全球燕麥生產(chǎn)時空演變規(guī)律及對中國的啟示

馮文豪，佟越強(qiáng)，楊亞東，葛軍勇，臧華棟，曾昭海

(1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，北京 100193； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)作制度重點實驗室，北京 100193；3.張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/河北省高寒作物研究所，河北張家口 075000)

燕麥?zhǔn)呛瘫究蒲帑湆?L.)一年生草本植物，是繼小麥、玉米、水稻、馬鈴薯、大麥以及高粱之后的世界第七大栽培作物。燕麥具有生育期短、耐低溫、抗逆性強(qiáng)等特點，是北方干旱半干旱地區(qū)重要的糧飼兼用作物。此外，燕麥產(chǎn)品還富含β-葡聚糖和膳食纖維，對降低血糖、血脂有特殊功效，是重要的功能保健作物。隨著生活水平的提高，燕麥的保健功能受到人們的青睞，市場需求不斷增加。因此，闡明全球燕麥生產(chǎn)時空動態(tài)演變規(guī)律，進(jìn)一步明確其全球生產(chǎn)格局與定位對中國未來燕麥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。

小麥、水稻、大豆、雜糧等作物生產(chǎn)存在明顯的時空分布。如從中國不同省市糧食生產(chǎn)數(shù)據(jù)看，小麥、水稻及玉米生產(chǎn)中心均發(fā)生不同程度的偏移，且播種面積為主要驅(qū)動因素。其中，從產(chǎn)量貢獻(xiàn)看，中國水稻生產(chǎn)在東北和南方沿海地區(qū)為面積主導(dǎo)，而內(nèi)陸地區(qū)為單產(chǎn)主導(dǎo)。利用線性回歸模型和優(yōu)勢指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，近57年來全球大豆收獲面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量均顯著增加且生產(chǎn)中心向美洲集中。基于縣域數(shù)據(jù)的研究結(jié)果顯示，中國胡麻、向日葵種植區(qū)域均發(fā)生轉(zhuǎn)移，但總體規(guī)模趨于穩(wěn)定。燕麥作為中國北方地區(qū)重要的糧飼兼用作物，其相關(guān)研究主要集中于種質(zhì)資源評價、新品種選育、水肥生理、抗逆性以及營養(yǎng)加工等方面，對全球燕麥生產(chǎn)時空演變特征尚缺乏系統(tǒng)的梳理和認(rèn)識，不利于中國未來燕麥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的制定。因此，本研究基于FAO統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫中1961-2019年全球燕麥生產(chǎn)數(shù)據(jù)，利用一元線性模型、優(yōu)勢指數(shù)、產(chǎn)量貢獻(xiàn)率等方法對全球燕麥?zhǔn)斋@面積和產(chǎn)量進(jìn)行整理分析，明確了全球燕麥生產(chǎn)格局，探討中國燕麥生產(chǎn)現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)發(fā)展對策，以期為優(yōu)化中國燕麥生產(chǎn)格局和燕麥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于FAO統(tǒng)計數(shù)據(jù)庫FAOSTAT(http://www.fao.org/faostat/en/)中1961-2019年全球燕麥生產(chǎn)數(shù)據(jù)。通過對全球燕麥生產(chǎn)國近59年總產(chǎn)量進(jìn)行排名，從世界排名前十國家中挑選8個國家作為代表各大洲燕麥主產(chǎn)國進(jìn)行分析。8個國家包括中國、美國、加拿大、俄羅斯、德國、波蘭、澳大利亞和芬蘭。由于蘇聯(lián)和俄羅斯國家之間的轉(zhuǎn)變，俄羅斯1961-1991年燕麥生產(chǎn)數(shù)據(jù)缺失。

1.2 研究方法

1.2.1 線性模型

本研究采用一元線性回歸模型分析1961-2019年期間全球各大洲及主產(chǎn)國的燕麥?zhǔn)斋@面積、總產(chǎn)量隨時間的變化特征，利用皮爾遜線性相關(guān)法檢測燕麥?zhǔn)斋@面積(總產(chǎn)量)隨時間變化的顯著性。

1.2.2 優(yōu)勢指數(shù)計算

規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)(SAI，scale advantage index)可以反映一個地區(qū)某種作物的生產(chǎn)規(guī)模和專業(yè)化程度。效率優(yōu)勢指數(shù)(EAI，Efficiency advantage index)主要從作物資源生產(chǎn)力的角度反映作物的比較優(yōu)勢。本研究采用這兩個指標(biāo)對比分析了中國和世界其他燕麥主產(chǎn)國不同階段的燕麥生產(chǎn)情況。

