中国玉米产量对极端温度的异质性响应及适应性措施（农业保险与设施农业）的缓解效应研究

本文系统评估了极端高温（EHT）与低温（ELT）事件对中国玉米产量的影响，揭示了农业保险和设施农业在缓解气候风险中的差异化作用。研究发现，极端高温显著抑制产量（尤其在北方），而低温影响呈现区域异质性；保险和设施农业对低温灾害缓冲效果显著，但对高温缓解有限。研究为构建气候韧性农业体系、实现SDG2（零饥饿）和SDG13（气候行动）提供了实证依据和政策启示。

　　

1 引言

全球气候变化背景下，极端天气事件频发对农业生产和粮食安全构成严峻挑战。作为全球第二大玉米生产国，中国玉米种植区域横跨南北多样气候带，极易受到温度波动的影响。极端高温和低温通过直接影响作物生理过程（如光合作用、授粉和灌浆）导致减产，但不同类型极端温度的空间异质性影响及适应措施的缓解效应尚未系统阐明。本研究基于2000–2023年中国20个玉米主产省的面板数据，量化极端温度频率对产量的影响，并重点评估农业保险和设施农业在极端温度胁迫下的差异化调节作用。

2 中国玉米生产与极端天气发展态势

中国玉米播种面积从2000年的2310万公顷增至2023年的4420万公顷，产量由1.06亿吨升至2.89亿吨，占全球总产的20%以上。主产区集中在东北平原、华北平原和黄淮海地区，其中黑龙江、吉林等7省种植面积占全国66%，产量超70%。然而，极端温度事件显著增加：极端高温日数呈显著上升趋势（斜率0.779天/年，p<0.01），2023年达73.9天；极端低温日数虽未呈现显著下降，但波动较大。区域分析表明，北方夏玉米区更易遭受高温胁迫，而南方春玉米则受低温冻害威胁更大。

3 材料与方法

研究采用双向固定效应面板模型，控制省份和年份固定效应，核心模型如下：

Yield_it = α + β₁EHT_it + β₂ELT_it + γX_it + μ_i + λ_t + ε_it

其中EHT和ELT分别为极端高、低温日数，控制变量包括化肥施用量、有效灌溉面积、农机总动力、农业劳动力和播种面积。为探究农业保险（Insurance）和设施农业（Protected）的调节效应，引入交互项模型：

Yield_it = α + β₁HTD_it + β₂LTD_it + β₃(HTD_it × Insurance_it) + β₄(LTD_it × Insurance_it) + X′_itγ + μ_i + λ_t + ε_it

Yield_it = α + β₁HTD_it + β₂LTD_it + β₃(HTD_it × Protected_it) + β₄(LTD_it × Protected_it) + X′_itγ + μ_i + λ_t + ε_it

数据来源于中国农村统计年鉴、中国气象局及成本收益资料汇编，变量均进行对数处理以缓解异方差。

4 实证结果

4.1 基准回归

极端高温日数对玉米产量具有显著负向影响（系数-5.902，p<0.01），每增加1个极端高温日，单产下降约5.9 kg/ha。极端低温日数系数为负但不显著。控制变量中，农机总动力显著负相关（-0.073，p<0.05），可能反映机械错配问题；播种面积显著正向贡献（0.218）。

4.2 区域异质性

北方地区极端高温负面影响显著（-9.027，p<0.01），因夏季高温与籽粒灌浆期重叠；南方地区极端低温效应更显著（-6.546，p<0.10），春玉米幼苗期易受晚霜冻害。

4.3 时间异质性

2000–2010年间高温影响不显著（-3.453），2011年后显著增强（-4.547，p<0.05），反映气候变暖下热胁迫加剧。极端低温在早期显著负影响（-8.085，p<0.01），近年因适应能力提升效应减弱。

4.4 稳健性检验

使用极端温度总日数（TTD）、全国样本及去趋势产量数据重新估计，结果与基准模型一致，证实结论稳健。

4.5 农业保险与设施农业的缓解作用

农业保险对极端低温具显著缓冲作用（交互项系数0.126，p<0.10），但对高温缓解不显著。设施农业同样显著缓解低温胁迫（交互项系数1.321，p<0.10），但对高温无显著调节效应，反映现有技术对高温适应性不足。

5 讨论

极端高温通过抑制光合效率和花粉活力降低产量，尤其在北方夏玉米区；极端低温主要影响南方春玉米幼苗期。时间趋势表明高温风险持续上升，而低温因品种改良和播期调整有所缓解。农业保险和设施农业在低温场景下有效，但高温应对存在制度与技术短板，需创新保险产品（如天气指数保险）和降温技术（如遮阳通风设施）。

6 结论与政策建议

研究表明极端高温是玉米产量的主要限制因子，且效应逐年增强；农业保险和设施农业对低温灾害缓解有效，但对高温作用有限。建议：①加强极端气候监测与农业预警；②推广耐热/耐寒品种；③优化农艺措施与节水技术；④制定南北差异化应对策略；⑤完善农业保险与灾害补偿机制，提升系统韧性。