農学現象の数理科学的理解
遺伝子組換え作物の日本経済に対する貢献度について
農業・資源経済学専攻
齋藤勝宏
講義内容 ( 前半部分 )
• はじめに
• GM 作物の単位生産コスト削減効果と市場価格へのインパクト
• GM 作物による支出削減効果
• 「仮想的抽出法」による GM 作物の貢献度
• まとめ
はじめに
• 農業部門の GDP
• 穀物の直接消費の低下、畜産物需要ののび
• 食料自給率 ( カロリーベース 40% 、穀物自給率 28%)
• 輸入飼料としての遺伝子組換えトウモロコシの重要性
• 伝統的食品 ( 豆腐、味噌、醤油、大豆油 )
• GM 作物に対する消費者の選好 ( 忌避行動 ) と技術進歩の重要性
• GM トウモロコシ、 GM 大豆の日本経済への貢献度を可視化
農業部門の位置づけ
1980 1990 2000 2010 2015
国内生産GDP （10億円） 242,839 442,781 526,706 500,354 530,545 うち農業生産 6,377 8,379 6,837 4,628 4,671 シェア （％） 2.63 1.89 1.30 0.92 0.88 総就業者 （万人） 5,552 6,280 6,453 5,982 6,376
うち農業就業者 506 392 288 202 201
シェア （％） 9.1 6.2 4.5 3.4 3.2
出所：食料・農業・農村白書参考統計表
関連部門の粗付加価値シェア
出所：
2011
年産業連関表より算出注
1
：生産減少率は、遺伝子組換作物の投入をストップした場合の生産減少率である。注
2
：農業の粗付加価値シェアは0.984%
である。シェア１ シェア２ 参考：生産減少率 飼料 0.027 0.018 68.0
酪農・畜産 0.154 0.104 68.0 でん粉 0.006 0.005 76.0 ブドウ糖・異性化糖 0.008 0.006 76.0 動植物油脂・調味料 0.181 0.020 11.0 小計 0.376 0.154
（単位：％）
遺伝子組換え作物の種類
• 除草剤耐性 ( グリホサート耐性 )
• 害虫抵抗性 ( 土壌中の Bt 菌の Bt タンパク質 )
• 疾病抵抗性 ( ウイールス耐性 )
• 有用成分強化 ( リシン、オレイン酸、ビタミン A 、 E の強化 )
• ストレス耐性 ( 乾燥、冠水、高温、低温、凍結、塩害、強光、鉄欠乏 )
• 有害成分低減 ( 不要なたんぱく質などの発現抑制 アレルゲンなど )
• 医薬品生産 ( 特定の有用成分を生産する )
• 環境浄化作物
遺伝子組換え作物の普及状況
• 栽培されている GM 作物は大豆、トウモロコシ、綿花
椎名他『遺伝子組換えは農業に何をもたらすか』ミネルヴァ書房、2015年より引用
我が国のトウモロコシ輸入量
• GM トウモロコシの「推定」輸入量は約 1300 万トン ( 全輸入の９割弱 )
我が国の大豆輸入量
• GM 大豆の「推定」輸入量は約 300 万トン ( 全輸入の９割 )
輸入トウモロコシ、輸入大豆の使われ方
• 輸入トウモロコシは飼料・スターチ ( 異性化糖・ブドウ糖 ) 生産に投入
• 輸入大豆は、油脂・調味料、飼料、豆腐・味噌・納豆に投入
• 豆腐・味噌・納豆に投入されるのは、遺伝子組換えでない大豆
ＧＭ作物導入の当該作物への効果
作物１単位当たり生産費の削減
農薬 ↓ 、労働 ↓ 、単収 ↑ 、しかし種苗費 ↑
11
ＧＭ作物の経済効果
(a)
配合飼料生産＝ｆ（ＧＭ原料、ＮＧＭ原料、労働、資本）(b)
スターチ生産=f
（ＧＭ原料、ＮＧＭ原料、労働、資本）(c)
畜産物生産＝ｆ（配合飼料、他の原材料、労働、資本）(d)
異性化糖=f
（スターチ生産、ＮＧＭ原料、労働、資本）(e)
加工食品生産＝ｆ（畜産物、異性化糖、他の原材料、労働、資本）(f)
サービス生産＝ｆ（加工食品、労働、資本）価格へ及ぼす効果：
GM
作物導入に伴う支出節約効果 生産へ及ぼす効果：「仮想的抽出法」による評価12
GM
作 物
畜 産 物
（ 配 合
）
加 工 食 品
（ 畜 産
）
サ ー ビ ス
（ 加 工
） 配
合 飼 料
（ Ｇ
Ｍ ）
分析のフレームワークの概要：産業連関表
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
農業 林業 漁業 鉱業 製造業 建設 サービス 内生計 消費支出 資本形成 純輸出 国内生産額
