全球燕麥生產時空演變規律及對中國的啟示

馮文豪，佟越強，楊亞東，葛軍勇，臧華棟，曾昭海

(1.中國農業大學農學院，北京 100193； 2.農業農村部農作制度重點實驗室，北京 100193；3.張家口市農業科學院/河北省高寒作物研究所，河北張家口 075000)

燕麥是禾本科燕麥屬(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、抗逆性強等特點，是北方干旱半干旱地區重要的糧飼兼用作物。此外，燕麥產品還富含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，闡明全球燕麥生產時空動態演變規律，進一步明確其全球生產格局與定位對中國未來燕麥產業可持續發展具有重要的指導意義。

小麥、水稻、大豆、雜糧等作物生產存在明顯的時空分布。如從中國不同省市糧食生產數據看，小麥、水稻及玉米生產中心均發生不同程度的偏移，且播種面積為主要驅動因素。其中，從產量貢獻看，中國水稻生產在東北和南方沿海地區為面積主導，而內陸地區為單產主導。利用線性回歸模型和優勢指數分析發現，近57年來全球大豆收獲面積、單產和總產量均顯著增加且生產中心向美洲集中。基于縣域數據的研究結果顯示，中國胡麻、向日葵種植區域均發生轉移，但總體規模趨于穩定。燕麥作為中國北方地區重要的糧飼兼用作物，其相關研究主要集中于種質資源評價、新品種選育、水肥生理、抗逆性以及營養加工等方面，對全球燕麥生產時空演變特征尚缺乏系統的梳理和認識，不利于中國未來燕麥產業高質量發展戰略的制定。因此，本研究基于FAO統計數據庫中1961-2019年全球燕麥生產數據，利用一元線性模型、優勢指數、產量貢獻率等方法對全球燕麥收獲面積和產量進行整理分析，明確了全球燕麥生產格局，探討中國燕麥生產現狀及產業發展對策，以期為優化中國燕麥生產格局和燕麥產業高質量發展提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究數據來源于FAO統計數據庫FAOSTAT(http://www.fao.org/faostat/en/)中1961-2019年全球燕麥生產數據。通過對全球燕麥生產國近59年總產量進行排名，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國進行分析。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。由于蘇聯和俄羅斯國家之間的轉變，俄羅斯1961-1991年燕麥生產數據缺失。

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國的燕麥收獲面積、總產量隨時間的變化特征，利用皮爾遜線性相關法檢測燕麥收獲面積(總產量)隨時間變化的顯著性。

1.2.2 優勢指數計算

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

SAI=(-);EAI=(-)

式中，SAI和EAI分別表示第國燕麥相對于中國的規模優勢指數和效率優勢指數；和分別代表第國和中國的燕麥收獲面積；和分別代表第國和中國的燕麥單產。SAI和EAI的值越大，表明燕麥生產優勢越明顯。

1.2.3 產量貢獻率計算

由于多數主產國燕麥收獲面積和總產量變化存在降低趨勢，計算出的貢獻率指標存在負值。因而本研究在區分主導型時使用產量貢獻率的絕對值進行分析。燕麥單產與收獲面積對總產貢獻率的計算公式如下：

其中，RA、RY、RR分別表示時間節點的燕麥收獲面積貢獻率、單產貢獻率、產量貢獻率；、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；、分別表示初期和末期的燕麥單產；為研究時段。當產量貢獻率超過收獲面積貢獻率1倍時，即RR大于2，認為總產變化主要由單產變化引起，即單產主導型；當收獲面積貢獻率超過單產貢獻率的一倍時，即RR小于0.5時，認為總產變化主要由收獲面積變化引起，為面積主導型；除上述兩種情況外，即RR介于0.5和2.0之間時，認為收獲面積和單產變化均對總產變化起到一定作用，即共同作用型。

