气候变化背景下中国粮食安全韧性的水平测度与提升潜力研究

《Foods》：Measuring the Level and Potential of China’s Food Security Resilience in the Context of Climate Change

　　

摘要专业翻译 日益加剧的全球气候变化对农业生产构成严重威胁，因此增强中国粮食安全韧性对于保障中国粮食安全具有重要的现实意义。本研究构建了一套涵盖供给可得性、消费可及性、食物利用和系统稳定性四个维度、共17项指标的评价体系，并运用熵权-TOPSIS法、Dagum基尼系数、核密度估计、马尔可夫链、障碍度模型以及GM(1,1)灰色预测模型，对中国31个省份的粮食安全韧性水平及潜力进行了测度。研究结果表明：中国粮食安全韧性呈现稳步上升态势，综合得分由2010年的0.2240升至2024年的0.3504。区域差异以组间差异为主导，其平均贡献率达70.13%，总体基尼系数呈逐步下降趋势。韧性在研究期内始终呈现显著的正向空间自相关，全球莫兰指数（Moran's I）在所有年份均保持1%水平显著。韧性水平的转移呈现“俱乐部收敛”特征，其中高水平俱乐部最为稳定，且邻域状态对局部转移具有显著的条件作用。粮食自给率、农村人均宽带接入量和水土流失治理率是主要的障碍因素；在维度层面，供给可得性韧性的障碍度持续上升，至2024年跃居首位。面板计量结果进一步证实，洪涝冲击和温度变率显著削弱粮食安全韧性，为气候变化背景提供了直接证据。预测结果表明，全国粮食安全韧性到2029年将升至0.42左右，东部地区保持领先地位；天津和北京位居前列，而西藏是唯一预测将出现下降的省份。本研究的发现为中国政府制定提升粮食安全韧性的政策提供了参考，并为促进全球粮食安全提供了中国方案。

论文解读

一、研究背景与问题提出

气候变化已成为当今人类社会面临的最严峻的非传统安全挑战之一。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告指出，全球地表温度持续上升，极端高温、干旱、暴雨和洪涝事件发生频率与重现期不断增加，对农业生产和粮食安全构成系统性威胁。中国地处东亚季风区，农业生产高度依赖气候条件，是对气候变化最敏感的地区之一。极端天气已导致中国小麦、水稻等主要粮食作物产量显著减少，2025年全国气象灾害受灾作物面积达606.94万公顷，直接经济损失2416.17亿元，气候变化背景下中国粮食安全面临的挑战日益长期化和复杂化。

粮食安全、粮食系统能力、脆弱性与韧性是相互关联但有所区别的概念。粮食安全本质上是某一时点上的静态绩效表现；粮食系统能力指支撑这一绩效的资源禀赋；脆弱性刻画系统易受气候冲击影响的程度；而韧性则是一种动态系统属性，指系统抵抗和吸收冲击、在扰动中维持核心功能、并在事后恢复甚至转型升级的能力。高粮食安全绩效并不必然意味着强韧性。

现有研究主要沿三条主线展开：研究框架、评价体系和潜力预测。但总体来看存在三方面不足：第一，多数框架仅涉及韧性测度、差异分解、时空演化或因果诊断中的单一环节，各步骤模型相互独立、逻辑关联薄弱，缺乏“水平测度—差异分解—时空演化—障碍诊断—潜力预测”环环相扣的多模型集成分析框架；第二，指标选取与气候冲击的传导链条联系松散，难以充分反映气候变化背景下粮食系统面临的复合风险，围绕气候风险组织的测度框架仍不充分；第三，潜力预测多为定性研究，少数定量预测也大多停留在产量或生产能力的单一维度预测，鲜有将发展潜力纳入韧性演化分析框架、定量评估中国粮食安全韧性系统未来优化空间的成果。基于此，本研究以气候变化为前提，将联合国粮农组织（FAO）粮食安全四维定义与韧性能力内涵相结合，构建气候变化背景下粮食安全韧性评价体系，并对2010—2024年中国31个省份开展递进式实证分析。

二、研究内容与主要结论

本研究构建了包含供给可得性韧性、消费可及性韧性、食物利用韧性和系统稳定性韧性4个一级指标、8个二级指标和17个三级指标的评价体系，运用熵权-TOPSIS法测度综合得分，并通过面板回归验证气候变化的驱动效应，再依次运用Dagum基尼系数分解、核密度估计、马尔可夫链、障碍度模型和GM(1,1)灰色预测模型完成差异分解、时空演化、障碍诊断和潜力预测，形成完整的分析链条。研究样本为中国31个省份（不含港澳台）2010—2024年的平衡面板数据，共465个观测值，数据来源于《中国统计年鉴》《中国农村统计年鉴》等各类统计年鉴及国家统计局住户调查。