1 農業 1.31 0.00 0.00 0.00 6.51 0.06 1.01 8.9 2.98 0.14 -2.19 9.83
2 林業 0.00 0.09 0.00 0.00 0.32 0.00 0.06 0.5 0.16 0.27 -0.12 0.78
3 漁業 0.00 0.00 0.05 0.00 0.97 0.00 0.30 1.3 0.31 0.01 -0.20 1.43
4 鉱業 0.00 0.00 0.00 0.00 16.86 0.33 6.91 24.1 -0.01 -0.05 -23.27 0.76
5 製造業 2.17 0.06 0.41 0.07 127.70 14.38 47.48 192.3 57.05 33.19 6.07 288.58
6 建設業 0.07 0.00 0.00 0.01 1.34 0.07 8.28 9.8 0.00 42.74 0.00 52.51
7 サービス 1.69 0.11 0.23 0.35 52.33 13.96 157.29 226.0 320.68 31.64 7.50 585.78
8 内生計 5.24 0.26 0.70 0.42 206.01 28.80 221.34 462.8 381.2 107.9 -12.2 939.7
9 付加価値計 4.58 0.52 0.74 0.34 82.57 23.71 364.45 476.9 476.9 10 国内生産額 9.83 0.78 1.43 0.76 288.58 52.51 585.78 939.7
単位：１兆円
出所：
2011
年産業連関表を独自に統合輸入を含む産業連関分析の基本形
14
GM 作物導入が市場価格へ及ぼす影響
• トウモロコシと大豆の部分均衡国際貿易モデルを構築
• Σ 単収 X 作付面積 ( 価格 ) ＝ Σ 〔需要 ( 価格 ) ＋在庫純増〕
• 単収、在庫純増：外生変数
• 作付面積、需要関数は価格弾力性一定の定式化
• 価格の内外価格差は考えない
• 数量データは PSD(ERS/USDA)
• 価格弾力性は、 SWOPSIM(ERS/USDA)
GM 作物導入が市場価格へ及ぼす影響
•
需給関係期首在庫＋生産量＋輸入＝期末在庫＋国内需要＋輸出
•
分析モデル輸出ー輸入＝生産量ー国内需要ー
(
期末在庫ー期首在庫)
生産量＝単収ｘ収穫面積
＝単収ｘ定数ｘ国内価格供給の価格弾力性 国内需要＝定数ｘ国内価格需要の価格弾力性
国内価格＝
(
１＋関税率(
従価))
ｘ為替レートｘ国際価格＋従量税 期末在庫関数、期首在庫関数国際市場の均衡
GM 作物導入が市場価格へ及ぼす影響
• 前提条件
期首在庫：外生変数
期末在庫：外生変数 （次期の期首在庫 供給量・価格安定化）
貿易政策：関税率 =0 実際は TRQ などを採用 ( 複雑 )
為替レート：１
GM 作物導入が市場価格へ及ぼす影響
• 基礎データ ( トウモロコシ、 2014 年 )
表 Cormモデルの基本データ(2014年)
単収 作付面積 生産量 在庫純増 純供給 需要 純輸出 GM普及率
GM 生産 輸出 輸入 ton/ha 1000ha 1000ton 1000ton 1000ton 1000ton 1000ton % BT/Conv ST/Conv BT ST 供給 需要
導入の有無 順位 順位 順位
Argentina Y P5 E2 8.28 3,200 26,500 105 26,395 9,400 16,995 80 1.2 1.276 1.160 1.221 0.66 -0.45
Brazil Y P3 E1 5.40 15,750 85,000 -3,400 88,400 57,000 31,400 82 1.2 1.276 1.164 1.226 0.50 -0.50
Canada Y P9 E10 9.36 1,227 11,487 -198 11,685 12,848 -1,163 93 1.2 1.276 1.186 1.257 0.23 -0.21
China P2 5.81 37,123 215,646 19,149 196,497 202,000 -5,503 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.18 -0.13
Colombia Y M9 3.65 480 1,750 142 1,608 6,100 -4,492 17 1.2 1.276 1.034 1.047 0.22 -0.30
