影响.
在现代农业生产中,化学品已经成为一项必不可少的投入,其中,化肥的投入在提升土地肥力、增加农业生产率等方面具有难以替代的作用.根据林毅夫（Lin,1992）的研究,中国改革开放后,1978—1984年和1984—1987年化肥投入的增加对农业产出增长的贡献率分别达到32.20%和53.71%.据FAOSTAT的数据,中国的化肥使用量在20世纪80年代中期左右便超过美国,居世界首位.到2001年,中国的化肥消费占全世界的份额达到四分之一左右.与此同时,中国的化肥使用强度也在迅速提升,1980年左右超过了工业化国家的强度,虽然20世纪90年代中期以来中国的化肥使用强度有所下降,但仍然维持在200~250公斤/公顷的高位,大约是世界平均水平的两倍.另据中国农业部的数据,2013年我国农作物亩均化肥用量21.9公斤,约合每公顷328.5公斤,远远高于世界平均水平.化肥使用强度的增加不仅会增加农业生产的直接成本,而且可能增加农业生产的间接成本并带来社会成本的增加,影响中国农业产品的国际竞争力.在这种背景下,政府关于化肥使用的政策取向也在调整,一些限制化肥过度使用的政策也陆续出台,例如,2015年农业部制定了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》.使用化肥是农业生产者理性决策的结果,要控制和优化化肥使用,必须全面把握影响农业生产者化肥使用决策的因素.由此可见,考察气候变化对化肥投入量的影响具有十分重要的意义,不仅可以更好地评估气候变化对农业生产以及国民经济造成的影响,也有助于更好地制定相关政策.与本文研究相关的文献涉及两个方面：一是气候变化对农业,尤其是种植业生产的影响；二是农业生产中化肥投入的影响因素.
曹大宇,朱红根：气候变化对我国种植业化肥投入的影响
关于气候变化对农业生产的影响,近年来已经有大量研究,尤其是基于一定模型和数据的定量研究.在研究方法上主要分为两大类：一类是基于作物生长理论和控制性生产实验的作物机理模型,另一类是基于历史统计数据和气候情景的计量经济模型.前者的缺陷在于,为作物机理模型提供数据的实验或模拟研究较少考虑农民对气候变化的适应行为,因而可能高估气候变化对农业生产的负面影响.相比之下,计量经济模型能够将农民的适应性行为纳入分析框架,从而有可能更可靠地估计气候变化对农业生产的影响.因此,我国经济学家主要利用计量经济模型研究气候变化对农业生产的影响.侯麟科等（2015）基于微观的农业投入产出数据和气象观测数据,利用多投入多产出生产函数建立计量经济学模型,估计了气候变化对中国不同区域农业生产的影响,发现气温升高对土地的农业生产具有负面影响,而降水增加对除南方以外的所有区域都有正面影响.相关研究表明,气候变化对我国农业生产的影响在区域间存在较大差异.叶明华和庹国柱（2015）以山东省为例,基于传统农业投入要素的非平稳性特征和气候变量的随机特性,构建粮食趋势产量模型和粮食波动产量模型,分析表明,气候变化对粮食生产的短期波动有重要影响,其中水灾和旱灾是农业气候变化最重要的显性指标.当然,计量经济模型也存在不足.由于实际生产中影响农业生产的因素较多,选取不同的变量进入模型以及采用不同的模型形式,都会对估计结果产生较大影响.目前关于气候变化对农业生产的影响研究尚未达成一致性的结论.汪阳洁等（2015）发现,不同学者基于美国同样的数据研究得出的结论也截然相反.
关于农业生产中化肥投入的影响因素,虽然也已有较多研究,但是从农业经济学的视角对化肥使用影响因素的研究还相对较少.Burrell（1989）将农业经济学对化肥需求的研究方法分为两类：一是将化肥作为一类独立的投入要素,根据对偶成本函数或者利润函数得到计量模型,借助柯布道格拉斯生产函数,从农户利润最大化的角度研究农产品及各要素投入论文范文的相对变动对化肥需求的影响；二是使用简化的方程设定计量模型,研究化肥论文范文及特定农产品论文范文的相对变化对化肥需求的影响.Pitt (1983)使用联立方程模型研究了农户层面的化肥需求,并使用印度尼西亚爪哇岛的数据进行了实证检验.Mark和Harry（1993）建立了一个动态的模型,通过协整和误差修正模型研究谷物对化肥的需求与化肥论文范文、土地租金、农场工资之间的关系.这些研究的焦点都在于考察相对论文范文对化肥需求的影响.在已有的关于化肥投入影响因素的研究中,绝大部分的研究都没有涉及气候变化对化肥投入的影响.根据笔者检索,目前国内有关气候变化与化肥投入关系的研究几乎没有；国外的研究也不多见,仅见的文献是Naseem和Kelly (1999) 的研究,该文对撒哈拉以南非洲地区化肥使用的影响因素进行了实证分析,结果发现每公顷土地化肥使用量与每年的降水量正相关.
