气候变化对中国农业影响的一

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1、December 2008 No. 3翟凡、林暾和Enerelt ByambadorjAsian Development Bank 6 ADB Avenue, Mandaluyong City 1550 Metro Manila, Philippines Tel +63 2 632 4444 Fax +63 2 636 2444一、引言据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）预计， 受大气中温室气体含量增加影响，在假设不实行排放 控制政策的情况下，本世纪全球平均地表温度将升高 2.8 C，测算升温范围介于1.84.0 C之间（IPCC 2007a）。受气温升高影响，自然系统将出现多种变 化

2、，极端天气事件发生频率将增加，海平面将上涨，洋 流将出现逆转，降雨格局将发生变化。这些变化可能会 导致长期社会经济影响。尽管二十世纪中后期取得的技术进步，但天气和气候仍 对全世界大多数地区的农业生产力有着重要作用。鉴 于此，农业将是最易受气候变化影响的部门之一。具体 讲，因气温和降雨格局的预计变化及其对可用水量、病 虫害形势和极端天气事件的继发影响，农业生产潜力将 遭受重大影响。气候经济学文献预计，虽然全球农作物 生产有可能在短期内或2003年之前出现小幅增加，但 全球变暖将产生长期负面影响（Bruinsma 2003，IPCC 2007b）。气候变化对农业的影响将极有可能不平衡地 分布于各地

3、区：由于地理位置不佳，农业在经济中所占 比重较大，适应气候变化的能力有限，低纬度国家和发 展中国家有望遭受更严重的不利影响，而高纬度国家 则有望从农作物生产中获益。据Cline（2007）近期对 全球100多个国家的全面测算，如果全球变暖减缓措施 得不到执行，本世纪80年代之前，全球农业生产力将 下滑15.9，其中发展中国家将出现大幅下滑，达到 19.7。气候变化对中国农业影响的一 般均衡分析本文考察全球气候变化对中国农业生产和农产品贸易的潜在长期影响，采用涉及整个 经济领域且可计算的全球一般均衡模型，对2080年之前由气候变化引发的全球农业生 产力变化情境进行模拟。模拟结果表明，在农业产值占

4、国内生产总值（GDP）比重预计 将下降的情况下，气候变化将对中国宏观经济产生中度影响。预计食品加工行业将因 气候变化引发的农业生产力变化造成的损失而遭受冲击。 中国尽管在过去几十年中发展迅速，但也无法摆脱气 候变化的影响。随着今后几年人口增长和收入水平提 高，中国还将面临农产品需求日益增加的巨大挑战。 2006年，中国农业产值占GDP的比重为11.7，农作物 播种面积1.57亿公顷。中国仅拥有世界可耕地面积的八 分之一，农业生产却可以养活比世界人口五分之一以上 的13亿人，其中有9亿人生活在农村地区。全球气候变 化可能会导致气温上升，降雨重新分布，旱涝灾害愈发 频繁，并对粮食生产和农业部门总体

5、上造成重大损失。 纵观全国，熊等人（2009）发现，如不考虑二氧化碳施AFP2亚洲发展评论肥效应（后文将解释该效应），粮食生产将全面遭受影 响，水稻减产714，玉米减产910，小麦减 产29。假定平均减产7，就意味着要减产近4千 万吨的粮食，全球粮食贸易也将减少20。如此巨大的 损失将危及中国的粮食安全，尤其会对贫困人口和妇女 的健康状况造成影响，因为女性主要负责哺育下一代。本文使用可计算的一般均衡模型（CGE）研究气候变化 对中国农业的潜在影响。一般均衡模型解释了全球经济 环境下企业、消费者和政府间的关系，并通过细致划分 地区和部门，显示出部门或国家层面冲击的外溢效应。 本文还考察了生产力增

6、长在适应气候变化方面的作用。第二章为文献综述，分析了气候变化与中国农业生产之 间的关系，所选文献均已使用模型方法测算气候变化对 农业的影响。第三章详细说明了本文所使用的一般均衡 模型。第四章评估了气候变化引发的全球农业生产力下 降对中国农业生产、贸易和宏观经济的影响。第五章阐 述研究结果，并提出今后研究的方向。二、气候变化对农业的影响 中国文献综述为分析预测气候变化对农业的影响，各方开展了大量工 作。但直到1999年，该领域却鲜有针对发展中国家的研 究（Mendelsohn和Dinar，1999）。尽管之后开展出现 了更多针对发展中国家的研究，但在国家层面上对中国 的研究却很少。曾有人使用局部