主要结论如下：第一，2010—2024年中国粮食安全韧性综合得分从0.2240稳步升至0.3504，年均增长率3.2475%，呈现平滑连续的上升态势；区域上形成东部（0.3484）领先、中部（0.2830）、东北（0.2696）、西部（0.2187）依次递减的梯度格局。第二，韧性在研究期内始终呈现显著正向空间自相关，全局莫兰指数介于0.4280—0.6390之间，所有年份均在1%水平显著；“高—高”集聚区主要位于东部沿海，“低—低”集聚区分布于西部及部分中部省份。第三，总体基尼系数在0.140—0.162区间波动并总体下降至2024年的0.140，组间差异为最大差异来源（平均贡献率70.13%）；核密度曲线重心右移且离散度扩大。第四，韧性水平转移呈现“俱乐部收敛”特征，高水平俱乐部状态保持概率达0.9798；邻域状态与局部转移显著关联，升级型邻域环境伴随明显更高的向上转移概率。第五，粮食自给率、农村人均宽带接入量和水土流失治理率为全国前三大障碍因素（2024年分别为16.8%、15.5%和12.5%）；维度层面供给可得性韧性障碍度升至33.3%居首位。第六，GM(1,1)预测显示全国粮食安全韧性将从2025年的0.368升至2029年的0.428，东部保持领先，天津、北京、福建、浙江、江苏处于领先梯队，西藏是唯一预测下降的省份。

三、主要技术方法

本研究采用的主要技术方法包括：熵权-TOPSIS法（客观赋权并结合正负理想解进行相对贴近度排序）、面板回归模型（双向固定效应模型验证气候驱动效应，辅以随机效应、缩尾和对数几率变换（logit）稳健性检验）、Dagum基尼系数及其分解（将总体差异分解为组内差异、组间差异和超变密度）、核密度估计（非参数方法刻画分布动态演化）、传统及空间马尔可夫链（构建状态转移概率矩阵分析“俱乐部收敛”与邻域条件作用）、障碍度模型（通过因子贡献度和指标偏离度诊断制约因素）以及GM(1,1)灰色预测模型（基于一阶累加生成和微分方程进行小样本短期预测）。

四、研究结果分述

气候变化的驱动效应：面板计量证据。 通过F检验和BP检验拒绝混合OLS模型，采用双向固定效应模型为基准。结果显示洪涝受灾率（系数?0.045，p<0.05）和温度变率（系数?0.022，p=0.071）均显著为负，降水变率无显著影响；在随机效应、缩尾处理和对数几率变换三种稳健性检验中负向效应均显著增强。按洪涝暴露度分组发现，高暴露组累计增幅（0.1522）显著高于低暴露组（0.0988，p=0.013），且两组初始水平无显著差异，表明持续暴露会诱发长期适应性能力建设，呈现“冲击—响应”机制。

总体发展水平与时间演化。 全国综合得分从2010年的0.2240升至2024年的0.3504，轨迹平滑无异常波动。区域均值呈东部领先的梯度格局，东北地区从低基数起步增长最快，2024年超越中部跃居第二。

空间分布格局。 呈现“东部沿海高值、西部及部分中部省份相对低值”的空间格局。2024年天津（0.5620）、北京（0.5470）、浙江（0.4950）、江苏（0.4910）、福建（0.4730）构成高值带；青海（0.1970）、甘肃（0.2330）、云南（0.2510）落入低值区。

空间相关性分析。 全局莫兰指数从2010年的0.4280升至2019年峰值0.6390后回落至2024年的0.5290，始终在1%水平显著为正。莫兰散点图显示“高—高”和“低—低”集聚格局已明显形成，且“高—高”集聚带与高洪涝暴露省份高度重合。

区域差异。 总体基尼系数从2010年的0.156波动下降至2024年的0.140。组间差异从0.095升至2019年峰值0.120后回落至0.095；组内差异从0.036降至0.029；超变密度从0.026降至0.016。组间差异平均贡献率达70.13%，区域差异来源结构持续以区域板块间结构性失衡为主导。

