2.全國糧食產量預測。
提出了新的農作物產量預測方法—系統(tǒng)綜合因素預測法。自1980年起在每年4月底向中央預報當年產量，連續(xù)29年預報每年全國糧食產量豐、平、歉方向正確，預測提前期為半年以上，平均誤差為1.9%，為國家相關部門制定有關農業(yè)和糧食政策提供了科學依據，曾獲得中央八個部門很高評價和中央主要領導二十多次肯定和好評。出版著作24本，發(fā)表論文156篇。曾獲首屆中國科學院杰出科學技術成就獎(個人)、國際運籌學進展獎一等獎(1999)、中國首屆管理學杰出貢獻獎一等獎(2006)、兩項中國科學院科學技術進步獎一等獎、三項國家科學技術進步獎三等獎等。
主持人：糧食安全關系國計民生，在經濟社會發(fā)展中占有重要地位，今天，我們請來著名的糧食產量預測專家陳錫康研究員，為廣大網友解析當前與糧食相關的熱點話題。
陳老師，您好!感謝您在百忙之中做客“科學在線”。今年年初，我國南方經歷了罕見的雨雪冰凍災害，5月，四川發(fā)生大地震，夏季南方澇災不斷，很多人認為這會對今年的糧食產量產生很大的負面影響，但今年夏糧喜獲豐收，秋糧收購進展順利，糧食豐產已成定局。這個現象讓很多網友感到困惑，您是糧食產量預測方面的專家，能為網友解釋一下今年幾次主要災害和糧食產量的關系嗎？
陳錫康：今年上半年發(fā)生了嚴重的雨雪冰凍災害和汶川地震，災區(qū)損失非常嚴重。但我們很快地得出結論：這些災害具有局部性，對全國糧食產量影響不太大。并在2月13日以中國科學院專報信息的形式給中央打報告，報告的題目是“中科院專家關于暴雪和凍雨災害對我國農業(yè)生產影響的分析與對策建議”，6月10日再次通過中國科學院專報信息給中央打報告，報告題目是“中科院專家指出汶川地震對全國糧食、油料、棉花產量影響不大”，專報都被中辦刊物《信息綜合專報》采用。
雨雪冰凍災害對全年糧食生產影響較小，原因主要有兩方面：第一，雨雪冰凍災害發(fā)生在今年1月10日到2月初，20余天的暴雪和凍雨對我國08年農業(yè)生產的影響很大，特別是對南方地區(qū)蔬菜、畜牧業(yè)和油菜籽的影響很嚴重，對冬小麥、水產品生產等也有一定的影響。但由于我國主要的農業(yè)生產活動在4至11月份進行，我國的糧食生產主要集中在4至11月份。秋糧占全年糧食產量的70%，以小麥為主的夏糧約占23%，早稻約占7%。通常在5月到6月間播種，9月到11月份收割，因此，受這場暴雪和凍雨災害的影響相對較小。
第二，冬小麥是我國的主要越冬作物，但其主產區(qū)集中在長江以北的黃淮地區(qū)，受災嚴重地區(qū)的小麥產量較小。除安徽省外，其它受災嚴重的地區(qū)占全國小麥產量的比重約在5%左右。
四川汶川里氏8.0級強烈地震對災區(qū)的糧食、油料產量產生比較大的影響，但從全國來看，其影響有限，這主要是因為：
第一，重災區(qū)的糧食、油料、棉花產量占全國的比重很小，影響有限。40個重災縣的糧食產量僅占全國糧食產量的1%左右、油料產量占全國產量的2%左右、棉花產量占全國產量的比重更小，不足以對全國糧食、油料、棉花產量產生嚴重影響。
第二，今年全國糧食、油料生產的基本面沒有改變，國家財政加大了支農惠農力度，大部分農民的生產積極性有所提高。
我們的科研團隊在預測模型計算中已經預計到08年是一個氣候異常，極端氣候現象頻繁，災害較常年偏多的年份，所以在中國科學院5月初上報中央的《2008年全國糧食、棉花和油料產量預測》中關于2008年全國糧食、棉花和油料產量的預測數沒有做災后的修改。
