1961—2017年全球大豆生产时空变化
尹小刚 陈 阜
(中国农业大学农学院 / 农业农村部农作制度重点实验室 北京 100193)
摘要： 中国是全球最大的大豆进口国，阐明全球大豆生产和贸易的时空变化特征，对于中国大豆贸易和大豆可持续发展具有重要意义。本研究基于1961—2017年全球逐年大豆生产和贸易数据，利用线性回归模型和优势指数分析了近57年来全球大豆生产和贸易的时空变化特征。结果表明：南美洲、北美洲、亚洲和欧洲是全球最主要的大豆产区，近57年来全球大豆收获面积、单产和产量均显著增加，全球大豆进一步向南美洲和北美洲集中。美国、巴西和阿根廷是全球最主要的大豆生产国，占全球大豆产量的80%；近57年来美国、巴西和阿根廷大豆规模和单产均显著增加，单产水平均高于3 100kg/hm2。近57年来印度、乌克兰和俄罗斯等大豆主产国种植规模和单产均显著增加，单产水平均低于2 000kg/hm2。美国、巴西和阿根廷大豆较中国大豆具有明显的规模优势和单产优势；近几十年来中国大豆种植规模减小，大豆进口急剧增加，90%以上的进口大豆来自美国、巴西和阿根廷。构建粮食作物—大豆轮作系统是提升中国大豆单产水平和扩大大豆种植规模的重要途径，对于增强中国大豆国际竞争力和保障中国大豆可持续发展具有重要意义。
关键词： 大豆；轮作；单产；可持续发展
大豆是重要的植物蛋白和油料来源，全球大豆消费需求日益增加。近几十年来，全球大豆生产水平不断提升；南美洲和北美洲大豆产业迅猛发展，已成为全球最大的大豆出口基地。中国是全球主要的大豆消费国和生产国，近年来中国大豆年均消费约1.1亿t，年均进口大豆约9 000万t，占全球大豆贸易量的60%以上。随着中国人口政策调整，中国对大豆的需求将进一步增加，美国农业部预测2028年中国大豆进口量将达到1.26亿t，约占全球大豆贸易量的76%[1]。然而，受国际进口大豆和国内作物竞争的双重影响，中国大豆收获面积逐年下降，中国大豆生产形势日趋严峻[2-3]。阐明全球大豆生产时空变化特征对中国大豆贸易安全和大豆可持续发展具有重要意义。
大豆生产受政策和市场的影响较大，近几十年来美国、巴西和阿根廷出台了一系列刺激和促进大豆生产的政策，美国、巴西和阿根廷大豆生产规模和水平不断提升，国际竞争力不断加强，成为全球主要的大豆出口国[4-5]。欧洲作为全球重要的大豆产区和消费市场，进口大豆对欧洲大豆生产造成了严重冲击[6]。2010年以来，欧洲实施了一系列措施和政策来提升其大豆竞争力。近年来欧洲连续资助了Legume Futures(legume-supported cropping systems)、EUROLEGUME(enhancing of legumes growing in Europe through sustainable cropping for protein supply for food and feed)和LEGATO(legumes for the agriculture of tomorrow)等多个包括大豆在内的豆科作物生产系统可持续发展项目，旨在解决欧洲大豆面临的重大挑战，实现欧洲大豆高产高效和环境可持续发展。
实现中国大豆可持续发展对保障中国大豆需求和粮食安全具有重要意义。“十三五”以来，中国陆续实施了粮豆轮作和轮作休耕等项目，在东北大豆主产区实行大豆补贴政策，鼓励黄淮海地区恢复大豆种植，旨在恢复和发展中国大豆生产以减少对进口大豆的依赖。当前国内的研究大多集中在大豆育种、栽培生理和大豆贸易价格等方面，鲜有关于全球大豆种植结构变化的相关报道。本研究基于FAO提供的1961—2017年全球大豆生产和贸易数据，分析了近57年来全球大豆生产的时空变化特征，明确了全球大豆贸易格局，探讨了减少大豆进口情景下中国大豆生产的发展对策，旨在为中国大豆的可持续发展提供相关理论支撑。
