基于CGE模型的洛陽(yáng)市耕地變化對(duì)糧食安全的影響分析

梁丹輝，秦 波

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081)

基于CGE模型的洛陽(yáng)市耕地變化對(duì)糧食安全的影響分析

梁丹輝，秦 波

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081)

以洛陽(yáng)市為例，以2015年為基期，以2020年為模擬期，構(gòu)建耕地面積與糧食安全的CGE模型。研究發(fā)現(xiàn)：洛陽(yáng)市耕地面積下降1%情況下，糧食作物產(chǎn)量為239.61萬(wàn)t，耕地面積下降3%情況下，糧食作物產(chǎn)量為235.59萬(wàn)t，耕地面積下降5%情況下，糧食作物產(chǎn)量為230.21萬(wàn)t。

耕地變化；糧食安全；CGE模型

近些年我國(guó)糧食進(jìn)口持續(xù)增加，糧食自給率不斷下降。糧食自給率下降，一方面是我國(guó)居民消費(fèi)水平的上升增加了糧食需求，尤其是對(duì)畜產(chǎn)品的消費(fèi)間接增加了對(duì)糧食的需求，譬如糧食中的玉米主要用于養(yǎng)殖業(yè)。另一方面是由于種植糧食收益的下降，特別是近幾年玉米價(jià)格的下降，農(nóng)民種植糧食的積極性受到負(fù)面影響。耕地面積變化、耕地生產(chǎn)能力降低、耕地利用結(jié)構(gòu)改變等因素，終將影響我國(guó)糧食產(chǎn)量，對(duì)我國(guó)糧食安全構(gòu)成威脅。

耕地變化如何影響糧食安全是一個(gè)亟待解決的難題，本文以洛陽(yáng)市為例，擬構(gòu)建以耕地變化和糧食產(chǎn)量等因素為變量的CGE模型(可計(jì)算的一般均衡模型)，理清耕地變化影響糧食安全的作用機(jī)理，模擬耕地變化對(duì)糧食安全造成的影響，為政府決策提供理論依據(jù)。

1 CGE模型簡(jiǎn)介

CGE模型是多部門一般宏觀經(jīng)濟(jì)模型，具有很強(qiáng)的政策變量耦合能力，被廣泛用于研究長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)變化、投資評(píng)價(jià)、發(fā)展戰(zhàn)略選擇、收入分配、貿(mào)易政策以及外部沖擊下的結(jié)構(gòu)調(diào)整甚至經(jīng)濟(jì)改革等經(jīng)濟(jì)管理問(wèn)題[1]。CGE模型起源于經(jīng)濟(jì)學(xué)家瓦爾拉斯的一般均衡理論，用來(lái)反映所有市場(chǎng)活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)模型，CGE模型利用一組方程來(lái)描述經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中的供給、需求和市場(chǎng)關(guān)系，關(guān)注經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)內(nèi)部的所有市場(chǎng)、所有價(jià)格，以及商品和要素的供需關(guān)系，要求所有市場(chǎng)都是均衡的[2]。CGE模型產(chǎn)生于20世紀(jì)60～70年代開(kāi)始流行。與其他模型比較，CGE模型具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，CGE模型具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。CGE模型是建立在一般均衡理論基礎(chǔ)之上且內(nèi)在一致的宏觀經(jīng)濟(jì)模型。在CGE模型中，生產(chǎn)者力追求利潤(rùn)最大化，消費(fèi)者追求效益最大化。該模型還包括政府、外貿(mào)組織等經(jīng)濟(jì)主體。各經(jīng)濟(jì)主體共同作用，使所有市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)均衡。其次，CGE模型具有龐大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，參數(shù)估計(jì)更加可靠。可以從時(shí)間維度、空間維度及個(gè)經(jīng)濟(jì)部門之間聯(lián)系維度衡量各經(jīng)濟(jì)變量之間的關(guān)系。最后，CGE模式是可計(jì)算的，會(huì)得出具體的數(shù)字結(jié)果。CGE模型利用數(shù)據(jù)描述某基準(zhǔn)年度的經(jīng)濟(jì)狀況，通過(guò)變更某組成要素，沖擊模型并改變模型中所有數(shù)據(jù)項(xiàng)的值。Gempack、GAMS、Excel、Matlab等軟件可用來(lái)求解CGE模型[3]。