SAI=(-);EAI=(-)

式中，SAI和EAI分別表示第國燕麥相對于中國的規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)和效率優(yōu)勢指數(shù)；和分別代表第國和中國的燕麥?zhǔn)斋@面積；和分別代表第國和中國的燕麥單產(chǎn)。SAI和EAI的值越大，表明燕麥生產(chǎn)優(yōu)勢越明顯。

1.2.3 產(chǎn)量貢獻(xiàn)率計算

由于多數(shù)主產(chǎn)國燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量變化存在降低趨勢，計算出的貢獻(xiàn)率指標(biāo)存在負(fù)值。因而本研究在區(qū)分主導(dǎo)型時使用產(chǎn)量貢獻(xiàn)率的絕對值進(jìn)行分析。燕麥單產(chǎn)與收獲面積對總產(chǎn)貢獻(xiàn)率的計算公式如下：

其中，RA、RY、RR分別表示時間節(jié)點的燕麥?zhǔn)斋@面積貢獻(xiàn)率、單產(chǎn)貢獻(xiàn)率、產(chǎn)量貢獻(xiàn)率；、分別表示時段初期及末期的收獲面積；、分別表示初期和末期的燕麥平均總產(chǎn)；、分別表示初期和末期的燕麥單產(chǎn)；為研究時段。當(dāng)產(chǎn)量貢獻(xiàn)率超過收獲面積貢獻(xiàn)率1倍時，即RR大于2，認(rèn)為總產(chǎn)變化主要由單產(chǎn)變化引起，即單產(chǎn)主導(dǎo)型；當(dāng)收獲面積貢獻(xiàn)率超過單產(chǎn)貢獻(xiàn)率的一倍時，即RR小于0.5時，認(rèn)為總產(chǎn)變化主要由收獲面積變化引起，為面積主導(dǎo)型；除上述兩種情況外，即RR介于0.5和2.0之間時，認(rèn)為收獲面積和單產(chǎn)變化均對總產(chǎn)變化起到一定作用，即共同作用型。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2019對全球燕麥?zhǔn)斋@面積、總產(chǎn)量、單產(chǎn)等數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計整理和作圖，利用Origin 2021進(jìn)行皮爾遜線性回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 全球主產(chǎn)區(qū)燕麥生產(chǎn)時空演變特征

從已有的結(jié)果(圖1)可以看出，歐洲是全球最大的燕麥生產(chǎn)區(qū)，近59年平均收獲面積和總產(chǎn)量分別占全球的61.3%和62.1%，其中50%以上來自東歐；美洲是全球第二大燕麥生產(chǎn)區(qū)，平均收獲面積和總產(chǎn)量分別占全球燕麥的27.5%和29.5%，其中80%以上來自北美地區(qū)；亞洲和大洋洲同為全球燕麥第三大產(chǎn)區(qū)，平均總產(chǎn)量相同，但平均收獲面積分別占全球燕麥的4.7%和 5.4%。東亞和南亞為亞洲主要產(chǎn)區(qū)，分別占亞洲產(chǎn)區(qū)的53.4%和18.0%；非洲燕麥種植規(guī)模較小，收獲面積僅占全球燕麥的1.0%，主要集中在北非。綜合來看，全球燕麥生產(chǎn)格局整體上以歐洲為中心，美洲居于第二位，亞洲和大洋洲次之，非洲最低。

圖1 1961-2019年全球各大洲燕麥?zhǔn)斋@面積、總產(chǎn)量和單產(chǎn)分布

數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，全球燕麥生產(chǎn)在1981年和1999年出現(xiàn)較為明顯的時空演變特征，其具體表現(xiàn)為1981-1998年全球燕麥生產(chǎn)下降最為劇烈，1961-1980年次之，1999-2019年下降最緩。因此，本研究以此為根據(jù)，將近59年的全球燕麥生產(chǎn)數(shù)據(jù)分三個階段進(jìn)行深度分析，其中1961-1980年、1981-1998年和1999-2019年分別劃分為階段Ⅰ、階段Ⅱ和階段Ⅲ。從時間尺度上來看，近59年來全球燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量整體呈下降趨勢。其中美洲和亞洲的平均收獲面積分別由階段Ⅰ的986.6萬和140.3萬hm降低到階段Ⅲ的249.9萬和57.7萬hm，平均總產(chǎn)量分別由階段Ⅰ的1 705.2萬和157.6萬 t降低到階段Ⅲ的629.2萬和122.2萬t(圖2)。美洲和亞洲產(chǎn)區(qū)三階段的年均減少量呈降低趨勢，其中美洲總產(chǎn)量年均變化量由階段Ⅰ的年均減少48.27萬t降低到階段Ⅲ的年均增加0.45萬t，亞洲總產(chǎn)量由階段Ⅰ的年均減少2.28萬噸t低到階段Ⅲ的年均減少1.53萬t(表1)。歐洲燕麥的收獲面積和總產(chǎn)量降低趨勢與美洲和亞洲不同，其收獲面積和總產(chǎn)量在階段Ⅱ下降最為明顯，其年均減少量分別達(dá)到53.73萬hm和56.76萬t(< 0.05)。大洋洲和非洲燕麥的收獲面積和總產(chǎn)量保持相對穩(wěn)定，近59年中未發(fā)生較大的變化 (圖2)。