主持人：從您的分析來看，雨雪冰凍災害和汶川地震對08年我國的糧食產量雖然有影響，但影響是有限的，您是否可以為我們更進一步解釋一下自然災害對我國糧食生產的影響？
陳錫康：關于自然災害對糧食生產的影響，我們在2007年給中央一個報告，提出了兩個觀點：
一是洪澇災害對我國糧食生產的影響具有局部性。洪澇災害，特別是澇災，對有關地區(qū)的人民生命、財產和農業(yè)生產往往帶來極為嚴重的損失。但從全國范圍看，與旱災相比，它對農業(yè)生產的影響具有局部性。因為：第一，洪澇災害經常發(fā)生在江河沿線、及湖泊周圍的低洼地區(qū)。這些地區(qū)的耕地面積在全國所占比重較小。第二，我國是一個水資源緊缺的國家，特別是水資源短缺是制約我國北方廣大地區(qū)農業(yè)生產發(fā)展的重要因素。洪澇災害嚴重的年份降雨量較常年為多。降雨多一方面造成洪澇災害，使得部分地區(qū)農業(yè)減產，另一方面又使得非低洼地區(qū)農業(yè)增產。
我國糧食生產的歷史表明，在雨量多、水災嚴重的年份糧食產量往往較常年為高。例如，1998年是我國洪澇災害非常嚴重的年份。該年度長江、松花江和嫩江發(fā)生嚴重水災。全國水災面積為3.34億畝，是建國以來水災的受災面積和成災面積居第二位的年份。由于雨量很多，旱災面積較少，1998年糧食產量達到10246億斤，是我國建國以來糧食產量最高的年份。該年度洪澇災害嚴重的安徽、湖北、湖南、江蘇和黑龍江六個省共減產154億斤，但全國大部分省和自治區(qū)因雨水充分而增產，全國糧食產量較1997年增加362億斤。
我們的第二個觀點是，干旱是影響我國糧食產量最重要的自然災害。我國發(fā)展糧食生產的經驗表明，全國受旱災嚴重的年度糧食往往嚴重減產，干旱對糧食生產的影響遠比洪澇災害大。因為：第一，干旱災害面積遠比洪澇災害面積大。“水災一條線，旱災一大片”。1952～2006年我國平均每年的水災受災面積為14301萬畝，而旱災的受災面積為33085萬畝。第二，洪澇受災時間較短，而干旱受災時間較長，因而減產更大。
主持人：2007年以來，國際糧食價格大幅攀升，有關糧食危機的言論此起彼伏，溫家寶總理也多次親臨各省視察糧食儲備情況，在您看來，中國的糧食產量是否可以應對如今的糧食緊張局勢？
陳錫康：中國糧食是能夠好地滿足國內需求的。根據我們的計算，1998～2007年十年中平均每年凈進口(進口-出口)糧食201億斤，糧食需求量，包括種籽、口糧、飼料和工業(yè)用糧等十年中平均每年約為9800億斤。自給率達到98%。中國的耕地占世界7%，人口占世界21%，這自給率是非常高的。特別要注意的是，進口的主要是大豆，每年約進口600億斤。在我國的糧食中包括豆類，而國際上谷物產量都不包括大豆，因為大豆主要是榨油，是油料作物。如果扣除豆類，目前我國大豆大部分依靠進口，扣除豆類以后的糧食，即谷物和薯類的生產量大于國內消費量。預計今年我國谷物和薯類的生產量將超過國內消費量400多億斤左右。不僅可以自給，而且可以少量出口。鑒于今年谷物出口量很小，預計國內糧食庫存將有較大增長。除了大豆需要進口較多，其他糧食總的說自給有余。
主持人：中國目前可用耕地銳減的趨勢仍在繼續(xù)，在連續(xù)多年的糧食增產之后，我國在糧食增產方面是否還有潛力？您認為依靠科技進步解決糧食問題的潛力有多大？
陳錫康：
