本文于2024年1月发表在国际期刊Food Security上，通讯作者为德国莱布尼茨转型经济农业发展研究所（Leibniz Institute for Agricultural Development in Transformation Economies）的孙战利研究员。
研究认为，近几十年来，全球农业产量大幅增长，需要进一步提高以满足不断增长的粮食需求。虽然产量的增加可直接归因于农业扩张和集约化，但耕地面积和产量变化背后的潜在因素可能很复杂，尚未得到很好的理解。在过去的几十年里，特别是在1970年代末农村改革开始后的最初大约30年里，中国的粮食产量大幅增加。农业用地利用，包括耕地面积、不同作物的组成及其空间分布、作物产量等都发生了重大变化。中国是世界上最大的水稻和小麦的生产国和消费国，这些作物的生产对于确保中国“饭碗”至关重要。为了实现目标，中国政府实施了严格的耕地保护政策，旨在保证至少18亿亩耕地。此外，中国还为小麦、大米和玉米等设定了粮食采购保障价格，以促进粮食生产。在过去的三十年里，中国农作物种植的空间构成发生了显著变化。大米是中国人最重要的主食，传统上在中国南方种植。然而，近年来，中国东北地区的水稻种植面积有所扩大，因为北方种植的粳稻因其优越的营养价值和良好的口感而需求量很大。相比之下，南方水稻收获面积因城市化、耕地撂荒、种植强度降低等多种因素而减少。小麦是中国北方的主要主粮作物。此外，中国已成为世界第二大玉米生产国。
收获面积、作物结构和产量的变化对粮食安全和环境产生了重大影响。目前还缺乏对种植结构和生产力的空间分布是如何变化的，以及哪些因素决定了这些变化的知识。为此，本研究以县域为研究单元，分析了四种主要作物（水稻、小麦、玉米和大豆）收获面积和产量变化的决定因素，并利用空间面板回归来解释数据中的空间和序列自相关。研究目标包括：1.四种主要作物的收获面积和产量从1980-2011年发生了怎样的变化；2.这些变化的主要决定因素是什么。
研究采用数据均来自统计年鉴。以四种主要作物的收获面积和产量为因变量。以GDP反映各个县的经济表现，以每个县的道路长度表现市场可达性，以人口衡量对农产品的需求。GDP根据通货膨胀率进行了调整，并分析了其滞后效应。以农业劳动力投入、农业生产机械动力和化肥施用量代表土地利用强度。以积温超过10℃生长期和年降雨量为生物物理指标。以是否加入世界贸易组织作为虚拟变量作为影响农作物进口的因素。
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研究首先计算了8个因变量的Moran's I指数，发现所有因变量都存在空间自相关。随后使用空间面板模型校正了时空自相关，利用方差膨胀因子检验了解释变量之间的多重共线性，采用逐步添加变量的方法检验模型是否存在辛普森悖论。
结果表明：研究期内，玉米和大豆的平均收获面积分别增加了78%和7%，而水稻和小麦的平均收获面积分别下降了14%和9%。水稻、小麦、玉米和大豆的产量分别增长了40%、46%、61%和26%。在空间分布上，东北地区水稻收获面积增加，南方地区减少；小麦种植的主要地区在中国北方，除华北平原空间聚集度增加外，没有形成明显的格局变化；玉米种植覆盖了从东北到西南的大片地区；大豆越来越集中在东北地区。
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人口与农作物收获面积呈正相关，人口增加1%，水稻和大豆收获面积增加0.16%，小麦0.33%，玉米0.27%。农业劳动力增加对除小麦以外的作物有积极影响，其中水稻影响最大。道路长度对小麦、水稻和大豆的收获面积为负相关，但道路网络比较密集的县，小麦和玉米收获面积为正相关。生产天数对除小麦以外的作物收获面积都有积极影响。加入世贸组织对所有作物，特别是小麦和大豆的收获面积产生了负面影响。GDP、农业机械和降雨量对收获面积影响可以忽略不计。
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在产量变化上，GDP有积极影响，但影响不大。机械和化肥使用对除大豆以外的作物都有积极影响，农业劳动力投入则影响不大。道路长度对大豆产量呈正相关，与水稻和玉米产量呈负相关。天气条件是影响产量的重要因素。生长期与作物产量呈正相关，小麦和大豆尤为明显；降雨量与小麦和玉米产量影响较大。加入世贸组织正向影响了小麦、玉米和大豆产量，但对水稻产量有负面影响。
将变量与标准化回归系数进行比较，人口数量是四种作物最重要影响因素，这反映了人口和主要农业区的空间重叠。水稻收获面积受到农业劳动力和人口增加的积极影响，而道路增加则对水稻收获面积产生强烈的负面影响。水稻产区似乎与密度较低的道路网络有关。这可能是由于中国东北地区大面积的水稻种植面积，那里的道路网络相当低。同样，大豆也表现出类似的格局，因为主要扩张和种植区域集中在中国东北的偏远地区。小麦收获面积与加入世贸组织和生长天数呈负相关，与人口和道路呈正相关。大豆收获面积与更长的道路长度以及加入世贸组织呈负相关。
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天气变量对所有作物的产量都很重要，但影响程度不同。生长期是影响水稻、小麦和大豆产量的最重要或第二重要的解释因子，但对玉米产量的影响相对较小。降雨对产量的影响喜忧参半，是影响玉米产量的最重要因素。劳动力、机械和化肥等生产投入变量对产量的影响相对较大。然而，它们对大豆产量产生负面影响，可能是因为大豆是一种固氮作物，需要低肥料投入。对于水稻的产量来说，最重要的因素是肥料、具有积极作用的生长期和具有强烈负面作用的世贸组织。对于小麦产量，生长期是最重要的因素，具有很强的积极作用。道路密度是影响大豆产量的最重要因素。
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研究结果揭示了国内城市化和消费模式的变化，加上农业市场日益全球化，如何影响了三十年来中国的农业生产和土地利用。这些见解揭示了长期农业动态的决定因素，从而为决策提供了信息。
讨论部分指出研究的局限性。一是解释变量不是特定于作物的。由于所有县都种植多种作物，因此无法将每种作物的化肥、机械和劳动力的数量联系起来，也无法将投入应用的变化与特定作物生产模式的变化联系起来。此外，由于劳动力已从农业部门转移到制造业和服务业部门，因此难以估计实际的劳动力投入。农村劳动力的增加并不一定意味着劳动力在作物生产中的投入增加。二是研究模型不是一个因果模型，需要对微观和宏观层面的分析进行比较，以便更全面地了解中国的农业生产动态。三是四种主要作物是单独建模的。因此，忽略了这些作物在供需方面的相互作用。
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原文请见：Yin F, Sun Z, You L, et al. Determinants of changes in harvested area and yields of major crops in China. Food Security, 2024, https://doi.org/10.1007/s12571-023-01424-x
