气候变化对农业影响的经济学方法研究进展

来源：SCI期刊网 分类：经济论文 时间：2022-01-10 09:52 热度：

摘 要：内容提要： 气候变化对农业影响的研究 正成为 气候变化经济学前沿研究 的重要领域。 由于 分析气候变化对农业和其他部 门 影响的 经济学探索是过去十多 年新兴 的一项研究 ， 因 而 无论

　　内容提要： 气候变化对农业影响的研究 正成为 气候变化经济学前沿研究 的重要领域。 由于 分析气候变化对农业和其他部 门 影响的 经济学探索是过去十多 年新兴 的一项研究 ， 因 而 无论在理论方法 、 模型设计 、数据使用 还是在研究结果上均存在较大争议。 本文 旨 在对该领域相关研究 的 理论框架和模型 方法提供一个较为 全面 的 总结和归纳 。 本文首先介绍 了一个分析气候变化对农业影响的 基本经济学 理论框架和模型。 在此办出 上， 本文植了 气候变斜农业影响的 计量经济研究 方法的 最新靴通过拓展基本模型 和假没， 探讨了 不 同模型方法的 差异和特点 ， 分析了 导致不 同研究结果存在较大差异的原 因 。 本文发现， 是否考虑农民的 适应行为是气候变化对农业影 响的研究结果争议的 焦点 。最后 ， 本文提出 了 实证研究 气候变化对农业影响面 临 的 主要问 题和挑战。

　　关键词 ： 气候变化 农业影响 研究进展

　　一、 引 言

　　气候变化 已成为 当 今国际社会普遍关注的全球性重大环境问题 OPCC ， 201 2 ) 。 这是因为农业賊气候变化最敏感的产业， 气候变化的许多 辨性风险都集中在此。 因 此， 从保障粮食安全的 角度而言， 气候变化对农业的影响备受关注 ( Mendel s ohn and Di nar ， 1 999 ; Sc hlenker et al. ， 2007 ) 。定量评估气候变化对农业的影响， 不仅有助于指导减缓和适应气候变化政策的制定 ( Stage ， 20 1 0 ;Shi and Tao ， 20 1 4) ， 也 能为研究气候变化背景下农产品供应及价格波动等经济 问题提供重要的基础C Sc hl enker and Robert s ， 2 009 )

　　从研究方法来看， 目 前评估气候变化对农业影响的 模型主要 分为作物机理模型和计量经济模型( 实证研究) 两大类 ( Shi et al. ， 20 1 2 ) 。 作物机理模型主要基于作物生长理论和控制 性生产实验，探讨气温、 降水、 光照 、 辖射、 土壤等一系列生态和环境要素对农作物产量的影响， 其 目 的在于揭示农作物在各生长阶段对不同 生态环境要素的响 应及其机理 ( 例如 Stockl e et al . ， 2003 ; Lobel l et al . ，20 1 3 ) 。 不过，一方面， 由 于作物生长过程充满复杂性和不确定性 ， 大量参数需要被假定， 作物机理模型 的估计结果很容易 受模型参数设定偏差 的影响 ( Lobel l and Burke ， 20 1 0 ) 。 另一方面， 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 ， 可能高估气候变化对农业的 负面影响 ( Mendel sohn et al . ， 1 994 ) 。

　　在钱气酸化的背景下，麟越多的 经济学者开始基于历史统计麵和气候情景，娜济模型就气温、 降水等气候因素对农作物单产或农业利润 的影响开展实证研究 ( 例 如 Des ch&ies a ndGreenstone ， 2007 ; Fisher et al. ， 20 1 2 ; Sc hle nker and Robert s ， 2 00 9; Mendelsohn et al . ， 1 994 ;Wang etal . ， 2009 ) 。 相 比于作物机理模型 ， 计量经济模型能够将生产者 行为纳入气候变化对农业影响的分析框架， 在抽样和计量估计技术的支持下， 更可靠地估计气候变化对农业的影响 ( Lobe ll et al ， 200 6 ) 。但是， 计量经济模型在估计气候变化对农业的影响上也存在不足。 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。

