受自然因素和人类活动的共同影响,全球气候变暖已成为不争的事实。2014年政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告再次指出气候变暖是明确无误的,过去的130年全球升温0.85℃,且从上世纪50年代开始,极端天气气候事件开始增多,包括干旱、洪涝、高温等灾害,严重威胁着人类的生产和生活。事实上,气候变化对环境、生态和社会经济系统已产生日益严重的影响。农业是受气候变化最为敏感和最为脆弱的领域之一,大量研究证实气候变化对农业生产有着显著影响。中国作为一个农业大国,气候变化对中国农业生产的影响已经逐渐显现。《气候变化与贫困》(2009)中指出,如果不采取适应性措施,到2030年,中国种植业生产能力在总体上因气候变暖可能会下降5%-10%。其中,小麦、水稻和玉米三大粮食作物均以减产为主。到21世纪后半期,小麦、水稻、玉米等几种作物的单产将最多下降24%-37%。2015年中国水稻播种面积为30215.74千公顷,稻谷总产量达20822.52万吨,分列世界第二和世界第一。中国水稻生产的变化不仅会影响国内粮食供给,而且对国内外粮食价格和国际稻米市场也具有重要影响。目前,学术界关于气候变化对粮食安全的研究较多,但是针对具体粮食作物品种尤其是水稻生产影响的研究并不多见,缺乏微观基础,特别是关于气候变化对水稻布局变迁和生产率影响的研究还很少。在气候变暖和极端气候频繁的背景下,气候变化究竟会对中国水稻生产产生何种实质性影响?这需要进行综合系统研究。例如,气候变化对水稻单产的影响如何?这种影响具体又存在什么样的区域差异?又如,气候变化是否会对水稻播种面积及其表征的生产布局产生影响?气候变化与水稻全要素生产率之间又存在怎样的关系?另外,高温、旱涝等极端气候事件又呈现出怎样的典型特征?其对水稻单产会有怎样的影响?深入研究这些问题不仅有助于提高水稻生产应对气候变化的能力,对保障粮食安全和维护社会稳定也具有重要意义。基于上述问题,本文以气候变化对中国水稻生产的影响为研究对象,首先对相关概念进行界定,在进行理论逻辑推理的基础上,提出有待验证的研究假说,然后阐述本文的理论基础,对相关文献进行全面梳理述评。在此基础上,运用线性倾向估计和Mann-Kendall检验方法分析我国水稻生长期的典型气候变化特征。其次,将气候因素引入,构建扩展的C-D生产函数模型,实证分析生长期气候变化对水稻单产的影响,重点考察气候因素对水稻单产的非线性及区域差异性影响程度。接着,以水稻主产区湖北省为例,采用气温数据和Logistic曲线方程构造出高温热害综合指数,在分析该地区水稻生长期高温热害时空变化特征的基础上,建立水稻单产及其影响因素的分层估计模型,重点探讨温度、降水、极端高温等气候因素对湖北水稻单产的影响。然后,利用地理信息系统(GIS)可视化表达20世纪80年代以来我国水稻生产的空间布局变化,结合微观和宏观两方面因素,综合考虑自然因素及比较收益、非农就业等社会经济因素,分析气候变化对水稻生产布局变迁的实质影响。接下来,探讨气候变化对水稻全要素生产率的影响机理,分析水稻全要素生产率的时空变动特征,考察降水和气温对水稻全要素生产率的影响。最后,根据论文研究结论,从“减缓”和“适应”两个方面提出水稻生产应对气候变化的政策建议,以期对我国制定应对气候变化和促进水稻生产可持续发展的政策提供参考依据。通过上述系统研究,论文主要得出以下结论:(1)东北、华东、华中、华南和西南地区水稻生长期月平均气温均呈显著上升趋势,且地区间增幅不同;华东、华中和华南地区水稻生长期月平均降水呈增加趋势,而东北和西南地区水稻生长期月平均降水呈下降趋势,但各地区的降水变化趋势均不显著。(2)水稻生长期气候变化对大部分地区水稻单产的提高不利。其中,气温上升对华东地区、华中地区、华南地区以及西南地区水稻单产具有负向影响,而对东北地区水稻单产具有显著的正向影响。降水增加对东北地区、华东地区、华中地区以及华南地区水稻单产具有负向影响,而对西南地区水稻单产具有显著的正向影响。(3)高温热害对水稻单产表现出显著的负向影响。2003-2011年间湖北省高温热害灾害比较严重,呈现出先降后增的变化趋势。