7、均衡或一般均衡的方法 评估气候变化对农业的影响。局部均衡模型描述了整体 经济的一部分，假定行业彼此没有影响或对经济体中的 其它行业没有影响。一般均衡模型将经济看作一个相互 依赖的整体，抓住农业与非农业部门之间的联系，对整 个经济进行分析。（一）局部均衡分析文献中关于气候对农业影响的局部均衡分析可分为三种 基本方法：农作物模拟模型、农业经济区模型和李嘉图 模型。农作物模拟模型使用控制实验来测算某种农作物 的产量对一定气候条件和其它变量的反应，用作控制实 验的农作物生长在田里或实验室里，实验室模拟了各种 气候和不同浓度的二氧化碳。在使用这些模型测算时， 没有考虑农民适应气候条件变化的行为所产生的效

8、应。 因此，研究结果倾向于夸大气候变化对农业生产的破坏 （Mendelsohn和Dinar，1999）。第二种方法是农业经济区分析，它将农作物模拟模型与 土地管理决定分析结合起来，并记录了农业气候资源的 变化（Darwin等1995、Fischer等2005）。农业经济区分析将现有土地按农业生态区划分，各生态区的生长期 长短和气候条件各有不同。生长期长短取决于气温、降 水量、土壤特点和地形。农业经济区模型跟踪了农作物 区域分布随气候变化而发生的改变。农作物建模与环境 匹配程序用于明确某种农作物在不同程度的投入和管理 条件下所受的环境限制，并测算出在给定单位土地上农 作物的最大可收获量。但是，因

9、为农业经济区模型所预 期的潜在可收获量往往比目前的实际产量要高得多，所 以该模型也许夸大了自发适应的效应。农业经济区研究 倾向于将额外效益归因于寒冷高纬度地区的变暖，因此 夸大了气候变化带来的全球性效益（Cline，2007）。李嘉图跨部门方法基于来自农场调查或国家宏观数据的 统计测算值，探索农业生产能力（按土地价值衡量）与 气候变量（通常是气温和降水量）之间的关系。该方 法自然会考虑到为农民适应气候变化而开展的高效工 作，但缺点是没有考虑价格变动，没能完全控制影响农 场收入的其它变量（Mendelsohn和Dinar 1999、Cline 1996）。评估气候变化对中国各地农业生产的影响时，

10、上述三种 方法中农作物模拟模型使用得最为广泛。农作物模拟模 型因有着自身的特点，所以研究仅集中于几类粮食作 物，如水稻、玉米和小麦。农作物模拟模型得出的一般 结果表明，随着气温上升和降雨减少，粮食产量将下 降。陶等人（2008）近期使用农作物模拟模型在中国开 展了一项研究，评估在各种碳排放不确定的情境下，水 稻生产和用水如何随全球平均气温的上升而改变，并预 期地区的气候变化。其研究结果显示，全球平均气温的 改变将导致地区气候发生较大变化。高纬度地区的温度AFP3气候变化影响的一般均衡分析3将比低纬度地区上升更多，各地区的水稻生产和用水也 将改变。作者发现，如果不考虑二氧化碳施肥效应，1 依地点

11、和气温上升的幅度不同，全球平均气温上升将 使水稻生长期缩短4.227.9，水稻产量下降6.1 40.2。虽然二氧化碳施肥效应可能使水稻产量增 加6.131.6，但是温度升高将抵消产出增加，导 致水稻生产总体下降。Wu等（2006）近期也使用农作物模拟模型开展研究，试 图量化华北平原冬小麦在气候变化条件下的生产潜力。 研究结果显示华北平原北部冬小麦的产量因降雨量较低 而受到影响，而南部农作物的生长受低辐射和高温的影 响。但他们承认该研究存在几方面的局限性，如没有考 虑生长期内的气温效应，简化了土壤特点，灌溉田与雨 浇地冬小麦产量的数据对比有限。Albersen等人（2000和2002） 使用农业