1 材料与方法
1.1 数据来源
本文采用的所有数据均来源于FAO统计数据库FAOSTAT，包括1961—2017年全球各大洲及地区逐年大豆收获面积、产量和单产等数据，全球大豆主产国逐年大豆收获面积、产量和单产等数据，中国、欧洲、美国、巴西和阿根廷大豆进出口等数据。
1.2 研究方法
1.2.1 线性模型
1961—2017年全球大豆单产水平显著提升，年均增加26.6kg/hm2，2017年全球大豆平均单产约2 850kg/hm2(表1和图2)。近57年来南美洲和北美洲大豆单产年均增速分别为35.2kg/hm2和28.6kg/hm2，2017年两大洲的大豆单产分别为3 230kg/hm2和3 270kg/hm2。近57年来亚洲大豆单产年均增加12.3kg/hm2，2017年亚洲大豆单产为1 370kg/hm2。近57年来欧洲和非洲大豆单产年均分别增加29.5kg/hm2和16.3kg/hm2，2017年两大洲的大豆单产分别为1 880kg/hm2和1 380kg/hm2。
本研究主要利用一元线性模型分析1961—2017年全球各大洲和大豆主产国大豆收获面积、产量和单产随时间的变化特征[7]：
y i =a +bx
(1)
式中，y i 代表第i 个地区或国家的大豆收获面积(产量或单产)，x 代表年份，a 为常数项，b 代表大豆收获面积(产量或单产)与时间年份的回归系数。利用皮尔逊线性相关法检测大豆收获面积(产量或单产)随时间变化的显著性。
“从院内诊疗环境的流畅，到形成医联体内院际信息流转闭环，是当下的成果，也是未来进一步推进智慧化全域医疗体系建设的目标。”孙岩国介绍，“移动互联网+智慧医联体多端应用建设”项目，是医院四年前便已成形的概念和路径，其目标在于利用新型技术，探索医务工作者端、患者端服务，将优质服务在多个维度进行延伸，不仅覆盖常规的医疗服务，还将广泛涵盖健康综合服务领域，让增值服务渗透到患者就诊、入院前后的所有环节。
本研究主要采用规模优势指数和效率优势指数对比分析中国与全球14个大豆主产国的大豆生产情况，重点分析了1991—2017年的变化情况。规模优势指数反映出一个地区某种农作物的生产规模和专业化程度，其是市场需求、资源禀赋、种植制度等因素综合作用的结果[8]。校正后的规模优势指数计算公式如下：
(2)
美国、巴西、阿根廷、印度和中国是全球规模最大的大豆生产国；近57年来，以上5国大豆收获面积占全球的86%以上。近57年来美国、巴西和阿根廷大豆收获面积年均分别增加33.9万hm2、53.6万hm2和39.0万hm2，2017年3国大豆收获面积分别达到了3 600万hm2、3 400万hm2和1 700万hm2。近57年来印度大豆收获面积年均增加23.4万hm2，中国大豆收获面积总体呈下降趋势，2017年两国的大豆收获面积分别为1 060万hm2和730万hm2。其他国家合计大豆收获面积年均增加约21.7万hm2，2017年合计大豆收获面积约1 500万hm2(表2和图3)。
效率优势指数主要从作物资源内涵生产力的角度反映作物的比较优势，校正后的效率优势指数计算公式如下：
(3)
美洲是全球最主要的大豆产区，2011—2017年美洲大豆收获面积和产量分别占全球的77%和87%。亚洲是全球第二大豆产区，2011—2017年亚洲大豆收获面积和产量分别占全球大豆的17%和9%，其中东亚和南亚是亚洲最主要的大豆产区。欧洲是全球第三大豆产区，2011—2017年欧洲大豆收获面积和产量分别占全球的4%和3%，其中东欧是欧洲最主要的大豆产区。非洲大豆种植规模较小，2011—2017年非洲大豆收获面积和产量分别占全球大豆的2%和1%，大豆种植主要集中在西非、南非和东非(图1)。