在空间上,高温热害在鄂西地区和江汉平原高温热害相对较轻,但在鄂中和鄂东地区比较严重。(4)气候因素与水稻生产布局变迁密切相关,特别是气温在水稻生产布局变迁中起着重要作用。具体来看,东北地区气温上升有利于增加水稻播种面积,而华东地区、华中地区、华南地区和西南地区气温上升导致水稻播种面积减少。另外,降水增加对水稻播种面积的影响并不显著。(5)气温上升对水稻全要素生产率具有显著的正向影响,而降水增加对水稻全要素生产率的影响并不显著。具体来看,东北地区气温上升促进了水稻全要素生产率增长,华东地区气温上升也显著提高了水稻全要素生产率,而华中地区、华南地区和西南地区气温上升对水稻全要素生产率均表现为负向影响。除西南地区外,东北地区、华东地区、华中地区和华南地区降水增加均不利于提高水稻全要素生产率。综上所述,论文研究发现气候变化对水稻生产的影响具有显著的地区性差异,这种差异性高度依赖于当地的具体自然资源禀赋条件和农业生产条件,也与各地区气候变化的适应能力有关。所以,在制定应对气候变化的政策时一定要因地制宜,因地施策,具体问题具体分析,针对不同地区的气候特征及自然资源禀赋,采取具有针对性的气候变化应对措施,不能搞“一刀切”,否则会适得其反。具体可从四方面着手:(1)合理安排水稻种植制度,优化水稻生产布局。一是根据各地区当地水稻种植制度和种植区域的变化情况,因地制宜,科学安排水稻的种植制度。二是根据各区域光热水资源的变化,优化水稻区域布局规划。(2)增加农业科研投入,研发和改良水稻新品种、新技术。增加农业科研投入,积极研发抗旱涝、耐高温、抗病虫害等抗逆新品种,加强开发新农药和实用病虫草害防控技术。(3)加强水稻生产管理。更加注重优化灌溉、控制施肥和病虫害防治,增强水稻生产适应气候变化的能力。(4)完善水利设施建设,做好气象灾害防御工作。加强气象灾害预报、预警系统建设及完善水利设施等举措,积极应对气候变化。本文可能的创新之处主要体现在三个方面:(1)论文构造出高温热害综合指数,从理论和实证层面考察了高温热害对水稻单产的影响。论文以高温热害积温和高温持续日数为基础,运用Logistic曲线方程构造出高温热害综合指数,对高温热害灾害进行有效数量化。已有文献在具体量化研究上尚未有效解决这一问题。论文从理论上探讨了高温热害对水稻单产的影响机理,在研究高温热害对湖北省水稻单产影响时,采用分层线性模型对影响水稻单产的因素进行估计。这不仅考虑了农户层面的要素投入因素,还可以控制不同地区的社会适应行为因素,将宏观与微观分析结合,从而有效解决了已有文献没有考虑空间异质性问题的不足,这使得研究结果更为准确和可靠。(2)论文利用历史气候数据和面板数据模型,在控制住社会经济、农业生产技术及政策引导等因素的基础上,实证检验了气候变化与水稻生产布局变迁之间的关系。目前经济学领域研究气候变化与水稻生产布局变迁关系的文献较少,而自然科学领域通常孤立地分析气候因子对水稻种植区域、播种面积的影响,较少考虑社会经济因子对水稻播种面积的影响,缺乏对水稻生产布局变迁影响的系统研究。因此,论文综合自然科学和经济学领域的研究成果,在综合控制自然因素和社会经济因素的情况下,建立面板数据模型,重点考察气候变化与水稻生产布局变迁的关系。相对已有研究文献而言,估计方法更为稳健,研究结论更为可靠。另外,论文引入GIS可视化表达这一新的方法,全面考察水稻生产布局变化特征,这相对已有文献而言,可以更加全面把握水稻生产布局的空间变化趋势。(3)论文从理论层面上分析了气候变化对水稻TFP的影响机理,在对水稻TFP增长进行系统研究的基础上,采用双向固定效应模型实证检验了气候变化对水稻TFP的影响,进一步厘清和认识气候变化在水稻生产中所扮演的角色。目前有文献涉及到气候变化与TFP关系的研究,但尚未发现有文献具体研究到农业某一作物品种层次,这在很大程度上可以有效丰富该领域的研究。其中,在测算水稻TFP时,论文克服了传统当期DEA方法因为前沿技术进步率经常小于1而产生的“技术退步”悖论。通过引入技术进步的“历史记忆”假定和序列DEA方法,在引入以前各期技术的基础上,有效克服了线性规划无解的缺陷以及“技术倒退”的悖论,准确地测度了技术进步。相对已有文献而言,更加具有经济学含义和理论基础。