1.3 數據分析

采用Microsoft Excel 2019對全球燕麥收獲面積、總產量、單產等數據進行統計整理和作圖，利用Origin 2021進行皮爾遜線性回歸分析。

2 結果與分析

2.1 全球主產區燕麥生產時空演變特征

從已有的結果(圖1)可以看出，歐洲是全球最大的燕麥生產區，近59年平均收獲面積和總產量分別占全球的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區，平均收獲面積和總產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；亞洲和大洋洲同為全球燕麥第三大產區，平均總產量相同，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區，分別占亞洲產區的53.4%和18.0%；非洲燕麥種植規模較小，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年全球各大洲燕麥收獲面積、總產量和單產分布

數據分析發現，全球燕麥生產在1981年和1999年出現較為明顯的時空演變特征，其具體表現為1981-1998年全球燕麥生產下降最為劇烈，1961-1980年次之，1999-2019年下降最緩。因此，本研究以此為根據，將近59年的全球燕麥生產數據分三個階段進行深度分析，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年來全球燕麥收獲面積和總產量整體呈下降趨勢。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)。美洲和亞洲產區三階段的年均減少量呈降低趨勢，其中美洲總產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量降低趨勢與美洲和亞洲不同，其收獲面積和總產量在階段Ⅱ下降最為明顯，其年均減少量分別達到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量保持相對穩定，近59年中未發生較大的變化 (圖2)。

圖2 1961-2019年全球燕麥主產區燕麥收獲面積和總產量時空演變特征

近59年來，除亞洲外，全球及其他地區的燕麥單產水平隨時間變化均表現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水平年均增加0.002 ～ 0.04 t·hm(表1)。而亞洲燕麥單產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 全球主產國燕麥生產時空演變特征

全球燕麥主產國主要包括美國、俄羅斯、加拿大、德國、波蘭、澳大利亞、中國和芬蘭。整體來看，各主產國三個階段燕麥收獲面積和總產量均呈現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收獲面積和總產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)。俄羅斯燕麥收獲面積和總產量分別從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)。中國燕麥收獲面積和總產量總體也處于下降趨勢，三個階段的平均收獲面積和總產量分別從階段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,中國燕麥總產量年均變化量由階段Ⅰ的年均減少1.1萬t轉變為階段Ⅱ的年均增加0.2萬t(表1)。其他主產國如德國、波蘭、芬蘭及澳大利亞的燕麥收獲面積和總產量下降較為緩慢，且三個階段收獲面積和總產量的年均減少量也表現出逐漸降低趨勢(圖3和表1)。

圖3 1961-2019年全球燕麥主產國燕麥收獲面積和總產量時空演變特征

表1 1961-2019年全球燕麥主產區和主產國收獲面積、產量及單產年均變化

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

2.3 全球燕麥主產國貢獻率及優勢度分析

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

表2 1961-2019年全球燕麥主產國收獲面積、單產和產量貢獻率

近59年來，中國相對于美國和德國燕麥種植規模的劣勢不斷縮小。與美國相比，中國燕麥種植規模劣勢由階段Ⅱ的5.96下降到階段Ⅲ的 1.32。與德國相比，則由階段Ⅱ的種植規模劣勢逐漸轉變為階段Ⅲ的種植規模優勢(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模劣勢不斷增大，其中相對于波蘭和澳大利亞的種植規模劣勢分別由階段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模優勢逐漸轉變為種植規模劣勢。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、波蘭的效率指數由階段Ⅱ的效率劣勢逐漸轉變為階段Ⅲ的效率優勢(圖4)。但中國相對于澳大利亞的生產效率優勢不斷增加，由階段Ⅱ的-0.07增加到階段Ⅲ的-0.42(圖4)。總之，盡管中國燕麥生產規模優勢和效率規模優勢與其他主產國相比不斷提升，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國規模優勢指數和效率優勢指數比較