2 结果与分析
2.1 全球大豆主产区大豆生产时空变化特征
式中，EAIi 为效率优势指数，Y i 代表第i 国的大豆单产，Y 代表中国的大豆单产水平。EAIi >0，表示第i 国的大豆生产效率与中国相比处于优势；EAIi <0，表示第i 国的大豆生产效率与中国相比处于劣势。EAIi 值越大，表明效率优势越明显。
图1 1961—2017年全球各大洲大豆收获面积、产量和单产的总体分布
1961—2017年全球大豆主产国大豆单产水平均显著提升。近57年来，美国、巴西和阿根廷大豆单产年均分别增加28.9kg/hm2、38.3kg/hm2和33.5kg/hm2；2017年3国大豆单产分别为3 300kg/hm2、3 400kg/hm2和3 200kg/hm2。近57年来印度和中国大豆单产年均分别增加12.4kg/hm2和21.1kg/hm2，2017年两国大豆单产分别为1 000kg/hm2和1 800kg/hm2。其他国家大豆平均单产年均增加29.1kg/hm2，2017年平均单产约2 300kg/hm2。
“对对，就是那个乾隆皇帝的‘乾隆’，这‘乾隆通宝’，就是他在位时铸造的货币，不过因为款式面值，发行地各有不同，流传下来的‘乾隆通宝’也是各有差异。”老贾看向少的那一堆。孟导顺着老贾的目光看过去，果然发现那一小堆钱上正面基本都有“乾隆通宝”的铭文，不过反面朝上的则铭有许多自己不认识的符号。即使认真看了看，也分不出是哪国文字。
1961—2017年全球大豆产量年均增加509.8万t，2017年全球大豆产量约为35 000万t(表1和图2)。近57年来南美洲和北美洲大豆产量年均分别增加290.0万t和158.9万t，2017年两大洲的大豆产量分别为18 500万t和12 700万t。近57年来亚洲大豆产量年均增加45.2万t，2017年大豆产量约2 650万t。近57年来欧洲和非洲大豆产量年均分别增加11.6万t和4.0万t，2017年欧洲和非洲大豆产量分别为1 070万t和310万t。
表1 1961—2017年全球大豆收获面积、单产和产量年均变化
注：***表示在1%水平下显著。表2同。
图2 1961—2017年全球大豆主产区大豆收获面积、单产和产量变化
2.2 全球大豆主产国大豆生产时空变化特征
式中，SAIi 为规模优势指数，A i 代表第i 国大豆收获面积，A 代表中国的大豆收获面积。SAIi >0，表示第i 国的大豆生产规模与中国相比处于优势；SAIi <0，表示第i 国的大豆生产规模与中国相比处于劣势；SAIi值越大，表明规模优势越明显。
图3 1961—2017年全球大豆主产国大豆收获面积、产量和单产变化特征
表2 1961—2017年全球大豆主产国大豆收获面积、单产和产量年均变化
1961—2017年全球大豆收获面积显著增加，年均增速约172万hm2，2017年全球大豆收获面积达到了12 400万hm2(表1和图2)。近57年来南美洲和北美洲大豆收获面积年均分别增加102.9万hm2和37.5万hm2，2017年两大洲的大豆收获面积分别为5 700万hm2和3 900万hm2。近57年来亚洲大豆收获面积年均增加23.6万hm2，2017年亚洲大豆收获面积约为1 900万hm2。近57年来欧洲和非洲大豆收获面积年均分别增加4.7万hm2和3.1万hm2，2017年两大洲大豆收获面积分别为570万hm2和230万hm2。