12、经济区模型评 估中国农业生产时也得出了类似结论。Albersen等人（ 2000） 认为华北地区农业生产受供水限制，改善供水 将使农作物产量增加到其潜在水平。同样，Albersen等 人（2002） 认为灌溉田的产量往往高于雨浇地。此 外，其研究结果还揭示，灌溉田、劳动力和其它投入不 足。各地水稻、小麦和玉米等主要农作物的产量基本相 同，差别仅在于各种农作物生长的最佳地理条件不同。农作物模拟模型和农业生态区模型没有考虑经济因素和 人力资本的限制，而这是农民做决定时要考虑的重要因素（Mendelsohn和Dinar 1999）。李嘉图方法与另两种 方法相比，其优势是考虑到农民为适应气候变化而做的

13、 工作（Mendelsohn和Dinar 1999）。李嘉图方法假定每 个农民在农场面临的外部条件下都会追求利润最大化（ Wang等 2008a）。尽管李嘉图方法广泛用于评估气候变 化对农业的影响，但对中国的研究还比较有限。据我们 所知，Liu等人（2004） 最先使用李嘉图方法对中国进 行分析，并以某一地区为基础给出气候变化对中国农业 影响的详细测算值。他们假定农作物产值与气候之间存 在非线性关系，得出气温上升和降水增多会对中国农业 产生积极影响。但研究结果因地区和季节不同而有所变 化。虽然Liu 等人（2004） 发现气候变暖对农业生产有着 积极影响，但后来Wang等人（2008a） 使用

14、李嘉图方法 得出的研究结果却与此相反。他们的结果表明气温每升 高1C，每公顷农业产值就减少10美元。但这两次的研 究结果并非完全对立，其结论都表明，降水量增加会提 高农业产量；两次研究也都发现，气候变化的影响随季 节变化而有很大差异。Wang等人（2008b） 在之前研究的基础上， 分析了中 国农民如何适应气候变化。具体来说，他们研究了灌溉 选择和农作物搭配选择，并预测了2050年和2100年的气 候。研究结果显示，气候变化对农民的灌溉选择影响更 大，而且依地区和季节而变。总的来说，较冷地区的农 民倾向于选择灌溉，而较暖地区的农民倾向于选择靠天1 二氧化碳施肥效应是指大气中二氧化碳浓度对农作物

15、产量有积极影响，因为二氧化碳增强了植物的光合作用，并抑制植物的呼吸作用进而降 低了耗水量。对于光合作用效率较低的水稻、小麦、大豆、细粮、豆类和大多数树种来说，效果很明显。AFP4亚洲发展评论养田。此外，农作物搭配选择也在很大程度上取决于气 候条件，并依季节而变。气温上升，农民会选择种植棉 花、小麦、油料作物和玉米；降水增加，则选择水稻、 棉花、蔬菜、大豆、油料作物和糖料作物。最后，作 者针对2050年和2010年假设了三种不同的气候变化情 境，分析了农民如何依据气候变化来改变决定。他们 发现，到2050年，农民选择灌溉农田的可能性会下降 1323。另外，他们的研究结果预计农民可能会 选择更多地

16、种植小麦和棉花，减少种植水稻和大豆。 2100年的变化估计会更大。（二）一般均衡分析因为气候变化可能会直接或间接影响经济的各个部门， 所以评估气候变化对农业的影响时，必须研究各部门之 间的相互作用。可计算的一般均衡模型适于描述农业与 其它经济部门之间的相互作用。在可计算的一般均衡框 架内处理农业政策为实行按不同用途分配土地提出了挑 战。在可计算的一般均衡框架内评估气候变化对农业的 影响主要有两种方法：一是建立综合评估模型，即使用 局部均衡农业用地模型配合可计算的一般均衡模型；二 是在可计算的一般均衡框架内更好地进行土地建模。在可计算的一般均衡模型中引进内生的用地分配模式 时，两种方法中更为普遍和简单的方法是在可计算的一 般均衡框架内，借助变换函数的不变弹性改进函数形式。早期的此类研究通常将土地视为同质，忽略土地的 生物物理特性和空间上的相互作用。为摆脱这种局限， 有些研究使用聚合函数的不变替代弹性来区分土地的 不同用途。如Palatnik和Roson （2009） 使用动态多 地区可计算的一般均衡模型，研究了8个地区的