圖2 1961-2019年全球燕麥主產(chǎn)區(qū)燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量時空演變特征

近59年來，除亞洲外，全球及其他地區(qū)的燕麥單產(chǎn)水平隨時間變化均表現(xiàn)出不同程度的增加趨勢。全球、美洲、歐洲、大洋洲和非洲三階段燕麥單產(chǎn)水平年均增加0.002 ～ 0.04 t·hm(表1)。而亞洲燕麥單產(chǎn)年均增加量逐漸降低，從階段Ⅰ年均增加0.03 t·hm減少到階段Ⅲ基本維持不變(表1)。

2.2 全球主產(chǎn)國燕麥生產(chǎn)時空演變特征

全球燕麥主產(chǎn)國主要包括美國、俄羅斯、加拿大、德國、波蘭、澳大利亞、中國和芬蘭。整體來看，各主產(chǎn)國三個階段燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢。美國燕麥三個階段的平均收獲面積和總產(chǎn)量降幅最大，分別從階段Ⅰ的642.3萬hm和1 126.8萬t降低到階段Ⅲ的58.5萬hm和132.0萬t(圖3)。然而，美國在三個階段的燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量的年均減少量逐漸減緩，分別由階段Ⅰ年均減少30.8萬hm和40.0萬t減緩到階段Ⅲ的3.1萬hm和6.4萬t(表1)。加拿大燕麥三個階段的平均收獲面積和總產(chǎn)量的降低幅度次之，分別從階段Ⅰ的275.9萬hm和497.2萬t降低到階段Ⅲ的 120.2萬hm和342.1萬t，其平均收獲面積年均減少量也由階段Ⅰ的10.0萬hm減緩到階段Ⅲ的 1.1萬hm(圖3和表1)。俄羅斯燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量分別從1992年的848.5萬hm和 1 124.1萬t減少到2019年的242.6萬hm和442.4萬t(圖3)。中國燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量總體也處于下降趨勢，三個階段的平均收獲面積和總產(chǎn)量分別從階段Ⅰ的94.3萬hm和94.7萬t降低到階段Ⅲ的26.1萬hm和72.6萬t(圖3)。其中,中國燕麥總產(chǎn)量年均變化量由階段Ⅰ的年均減少1.1萬t轉(zhuǎn)變?yōu)殡A段Ⅱ的年均增加0.2萬t(表1)。其他主產(chǎn)國如德國、波蘭、芬蘭及澳大利亞的燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量下降較為緩慢，且三個階段收獲面積和總產(chǎn)量的年均減少量也表現(xiàn)出逐漸降低趨勢(圖3和表1)。

圖3 1961-2019年全球燕麥主產(chǎn)國燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量時空演變特征

表1 1961-2019年全球燕麥主產(chǎn)區(qū)和主產(chǎn)國收獲面積、產(chǎn)量及單產(chǎn)年均變化

燕麥主產(chǎn)國除德國、波蘭和澳大利亞外，其他主產(chǎn)國三個階段的燕麥單產(chǎn)水平變化均表現(xiàn)為正值(表1)。其中，只有中國和加拿大的燕麥單產(chǎn)水平呈逐年增加趨勢(表1)。