对现有文献的梳理可以发现,从农业经济学的视角进行的有关气候变化对化肥投入影响的研究还很缺乏.本文拟在现有研究的基础上,尝试利用中国分省的种植业数据和气象数据来估计气候变化对种植业化肥投入的影响,从而为〖JP+1〗更加全面地认识气候变化对我国农业发展的影响增添经验证据.
二、模型设定、样本选择与数据说明
根据传统的经济学理论,化肥作为一种投入要素,其需求是一种引致需求.从前面的文献综述可见,已有研究所考虑的影响化肥需求的主要因素是化肥与农产品之间的相对论文范文.但是,气候变化同样会影响化肥需求.一方面,气候变化会导致化肥施用的效果发生改变.气温的上升可能导致化肥分解速度加快,降水量的增加也会导致化肥流失速度的提升.这些因素都可能带来化肥投入效果的变化,从而改变对化肥投入的需求.另一方面,气候变化也可能导致农产品产量发生变化,从而影响化肥投入的收益,进而改变化肥的需求.考虑气候变化影响后,化肥的需求函数可以写成：
其中,Fert表示平均的化肥使用强度,即单位种植面积上所使用的化肥数量o表示化肥的相对论文范文,即作为投入品的化肥论文范文与产出的农产品论文范文之比.由于农业生产者往往根据上一年度的农产品论文范文和本年度的化肥论文范文来决定化肥的投入量,因此在模型设定中,农产品论文范文是滞后一期的论文范文,而化肥论文范文则是当期论文范文；Temp是表示气温变量,Rain是表示降水量变量.由于采用面板数据进行实证分析,因此,本文的计量模型设定为以下形式：
由于不包括港、澳、台地区的31个省（区、市）中北京、天津、上海和重庆4个直辖市没有化肥论文范文指数的数据,西藏没有种植业产品生产论文范文指数的数据,本文实证分析采用我国26个省（区）2001—2012年的面板数据.之所以选取的时间段在2001年之后,主要原因在于统计年鉴中只提供了2001年之后的种植业产品生产论文范文指数.
现有的研究表明,不同气候区的气候变化对农业的影响是不同的,因此本文除了检验全国总体的气候变化对化肥投入的影响之外,还分不同气候区进行检验,以比较气候变化对不同气候区化肥投入的影响.按照目前通行的气候类型划分方法,中国的气候区类型划分为五种：热带季风气候、亚热带季风气候、温带季风气候、温带大陆性气候和高原高山气候.热带季风气候区仅仅包括海南省以及广东省和云南省的小部分地区；亚热带季风气候区包括广东、广西大部分地区、福建、江西、湖南、湖北、贵州、云南大部分地区、重庆、四川部分地区、浙江、上海、湖北、安徽和江苏大部分地区、河南小部分地区、陕西部分地区；温带季风气候区包括河南大部分地区、安徽和江苏小部分地区、山东、河北、北京、天津、东北三省大部分地区、山西、陕西部分地区、甘肃和宁夏小部分地区；温带大陆性气候区包括新疆、内蒙古和甘肃的大部分地区以及宁夏的一部分地区；高原高山气候区包括西藏、青海的大部分地区以及四川、新疆的一部分地区.由此可见,气候区与我国的行政区划并不能完全吻合,因此通过对省级区域数据进行合并来分析并不能精确地做到按照气候区划分.为了简化分析,本文将大部分位于某一气候区内的省归入该气候区,并且将热带季风气候区与亚热带季风气候区进行合并,将温带季风气候区与温带大陆性气候区合并；由于高原高山气候区只包括西藏和青海2个省（区）,而西藏的数据已经剔除掉,并且青海的农业生产在全国所占比重较低,没有必要单独列出来,因此本文最终只分析两大气候区的情况：（1）热带和亚热带季风气候区,包括：海南、广东、广西、福建、江西、湖南、湖北、云南、贵州、浙江、江苏、安徽、四川共13个省（区）；（2）温带气候区,包括：河南、山东、河北、山西、陕西、黑龙江、吉林、辽宁、新疆、甘肃、内蒙古、宁夏共12个省（区）.