Egypt M5 8.00 745 5,960 -124 6,084 13,900 -7,816 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.20 -0.40
European Union P4 E7 M2 7.95 9,530 75,793 2,519 73,274 78,000 -4,726 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.60 -0.44
India P6 E5 2.55 9,300 23,670 590 23,080 22,000 1,080 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.60 -0.60
Iran M8 5.98 425 2,540 1,340 1,200 7,400 -6,200 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.50 -0.50
Japan M1 1.00 1 1 -43 44 14,700 -14,656 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.30 -0.50
Korea, South M3 5.13 16 82 61 21 10,200 -10,179 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.30 -0.50
Malaysia M10 5.60 10 56 -104 160 3,400 -3,240 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.25 -0.28
Mexico P7 M4 3.48 7,325 25,480 1,515 23,965 34,450 -10,485 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.58 -0.35
Paraguay Y E6 4.40 700 3,080 -860 3,940 1,055 2,885 50 1.2 1.276 1.100 1.138 0.33 -0.40
Philippines Y 3.00 2,561 7,671 -248 7,919 8,500 -581 63 1.2 1.276 1.126 1.174 0.30 -0.30
Russia E9 4.36 2,596 11,325 75 11,250 8,100 3,150 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.38 -0.35
South Africa Y P10 E8 3.54 3,048 10,800 -300 11,100 11,200 -100 86 1.2 1.276 1.172 1.237 0.45 -0.20
Taiwan M6 6.75 16 108 -96 204 4,025 -3,821 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.53 -0.50
Ukraine P8 E4 6.15 4,625 28,450 -700 29,150 9,400 19,750 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.25 -0.30
United States Y P1 E3 M7 10.73 33,644 361,091 12,685 348,406 301,851 46,555 90 1.2 1.276 1.180 1.248 0.48 -0.21
Uruguay Y 5.76 83 478 -47 525 700 -175 88 1.2 1.276 1.176 1.243 0.33 -0.40
ROW 2.42 46,263 111,856 1,218 110,638 145,091 -34,453 0 1.2 1.276 1.000 1.000 0.33 -0.30
Total 5.65 178,668 1,008,824 33,279 975,545 961,320 14,225
出所：PSD/USDA、SWOPSIMデータベース/USDA及びISAAA資料。
属性 単収比 平均単収指数 価格弾力性
GM 作物導入が市場価格へ及ぼす影響
• 基礎データ ( 大豆、 2014 年 )