　　无论采用 哪种方法， 目 前气候变化对农业影响 的结论莫衷一是。 以 De schSne s and Greenstone( 2 007 ) 为代表的 实证研究发现， 气候变化对美国农业几乎没有影响， 甚至会产生一定的 正面作用 。然而， 另 外一些学者的 研究结论却截然相反 。 他们基于美国 同样的 数据分析发现， 气候变化将给美国农业带来潜在巨大的负面影响 ( Fisher e t al.， 20 1 2 ; Schlenker et al . ， 2006 ; Schlenker and Robert s ，2 009 ) 。 同 样， 针对中 国 的实证研究也 出现了类似不一致的结论。 譬如， Li u et al . ( 2004 ) 和 Wange tal. ( 2009 ) 均采用 李嘉图模型分析了气候变化对中 国农业的影响 。 前者发现， 气候变化有益于提高农地收益; 后者的研究则表明 ， 气候变化对农地收益有负面影响 。 总体而言 ， 不 同研究模型、 数据以及气候变量的测度等多 种因素均可能导致研究结果出 现差异， 所 以 ， 有必要就气候变化对农业影响实证研究方法的差异开展进一步深入分析 ( Burke et al . ， 20 1 5 ) 。

　　针对掘青况， 本文的 研究 目 的 是， 就气候变傾农业影响这一重要领域的最新经济学研究进展提供一个较为全面的总结和归纳 ， 探索不同计量经济模型设定的 优缺点 ， 识别导致研究结果存在差异的可能原因 ， 从而增进对气候变化影响农业机理的理解。 作 为一个研究综述， 本文的特色在于：第一， 力 图将不同视角 的计量经济模型纳入统一的气候变化影响分析框架中 ; 第二 ， 研究结果有望为 开展其他领域的气候变化影响研究提供借鉴。 接下来， 第二部分介绍一个分析气 候变化对农业影响 的基本模型; 第三部分通过不断追踪文献拓展假设， 揭示计量经济模型分析气候变化对农业影响的要点和争议; 第 四部分评述关于气候变化对农业影响的实证研究中 存在的一些主要 问题; 第五部分是总 结。

　　Mendel sohn等的 李嘉图模型正式开创 了气候变化对农业影响 的 实证经济分析的先河， 但它也 引发了大量争议。 从方法上看， 这些争议 归纳起来主要集中于李嘉图模型的三个假定 ( Darwin ， 1 999 ;Mende l sohn and Nordhaus ， 1 999 ; Schl enker et a l . ， 200 5 ; De sch6nes and Gre enstone ， 2 007 ) ：一是假定 降水变量可以用作对农作物用水供给量的 测度; 二是假定平均气候变量与不可观测因 素不相关 ;三是假定产品和要素价格不变。

　　'首先 ， 李嘉图模型关于土地供水测度指标的 设定并不符合现实 ( S chlenker et al ， 2 005 ) 。 其原因在于， 农区分为雨养区和灌溉区， 降水变量能够较好地度量雨养区对农作物的供水量， 但用于度量灌溉区对农作物的供水量并不合理。 事实上， 按照 ( 9 ) 式，雨养区和灌溉区 用水价格叫 不同 。雨养区作物生产基本以零成本获取自 然降水， 但灌溉区作物生产却需要以较高的 成本抽取地下水或从外地引水。 也就是说， 两类地区 供水模式和供水成本不一样， 土地价值的测算方法也不一样。 因此， 作为对李嘉图模型的一种改进， Schle nker et a l . ( 2005 ) 分别考察了气候变化对雨养区和灌溉区农业生产的 影响 。 研究证实， 这种 区分对于进一步提高李嘉图模型的适用性和解释力度异常关键。