3 討 論

3.1 全球燕麥主產區燕麥生產時空演變規律

近59年來，全球燕麥收獲面積和總產量總體呈下降趨勢，其中燕麥主產區歐洲和美洲的總產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，單產水平快速提高，而燕麥單產上升緩慢，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。全球燕麥收獲面積和總產量下降幅度逐漸變緩以及部分地區出現小幅回升，這主要是由于燕麥產品富含各類營養因子，具有降血脂、血糖等保健功效被挖掘，重新受到人們的青睞。隨燕麥相關科研進展的加快，亞洲燕麥單產水平不斷提高，但與歐洲發達地區相比，仍存在較大差距。中國是亞洲最主要燕麥產區，以中國為例分析發現，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，中國燕麥主產區存在氣候干旱、土壤貧瘠等先天劣勢條件，這大大增加了中國燕麥單產水平提高的難度;二是由于中國燕麥相關研究工作開展較晚，經費投入長期嚴重不足。這種情況一直延續到20世紀90年代后期，相關經費投入才逐漸增加。近20年來，中國組建全球最大燕麥研究團隊，燕麥育種、栽培以及機械化生產加工水平都有了質的提升，但與發達國家仍存在較大差距，尤其在育種方面存在方法傳統，手段滯后等問題。因此，圍繞燕麥育種關鍵環節，如何結合現代分子育種技術，加強育種靶向性，加速推進燕麥育種進程是中國亟待解決的問題。

3.2 全球燕麥主產國燕麥生產時空演變規律及對中國啟示

總體來看，美國燕麥收獲面積和總產量相較其他主產國減少最為明顯。其主要原因是美國生產燕麥約三分之二用作飼料，其生產成本和效益與其他飼用作物相比存在劣勢，導致當地農民的燕麥種植意愿較低。同時，美國是全球最大的燕麥進口國，其主要通過從加拿大進口燕麥飼草來滿足國內生產需求。近年來，受新興市場國家燕麥食品消費和畜牧業發展影響，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，其燕麥收獲面積出現上升勢頭。中國燕麥生產也表現出類似規律，近10年燕麥的收獲面積和產量逐漸回升。據國家燕蕎麥產業技術體系不完全統計，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栽培技術的應用，中國燕麥單產水平也在不斷提高，但與西方發達國家相比，中國燕麥在規模化生產方面仍顯不足。本研究結果表明，除澳大利亞外，中國燕麥生產的規模優勢和效率優勢與其他主產國相比均存在一定差距。因此，如何進一步擴大中國燕麥生產的規模優勢和效率優勢，增強產業的國際競爭力，降低進口產品份額，滿足國內日益增長的燕麥需求是未來中國燕麥發展的重要方向。

針對以上問題，對中國燕麥生產提出三點啟示和建議。一是加強品種選育科研投入。圍繞育種核心環節改進傳統燕麥育種方法，加強高產及專用品種選育，提高燕麥產量。二是加強燕麥栽培技術研究。通過優化燕麥栽培手段，加強燕麥高產高效栽培技術研發，推進鹽堿地等邊際地燕麥栽培利用，可大大提高燕麥單產水平和種植面積，通過同步提升中國燕麥生產的規模優勢和效率優勢來促進國際競爭力。三是增加燕麥產品研發投入，促進深加工和精加工，提高燕麥經濟效益和市場消費需求，調動廣大農戶種植積極性。

4 結 論

近59年全球燕麥生產總體呈現下降趨勢，而近年來下降幅度逐漸放緩且部分地區出現略微回升。歐洲和美洲燕麥生產規模下降較為劇烈，但其作為全球燕麥生產中心的地位未發生改變。目前，中國燕麥生產全球排名第十，總產量受到單產水平和收獲面積的雙重影響。但近59年中國燕麥生產優勢指數變化明顯，相較美國、加拿大、芬蘭和澳大利亞等主產國，中國規模優勢指數和效率優勢指數均不斷提升，但總體仍處于劣勢地位。因此，通過加強育種栽培研究帶動燕麥單產水平提高，擴大鹽堿地等邊際地的燕麥種植可有效推動收獲面積的穩步提升，從而進一步擴大燕麥生產規模優勢和效率優勢，這對于提高中國特色農業的國際地位和保障燕麥可持續發展具有重要意義。