（1）改革传统教学方法，提高学生的动手能力。结构试验课程通常采用示范试验。因此，新工程结构试验的内容应以设计和综合性为基础，改变过去的模型。以学生为中心，积极参与试验的设计和测试。在小组测试中，老师解释了测试的目的和注意力问题。这样可以使学生开动脑筋，从而提高动手能力。
(4)若实际安全支出较计划安全成本节支，且安全保障实际水平小于计划水平，说明获得当前安全保障水平是以牺牲安全成本投入获得的，项目经理部应严格执行项目安全成本支出计划，确保项目安全。
1961—2017年全球大豆主产国大豆产量显著增加。美国、巴西和阿根廷是全球大豆产量最大的3个国家；56年来美国、巴西和阿根廷大豆产量年均分别增加148.6万t、159.7万t和106.0万t，2017年3国大豆产量分别为12 000万t、11 500万t和5 500万t。近57年来，印度和中国大豆产量年均分别增加24.9万t和16.9万t；2017年两国的大豆产量分别为1 100万t和1 300万t。其他国家合计大豆产量年均增加48.1万t，2017年合计大豆产量约3 400万t。
1.2.2 面积优势指数和效率优势指数
2.3 全球大豆主产国大豆贸易
中国和欧洲是全球最主要的大豆进口地区，占全球大豆贸易的80%；近25年来中国大豆进口量急剧增加，欧洲大豆进口量多年维持在1 500万t的水平。美国、巴西和阿根廷是世界最大的大豆出国口，近25年来大豆出口量急剧增加，主要供应中国市场(图 4)。与中国大豆生产相比，近10年来美国、巴西、阿根廷和印度的大豆规模优势指数均大于0，且在不断增加；近30年来意大利、美国、加拿大、巴拉圭、巴西、阿根廷、玻利维亚和乌拉圭大豆效率优势指数均大于0，其中美国、巴西和阿根廷的效率优势指数呈增加趋势。近30年来，印度尼西亚、南非、印度、尼日利亚、乌克兰和俄罗斯的大豆生产与中国相比没有效率优势(图5)。
（1）对日常交易日志和历史积累异常交易日志进行预处理，从格式不一的原始数据中提取出能表示每一步交易的关键值，形成交易序列数据；
图4 1961—2016全球大豆贸易变化特征
图5 近30年中国与全球大豆主产国对比分析
3 讨论
1961—2017年全球大豆生产规模不断扩大，美国、巴西和阿根廷大豆面积的迅速扩张是全球大豆面积增加的主要驱动因素，全球大豆生产重心进一步向美洲迁移。与中国相比，美国、巴西和阿根廷的大豆生产规模优势不断增加；美国、巴西和阿根廷的大豆单产水平高，与中国大豆生产相比具有明显的效率优势。美国、巴西和阿根廷的大豆生产规模优势和效率优势使得其对中国大豆出口量不断增加，中国大豆进口90%以上来自美国、巴西和阿根廷3国。美国、巴西和阿根廷的大豆主产区具备优越的自然资源条件，土壤肥沃、光照充足、气候温暖湿润，非常有利于大豆高产[5,9-11]。加拿大、巴拉圭、乌拉圭和玻利维亚等国与巴西和美国等自然条件相似，适合大豆生产；近几十年来大豆单产水平不断提升，具备较强的国际竞争力。另外，强有力的大豆科研投入加速了大豆单产水平的提升。例如，美国大量的科研项目及经费支持极大地提升了美国大豆生产水平，美国大豆科研经费占全国农业科研经费的2.5%，主要用于大豆品质资源更新、栽培耕作技术改进、高产集成技术推广和病虫害防治等方面[4]。意大利和法国等西欧国家农业科技发达，大豆单产水平较高，但是大豆种植面积较小，限制了该地区大豆的国际竞争力。亚洲的印度和印度尼西亚以及非洲的尼日利亚和南非等国家和地区大豆生产规模较大；但大豆单产水平较低，大豆生产国际竞争力不足。
4）皮尔士（Char l es Sander s Peir ce）根据符号的属性，将符号分为象似符（icon）、标志符(index)和象征符（symbol）三种。参见：刘润清.西方语言学流派[M].北京：外语教学与研究出版社，2013：105.