　　其次， 基于横截面数据分析的 李嘉图模型存在潜在的遗漏变量问题， 导致估计结果偏误。 从计量经济理论上讲， 要得到李嘉图模型的一致性估计结果 ， 必须保证所有影响土地价值的不可观测 因素与气候不相关， 否则， 模型会因 内 生性问题而估计结果不一致。 但是，一些不可观测因 素 ( 比如灌溉条件) 在空间上与气候变量 ( 比如 降水量) 高度相关， 它们同 时也是土地产出和土地价值的重要决定因 素。 比如 ， S chlenker et al. ( 2 00 5 ) 的研究显示 ， 灌溉用水的可获得性与气候显著相关。De schSnes and Greenstone ( 2007 ) 认为 ， 气候会与土壤特征、 人口 密度、 人均收入以及炜度等因素相关，而后者又决定土地价值。

　　最后 ， 李嘉图模型没有直接控制价格的影响 ， 这可能导致潜在的模型识别 问题。 该问题将在本文第四部分第二点中进一步讨论。

　　2 . 面板数据的 固 定效应估计。 鉴于Mendel s ohn 等运用李嘉图模型对横截面数据进行估计所存在的不足，一些后续研究建议采用面板数据来估计气候变化与农业产 出之间 的关系 。 面板数据的固 定效应估计方法 不仅可 以 控制 灌溉的 影响 ， 同 时 可 以在 很大 程度 上消 除 潜在 的遗 漏变量 问 题( Desche nes and Greenstone ， 2007 ; Schl enke r and Roberts ， 2009 ; Welc h e t al . ， 20 1 0 ; Lobe ll et al .，20 1 1 ) 。

　　虽然基于面板数据 的分析为 解决潜在的 遗漏变量问题提供了思路， 但该方法是建立在另外一种代价之上的 ： 基于年际天气变化影响 的分析没有考虑到农民对气候变化的长期适应; 而针对短期天气冲击 ， 农民 能够采取的适应措施非常有限 ( Mass eti and Me ndelsohn， 2 0 1 1 ) 。 相反 ， 李嘉 图模型所考虑的 农民对长期气候变化的 反应， 譬如调整作物结构以及农牧转换等应对措施， 在短期 内 很难实施 ( Kurukulasuriya and Mendels ohn ， 2 008 ; Seo and Mende lsohn， 2008a， 2 008b) 。 这意味着， 相比基于横截面数据估计的李嘉 图模型 ， 使用面板数据的 估计仍然可能高估或低估气候变化对农业产出 的 影响 ( Schlenker and Rob ert s ， 2 009 ; Fi sher et al . ， 20 1 2 ) 。

　　( 四 ) 气候变化对农作物单产的影 响： 面板数据模型

　　前文围绕农 民 的适应行为 以及气候 ( 天气 ) 的长短期尺度， 重点综述了气候变化对福利指标影响模型的构建和发展。 在此之外， 还有 另一类代表性文献着眼于气候变化对农作物单产影响的研究 。这类文献研究的重点并不在于考察农民 的适应行为 ， 如何度量气候变化对农业生产 的非线性影响成为其关注的焦点。

　　作 物整个生长季或 当 年 ( 月 度 ) 的 平均 气温和 降水量 ， 通常 被用 来测 度气 候变量 ( 例 如Mende l sohn e t al. ， 1 994 ;Mas seti and Mendelsohn， 2 0 1 1 ) 。 但是， 该处理方法忽略 了气候在平均水平之外 的异常分布 ( 比如季节内 极高或极低气温 ) ， 多个月度气温或降水量变量的 引入还可能导致潜在的多重共线性问题 ( Schl enker et al . ， 2006 ; S chl enke r and Roberts ， 2009 ) 。 对此， Ada ms et al . ( 2003 )引 入平均 日 最高气温来刻画天气的异常分布。 不过， Lobe ll et al . ( 2007 ) 认为 ， 忽视 日 最低气温以及生长季其他月份的气温和 降水量， 意味着人为假定这些气候因 素对作物产量变异无影响。 他们建议采用 日 最高气温、 日 最低气温以及生长季累计降水量同 时作为对天气 的测度。 此外， 还有一类 由气温和 降水量计算出 来的 干旱指数指标 ， 近年来也 开始被经济学者用来评估气候 的影响 ( 例 如McCari et al . ， 2008 ) 。