2 模型構(gòu)建

本文要研究耕地變化對(duì)糧食安全的影響，就是要構(gòu)建一個(gè)能夠分析和模擬耕地資源與糧食生產(chǎn)相互作用的CGE模型。按照可計(jì)算一般均衡理論，該模型包括生產(chǎn)模塊、消費(fèi)和貿(mào)易模塊、收入分配模塊、市場(chǎng)均衡模塊，模型構(gòu)建主要參考[4-5]。

2.1 生產(chǎn)模塊

本研究利用不變替代彈性生產(chǎn)函數(shù)(CES函數(shù))來(lái)構(gòu)建耕地生產(chǎn)系統(tǒng)模型。基于生產(chǎn)者利潤(rùn)最大化的原則，必須實(shí)現(xiàn)成本最小化，其公式如式(1)：

(1)

式(1)中，Q代表總產(chǎn)出的價(jià)值總量；A代表技術(shù)進(jìn)步參數(shù)；K代表資本投入；J代表技術(shù)投入；L代表勞動(dòng)投入；ai、θi代表替代彈性參數(shù)。

本研究的糧食品種分為：水稻、大豆、玉米、紅薯和豆類等。總產(chǎn)出即所有糧食總產(chǎn)量。公式如式(2)：

Q=∑Qi=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

(2)

式(2)中，Qi(Q1-Q5)分別代表水稻、大豆、玉米、紅薯和豆類的產(chǎn)值。

總產(chǎn)出的價(jià)值總量等于商品產(chǎn)出價(jià)格和商品總產(chǎn)出的乘積，其公式如式(3)：

Q=∑Qi=∑PXiPDi

(3)

式(3)中，PXi代表各商品國(guó)內(nèi)產(chǎn)出價(jià)格；PDi代表國(guó)內(nèi)總產(chǎn)出(各商品在區(qū)域內(nèi)、其他國(guó)內(nèi)地區(qū)、國(guó)外的銷售數(shù)量)。

此外，銷售價(jià)格包含交通費(fèi)用等因素，出口價(jià)格包含關(guān)稅。Pmi是本幣價(jià)格，與出口國(guó)銷售價(jià)格pmi存在兌換關(guān)系。其公式如式(4)：

Pmi=βipmi

(4)

式(4)中，βi代表貨幣兌換率；pmi代表出口國(guó)家的銷售價(jià)格。

2.2 消費(fèi)和貿(mào)易模塊

在阿明頓假設(shè)的前提下，根據(jù)效益最大化的原則，需要根據(jù)相對(duì)價(jià)格和CET彈性函數(shù)，來(lái)實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)自產(chǎn)品、國(guó)內(nèi)其他地區(qū)流入品和國(guó)外進(jìn)口品的成本最小化的最優(yōu)組合。其公式如式(5)：

(5)

式(5)中，Xi代表區(qū)域內(nèi)商品供應(yīng)總量；Mi代表區(qū)域內(nèi)消費(fèi)的商品數(shù)量(進(jìn)口)；Bi代表區(qū)域內(nèi)消費(fèi)的商品數(shù)量(區(qū)域內(nèi)生產(chǎn))；Di代表區(qū)域內(nèi)生產(chǎn)的商品總量；Ci代表銷往區(qū)域外的商品數(shù)量(區(qū)域內(nèi)生產(chǎn))；PDi代表商品的國(guó)內(nèi)產(chǎn)出價(jià)格；PMi代表進(jìn)口商品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的銷售價(jià)格；PCi代表國(guó)內(nèi)產(chǎn)出商品在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的銷售價(jià)格；PDi/PMi，PCi/PDi表示：相對(duì)價(jià)格；a代表替代參數(shù)；γi、δii代表分布參數(shù)；αci、αtit表示：效率參數(shù)。

2.3 收入分配模塊

收入分配主要涉及三個(gè)主體：居民、企業(yè)、政府。模型中，總收入分為家庭消費(fèi)、政府收入和儲(chǔ)蓄總額三個(gè)部分。公式如式(6)：

(6)

式(6)中，S代表總收入；Fj代表家庭消費(fèi)；Yh代表家庭總收入；sh代表家庭儲(chǔ)蓄率；th代表直接稅稅率；Pqq代表合成消費(fèi)品價(jià)格；Sz代表政府部門收入；tm代表進(jìn)口關(guān)稅率；R代表名義匯率；Pwm代表進(jìn)口外幣價(jià)格；Qm代表進(jìn)口總量；td代表間接稅稅率；Cc代表儲(chǔ)蓄總額；Sg代表政府部門儲(chǔ)蓄；Thg代表政府對(duì)家庭部門的轉(zhuǎn)移凈額；Thf代表外國(guó)對(duì)家庭部門的轉(zhuǎn)移凈額；Sf代表國(guó)外資本凈流入。