中国耕地面积紧张，进口大豆是解决中国大豆需求缺口的主要途径。美洲大豆质量较好、价格较低，促进了其对中国的大豆出口。中国对进口大豆依赖度高，90%左右的大豆从国外进口，且主要集中在巴西、美国、阿根廷和加拿大等美洲国家。因此，美洲各大主产国大豆生产的安全性和对中国大豆出口的可持续性对于中国粮食安全影响重大。美洲各大主产国大豆育种水平不断提升，栽培耕作等管理措施日趋完善，为美洲各国大豆高产提供了技术保障[12-13]。美洲大豆产量远大于大豆需求，大豆出口是美洲贸易的重要组成部分。因此，美洲各国均有不同政策和措施来促进本国的大豆出口，如美国的大豆协会是豆农拓宽大豆国内外市场的重要渠道；巴西的国家大豆研究中心不但向农民提供大豆生产技术指导和市场服务信息，而且负责帮助农民统一购买大豆生产资料和大豆的市场销售等；巴西政府鼓励本国大豆出口，出口大豆可免交20%的交易所得税[4-5]。中国是美洲大豆出口的重要对象，与中国保持良好的大豆贸易关系也是美洲各国大豆可持续发展的重要基础条件。为了促进与中国大豆贸易，美国、巴西和阿根廷等国在大豆存储和大豆海运等方面投入了大量资金[4-5,14]。从市场贸易和美洲各国大豆生产水平及规模等角度综合考虑，正常年份中国从美洲进口大豆具备较高的可持续性和可得性。但是灾害年份美洲大豆产量波动较大，显著影响国际大豆贸易市场[15-16]。综合来看，进口大豆是中国大豆市场的重要组成部分，为保障中国粮食安全，发展国产大豆具有重要意义[17]。
中国大豆生产规模目前居世界第5位，大豆单产水平居全球第九位，大豆单产水平提升潜力大。2005年以来中国大豆种植面积和单产水平均呈下降趋势，这也是中国玉米面积和单产快速增长的时期。中国大豆规模减小主要是因为东北地区和黄淮海地区大豆种植面积下降造成，同时期东北地区和黄淮海地区玉米种植面积迅速增加；玉米比较效益明显高于大豆，玉米种植面积不断增加，导致大豆种植向不适宜区转移，造成全国大豆生产水平降低[18-19]。中国粮食作物—大豆轮作系统不发达；连作在中国主要粮食作物(水稻、小麦和玉米)和大豆生产中普遍存在，加剧了土壤偏耗和大豆病虫害，是影响中国大豆高产的另一个主要原因[20]。提升中国大豆单产水平和扩大大豆种植规模对提高中国大豆的国际竞争力意义重大。粮食作物—大豆轮作是欧美农业发达国家的主要种植模式，大量长期定位试验已证明了粮豆轮作系统在大豆和粮食作物均衡增产、提升土壤地力和氮素资源高效利用等方面的作用[21-22]。近年来国际上广泛开展大豆品种×环境×管理互作试验探索实现大豆高产的技术途径，为不同气候土壤类型区实现大豆高产提供了理论支撑[23]。明确中国大豆区域高产的技术调控机制，构建绿色高产高效的粮食作物—大豆轮作系统是实现中国大豆可持续发展的重要途径。
4 结论
近57年来全球大豆生产水平和规模不断扩大，全球大豆生产中心进一步向南美洲和北美洲集中。美国、巴西和阿根廷是全球最大的大豆生产国，大豆单产水平居世界前列；近57年来大豆收获面积和单产均显著增加，占全球大豆产量的80%。近57年来中国大豆收获面积总体呈下降趋势，中国从大豆出口国变为大豆进口国，且大豆进口量越来越大，美国、巴西和阿根廷是中国最主要的大豆进口来源国。美国、巴西和阿根廷大豆的单产和种植规模与中国相比均占有优势。构建粮食作物—大豆轮作系统是提升中国大豆单产和扩大大豆种植规模的重要途径，对于增强中国大豆国际竞争力和实现中国大豆可持续发展具有重要意义。
系统主要由Unity模拟驾驶软件、HTC VIVE头盔、Noitom Hi5 VR手套构成。戴上HTC VIVE头盔进入三维场景，在场景中使用VR手套与场景中的对象进行交互（拔起发动机启动按钮、转动ZF开关、移动档位、加大油门等），进而进行模拟训练。其它人员通过显示器查看受训人员看到的虚拟场景。
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DOI： 10.13856/j.cn11-1097/s.2019.11.009
收稿日期： 2019-07-19。
基金项目： 国家重点研发计划项目(2016YFD0300201)，国家自然科学基金项目(31801316)。
作者简介： 尹小刚(1987-)，副教授，研究方向：农作制度，E-mail: xiaogangyin@cau.edu.cn。
通信作者： 陈阜(1964-)，教授，研究方向：农作制度，E-mail: chenfu@cau.edu.cn。
(责任编辑 杜 婧 张雪娇)
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