杜 婧，王 磊，顧 蕾，張立中

美國(guó)生物燃料價(jià)格與農(nóng)作物價(jià)格內(nèi)生性及其互動(dòng)影響

杜 婧1，王 磊2，顧 蕾2，張立中1

（1.北京林業(yè)大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，北京100083；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，浙江 臨安311300）

生物燃料的發(fā)展一直是國(guó)內(nèi)外熱議話題。從價(jià)格視角討論了燃料乙醇和玉米Zea mays市場(chǎng)間的相互關(guān)聯(lián)程度及互動(dòng)影響，基于此分析現(xiàn)階段國(guó)際上生物燃料發(fā)展是否仍會(huì)對(duì)糧食安全產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。以美國(guó)為例，利用2006－2015年共38季度時(shí)間序列數(shù)據(jù)，綜合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政策等因素構(gòu)建了玉米價(jià)格和燃料乙醇價(jià)格間的聯(lián)立方程組，分析了各自的影響因素以及2個(gè)價(jià)格間雙向、不對(duì)稱(chēng)的相互作用關(guān)系。得出：影響玉米價(jià)格的主要因素依次為政策、玉米產(chǎn)量、美元價(jià)格指數(shù)和燃料乙醇價(jià)格；影響燃料乙醇價(jià)格的主要因素依次是汽油價(jià)格、居民收入和玉米價(jià)格，玉米價(jià)格和燃料乙醇價(jià)格間存在正向的相互影響，作用力相對(duì)較弱。能源用途和食物用途對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的爭(zhēng)奪并不是造成農(nóng)作物價(jià)格上漲的主要推動(dòng)力，價(jià)格上漲的推動(dòng)力更多來(lái)自于其他外生變量變化所導(dǎo)致的供給、需求不平衡。表3參15

農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)；生物質(zhì)能源價(jià)格；農(nóng)作物價(jià)格；聯(lián)立方程；美國(guó)

1 研究方法及模型設(shè)定

1.1 農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格和能源價(jià)格關(guān)系分析

糧食價(jià)格和能源價(jià)格之間的關(guān)系可以從2個(gè)方面展開(kāi)研究：①原料和最終產(chǎn)品的關(guān)系。糧食作物作為生產(chǎn)生物燃料最重要的原料，其價(jià)格直接影響了生物燃料的生產(chǎn)成本。②原料競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。糧食價(jià)格和生物燃料價(jià)格的高低直接影響了有限資源在兩者之間的分配、流動(dòng)。生物燃料的高價(jià)格、高利潤(rùn)吸引了大量玉米用于加工生物乙醇，導(dǎo)致食物、飼料用途的玉米供應(yīng)減少，進(jìn)而引發(fā)了糧食價(jià)格的大幅攀升。兩者之間存在著多向的因果關(guān)系，因而本研究擬采用聯(lián)立方程模型對(duì)生物燃料價(jià)格和糧食價(jià)格間的互動(dòng)關(guān)系進(jìn)行實(shí)證研究，以把握生物燃料價(jià)格與農(nóng)作物價(jià)格間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。

1.2 模型設(shè)定

實(shí)證分析中主要分析2個(gè)問(wèn)題：第一，影響燃料乙醇價(jià)格的因素。玉米價(jià)格的任何變動(dòng)將會(huì)從成本上推動(dòng)燃料乙醇價(jià)格的改變。同時(shí)燃料乙醇作為傳統(tǒng)石油燃料的替代物，任何原油市場(chǎng)的波動(dòng)、不景氣現(xiàn)象都會(huì)讓人們對(duì)燃料乙醇的未來(lái)更為樂(lè)觀。此外，政策支持因素和經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況都會(huì)影響到燃料乙醇發(fā)展的大環(huán)境，從而對(duì)其價(jià)格產(chǎn)生影響。第二，影響玉米價(jià)格的因素。玉米乙醇的發(fā)展大幅提高了美國(guó)國(guó)內(nèi)對(duì)玉米的需求，從2000年到2012年乙醇生產(chǎn)增加了700%，而美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的玉米用于生產(chǎn)生物乙醇的數(shù)量?jī)H僅增加了10%～40%［10］。CONDON等［11］計(jì)算了玉米乙醇的生產(chǎn)每擴(kuò)張1億加侖 （美制的1加侖液體被定義為3.785 411 784 L，美制的1加侖干貨被定義為4.404 842 803 2 L），玉米價(jià)格將增加5%～10%。ABBOTT等［12］則論述了可再生能源目標(biāo)規(guī)定了用于生產(chǎn)生物燃料的玉米的數(shù)量，早期會(huì)促進(jìn)廣大農(nóng)民對(duì)玉米的種植，在中后期則會(huì)引起增速遞減直至供需穩(wěn)定。WHITTAKER［13］得出從1982年到2013年間，美元價(jià)格指數(shù)的波動(dòng)對(duì)玉米價(jià)格產(chǎn)生了重要影響，當(dāng)美元處于弱勢(shì)時(shí)，玉米的相對(duì)價(jià)格就會(huì)變低，其他國(guó)家就愿意從美國(guó)購(gòu)買(mǎi)更多的玉米。天氣因素對(duì)玉米價(jià)格產(chǎn)生了重要影響，如2012年的高溫干旱影響了諸多玉米種植區(qū)的生產(chǎn)，玉米總供給量減少，進(jìn)而推動(dòng)了玉米價(jià)格的上漲。

