原標(biāo)題：SciRep 中國(guó)空氣污染對(duì)水稻產(chǎn)量的影響：最新的計(jì)量檢驗(yàn)

【前沿研究】分享近幾年農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、發(fā)展經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域的前沿研究成果。我們將重點(diǎn)介紹文章的研究主題和結(jié)論及其在理論或?qū)嵶C方面的創(chuàng)新。

Stage-specific, Nonlinear Surface Ozone Damage to Rice Production in China. Scientific Reports. 2017.7: 44224.

Colin Carter, Xiaomeng Cui, Aijun Ding, Dalia Ghanem, Fei Jiang, Fujin Yi, and Funing Zhong

近年來(lái)，我國(guó)的空氣污染問(wèn)題不斷加劇，人們?cè)诟鞣N場(chǎng)合談?wù)揚(yáng)M，并越發(fā)擔(dān)憂空氣污染對(duì)健康的潛在危害。然而，空氣污染并不只是PM2.5，空氣污染對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的危害也并不僅在于對(duì)人們健康的影響。我國(guó)近地表臭氧（surface ozone）污染的嚴(yán)重程度不亞于PM2.5，且臭氧污染對(duì)人類健康與動(dòng)植物生長(zhǎng)具有直接的負(fù)面作用。本文結(jié)合2006至2010年?yáng)|南五省區(qū)域尺度的高精度污染物數(shù)據(jù)與縣級(jí)水稻產(chǎn)量數(shù)據(jù)，基于面板數(shù)據(jù)的計(jì)量方法，估計(jì)了我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)近地表臭氧污染對(duì)水稻產(chǎn)量負(fù)面影響的大小，并指出了臭氧污染與水稻產(chǎn)量關(guān)系在兩個(gè)維度上的“非線性”。

以往關(guān)于污染物與作物產(chǎn)量的研究通?；跇O小空間尺度上的控制實(shí)驗(yàn)。基于控制實(shí)驗(yàn)得到的“污染－產(chǎn)量”關(guān)系雖然準(zhǔn)確，但卻很難被直接推廣到更大的空間尺度上。畢竟，不同地區(qū)的植株種類不同，具體的生長(zhǎng)環(huán)境與耕種管理也有所差異。然而，確定較大空間尺度上的“污染－產(chǎn)量”關(guān)系是政策設(shè)計(jì)與討論的必要基礎(chǔ)。基于面板數(shù)據(jù)的計(jì)量方法有助于解決這一問(wèn)題。其基本思路與近年來(lái)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)學(xué)對(duì)氣候變化影響的研究一脈相承（詳見(jiàn)往期“氣候變化”專題）。

本文將高精度的近地表臭氧數(shù)據(jù)加總至縣級(jí)單位，并以小時(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)構(gòu)造出反映“非線性”關(guān)系的年度面板數(shù)據(jù)。通過(guò)在較大區(qū)域尺度上聯(lián)系縣級(jí)作物產(chǎn)出與外生（exogenous）污染物水平的年度間變化（year-by-year variation），作者得以估計(jì)出污染物水平變化對(duì)作物畝產(chǎn)的邊際影響（marginal effects）。

本文指出，臭氧污染對(duì)水稻產(chǎn)量影響“非線性”的第一個(gè)維度是時(shí)間。換言之，臭氧污染在水稻生長(zhǎng)周期的不同環(huán)節(jié)中對(duì)水稻最終產(chǎn)量的影響是不同的。實(shí)證結(jié)果顯示，從統(tǒng)計(jì)意義上講，臭氧污染水平在分蘗成穗期（panicle formation）升高時(shí)會(huì)顯著影響最終的平均畝產(chǎn)，在其它時(shí)期的負(fù)面影響則并不顯著。臭氧與水稻“污染－產(chǎn)量”關(guān)系中“非線性”的第二個(gè)維度是污染水平。半?yún)?shù)（semi-parametric）估計(jì)結(jié)果顯示，當(dāng)日度臭氧污染小時(shí)平均數(shù)（hourly average）的極值超過(guò)100 ppb （parts per billion，空氣污染物濃度單位）時(shí)，其對(duì)水稻平均產(chǎn)量的危害遠(yuǎn)大于當(dāng)該極值低于100 ppb 而高于60 ppb 時(shí)的危害（見(jiàn)下圖）。

Carter et al. (2017) Nature SciRep

Figure 4 Panel A

就本文所考察的區(qū)域及時(shí)間段而言，每年臭氧污染加劇所導(dǎo)致的大米減產(chǎn)高達(dá)34萬(wàn)噸。若假設(shè)估計(jì)的“污染－產(chǎn)量”關(guān)系適用于全國(guó)，臭氧污染加劇所導(dǎo)致的減產(chǎn)量將高達(dá)200萬(wàn)噸，約相當(dāng)于我國(guó)當(dāng)前大米進(jìn)口量的三分之一。一方面，臭氧污染的不斷攀升將對(duì)我國(guó)的糧食安全造成潛在威脅。另一方面，考慮到國(guó)際大米市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，臭氧污染導(dǎo)致的中國(guó)大米產(chǎn)量波動(dòng)將足以影響國(guó)際大米市場(chǎng)，并進(jìn)而對(duì)國(guó)際上以大米為主食的貧困地區(qū)產(chǎn)生不利影響。換一個(gè)角度講，限制臭氧污染并就兩個(gè)“非線性”進(jìn)行有針對(duì)性的污染管理將有利于國(guó)內(nèi)糧食安全戰(zhàn)略的實(shí)施與國(guó)際糧食市場(chǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：空氣污染，臭氧，水稻，非線性

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