随着工业化城市化的快速发展,我国在经济活动过程中消耗了大量的化石燃料和含氮化肥,导致近地面臭氧浓度迅速增加。基于生态学的初步研究结果,臭氧浓度超过一定阈值时,便会降低作物产量;同时,农村地区的近地面臭氧浓度显著高于城市地区,而水稻、小麦、玉米等粮食作物对臭氧污染又更为敏感。近地面臭氧污染可能对中国粮食生产、农户种粮收益、农户生产行为以及粮食价格水平等方面都存在一定的影响,这些影响又密切关乎着我国的粮食安全,因此近地面臭氧污染不仅是一个环境问题,更是一个不能被决策者忽视的农业经济问题。农业生产最根本的特征是经济再生产与自然再生产过程的有机交织,农业生产环境的恶化势必会综合影响农业生产经济系统。因此,臭氧污染对粮食生产的影响需要作为经济学、生态学和大气科学的交叉学科来进行研究。而目前臭氧污染对粮食生产影响的研究主要局限在生态科学领域,利用控制性实验研究分析臭氧污染对作物生长的影响。但由于自科实验中的臭氧浓度远远超过了近地面真实的臭氧浓度值,并且实验过程中也忽略了农户适应性行为、地区差异以及其他社会经济等因素的影响,导致我们目前无法判断臭氧污染是否已对我国粮食现实生产力造成显著影响。因此,为较准确地定性与定量分析臭氧污染对粮食单产的影响,应将社会经济和自然环境因素纳入到统一的分析框架中,综合考虑市场价格、要素投入、技术进步、地区差异、气候变化以及臭氧污染的影响。其次,农户可能会采取调整要素投入的适应性行为以应对臭氧污染对作物生长的不利影响,那么在粮食实际生产过程中,臭氧浓度增加对农户要素投入具有怎样的影响,是减少还是增加生产要素投入?而通过影响单产和要素投入,臭氧污染对粮食种植利润是否也具有显著影响?如果有影响,其具有怎样的特点?最后,臭氧污染对我国粮食总产量的影响程度如何?而由于我国地区间农业种植结构和臭氧浓度存在较大差异,臭氧浓度变化对粮食产量的影响是否具有区域化特征?哪些地区具有较大的粮食增产潜力?回答探讨这些问题,可以帮助我们从经济学的视角更全面地认识臭氧污染对我国粮食生产的影响,从而采取针对性的应对措施,以稳定粮食生产,保障粮食安全。为回答以上问题,本文首先基于传统的农业生产函数理论,构建“经济—臭氧”模型实证分析了近地面臭氧浓度变化对水稻和玉米单产的影响,以验证臭氧污染是否已对我国现实粮食生产力造成不利影响。在利用EIV(errors-in-variables)估计方法并进行一系列的稳健性检验后发现,水稻和玉米臭氧敏感期内的近地面臭氧浓度增加,均会对水稻和玉米的单产造成显著的负向影响。而由于考虑了农户的适应性行为和其他社会经济因素的影响,本文得到的臭氧污染的减产程度要高于生态实验结果。在其他条件不变的情况下,臭氧浓度每增加1单位,将造成全国水稻和玉米分别减产121.77～155.16万吨和86.26～163.89万吨。此外,干旱可以部分缓解臭氧污染对水稻和玉米的减产作用;而固体颗粒物也可以缓解臭氧污染对玉米的减产作用,但固体颗粒污染自身也会对玉米单产造成显著的负面影响。其次,本文基于超越对数生产函数理论,实证分析了近地面臭氧浓度变化对冬小麦、水稻和玉米的种植利润和农户要素投入的影响。研究结果表明,近地面臭氧污染对冬小麦、水稻和玉米的种植利润均具有显著的负向作用。此外,臭氧浓度增加对劳动力投入和化肥投入也均具有显著的负面影响。由此可推论出臭氧污染对粮食作物的减产作用主要由两部分组成:首先是臭氧污染对粮食作物生长的直接破坏作用,其次是农户减少要素投入量的间接负面影响。这也解释了为何考虑农户的适应性行为后研究得到的臭氧减产程度会高于生态实验结果,从而进一步说明了从农业经济学的角度研究分析臭氧污染对粮食生产影响的必要性和重要性。最后,本文利用构建的中国农业部门模型,将农作物种植面积与农产品价格内生化,模拟分析了不同的近地面臭氧浓度变化情景下,中国小麦、水稻和玉米总产量的变化情况。研究发现,各粮食作物的产量与近地面臭氧浓度之间呈现负向关系。当近地面臭氧浓度降低到25ppb时,与基期相比,粮食总产量将增加12295万吨,约占模拟基期粮食总产量的19.78%,其中水稻、小麦和玉米将分别增产6807万吨、949万吨和4539万吨。因此,在我国有限的耕地资源背景下,降低近地面臭氧浓度可以较大幅度地增加粮食产量,有效保障国家粮食安全。此外,臭氧浓度变化对粮食产量的影响还呈现出区域化特征。当近地面臭氧浓度减少10%时,华中、华东、东北和华北地区的粮食增产量最多。此时,小麦增产最多的是华北、华中和西北地区,共计增产226万吨;水稻增产最多的是华东和华中地区,共计增产546万吨;玉米增产最多的是华北和东北地区,共计增产433万吨。最后,本文根据上述分析结论,分别从降低近地面臭氧浓度和适应臭氧污染的角度提出了相应的对策建议,以应对臭氧污染对我国粮食生产的不利影响。