表 Soyモデルの基本データ(2014年)
単収 作付面積 生産量 在庫純増 純供給 需要 純輸出 GM普及率
GM 生産 輸出 輸入 ton/ha 1000ha 1000ton 1000ton 1000ton 1000ton 1000ton % 供給 需要
導入の有無 順位 順位 順位
Argentina Y P3 E3 3.10 19,790 61,400 5,605 55,795 45,224 10,571 100 1.123 1.123 0.70 -0.39
Bolivia Y P9 E8 2.45 1,082 2,650 32 2,618 2,600 18 83 1.123 1.102 0.55 -0.07
Brazil Y P2 E1 3.00 32,100 96,200 2,918 93,282 42,975 50,307 93 1.123 1.114 0.52 -0.42
Canada Y P7 E6 2.71 2,235 6,049 214 5,835 2,320 3,515 96 1.123 1.118 0.35 -0.40
China P4 E9 M1 1.82 6,800 12,350 3,857 8,493 86,700 -78,207 0 1 1.000 0.10 -0.12
Egypt M8 2.88 8 23 -17 40 1,987 -1,947 0 1 1.000 0.20 -0.42
European Union M2 3.16 573 1,810 -83 1,893 14,940 -13,047 0 1 1.000 0.40 -0.39
India P5 E10 0.80 10,908 8,700 -153 8,853 8,630 223 0 1 1.000 0.40 -0.38
Indonesia M7 1.37 460 630 -133 763 2,760 -1,997 0 1 1.000 0.23 -0.49
Japan M4 1.71 132 226 -10 236 3,240 -3,004 0 1 1.000 0.65 -0.34
Mexico Y M3 1.84 193 355 -36 391 4,210 -3,819 11 1.123 1.014 0.42 -0.41
Paraguay Y P6 E4 2.50 3,240 8,100 -19 8,119 3,750 4,369 95 1.123 1.117 0.55 -0.07
Taiwan M5 2.00 2 4 44 -40 2,480 -2,520 0 1 1.000 0.30 -0.36
Thailand M6 1.71 31 53 151 -98 2,300 -2,398 0 1 1.000 0.45 -0.06
Turkey M10 3.86 35 135 -11 146 2,250 -2,104 0 1 1.000 0.20 -0.13
Ukraine P10 E7 2.17 1,800 3,900 -89 3,989 1,571 2,418 0 1 1.000 0.45 -0.38
United States Y P1 E2 3.20 33,423 106,878 2,706 104,172 54,907 49,265 94 1.123 1.116 0.60 -0.42
Uruguay Y P8 E5 2.33 1,333 3,109 4 3,105 270 2,835 100 1.123 1.123 0.70 -0.39
ROW 1.43 4,502 6,429 105 6,324 16,742 -10,418 0 1 1.000 0.25 -0.30
Total 2.69 118,647 319,001 15,085 303,916 299,856 4,060
出所：PSD/USDA、SWOPSIMデータベース/USDA及びISAAA資料。
属性 平均単収 価格弾力性
単収比 指数
GM 作物導入が市場価格へ及ぼす影響
• GM トウモロコシの導入で国際価格は約 17 ％下落
• GM 大豆の導入で国際価格は約 13 ％下落
GM 作物導入の支出削減効果
• 価格均衡モデル ( 非競争輸入型 ) で評価した支出削減効果
• GM トウモロコシの支出節約効果は 1,039 億円
• GM 大豆の支出節約効果は 207 億円
「仮想的抽出法」による GM 作物の貢献度
• GM
作物(
スターチ、酪農・畜産部門)
を投入する産業の生産量を外生化•