2.3 全球燕麥主產(chǎn)國貢獻(xiàn)率及優(yōu)勢度分析

由于俄羅斯燕麥的1961-1991年收獲面積、總產(chǎn)量以及單產(chǎn)數(shù)據(jù)存在缺失，本部分僅對除俄羅斯以外燕麥主產(chǎn)國進(jìn)行分析。從全球燕麥主產(chǎn)國產(chǎn)量貢獻(xiàn)率結(jié)果來看，近59年中國和美國燕麥生產(chǎn)貢獻(xiàn)類型均未發(fā)生改變，分別為共同作用型和面積主導(dǎo)型。三個階段中，美國燕麥產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為-0.40、-0.16和-0.12，表明其燕麥減產(chǎn)主要由面積降低所致。中國燕麥產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為-1.30、-1.68和-0.82，表明中國燕麥產(chǎn)量下降是由收獲面積減小和單產(chǎn)水平受限雙重因素決定的(表2)。澳大利亞燕麥產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為-2.29、-2.02和-0.61，表明其燕麥生產(chǎn)由單產(chǎn)主導(dǎo)型向共同作用型過渡，而加拿大燕麥與其相反，其生產(chǎn)主要由共同作用型向單產(chǎn)主導(dǎo)型過渡。德國和波蘭燕麥生產(chǎn)分別由單產(chǎn)主導(dǎo)型和共同作用型向面積主導(dǎo)型過渡(表2)。整體來看，燕麥產(chǎn)量貢獻(xiàn)率在不同主產(chǎn)國之間表現(xiàn)不一致，除加拿大外，其他主產(chǎn)國總體表現(xiàn)為由單產(chǎn)水平影響較大向收獲面積或兩者共同影響轉(zhuǎn)變。

表2 1961-2019年全球燕麥主產(chǎn)國收獲面積、單產(chǎn)和產(chǎn)量貢獻(xiàn)率

近59年來，中國相對于美國和德國燕麥種植規(guī)模的劣勢不斷縮小。與美國相比，中國燕麥種植規(guī)模劣勢由階段Ⅱ的5.96下降到階段Ⅲ的 1.32。與德國相比，則由階段Ⅱ的種植規(guī)模劣勢逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡A段Ⅲ的種植規(guī)模優(yōu)勢(圖4)。然而，中國相對于波蘭、澳大利亞和芬蘭等國家的種植規(guī)模劣勢不斷增大，其中相對于波蘭和澳大利亞的種植規(guī)模劣勢分別由階段Ⅱ的0.48和0.44增加到階段Ⅲ的2.18和4.74，相對于芬蘭的種植規(guī)模優(yōu)勢逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉N植規(guī)模劣勢。與此同時，中國相對于加拿大、德國和芬蘭的效率劣勢不斷降低，相對于美國、波蘭的效率指數(shù)由階段Ⅱ的效率劣勢逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡A段Ⅲ的效率優(yōu)勢(圖4)。但中國相對于澳大利亞的生產(chǎn)效率優(yōu)勢不斷增加，由階段Ⅱ的-0.07增加到階段Ⅲ的-0.42(圖4)。總之，盡管中國燕麥生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)勢和效率規(guī)模優(yōu)勢與其他主產(chǎn)國相比不斷提升，但總體還處于相對劣勢地位。

圖4 1961-2019年中國與全球燕麥主產(chǎn)國規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)和效率優(yōu)勢指數(shù)比較

3 討 論

3.1 全球燕麥主產(chǎn)區(qū)燕麥生產(chǎn)時空演變規(guī)律

近59年來，全球燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量總體呈下降趨勢，其中燕麥主產(chǎn)區(qū)歐洲和美洲的總產(chǎn)量急劇減少是主要誘因。其主要原因是受第一次綠色革命影響，主糧作物品種更迭周期變短，水肥投入增加，單產(chǎn)水平快速提高，而燕麥單產(chǎn)上升緩慢，與主糧作物之間比較效益差距逐漸拉大，燕麥種植空間不斷縮小。全球燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量下降幅度逐漸變緩以及部分地區(qū)出現(xiàn)小幅回升，這主要是由于燕麥產(chǎn)品富含各類營養(yǎng)因子，具有降血脂、血糖等保健功效被挖掘，重新受到人們的青睞。隨燕麥相關(guān)科研進(jìn)展的加快，亞洲燕麥單產(chǎn)水平不斷提高，但與歐洲發(fā)達(dá)地區(qū)相比，仍存在較大差距。中國是亞洲最主要燕麥產(chǎn)區(qū)，以中國為例分析發(fā)現(xiàn)，主要原因包括以下兩方面：一是與其他國家相比，尤其是歐美地區(qū)，中國燕麥主產(chǎn)區(qū)存在氣候干旱、土壤貧瘠等先天劣勢條件，這大大增加了中國燕麥單產(chǎn)水平提高的難度;二是由于中國燕麥相關(guān)研究工作開展較晚，經(jīng)費投入長期嚴(yán)重不足。這種情況一直延續(xù)到20世紀(jì)90年代后期，相關(guān)經(jīng)費投入才逐漸增加。近20年來，中國組建全球最大燕麥研究團(tuán)隊，燕麥育種、栽培以及機(jī)械化生產(chǎn)加工水平都有了質(zhì)的提升，但與發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距，尤其在育種方面存在方法傳統(tǒng)，手段滯后等問題。因此，圍繞燕麥育種關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如何結(jié)合現(xiàn)代分子育種技術(shù)，加強(qiáng)育種靶向性，加速推進(jìn)燕麥育種進(jìn)程是中國亟待解決的問題。