基于以上理論分析，除內(nèi)生變量玉米價(jià)格Pcorn和燃料乙醇價(jià)格外Pethanol外，影響燃料乙醇價(jià)格的4個(gè)外生因素為互為競(jìng)爭(zhēng)品的汽油價(jià)格Pgasoline，居民收入Pincome，生物質(zhì)政策目標(biāo)Mmandate和狹義貨幣供應(yīng)量M1；影響玉米價(jià)格的5個(gè)外生變量因素為生物質(zhì)政策目標(biāo)Mmandate，天氣因素Myield，燃油價(jià)格Poil，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值PGDP和美元價(jià)格指數(shù)IUSDX。

本研究選用了簡(jiǎn)約型模型構(gòu)建了燃料乙醇價(jià)格和糧食價(jià)格的聯(lián)立方程，簡(jiǎn)約型的好處在于它不依賴于某一特定理論和某一特定環(huán)境，但能找出兩者之間的關(guān)系［14］。本研究采用線性函數(shù)形式：Pcorn＝α0＋α1Pethanol＋α2Mmandate＋α3Myield＋α4Poil＋α5PGDP＋α6IUSDX；Pethanol＝β0＋β1Pcorn＋β2Mmandate＋β3Pgasoline＋β4Pincome＋β5M1。

1.3 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究選取了美國(guó)2006年第1季度至2015年第2季度共38個(gè)季度數(shù)據(jù)作為樣本。具體數(shù)據(jù)說(shuō)明及來(lái)源如表1。

表1 數(shù)據(jù)描述及來(lái)源Table 1 Data description and sources

2 分析結(jié)果

2.1 模型估計(jì)和分析

采用Eviews 6.0軟件進(jìn)行2個(gè)階段估計(jì)，具體結(jié)果見(jiàn)表2。其中：不顯著的變量已省略，最終得出玉米價(jià)格和燃料乙醇價(jià)格聯(lián)立方程模型可以表達(dá)為 Pcorn＝12.215＋0.503 Pethanol＋0.169 Mmandate－0.038Myield－0.078 IUSDX。Pethanol＝－0.668＋0.102 Pcorn＋1.004 Pgasoline＋0.082 Pincome。

2.1.1 玉米價(jià)格與燃料乙醇價(jià)格的聯(lián)立性檢驗(yàn) 方程間存在聯(lián)立性是保證2階段最小二乘法（2SLS）估計(jì)一致有效的前提。本研究采用HAUSMAN設(shè)定誤差檢驗(yàn)方法對(duì)方程的聯(lián)立性進(jìn)行檢驗(yàn)［15］。將解釋變量

Pethanol對(duì)Pcorn和估計(jì)階段1的殘差 et進(jìn)行簡(jiǎn)單回歸，et的系數(shù)為－0.528，且t值為－5.782，在統(tǒng)計(jì)上系數(shù)顯著地異于0，說(shuō)明解釋變量Pethanol與Pcorn方程間存在聯(lián)立性，2階段最小二乘法方程估計(jì)一致有效。