我國在糧食增產方面潛力很大。糧食產量等于糧食播種面積與單產的乘積。依靠科技，推廣優(yōu)良品種，科學施肥、節(jié)水技術、先進的耕作技術等，利用現有的科學技術可以使全國作物單產提高20%以上。現在實施的耕地保育與持續(xù)高效現代農業(yè)試點工程明確“18億畝的耕地紅線”，發(fā)展實現年增長1.5%以上的現代農業(yè)技術體系，建立農業(yè)可持續(xù)發(fā)展典范(應用示范)，示范區(qū)主要有山東禹城試區(qū)、河南封丘試區(qū)、江西鷹潭試區(qū)、黑龍江海倫試區(qū)、陜西長武試區(qū)、新疆區(qū)，其中新疆區(qū)作為后備耕地的潛力被作為重點研究。
主持人：中國目前糧油棉生產之間的關系是怎樣的？是否存在糧油棉爭地的情況？
陳錫康：在一部分地區(qū)，如河北省確實存在糧食與棉花爭地的現象。大部分農民一方面考慮自已家庭用糧，另一方面希望能增加收入，哪種作物收益高，就種這種作物。所以，國家為了鼓勵農民種糧，就必須做到，第一，規(guī)定合理的糧食價格；第二，適度控制農業(yè)生產資料，如化肥的價格，或給農民以補貼。第三，搞好流通環(huán)節(jié)，以防止發(fā)生賣糧難的現象。
主持人：我國曾是世界第二大玉米出口國、第五大大米出口國，兩年前為滿足國內糧食供應開始了糧食限制出口，今年糧食再次豐產，現在有呼聲表示，中國可以再次放開糧食出口，部分解決目前國內國際糧價倒掛的問題，您怎么看？
陳錫康：今年糧食再次豐產，根據我們計算，如不包括大豆，也就是谷類和薯類我國的產量將比需求量大400多億斤。一部分可補充庫存。我們認為目前可以適當地出口糧食。適當出口糧食的好處在于：可以支援別的糧食緊缺的國家；糧食價格受供求關系的影響，適度出口有利于提高農民收入，對明年增產有利；糧食的庫存費用較高，損耗大。在保證滿足需求的前提下，在經濟上考慮，應減少過多的庫存。
主持人：1980年來，您以很高的精度對我國糧食產量做了預測，特別是2007年預測糧食產量10060億斤，而當年我國實際糧食產量為10030億斤，預測誤差僅為抽樣實割實測產量的0.3%，給人留下了深刻印象。多年來您所做的糧食產量預測提前期長，預測各年度糧食豐、平、歉方向全部正確，預測精度高，請問您的秘訣是什么？
陳錫康：我們的團隊發(fā)揮了中科院多學科綜合優(yōu)勢。在糧食產量預測的過程中，必須做好數學與系統(tǒng)科學以及農業(yè)的結合。馬克思曾經說過，一門學科只有當它成功地應用數學的時候，才算達到完善的地步。我們在系統(tǒng)科學和數學方法上有優(yōu)勢，但要虛心地學習農業(yè)、糧食經濟，做到系統(tǒng)科學與農業(yè)結合，而不能把一些方法生搬硬套。
同時，我們在方法上有創(chuàng)新，在糧食預測上提出了新的方法。在新方法的指導下，我們會通過多種途徑調查收集數據。還有很重要的一點，我們會非常關注政府的政策，特別是農業(yè)政策對農業(yè)和糧食生產影響很大。為做好預測工作，必須對此密切關注。
主持人：準確的糧食產量預測為中央安排糧食收購、儲存、進口、出口和消費等提供了重要的決策參考依據，為中央領導和中央有關部門判斷農業(yè)和糧食生產形勢，進行高層農業(yè)決策提供了科學依據。您和您的項目組曾多次獲得中央領導的批示，能為網友回顧一下當時的情景嗎？
陳錫康：2005年初，有關部門和很多領導人對2005年糧食生產并不樂觀，認為能維持2004年水平就很好了。他們之所以這樣認為，理由之一是2004年全國糧食獲得大豐收，糧食產量比2003年增加776億斤，9%的增長幅度為我國建國以來最大的一年。根據歷史經驗，大豐收后一年的糧食產量往往下降。理由之二是，2004年天氣條件特別好，2005年天氣可能不如2004年。
我們經過詳細分析、實際調查和利用預測模型反復計算，得到2005年我國糧食產量將繼續(xù)增產，但增長幅度小于2004年，棉花將大幅度減產的結果。