同時(shí)，總消費(fèi)分為居民消費(fèi)、政府消費(fèi)、投資三部分。公式如式(7)：

QX=Fj+Sz+Qg

(7)

式(7)中，Qg代表投資總額。

2.4 市場(chǎng)均衡模塊

市場(chǎng)均衡模塊包括產(chǎn)品市場(chǎng)、要素市場(chǎng)及資本市場(chǎng)的均衡，并且要求三個(gè)市場(chǎng)同時(shí)達(dá)到均衡狀態(tài)。公式如式(8)：

∑PXiXDi=S；Xi=Di；PwmQm-PweXe-Thf=Sf；

Sg=Sz-PqQq-Thg；PqQq=Cc

式(8)中，S代表總收入；Qm代表進(jìn)口總量；Sg代表政府部門儲(chǔ)蓄；Xi代表區(qū)域內(nèi)商品供應(yīng)總量；Thf代表外國(guó)對(duì)家庭部門的轉(zhuǎn)移凈額；Pwm代表進(jìn)口外幣價(jià)格；Qm代表進(jìn)口總量；Pwe代表出口外幣價(jià)格；Xe代表出口商品總量；Pq代表合成消費(fèi)品價(jià)格；Sz代表政府部門收入；Sf代表國(guó)外資本凈流入；Cc代表儲(chǔ)蓄總額。

3 模型分析

3.1 模擬情景設(shè)定

以2015年為研究基期、以2020年為模擬期，模擬耕地面積下降1%、3%、5%三種情況下糧食作物產(chǎn)量的變化。數(shù)據(jù)主要來(lái)自《洛陽(yáng)市統(tǒng)計(jì)年鑒》、《洛陽(yáng)市2015年國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》、《中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒》等數(shù)據(jù)庫(kù)。

3.2 模擬結(jié)果

本文選用GAMS模型自帶模型庫(kù)中的“Agricultural Farm Level Model of NE Brazil”，來(lái)進(jìn)行模擬仿真，結(jié)果如附表：

附表 模擬結(jié)果

4 結(jié)論

至2020年，洛陽(yáng)市耕地面積下降1%情況下，糧食作物產(chǎn)量為239.61萬(wàn)t；耕地面積下降3%情況下，糧食作物產(chǎn)量為235.59萬(wàn)t；耕地面積下降5%情況下，糧食作物產(chǎn)量為230.21萬(wàn)t。要保障糧食安全，不僅要增加耕地面積，提高耕地質(zhì)量，更要發(fā)展農(nóng)業(yè)科技，切實(shí)提高農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)效率。◇

[1]韓一軍.中國(guó)小麥中長(zhǎng)期供求預(yù)測(cè)及政策選擇——基于

動(dòng)態(tài)一般均衡模型分析[J].中國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，2014(50)：13-19，61.

[2]龐軍，石媛昌.可計(jì)算一般均衡模型理論、特點(diǎn)及應(yīng)用[J].理論月刊，2005(3)：51-53.

[3]吳福象，朱蕾.可計(jì)算一般均衡理論模型的演化脈絡(luò)與應(yīng)用前景展望—一個(gè)文獻(xiàn)綜述[J].審計(jì)與經(jīng)濟(jì)研究，2014(2)：95-103.

[4]張曉光.一般均衡的理論與實(shí)用模型[M].北京：人民大學(xué)出版社，2009.

[5]俸玉婷.基于一般均衡模型的耕地變化對(duì)玉林市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響研究[D].南寧：廣西師范學(xué)院，2012.

(責(zé)任編輯 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

農(nóng)業(yè)部軟科學(xué)研究：“一帶一路”框架下農(nóng)業(yè)對(duì)外合作戰(zhàn)略問(wèn)題研究(項(xiàng)目編號(hào)：Z201608)。

梁丹輝(1983— )，男，博士，助理研究員，研究方向：農(nóng)業(yè)對(duì)外合作、農(nóng)業(yè)展望。

秦波(1990— )，男，碩士研究生，研究方向：農(nóng)業(yè)展望、農(nóng)業(yè)信息分析。