表2 模型估計(jì)結(jié)果Table 2 Models estimation results

2.1.2 玉米價(jià)格的外生影響因素分析 在多元回歸分析中，各自變量的單位、量綱不同，其系數(shù)值的大小只能代表各統(tǒng)計(jì)值數(shù)學(xué)上的關(guān)系，并不能作為衡量各自變量影響程度的指標(biāo)。本研究通過(guò)計(jì)算各自變量的標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)和彈性系數(shù)，科學(xué)分析各影響因素的顯著程度，如表3。影響玉米價(jià)格的5個(gè)外生變量因素中進(jìn)入方程的有玉米產(chǎn)量、燃料乙醇占比目標(biāo)和美元價(jià)格指數(shù)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值和原油價(jià)格因素并未進(jìn)入方程，是因?yàn)樵蛢r(jià)格與燃料乙醇價(jià)格存在一定相關(guān)性，作為傳統(tǒng)化石燃料的補(bǔ)充替代品，燃料乙醇的價(jià)格在一定程度上受原油價(jià)格的影響。代表國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）也并未進(jìn)入方程，說(shuō)明經(jīng)濟(jì)進(jìn)步因素并不是影響玉米價(jià)格的主要因素。從變量的符號(hào)看，單位面積產(chǎn)量因素和美元價(jià)格指數(shù)與玉米價(jià)格呈負(fù)相關(guān)，燃料乙醇占比目標(biāo)和燃料乙醇價(jià)格與玉米價(jià)格呈正相關(guān)。從標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)值分析，影響程度最大的因素是政策目標(biāo)，其次影響程度按從大到小依次是玉米單位產(chǎn)量、美元價(jià)格指數(shù)和燃料乙醇價(jià)格；從彈性系數(shù)看，美元價(jià)格指數(shù)、單位產(chǎn)量、政策目標(biāo)和燃料乙醇價(jià)格每增加1.00%，玉米價(jià)格相應(yīng)變化－0.57%，－0.94%，0.38%和0.32%。與標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)值排序順序不一致，是由于自變量變化的難易程度和范圍不同。

表3 標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)和彈性系數(shù)Table 3 Standard coefficient and elastic coefficient

2.1.3 燃料乙醇價(jià)格的外生影響因素分析 影響燃料乙醇價(jià)格的4個(gè)外生變量因素中進(jìn)入方程的為汽油價(jià)格和居民收入，生物質(zhì)政策目標(biāo)和狹義貨幣供應(yīng)量M1并未進(jìn)入方程，一方面由于Mmandate與Pincome序列之間存在高度線性相關(guān)性；另一方面，可能因?yàn)镸mandate同時(shí)影響了燃料乙醇的供給量和需求量，并未引起供給、需求之間的不平衡。狹義貨幣量作為衡量當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)活躍程度的指標(biāo)，也并未對(duì)燃料乙醇的價(jià)格產(chǎn)生影響。從變量的符號(hào)看，汽油價(jià)格、可支配收入和玉米價(jià)格均與燃料乙醇價(jià)格呈正相關(guān)。從標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)值分析，影響程度最大的因素是汽油價(jià)格，燃料乙醇作為新興、環(huán)保燃料，為了獲得更大的市場(chǎng)占有率多采用競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)向定價(jià)法，參考同為競(jìng)爭(zhēng)替代品的汽油價(jià)格進(jìn)行定價(jià)，其次依次是收入因素和玉米價(jià)格因素。從彈性系數(shù)看，汽油價(jià)格、居民可支配收入和玉米價(jià)格每增加1.00%，燃料乙醇價(jià)格相應(yīng)變化0.80%，0.23%和0.12%，與標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)值排序一致。

2.1.4 玉米價(jià)格與燃料乙醇價(jià)格的互動(dòng)影響分析 通過(guò)聯(lián)立方程可知：玉米價(jià)格和燃料乙醇價(jià)格間存在正向的相互影響，玉米價(jià)格作為原料成本推動(dòng)了燃料乙醇價(jià)格的增長(zhǎng)，同時(shí)燃料乙醇價(jià)格作為有限的玉米資源流動(dòng)、分配的重要影響因素，也推動(dòng)了玉米價(jià)格的上漲。通過(guò)對(duì)兩者之間標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)的比較，燃料乙醇價(jià)格對(duì)玉米價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)作用更明顯（標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為0.26），大于玉米價(jià)格對(duì)燃料乙醇價(jià)格的成本推動(dòng)（標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)0.20）。彈性系數(shù)進(jìn)一步表明燃料乙醇價(jià)格上漲1.00%，將推動(dòng)玉米價(jià)格增加0.32%，而玉米價(jià)格上漲1.00%，僅帶來(lái)燃料乙醇價(jià)格變化0.12%。燃料乙醇價(jià)格對(duì)玉米價(jià)格的影響程度相對(duì)其他影響因素較弱，說(shuō)明能源和食物用途之間的矛盾帶來(lái)的價(jià)格推動(dòng)作用并不如其他因素明顯；同時(shí)，玉米價(jià)格對(duì)燃料乙醇價(jià)格的推動(dòng)作用也弱于其余外生變量，因?yàn)橛衩變r(jià)格只作為生產(chǎn)燃料乙醇過(guò)程中可變成本的一部分，成本推動(dòng)作用相對(duì)較小。