核密度估计。 全国层面从2010年的低位窄峰演化为2024年右移且明显展宽的形态，均值从0.2240升至0.3504，标准差从0.0625扩大至0.0906，呈现“整体升级伴随离散度扩大”的演化特征。东部表面最靠右且内部离散度最大；中部保持紧凑单峰、内部收敛稳定；西部起点最低且形态持续分散；东北脊线右移幅度最大。

马尔可夫链分析。 传统马尔可夫转移矩阵主对角线概率（0.8435、0.7699、0.8037、0.9798）远高于非对角线元素，呈现显著状态持续性和“俱乐部收敛”。转移仅发生在相邻水平之间，向上动量明显占优。空间马尔可夫链显示，升级型邻域环境伴随显著更高的向上转移概率——中高水平省份进入高水平俱乐部的概率从中低邻域下的4.00%升至高水平邻域下的36.36%；低水平邻域则伴随向下拖拽效应。

障碍度诊断。 一级指标层面，供给可得性韧性障碍度从2010年的29.0%升至2024年的33.3%居首位；消费可及性从31.2%降至28.3%；系统稳定性基本稳定；食物利用韧性始终最低。三级指标层面，2024年前五大障碍因素为粮食自给率（16.8%）、农村人均宽带接入量（15.5%）、水土流失治理率（12.5%）、农业机械化水平（10.4%）和农村居民人均粮食消费量（6.9%）。区域上，东部和中部以粮食自给率为首要障碍，西部和东北以农村人均宽带接入量居首。

潜力预测。 GM(1,1)模型预测全国粮食安全韧性从2025年的0.368升至2029年的0.428，东部保持领先且领先优势缓慢扩大。2029年天津（0.731）、北京（0.687）、福建（0.632）、浙江（0.623）、江苏（0.604）构成领先梯队；西藏预测值（0.246）低于其2024年水平（0.280），是唯一预测下降的省份。

五、讨论总结与研究结论翻译

讨论部分提出三点深层解读：第一，韧性提升主要由通用型缓冲能力的积累驱动而非粮食专项工具——反事实分解显示超过60%的全国改善归因于生态治理（水土流失治理，24.7%）、农村数字基础设施（宽带接入，20.5%）和收入增长（18.9%），农业保险损失率的贡献可忽略不计，表明市场化风险转移机制仍较浅层；第二，适应呈现反应性而非前瞻性特征——高洪涝暴露省份改善速度显著快于低暴露省份，表明适应性投资倾向于跟随损失而非提前布局；第三，马尔可夫分析揭示的强状态依赖性意味着初始条件和邻域背景将后发省份锁定在特定轨迹上，难以自主收敛，需要持续的外部支持。

研究结论翻译如下：第一，2010—2024年中国粮食安全韧性综合得分从0.2240稳步升至0.3504，年均增长率3.2475%，呈现平滑连续的上升趋势；四个一级维度熵权较为均衡，消费可及性（28.86%）、供给可得性（28.64%）和系统稳定性（28.32%）权重几乎相等，东部发达省份和直辖市位居前列。第二，韧性在研究期内始终呈现显著且强烈的正向空间自相关，全局莫兰指数介于0.4280—0.6390之间，所有年份均在1%水平显著；空间格局为“东部沿海高值、西部及部分中部省份相对低值”。第三，总体基尼系数在0.140—0.162区间波动并总体下降至2024年的0.140，组间差异为最大差异来源（平均贡献率70.13%）；核密度曲线重心右移且离散度扩大；韧性水平转移呈现“俱乐部收敛”，高水平俱乐部状态保持概率达0.9798；邻域韧性水平与局部转移显著关联。第四，粮食自给率、农村人均宽带接入量和水土流失治理率为全国前三大障碍因素（2024年分别为16.8%、15.5%和12.5%）；维度层面供给可得性韧性障碍度从29.0%升至33.3%居首位。第五，GM(1,1)预测显示全国粮食安全韧性将从2025年的0.368升至2029年的0.428，东部保持领先；天津、北京、福建、浙江、江苏保持领先梯队；西藏是唯一预测下降的省份，是“十五五”期间潜力挖掘的重点区域。第六，面板计量结果显示气候变化对粮食安全韧性产生显著负向驱动效应：基准双向固定效应模型中洪涝受灾率和温度变率的系数均为负（?0.045，p<0.05；?0.022，p=0.071），且在随机效应、缩尾和对数几率变换稳健性检验中负向效应显著增强；高洪涝暴露省份韧性改善速度显著快于低暴露省份（0.1522对0.0988，p=0.013），印证了冲击驱动的适应性能力建设模式。