2005年5月初，經路甬祥院長簽發(fā)，我們向中央領導和有關部門報送了“2005年全國糧食、棉花和油料產量預測”，預報2005年全國糧食將增產，產量為9550億斤，棉花將大幅度減產，預計產量為575萬噸，油料產量與2004年持平，預計產量為3060萬噸。
根據國家統(tǒng)計局2006年2月28日發(fā)布的“中華人民共和國2005年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報”，2005年我國糧食產量為48401萬噸，即9680億斤，棉花產量為570萬噸，油料產量為3078萬噸。2005年度糧食增產，棉花大幅度減產和油料持平得到證實。我們的預測誤差分別為產量的1.3%
0.9%和0.6%。對此，胡錦濤總書記、溫家寶總理、回良玉副總理都有批示。舉例來看，具體的批示有“貴院數學與系統(tǒng)科學研究院陳錫康等的‘預測報告’已閱，這對我們農業(yè)生產和農村經濟發(fā)展的工作指導和政策制定是很有益處的”。
我們的糧食產量預測有以下幾個特點：
第一，預測提前期為半年以上。我們的預測報告在每年4月底以前完成，5月初報送中央主要領導同志，我國秋糧等在11月收割完畢，國家統(tǒng)計局在下一年2月底發(fā)表上年度國民經濟和社會發(fā)展的統(tǒng)計公報中公布上年度我國主要農作物產量的初步數據。我們的預測提前期為半年以上。第二，預測各年度糧食豐、平、歉方向正確。第三，預測精度是很高的。在過去28年中我們預報糧食產量平均誤差為抽樣實割產量的1.9%。最近三年2005～2007平均誤差為1.15%。而目前國際上發(fā)達國家谷物產量預測的平均誤差為產量的5%。
高精度的糧食產量預測給國家高層農業(yè)決策提供了科學依據，我想這也是我們的工作多次獲得中央領導批示的主要原因。
主持人：您在糧食產量預測上首創(chuàng)了以投入占用產出技術為核心的系統(tǒng)綜合因素預測法，請您為大家簡單介紹一下這種方法。這種方法的創(chuàng)新之處主要有哪些？
陳錫康：系統(tǒng)綜合因素預測法的創(chuàng)新之處主要有以下幾個方面：
一是投入占用產出技術。投入產出分析是美國科學家 W. Leontief
所創(chuàng)立，他曾獲得1973年度諾貝爾經濟學獎。目前世界上已有100多個國家編制投入產出表并加以應用。我在預測全國糧食產量、編制中國農業(yè)投入產出表過程中提出和建立了投入占用產出技術，提出了一系列新的概念、模型和計算方法，如新的完全占用系數、完全消耗系數、產品完全勞動消耗系數、完全綜合能耗系數等的計算方法、以及主系數非線性技術等。
目前，投入占用產出技術已成為投入產出領域的一個重要研究方向。在我國已有20名青年學者由于從事投入占用產出技術研究，獲得管理科學與工程博士學位。投入占用產出技術已成功地應用于全國主要農作物(糧食、棉花和油料)產量預測、對外貿易、水利、人力資本、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和金融等領域。
投入占用產出技術獲得國際上一些知名科學家的好評。美國科學院院士W. Isard、諾貝爾獎金獲得者W. Leontief、澳大利亞教授等曾給以很高評價，認為是“非常有價值的發(fā)現”，“先驅性研究”，“投入占用產出及完全消耗系數的計算方法是我們領域的一項重要的發(fā)明與創(chuàng)新”等。澳大利亞昆士蘭大學教授R.
