塑料温室土地利用强度的时空动态量化与分区管理：以中国潍坊为例

《Land》：Quantifying Spatiotemporal Dynamics and Zoning Management of Plastic Greenhouse Land Use Intensity: A Case Study in Weifang, China

　　

香蕉生产在发展中国家粮食安全与生计中扮演着重要角色，然而学界日益关注气候变化、CO₂排放及土地动态对农业生产的冲击；但关于气候变化与CO₂排放对中国香蕉生产短期和长期影响的实证证据仍然有限。本研究采用自回归分布滞后误差修正模型（ARDL-ECM）框架，利用中国1991–2023年三十年的时间序列数据，考察CO₂排放、降水、温度以及土地和劳动力生产投入对香蕉生产的长期与短期效应。实证结果表明：CO₂排放对香蕉生产具有显著且负向的长期影响；降水对中国香蕉生产呈现正向影响；香蕉收获面积对香蕉生产有显著正向效应，突显土地管理对香蕉生产长期增长的重要性。研究结果显示，先进技术、机械化生产体系和更强制度能力所支撑的更高韧性，降低了气候对香蕉生产的影响。研究结论为气候–农业关联提供了实证依据，并为增强发展中国家香蕉韧性提供了可操作的政策建议。

**研究背景**
气候变化、CO₂排放与土地动态对全球农业系统构成日益严峻的威胁，尤其影响农业生产率、粮食安全及农户生计的可持续性。发展中国家（尤其是亚洲地区）受这些复合压力的冲击更为脆弱，其水资源和农业生产系统面临显著风险。已有研究表明，气候变化对作物生产、林业、畜牧业、渔业及园艺业等主要农业子部门产生不利影响，导致农业产出数量和质量的重大损失，预计到本世纪末全球作物产量损失可达46%。此类损失将加剧粮食供需失衡，进一步强化全球粮食安全挑战，并阻碍联合国可持续发展目标（UN-SDGs）的实现。然而，针对园艺作物（尤其是香蕉）的气候变化影响实证研究仍显不足。中国作为全球最大农产品生产国和消费国之一，是重要的香蕉生产国，但国家层面的时间序列证据极为匮乏。现有研究多聚焦于南亚和非洲背景，缺乏对中国香蕉生产受气候变化、CO₂排放与土地动态联合短期、长期影响的系统分析。因此，研究人员开展了此项研究，旨在利用自回归分布滞后误差修正模型（ARDL-ECM）框架，探究1991–2023年间气候变化、CO₂排放、土地动态及生产投入（土地与劳动力）对中国香蕉生产的影响，为制定适应策略提供依据。该论文发表在《Land》。

**主要关键技术与方法**
研究采用自回归分布滞后误差修正模型（ARDL-ECM）框架，利用中国1991–2023年的时间序列数据。数据来源包括联合国粮农组织（FAO）、世界发展指标（WDIs）及世界银行气候变化知识门户（WBCCKP）。变量包括香蕉产量（因变量）以及香蕉收获面积、农业劳动力、CO₂排放、降水和年均温度（自变量）。研究首先进行单位根检验（ADF和PP检验）判断变量平稳性，在确认变量存在I（0）与I（1）混合整合阶次后，应用边界协整检验与Johansen-Juselius检验验证长期协整关系，并最终估计ARDL-ECM的短期与长期弹性。模型稳定性通过序列相关检验、Breusch–Pagan检验以及CUSUM和CUSUMSQ检验进行验证。

**研究结果**
**4.1 描述性统计与相关性**
描述性统计显示各变量对数形式的均值、最大值、最小值均呈正态分布。相关性分析表明：香蕉收获面积、CO₂排放和降水与香蕉产量正相关；而温度、劳动力与产量负相关。劳动力与产量的负相关反映机械化生产系统的特征。

**4.2 单位根检验**
ADF和PP检验结果显示：LnBPROD、LnBAREA和LnPREC在水平值上平稳（I(0)），LnCO₂、LnTEMP和LnLABOR非平稳；一阶差分后除LnLABOR外均变为平稳（I(1)），证实混合整合阶次的存在，支持采用ARDL框架。

**4.3 边界协整检验与稳健性检验**
边界协整检验在1%、5%和10%水平上拒绝无长期协整的原假设，确认变量间存在长期关系。Johansen-Juselius检验（迹统计量显示4个协整关系，最大特征根显示2个协整关系）进一步验证了长期均衡的稳健性。

**4.4 ARDL-ECM长短期估计**
误差修正项（ECT_t-1）为负且在1%水平显著（ECT = ?0.534，p < 0.001），表明短期偏离以每年53.4%的速度向长期均衡调整。长期来看，香蕉收获面积（LnBAREA）对产量有显著正向影响（β = 0.841，p = 0.003），即收获面积每增加1%，产量上升0.841%，证实土地扩张是产量增长的主导因素；CO₂排放则对香蕉产量产生显著负向影响。短期估计显示，劳动力的滞后一阶差分项（LD）具有正向作用，表明短期劳动力调整与管理实践有助于应对气候冲击。模型R2为0.6185，调整R2为0.5897。CUSUM和CUSUMSQ检验结果均保持在5%临界线内，证实模型结构稳定。

**总结讨论与结论**
讨论部分指出：CO₂排放对农业系统具有双重角色——既可能通过间接促进技术进步和资本积累提升长期生产力，但更多通过热浪和气候灾害对敏感作物造成不利影响。本研究中CO₂对中国香蕉产量的净效应为负，这与香蕉作为热带多年生作物对高温和水分高度敏感的特性一致，实际田间条件下CO₂施肥效应被热胁迫和水分限制所抵消。收获面积的正向影响反映国内需求与土地政策驱动下的面积扩张。模型结构性稳定本身间接证明了中国香蕉生产系统的适应能力，包括技术、制度安排与政策干预的作用。

研究结论：通过ARDL-ECM分析1991–2023年数据，发现CO₂排放显著负向影响香蕉产量；降水影响为正但不显著；收获面积每增加1%导致产量上升0.841%，且2015年后收获面积下降但产量持续增长，表明中国香蕉产业正从粗放式面积扩张向集约化产量增长转变。基于此，研究提出多项政策建议：实施国家层面减排政策以带来香蕉部门生产率协同效益；加强农业研发与农场韧性建设，推广气候韧性品种；扩建灌溉和防洪蓄水基础设施以缓冲降水变异性；改善小农户资本积累和先进技术获取能力；在气候适宜性制图指导下推进香蕉种植区可持续扩张。未来研究应使用省级面板数据、纳入更多气候变量（极端高温频率、湿度、太阳辐射），并利用全要素生产率方法探究技术与机械化对韧性的贡献。