3.2 全球燕麥主產(chǎn)國燕麥生產(chǎn)時空演變規(guī)律及對中國啟示

總體來看，美國燕麥?zhǔn)斋@面積和總產(chǎn)量相較其他主產(chǎn)國減少最為明顯。其主要原因是美國生產(chǎn)燕麥約三分之二用作飼料，其生產(chǎn)成本和效益與其他飼用作物相比存在劣勢，導(dǎo)致當(dāng)?shù)剞r(nóng)民的燕麥種植意愿較低。同時，美國是全球最大的燕麥進(jìn)口國，其主要通過從加拿大進(jìn)口燕麥飼草來滿足國內(nèi)生產(chǎn)需求。近年來，受新興市場國家燕麥?zhǔn)称废M和畜牧業(yè)發(fā)展影響，中國燕麥需求量日益增加。澳大利亞和加拿大作為主要燕麥出口國，其燕麥?zhǔn)斋@面積出現(xiàn)上升勢頭。中國燕麥生產(chǎn)也表現(xiàn)出類似規(guī)律，近10年燕麥的收獲面積和產(chǎn)量逐漸回升。據(jù)國家燕蕎麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系不完全統(tǒng)計，2019年以來中國燕麥種植面積增加約15萬hm。隨著燕麥新品種的選育和推廣以及高產(chǎn)栽培技術(shù)的應(yīng)用，中國燕麥單產(chǎn)水平也在不斷提高，但與西方發(fā)達(dá)國家相比，中國燕麥在規(guī)模化生產(chǎn)方面仍顯不足。本研究結(jié)果表明，除澳大利亞外，中國燕麥生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢和效率優(yōu)勢與其他主產(chǎn)國相比均存在一定差距。因此，如何進(jìn)一步擴(kuò)大中國燕麥生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢和效率優(yōu)勢，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)的國際競爭力，降低進(jìn)口產(chǎn)品份額，滿足國內(nèi)日益增長的燕麥需求是未來中國燕麥發(fā)展的重要方向。

針對以上問題，對中國燕麥生產(chǎn)提出三點啟示和建議。一是加強(qiáng)品種選育科研投入。圍繞育種核心環(huán)節(jié)改進(jìn)傳統(tǒng)燕麥育種方法，加強(qiáng)高產(chǎn)及專用品種選育，提高燕麥產(chǎn)量。二是加強(qiáng)燕麥栽培技術(shù)研究。通過優(yōu)化燕麥栽培手段，加強(qiáng)燕麥高產(chǎn)高效栽培技術(shù)研發(fā)，推進(jìn)鹽堿地等邊際地燕麥栽培利用，可大大提高燕麥單產(chǎn)水平和種植面積，通過同步提升中國燕麥生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢和效率優(yōu)勢來促進(jìn)國際競爭力。三是增加燕麥產(chǎn)品研發(fā)投入，促進(jìn)深加工和精加工，提高燕麥經(jīng)濟(jì)效益和市場消費需求，調(diào)動廣大農(nóng)戶種植積極性。

4 結(jié) 論

近59年全球燕麥生產(chǎn)總體呈現(xiàn)下降趨勢，而近年來下降幅度逐漸放緩且部分地區(qū)出現(xiàn)略微回升。歐洲和美洲燕麥生產(chǎn)規(guī)模下降較為劇烈，但其作為全球燕麥生產(chǎn)中心的地位未發(fā)生改變。目前，中國燕麥生產(chǎn)全球排名第十，總產(chǎn)量受到單產(chǎn)水平和收獲面積的雙重影響。但近59年中國燕麥生產(chǎn)優(yōu)勢指數(shù)變化明顯，相較美國、加拿大、芬蘭和澳大利亞等主產(chǎn)國，中國規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)和效率優(yōu)勢指數(shù)均不斷提升，但總體仍處于劣勢地位。因此，通過加強(qiáng)育種栽培研究帶動燕麥單產(chǎn)水平提高，擴(kuò)大鹽堿地等邊際地的燕麥種植可有效推動收獲面積的穩(wěn)步提升，從而進(jìn)一步擴(kuò)大燕麥生產(chǎn)規(guī)模優(yōu)勢和效率優(yōu)勢，這對于提高中國特色農(nóng)業(yè)的國際地位和保障燕麥可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。