有关种植业生产及化肥使用量的数据来自历年的《中国农村统计年鉴》.该年鉴中提供了各省份历年总的化肥使用量（按折纯法计算）的数据,虽然也区分了化肥主要有效成分的类型（氮肥、磷肥、钾肥及复合肥）,但是由于化肥论文范文数据并没有区分不同成分类型,因此本文只能分析气候变化对总的折纯后化肥使用量的影响.此外,《中国农村统计年鉴》中也提供了各省份历年农作物播种面积的数据,因此可以计算出平均每单位播种面积上的化肥使用量,即化肥使用强度.如图1所示,1990—2012年我国的平均化肥使用强度不断增加.
有关气候变化的数据来自国家气候中心气候模式数据库,该数据库提供了各省份历年平均气温和降水量的数据.从表1可以看出,不同气候区降水量差异比较明显,热带亚热带气候区降水量明显高于温带气候区；不同气候区年降水量均没有明显的变动趋势,但是降水量的波动幅度均比较明显,其中热带亚热带季风气候区降水量波动明显高于温带气候区；热带亚热带季风气候区平均气温明显高于温带气候区；不同气候区的年平均气温也没有明显的变动趋势,但是气温波动也较为频繁.
三、实证分析结果
本文的数据同时包括截面数据和时间序列数据,因此构成一个面板数据.为了避免伪回归,首先需要对各面板序列的平稳性进行单位根检验.由于本文的面板数据是一个非平衡的面板,单位根检验采用FisherADF检验和FisherPPerron检验两种方式.各面板序列的单位根检验结果如表2.化肥相对论文范文变量虽然在在PP检验中不存在单位根,但是在ADF检验中存在单位根,因此不能排除是非平稳过程,如果直接进行回归可能会产生伪回归问题.为解决这个问题,本文对化肥相对论文范文变量进行一阶差分,再对其进行单位根检验,结果显示在两种检验下一阶差分变量均是平稳序列.因此,在下面的回归分析中,化肥相对论文范文采用一阶差分变量.
为了选择最优的估计方法,本文先通过F检验对混合模型与固定效应模型进行比较,然后通过Hau论文范文an检验对固定效应模型与随机效应模型进行比较.F检验的结果显示,对于所有的样本而言固定效应模型均优于混合模型.表3给出了Hau论文范文an检验的结果,对于全国和温带气候区的样本固定效应模型优于随机效应模型,而对于热带亚热带季风气候区的样本随机效应模型优于固定效应模型.因此在下面的回归分析中,全国和温带气候区采用固定效应模型,热带亚热带季风气候区采用随机效应模型.
本文的回归样本范围分为三种：全国样本、热带亚热带季风气候区样本和温带气候区样本.全国样本包括26个省（区）2001—2012年的数据；由于对相对论文范文进行了一阶差分,所以最终纳入回归分析的数据时间区间只有10年；又由于可获得的海南省的论文范文数据是从2002年开始的,因此海南省的数据仅仅包括9个年度；这样,最终全国样本所包括的样本量为259个.热带亚热带季风气候区的样本包括13个省（区）,其中也包括了海南省,因此这个气候区的样本量为129个.温带气候区包括12个省10年的数据,样本容量为120个.由于全国数据比两个气候区的数据多1个省（青海）,因此全国数据的样本量大于两个气候区样本量的加总.表4给出了最终回归分析样本各主要变量的描述性统计结果,表5给出了各样本回归的结果.
由于本文关注的核心变量是气温和降水量,因此下面的讨论集中于气温变化和降水量变化的影响.
1 气温变化对化肥投入的影响
对于全国整体的数据而言,气温变量在接近5%的水平上显著,其系数符号为负,表明年平均气温与平均化肥使用强度之间存在负相关关系；从系数来看,年平均气温上升1 ℃,全国平均的化肥使用强度会下降大约6.95公斤/公顷,相当于目前平均化肥使用强度的2.1%.在热带亚热带季风气候区,气温变量在10%的水平上显著,其系数符号为正,表明年平均气温与平均化肥使用强度之间存在正相关关系；从系数来看,年平均气温上升1 ℃,该气候区平均的化肥使用强度会上升大约8.09公斤/公顷,相当于该样本范围平均化肥使用强度的2.24%.在温带气候区,气温变量在1%的水平上显著,其系数符号为负,表明年平均气温与平均化肥使用强度之间存在负相关关系；从系数来看,年平均气温上升1 ℃,该气候区平均的化肥使用强度会下降大约17.79公斤/公顷,相当于该样本范围目前平均化肥使用强度的5.69%.