3 結(jié)論與建議

本實(shí)證研究表明：玉米價(jià)格和燃料乙醇價(jià)格之間存在內(nèi)生性關(guān)系，相互的影響方向?yàn)檎颍胰剂弦掖純r(jià)格對(duì)玉米價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)推動(dòng)效應(yīng)略高于玉米價(jià)格對(duì)乙醇價(jià)格的成本推動(dòng)效用，說(shuō)明玉米價(jià)格與燃料

乙醇價(jià)格相比，在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)上處于弱勢(shì)地位，因而玉米的食物用途應(yīng)該得到更多的財(cái)政支持和保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)和彈性系數(shù)表明：盡管2個(gè)價(jià)格互相對(duì)對(duì)方價(jià)格的上漲起到了推動(dòng)和促進(jìn)作用，但是作用力相對(duì)較弱，能源用途和食物用途對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的爭(zhēng)奪并不是造成農(nóng)作物價(jià)格上漲的主要推動(dòng)力，食品安全和能源安全之間爭(zhēng)奪資源的矛盾也并非當(dāng)前輿論所理解的那樣激烈、嚴(yán)重。價(jià)格上漲的推動(dòng)力更多地來(lái)自于其他外生變量變化所導(dǎo)致的供給與需求不平衡。

中國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家和第一人口大國(guó)，農(nóng)產(chǎn)品資源的使用應(yīng)始終將食物用途放在首位，但是叫停農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)項(xiàng)目并不是解決中國(guó)糧食安全和能源安全間矛盾的最佳途徑。通過(guò)科學(xué)的政策引導(dǎo)，如對(duì)食物用途的農(nóng)產(chǎn)品進(jìn)行政策上的支持和財(cái)政上的補(bǔ)貼、新原料的開(kāi)發(fā)及選擇等，以及適時(shí)地順應(yīng)國(guó)際形勢(shì)和發(fā)展潮流均能有效避免糧食安全與能源安全的矛盾。

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Empirical study on endogeneity and interactions between biofuel price and crop price in the USA

DU Jing1,WANG Lei2,GU Lei2,ZHANG Lizhong1
（1.School of Economics and Management,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China； 2.School of Economics and Management,Zhejiang A&F University,Lin’an 311300,Zhejiang,China）

Biofuel has been a hot research topic.This study aimed to evaluate whether large-scale production of biofuel would pose a threat to food security by analyzing the correlations and interactions between biofuel and corn market.The Untited States of America,the largest biofuel-producing country was exemplified to analyze the two-way and asymmetrical interactions between the price of corn and that of fuel ethanol by building simultaneous equation models between them with 38 quarterly time-series data collected from 2006 to 2015.The association degree between energy security and food security from the view of price by comprehensively analyzing social,economic,policy and other factors were studied.The main determinant of the corn price was policy,followed by yield,dollar index and ethanol price,while the determinants of fuel ethanol price included gasoline price,income and corn price.It was concluded that there was positive but fairly weak relationship between prices of fuel ethanol and corn,indicating that the competition for the limited supply of crops between food and energy sectors was not the main reason for the sharp rise in food prices.［Ch,3 tab.15 ref.］

agricultural economy;biofuel price;agricultural products price;simultaneous equation;the United States of America

S-98；F316

A

2095-0756（2016）06-1073-05

2015-12-24；

2016-04-10

中國(guó)農(nóng)民發(fā)展研究中心資助項(xiàng)目

杜婧，從事農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)與貿(mào)易、生物燃料產(chǎn)業(yè)研究。E-mail：dj_1128@163.com。通信作者：王磊，教授，博士，從事農(nóng)林產(chǎn)品商貿(mào)和管理研究。E-mail：waleland@foxmail.com

10.11833/j.issn.2095-0756.2016.06.021

美國(guó)是世界上最早推廣生物燃料的國(guó)家，生物燃料產(chǎn)量世界第一。生物乙醇和生物柴油的主要生產(chǎn)原料分別來(lái)自于玉米Zea mays和大豆Glycine max。美國(guó)玉米產(chǎn)量占世界玉米總量40%以上，以絕對(duì)優(yōu)