　　然而， S chl enker and Roberts ( 2006 ， 2009 ) 认为， 上述指标均不足以完美地刻 画气候因 素 。 考虑到农作物生长在很大程度上依赖于热量 ( 温度) 的变化， S chl enker 和 Rob erts 建议根据农学原理，构建反映作物生长期 内 累积热量的积温 ( de gree days ) 变量， 用 以刻画短期天气的非线性影响。 具体而言， 他们引入作物整个生长阶段的 热量分布概念， 通过设计作物生长季积温 ( growing se asondegree days ) 和极端积温 ( extreme heat degree days ) 等农学指标， 并与计量经济模型相结合 ， 从而创新性地刻 画气候 ( 天气) 对作物生长的非线性影响。 在这种条件下 ， 单产由 于 能够直接反 映当年作物生长的结果， 相 比 于福利指标 ( 例如土地利润 ) 而言 ， 更加适合于度量天气变化对农业影响的结果 ( S chlenker and Roberts ， 2009 ) 。 因此， 以 Schle nker and Roberts ( 2006 ， 2009 ) 、 Schlenke r and Lobe ll( 20 1 0 ) 、 Fi sher et al . ( 2 01 2 ) 以及 Rober t et al . ( 2 0 1 3 ) 为 代表的研究， 着力于探讨积温变化对作物单产的非线性作用 ， 以此评估气候变化对农业的影响 。

　　Jd?基于面板数据 的单产模型并没有考虑农民 的适应行为 。 S chlenker and Robert s ( 2009 ) 采用了两种思路的稳健性检验方法， 以判断不考虑农 民的适应行为会在多 大程度上影响估计结果。 首先，测算作物不 同生长季时间 下的积温， 并 比较这些不同 积温影响 的估计结果 。 其思路在于， 农民在不同天气条件下可能提前或延迟播种 ( 收获) 日 期 ， 通过估计并比较不 同生长季时间 下的 积温效应，可以捕获农民 的这种适应行为 。 结果表明 ， 不管如何调整生长季时间 ， 积温影响的 估计结果基本上没有差异。 这意味着 ， 是否考虑农民调整播种 ( 收获) 日 期的 适应行为 并不影响对积温效应的估计。其次， 分别估计横截面与时间 序列混合数据模型 、 纯时间序列数据模型和横截面数据模型， 并将上述三类模型 的估计结果与面板数据固定效应模型的估计结果比较。 该检验思路与前面介绍的 Buikeand Eraerick ( 2 0 1 5 ) 的 处理方法一致。 结果显示， 四种情况下 的回 归结果均非常近似。 由于横截面数据分析反映的 是农 民采取适应措施之后的 结果， 而时序数据和面板数据分析则暗含了农民在短期内 无法采取适应措施的假设 。 所以 ， 依据上述 比较结果， Sc hle nker and Roberts ( 2009 ) 推断， 农民针对同一作物采取适应气候变化的行动有限 。

　　四 、 实证研究中 的一些问题和挑战

　　(一) 长期和短期气候变化适应

　　从前述文献来看， 对农民长期和短期气候变化适应行为 的考察 ， 均暗含了如 下基本假设： 农 民只能够对长期气候变化产生适应行为 ， 对短期 天气波动很难采取有效的适应措施。 在该假设下 ，S chle nker and Robe rt s ( 2 009 ) 和 Burke and Emerick ( 2 01 5 ) 依据长期气候变化和 短期天气波动对农作物生产影响之间相似的估计结果， 推 断农民实际应对气候变化的适应措施非常有限。