气温变化对不同气候区化肥使用强度产生不同影响的原因在于,气温变化与化肥使用之间存在着复杂的关联.气温升高会使得农作物生长发育加快,缩短作物生长期,从而会减少化肥的使用量.然而,气温升高也会使得一年内适合农作物生长的期间加长,叠加上作物生长期的缩短,就可能改变一个地区的种植制度,例如使得作物从两熟制改为三熟制,从而增加化肥使用量.在温带气候区,气温升高还没有达到使作物种植制度改变的程度,因而气温升高的效应主要体现为化肥使用量的减少.在热带亚热带气候区,气温升高使得部分地区农作物种植制度改变,增加一茬种植所带来的化肥使用增加量远远超过由于作物生长期缩短而减少的化肥使用量,因而总体的效应就表现为化肥使用量的增加.另外,气温升高会加快化肥的分解速度（王修兰 等,1996）,这种变化在不同气候区所产生的结果也可能不同.在温带气候区,由于平均气温本来就较低,气温升高有利于化肥有效成分的释放,因此可能会减少对化肥的需求；而在热带亚热带气候区,由于平均气温本来就较高,气温升高使得化肥分解速度过快,从而流失的有效成分增加,因此可能会增加对化肥的需求.
2 降水量变化对化肥投入的影响
对于全国整体的数据而言,降水量变量在1%的水平上显著,其系数符号为正,表明降水量与平均化肥使用强度之间存在正相关关系,这与Naseem和Kelly (1999)的研究结果是一致的；从系数来看,年降水量增加100毫米,全国平均的化肥使用强度上升2.7公斤/公顷（100×0.027）,相当于目前平均化肥使用强度的0.81%.在热带亚热带季风气候区,降水量变量在1%的水平上显著,其系数符号为正,表明降水量与平均化肥使用强度之间存在正相关关系；从系数来看,年降水量增加100毫米,该样本范围平均的化肥使用强度上升3.8公斤/公顷（100×0.038）,相当于该样本范围平均化肥使用强度的1.05%.在温带气候区,降水量变量在超过10%的水平上不显著,表明在该样本范围内降水量与平均化肥使用强度之间不存在统计上显著的相关关系.
降水量变化对化肥使用强度的影响也存在区域上的差异,原因主要在于土壤水分与化肥吸收效果之间也存在复杂的关系.一方面,降水量的增加有利于提升化肥养分的有效性和作物从土壤中吸收养分的能力,促进作物对养分的吸收,从而减少对化肥投入的需求.另一方面,降水量的增加,尤其是短期降水量的大量增加也可能导致土壤水分的过度饱和,使得化肥随雨水流失的量增加,从而需要投入更多的化肥来补充肥力.热带亚热带季风气候区年降水量明显高于温带气候区,降水量的增加对化肥作用的效果主要表现在肥力的流失上,因而降水量增加导致需要投入更多的化肥；而对于温带气候区,两种效果可能相互抵消,从而在整体上表现为降水量增加对化肥使用强度影响不显著.
四、结论与启示
本文的实证结果表明,从整体上看气候变化的两个主要指标对我国化肥使用强度均具有统计上显著的影响,而且这种影响的强度在经济上也是较为显著的.从全国的样本来看,年平均气温上升有助于降低化肥的使用强度,而年降水量的增加则会提升化肥的使用强度.气候变化对不同气候区的化肥使用具有不同的影响.对于热带亚热带季风气候区,降水量增加、气温上升均导致化肥使用强度的增加；对于温带季风气候区,气温上升将导致化肥使用强度下降,但是降水量增加对化肥使用强度的影响不显著.这表明不同气候区气候变化所产生的后果并不相同,这个结果也与现有关于气候变化对农业产出影响的研究结果相呼应.许多研究表明,气候变化对农业产出的影响存在区域间的差异（侯麟科 等,2015；覃志豪 等,2015）,本文则表明气候变化对农业生产要素投入的影响也具有区域差异性.当然,本文的研究也仅仅是尝试性的,研究结论还有待于进一步验证.
本文研究结论的政策含义在于：制定有关化肥控制政策时有必要考虑气候变化因素的影响,尤其是要考虑气候变化对不同区域农业生产影响的差异,避免政策的“一刀切”.以农业部制定的《到2020年化肥使用量零增长行动方案》为例,该方案的目标是力争到2020年主要农作物化肥使用量实现零增长.从本文的实证结果来看,气候变暖对于这个目标的实现是有利的.但是,政策目标的制定也要考虑区域间的差异.对于温带气候区,可以将目标定得更高一些,不仅要求零增长,而且可以要求负增长；对于热带亚热带季风气候区,则可以将目标定得稍微低一些,甚至可以允许一定程度的正增长.
参考文献：
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（编辑：朱德东；段文娟）
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全球气候变化引用文献:
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[2] 全球气候变化研究生毕业论文范文 全球气候变化相关自考毕业论文范文3000字
[3] 气候变化论文范文 气候变化类论文写作技巧范文8000字