勢(shì)居于首位，用于生產(chǎn)生物乙醇的玉米使用量占國(guó)內(nèi)使用總量的44%，幾乎與飼料使用量一致，成為了玉米消耗的第二大途徑［1］。作為世界上領(lǐng)先且最具代表性的生物燃料生產(chǎn)國(guó)，美國(guó)糧食安全和能源安全對(duì)農(nóng)產(chǎn)品資源爭(zhēng)奪的矛盾尤為突出，并引起世界范圍內(nèi)市場(chǎng)的變化和動(dòng)蕩。目前，關(guān)于農(nóng)業(yè)生物燃料發(fā)展對(duì)糧食安全的影響研究已經(jīng)相對(duì)深入且全面，但是仍然缺乏對(duì)生物質(zhì)能源和農(nóng)作物之間系統(tǒng)、全面的價(jià)格定量分析。一是現(xiàn)階段的分析往往針對(duì)于發(fā)展生物質(zhì)燃料對(duì)糧食安全帶來(lái)影響的單向研究，包括價(jià)格、產(chǎn)量、供給等方面。如ROSEGRAN［2］通過(guò)IMPACT模型得出不斷增加的生物燃料需求引起了2000－2007年間谷物平均加權(quán)價(jià)格上升30%，玉米價(jià)格上漲39%。DRABIK［3］也通過(guò)建立玉米燃油市場(chǎng)的理論市場(chǎng)模型得出：在2008－2011年期間燃料政策的實(shí)施推動(dòng)玉米價(jià)格上漲了33.0%～46.5%。BABCOCK［4］運(yùn)用CARD-FAPRI模型分析得出生物燃料在市場(chǎng)上大規(guī)模擴(kuò)張是導(dǎo)致玉米價(jià)格和食物價(jià)格上漲的重要因素。TIMILSINA等［5］使用GDCGE模型分析了生物燃料的擴(kuò)張對(duì)世界范圍內(nèi)食物供應(yīng)的影響較小，對(duì)印度等亞非發(fā)展中國(guó)家的影響則較為顯著。以上研究均忽略了作為原材料的農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格對(duì)生物燃料帶來(lái)的影響。二是現(xiàn)有的價(jià)格分析也僅僅局限于某種農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格與生物燃料價(jià)格的線性或非線性關(guān)系，且研究方法多集中于VAR模型和VEC模型，通過(guò)檢驗(yàn)時(shí)間序列數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系分析2個(gè)價(jià)格間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。如ZHANG等［6］運(yùn)用格蘭杰因果檢驗(yàn)，VECM，MGARCH模型檢驗(yàn)了石油、汽油、燃料乙醇、玉米和大豆價(jià)格之間的相關(guān)關(guān)系。SERRA等［7］使用STVECM模型構(gòu)建了美國(guó)玉米、生物乙醇、燃油價(jià)格間非線性等式方程。ANDERSON等［8］運(yùn)用VAR模型得出玉米價(jià)格變動(dòng)僅對(duì)食物成本及其他食品價(jià)格產(chǎn)生微弱影響。BASTIANIN［9］也運(yùn)用格蘭杰檢驗(yàn)和長(zhǎng)期協(xié)整得出燃料乙醇價(jià)格和農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格間的相互關(guān)系較弱。上述研究忽略了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治等綜合因素的影響，也忽略了農(nóng)作物的價(jià)格不僅僅是作為成本支出同時(shí)還作為同種原材料的競(jìng)爭(zhēng)品的價(jià)格對(duì)生物燃料價(jià)格產(chǎn)生影響。我們迫切需要從雙向研究角度，彌補(bǔ)在社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治綜合大背景下農(nóng)產(chǎn)品和最終能源價(jià)格間關(guān)系的空白。通過(guò)對(duì)美國(guó)糧食市場(chǎng)和能源市場(chǎng)的研究分析，把握生物燃料發(fā)展對(duì)糧食安全帶來(lái)的影響和生物燃料價(jià)格與作為原材料的生物質(zhì)作物價(jià)格間的定量關(guān)系，為日后分析中國(guó)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)燃料發(fā)展?jié)摿Α⒃u(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)燃料發(fā)展現(xiàn)狀分析，完善未來(lái)農(nóng)業(yè)生物質(zhì)燃料發(fā)展提供建議、借鑒和新的研究思路。