　　然而， 上述推断值得商榷。 Howden et a l . ( 2007 ) 、 Tao e t al . ( 20 1 2 ) 、 Shi and Tao ( 2 01 4 ) 以及Xi ao a nd Ta。 ( 2 D1 4) 均强调 了作物生产 中适应措脑对气候变化的重要作用 。 不仅如此， 在非洲和亚洲众多发展中 国家农村开展的气候变化影响和农 民适应行为 的 田 间调查显示， 农民采取了广泛的适应措施以应对变化的气候 ( Deress a et a l. ， 2009 ; Di Fal co et al . ， 20 1 1 ; Yu et al . ， 20 1 3 ; Chen e t al . ，20 14 ; Di Falco ， 20 14 ; Wang e t al ， 2 01 4 ) 。一些被农民普遍采用 的农田 管理措施， 比如调整生产投入 、 增加灌溉、 调整农作物播种或收获 日 期 、 补苗定苗洗苗等以及一些节水灌溉技术， 能够在短期内 帮助他们抵御气候风险和降低潜在的农业生产损失 ( Di Falc o et al. ， 20 1 1 ; Di Fal co and Veronesi ，20 1 4 ; Huang et al . ， 20 1 5 ) 。

　　上述经验观察为农 民采取适应气候变化行动提供了 证据。 但是， 为什么 Schle nker and Roberts( 2009 ) 和 Burke and Emerick ( 20 1 5 ) 研究得到 了 与现实不一致的 结论? 这是一个值得深化研究的问 题。 首先 ， 基于美 国数据的 分析结果可能并不代表其他发展中 国家和地区的情况， 因 为后者的农业生产对气候变化往往更加敏感和脆弱 。 这意味着可能需要进一步开展更多 的案例研究和 国别 比较分析 。 其次， 上述两项研究的理论计量经济模型可能存在误设。 篇幅所限， 本文就此没有展开讨论。

　　( 二) 对产品价格和要素价格的 处理

　　到 目 前为止， 在前述所有经济学模型分析中 ， 除了 Kelly e t al. ( 200 5 ) 的研究外， 均没有直接控制产品价格和要素价格的作用 。 实际 上， ( 5 ) 式模型 已强调， 理论上而言， 农业产出是产品价格和要素价格的函数。 实证研究亦表明 ， 产品价格和要素价格对气候的冲击均相当 敏感 ( Kell y e t a l . ，20 05 ; Di Falco and Verone si ， 20 14 ) ; 在此情况下， 忽视价格的 作用将导致所估计的气候 ( 天气) 影响结果有偏。

　　De sehSnes and Gre enst one ( 2007 ) 和 S chl enker and Roberts ( 2009 ) 虽然意识到上述问 题， 但是，囿于数据， 他们只能试图通过回归技术尽可能降低遗漏价格变量给模型识别带来的潜在问 题。 具体而言， 在 ( 1 3 ) 式模型 的基础上， De scMnes and Gre enstone ( 200 7) 创新性地引 入了省 ( 州 ) 和时间 交叉固定效应 ( state-by-ye ar fixed e fe cts ) 变量 八，， 通过该方法能够 地控制 同 时随时间和地区变化的 价格效应。 相 比之下 ， 纯时间 固 定效应 % 无法控制随地区 变化的 价格因素。

　　改变模型设定形式也能在一定程度上控制价格的作用 。 正如前面 ( 第三部分 ) 提到 的 ， 相 比于利润函数模型， 单产模型很大程度上能避免由价格、 农民农产品销售行为等带来的潜在内 生性 问题 。同样， Kel ly et al. ( 2005 ) 的模型采用土地利润作为 因变量， 但由 于控制了 产品价格和要素价格的作用 ， 虽然仍面临其他遗漏变量问题， 但至少减少 了 因价格导致的 内 生性问题。——论文作者：汪 阳 洁1仇煥广2 陈晓红 L 3

文章名称：气候变化对农业影响的经济学方法研究进展

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