C. Jensen和A. G.
Kenwood在昆士蘭大學與中國科學院代表團的備忘錄中寫道：“澳大利亞方面對陳錫康教授在中國所發(fā)展的新的投入占用產出方法極為欣賞，并期望這種方法將在澳大利亞得到應用”。
二是非線性預測方程。糧食產量的高低，與投入的生產資料，如化肥、農家肥、水等有密切關系。但是化肥施用量與畝產的關系很復雜，服從邊際報酬遞減規(guī)律。當一畝地使用化肥很少時，增施一公斤化肥可增加糧食產量8公斤，如果每畝施用量
為10公斤，再增施1化肥1公斤，就只能增加產量3公斤左右了。如果每畝施用量已經達到20公斤，再增施化肥1公斤，增加產量就不到2公斤了。在大量數據資料基礎上找到有關的非線性預測方程，使預測精度提高，是我們的一個創(chuàng)新。
主持人：目前流行的糧食產量預測方法主要有氣象產量預測法、遙感技術預測法和統(tǒng)計動力學生長模擬法，與之相比，系統(tǒng)綜合因素預測法的主要特點是什么？
陳錫康：理論和方法不同。農業(yè)生產系統(tǒng)是一個復雜的巨系統(tǒng)，在系統(tǒng)內部和系統(tǒng)與環(huán)境之間存在復雜的相互聯系。影響糧食產量的因素主要有四類：第一是社會政治經濟因素，如農業(yè)政策、農民受教育程度、價格等；第二是生產技術因素，如肥料、良種、灌溉、動力等；第三是自然因素，包括氣象因素和非氣象因素；第四是其它。只有全面地考慮這些主要因素的作用，才能提高糧食產量預測的精度。
系統(tǒng)綜合因素預測法與氣象產量預測法的主要區(qū)別是前者認為因素社會政治經濟因素和生產技術因素不僅決定糧食的長期趨勢，而且是造成年度間糧食生產波動的重要因素。如我國1959～1961年糧食產量的大幅度下降，1981～1984年糧食產量的大幅度上升主要是社會政治經濟因素造成的。2000～2003年糧食產量的大幅度下降，及2004年以后的產量上升都是與社會經濟技術因素密切相關的，特別是與農業(yè)政策、農產品價格，良種、化肥等的投入等密切相關的。
主持人：糧食產量預測需要大量的數據，請問您的團隊是如何取得這些數據的？
陳錫康：數據有以下幾個來源：
第一，中央各部門、各單位所掌握的和糧食預測相關的數據；
第二，項目組去15個主要產糧省，即河南、河北、山東、江蘇、安徽、四川、湖北、湖南、黑龍江、吉林、遼寧、內蒙古、陜西、山西、新疆等14個省和1個自治區(qū)的調查資料；8個主要產棉區(qū)，即新疆、河南、山東、湖北、湖南、河北、安徽和江蘇；9個油料作物主產區(qū)，即山東、河南、湖北、安徽、四川、江蘇、河北、湖南和內蒙古進行調查。
第三，報刊和互聯網中有關信息資料。
主持人：預測的精度很大程度上取決于所用數據的準確性，您的團隊是如何控制數據質量的？
陳錫康：數據的準確性非常重要，諾貝爾獎獲得者-列昂惕夫曾經說過：如果輸進去的數據和資料是垃圾，那么模型計算結果也是垃圾。