生産量の変化は「ボトルネック」仮説により算出•
外生部門は 飼料、酪農・畜産(
肉用牛、豚、肉鶏、鶏卵)
植物性油脂・調味料、でん粉、ブドウ糖・水飴・異性化糖
•
所得連関を考えないモデル１と所得連関を含めるモデル２で評価1
1
(
11) (
1 12 2)
X I A
F A X
1
1
(
11 1 1) (
12 1 2)
2X I A f V
A f V X
「仮想的抽出法」による GM 作物の貢献度の 計測モデルの検討
• 供給制約型モデル（長谷部 2002 ）
• 需要型、供給型、ハイブリッド型、供給制約型モデル ( 下田・藤川 2012)
• ボトルネック仮説を組み込んだ供給型モデル ( 株田２０１４ )
• ボトルネック仮説を組み込んだ需要型モデル、所得連関効果の組み 込み ( 本研究 )
23
「仮想的抽出法」による GM 作物の貢献度の 計測モデルの検討
•
東日本大震災直後の自動車産業の例•
震災の影響で、東北地方を中心に製造事業所は大きな被害、サプライチェーンの寸断•
被災地では、食品製造、電子部品・デバイス・電子回路製造業、化学工業などの出荷 シェア大•
シリコンウェハ、化学品、エレクトロニクス関連部素材、半導体、液晶パネルなどの部 品・素材工場が数多く立地•
自動車生産：「タイヤ・ゴム製品等」、「電子部品」「通信機械・同関連機器」の罹災地へ の依存大•
これらの産業がボトルネックとなり生産の多くが「一時的」に全面停止24
「仮想的抽出法」による GM 作物の貢献度
• GM 作物は、対 GDP 比で 0.37% ～ 0.93 ％の貢献 ( コメは 0.58 ～ 1.46)
• 就業機会創出効果は 47 ～ 83 万人 ( コメは 270 ～ 326 万人 )
「仮想的抽出法」によるＧＭ作物の貢献度の要約
＜モデル１＞固定価格均衡産出高モデル
• 生産額：５兆５千億円（全体の 0.58 ％）
• 付加価値額： 1 兆７千億円（ 0.37 ％）
• 就業機会創出： 47 万人（ 0.7 ％）
• 家計当たり所得： 25,494 円（ 0.4 ％）
＜モデル２＞最終需要内生化所得連関モデル
• 生産額： 10 兆 4 千億円（全体の 1.1 ％）
• 付加価値額： 4 兆４千億円（ 0.93 ％）
• 就業機会創出： 82 万人（ 1.24 ％）
• 家計当たり所得： 60,429 円（ 0.94 ％）
26
まとめ
• ＧＭ作物の貢献度を各部門のＧＭ浸透度の程度に応じて、ＧＭな かりせばのシミュレーションで評価。
• 固定価格の産業連関分析によれば、ＧＭ作物が日本国内のＧＤＰ に対する寄与率は 0.37 ％～ 0.93 ％の範囲にある。
• ＧＭ作物輸入がなくなれば、他国等からの輸入で代替すると思わ れることから、今回の推計は短期での影響分析とみなすべき。
• ＧＭ作物の総合的な評価は困難であるが、今回の試算は日本の 国民が現在輸入しているＧＭ作物を全面的に拒否した場合に起こ りうるショックの効果が経済全体に波及した場合の大きさを示すも のでもある。
27
参考文献
• 長谷部勇一「災害の経済的評価 - 産業連関分析による供給制約型モ デル - 」 第 13 回・環太平洋産業連関分析学会報告要旨集、 68-72 、 2002 年
• 下田充・藤川清史「産業連関分析モデルと東日本大震災による供給 制約」『産業連関』 20(2) 、 133-146 、 2012 年
• 株田文博「産業連関分析による食料供給制約リスクの分析」『農林 水産政策研究』 23 号、 1-21 、 2014 年
• 宍戸駿太郎監修『産業連関分析ハンドブック』東洋経済新報社、
2010 年
GM 作物栽培による農薬削減量
EIQ指数 小さいほど環境に優しい。農薬の環境への影響を、毒性と暴露の度合いから算出した数値。
同じ毒性でも、分解の早い物質は分解の遅い物質と比較すると低い。
Ghosh モデルの問題点 ( 長谷部 2002)
• 販路の構成比が一定であるという想定は非現実的
• 生産関数の想定：中間財は完全代替的
異なる中間投入財を加えるという操作が含まれている
長谷部 (2002)
• Leonteif 型生産関数に基づく供給制約型産業連関論
• ボトルネック型モデル
下田・藤川 (2012)
• 需要型モデル (Leontief)
下田・藤川 (2012)
• 供給型モデル (Ghosh)
下田・藤川 (2012)
• ハイブリッド型モデル
• ボトルネック型は長谷部モデルと同様 (γ= １、 β=0)
「3」の誤り