對一些敏感的數據，即與各地政府的政績、效益等密切相關的數據，如糧食產量等不能根據各地的上報數，而應采用抽樣實割實測數。對一些不太敏感的數據，也應具體分析。我們每年到很多省去調查，目的之一就是為了判別數據的準確性，希望獲得比較準確的數據，此外我們也利用一些技術手段，如檢查各種數據之間的內在邏輯關系和歷史變化規(guī)律來發(fā)現一些錯誤和問題，并加以修正。
主持人：對于缺失和無法獲得的數據，您的團隊又是如何解決的？
陳錫康：主要有兩種方法。一種是專家法，也就是征詢一些有經驗的專家的個人意見；另外就是通過邏輯關系和數學方法進行推算，結合相關數據進行判斷。
主持人：目前國外科學家在糧食產量預測方面的工作大概情況是怎樣的？
陳錫康：目前國際上谷物產量預測主要有三種方法：
一是氣象產量預測法
該預測法主要根據氣象因子利用統(tǒng)計方法來預測谷物產量。其理論前提是經濟技術因子的變動是一個長期的、逐漸的、平穩(wěn)的過程，造成歷年谷物產量波動主要是氣象因子的作用，其預測方程中的預測變量-解釋變量為：谷物生長期的各種氣象因子，如降水量、溫度、日照等的數值。
根據美國、原蘇聯、加拿大和中國的文獻報導，氣象預測法的預測誤差通常為產量的5%-10%，預測提前期一般為兩個月左右。如著名的加拿大谷物預測專家G.
D. V.
Williams利用氣象預測法對加拿大的小麥、燕麥和大麥產量進行預報的誤差分別為產量的8.8%、4.7%和5.4%，預測提前期為收獲前兩個月。
二是遙感技術預測法。各種作物具有不同的光譜特性，即對不同波長的電磁波的反射率和輻射率各不相同。遙感技術即利用衛(wèi)星上的傳感器所接收的地面目標物所反射和輻射的電磁波來進行作物產量預測。
目前國際上發(fā)達國家利用遙感技術進行作物產量預測的誤差通常為產量的5%～10%。如美國農業(yè)部進行了大面積作物產量估產實驗項目對世界主要地區(qū)作物產量進行了估產。預測結果為：預測提前期為兩個月左右，8年的平均預測誤差為4.9%。
三是統(tǒng)計動力學生長模擬法。在植物生理學原理基礎上利用模擬方法研究各種環(huán)境因子與作物產量的關系，如溫度、光照、CO2濃度等對作物光合作用、蒸騰、呼吸、干物質形成、籽粒發(fā)育過程的影響。日本的村田(Murata)、上野(Ueno)等研究了水稻產量與水稻籽粒形成的關鍵時期(8月9月)的平均氣溫、日照時數的關系。目前這種方法和氣象產量預測法有結合的趨勢，但由于難于及時獲得大面積的各種數據，該方法仍處于小范圍實驗階段。
這三種方法的預測提前期通常為兩個月左右，誤差為產量的5%～10%。這是由于地表作物尚未生長到一定程度時，就難以利用遙感技術進行預測，而目前世界氣象科學的發(fā)展水平對1個月以上的天氣情況還難以作出可靠的預測，這都影響了這些方法的預測提前期和預測精度。
主持人：今天，陳老師為我們詳細解釋了自然災害對糧食生產的影響，從方法和實踐兩個層面介紹了糧食產量預測的過程，并介紹了目前國際上糧食產量預測的主要情況。陳老師帶領的團隊多年來也以其高精度的糧食產量預測數據為國家宏觀農業(yè)政策的制定提供了科學依據，為我國糧食安全做出了重要貢獻。再次感謝陳老師做客科學在線!
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