全球燕麦生产时空演变规律及对中国的启示

冯文豪，佟越强，杨亚东，葛军勇，臧华栋，曾昭海

(1.中国农业大学农学院，北京 100193； 2.农业农村部农作制度重点实验室，北京 100193；3.张家口市农业科学院/河北省高寒作物研究所，河北张家口 075000)

燕麦是禾本科燕麦属(L.)一年生草本植物，是继小麦、玉米、水稻、马铃薯、大麦以及高粱之后的世界第七大栽培作物。燕麦具有生育期短、耐低温、抗逆性强等特点，是北方干旱半干旱地区重要的粮饲兼用作物。此外，燕麦产品还富含β-葡聚糖和膳食纤维，对降低血糖、血脂有特殊功效，是重要的功能保健作物。随着生活水平的提高，燕麦的保健功能受到人们的青睐，市场需求不断增加。因此，阐明全球燕麦生产时空动态演变规律，进一步明确其全球生产格局与定位对中国未来燕麦产业可持续发展具有重要的指导意义。

小麦、水稻、大豆、杂粮等作物生产存在明显的时空分布。如从中国不同省市粮食生产数据看，小麦、水稻及玉米生产中心均发生不同程度的偏移，且播种面积为主要驱动因素。其中，从产量贡献看，中国水稻生产在东北和南方沿海地区为面积主导，而内陆地区为单产主导。利用线性回归模型和优势指数分析发现，近57年来全球大豆收获面积、单产和总产量均显著增加且生产中心向美洲集中。基于县域数据的研究结果显示，中国胡麻、向日葵种植区域均发生转移，但总体规模趋于稳定。燕麦作为中国北方地区重要的粮饲兼用作物，其相关研究主要集中于种质资源评价、新品种选育、水肥生理、抗逆性以及营养加工等方面，对全球燕麦生产时空演变特征尚缺乏系统的梳理和认识，不利于中国未来燕麦产业高质量发展战略的制定。因此，本研究基于FAO统计数据库中1961-2019年全球燕麦生产数据，利用一元线性模型、优势指数、产量贡献率等方法对全球燕麦收获面积和产量进行整理分析，明确了全球燕麦生产格局，探讨中国燕麦生产现状及产业发展对策，以期为优化中国燕麦生产格局和燕麦产业高质量发展提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究数据来源于FAO统计数据库FAOSTAT(http://www.fao.org/faostat/en/)中1961-2019年全球燕麦生产数据。通过对全球燕麦生产国近59年总产量进行排名，从世界排名前十国家中挑选8个国家作为代表各大洲燕麦主产国进行分析。8个国家包括中国、美国、加拿大、俄罗斯、德国、波兰、澳大利亚和芬兰。由于苏联和俄罗斯国家之间的转变，俄罗斯1961-1991年燕麦生产数据缺失。

1.2 研究方法

1.2.1 线性模型

本研究采用一元线性回归模型分析1961-2019年期间全球各大洲及主产国的燕麦收获面积、总产量随时间的变化特征，利用皮尔逊线性相关法检测燕麦收获面积(总产量)随时间变化的显著性。

1.2.2 优势指数计算

规模优势指数(SAI，scale advantage index)可以反映一个地区某种作物的生产规模和专业化程度。效率优势指数(EAI，Efficiency advantage index)主要从作物资源生产力的角度反映作物的比较优势。本研究采用这两个指标对比分析了中国和世界其他燕麦主产国不同阶段的燕麦生产情况。

SAI=(-);EAI=(-)

式中，SAI和EAI分别表示第国燕麦相对于中国的规模优势指数和效率优势指数；和分别代表第国和中国的燕麦收获面积；和分别代表第国和中国的燕麦单产。SAI和EAI的值越大，表明燕麦生产优势越明显。

1.2.3 产量贡献率计算

由于多数主产国燕麦收获面积和总产量变化存在降低趋势，计算出的贡献率指标存在负值。因而本研究在区分主导型时使用产量贡献率的绝对值进行分析。燕麦单产与收获面积对总产贡献率的计算公式如下：

其中，RA、RY、RR分别表示时间节点的燕麦收获面积贡献率、单产贡献率、产量贡献率；、分别表示时段初期及末期的收获面积；、分别表示初期和末期的燕麦平均总产；、分别表示初期和末期的燕麦单产；为研究时段。当产量贡献率超过收获面积贡献率1倍时，即RR大于2，认为总产变化主要由单产变化引起，即单产主导型；当收获面积贡献率超过单产贡献率的一倍时，即RR小于0.5时，认为总产变化主要由收获面积变化引起，为面积主导型；除上述两种情况外，即RR介于0.5和2.0之间时，认为收获面积和单产变化均对总产变化起到一定作用，即共同作用型。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2019对全球燕麦收获面积、总产量、单产等数据进行统计整理和作图，利用Origin 2021进行皮尔逊线性回归分析。

2 结果与分析

2.1 全球主产区燕麦生产时空演变特征

从已有的结果(图1)可以看出，欧洲是全球最大的燕麦生产区，近59年平均收获面积和总产量分别占全球的61.3%和62.1%，其中50%以上来自东欧；美洲是全球第二大燕麦生产区，平均收获面积和总产量分别占全球燕麦的27.5%和29.5%，其中80%以上来自北美地区；亚洲和大洋洲同为全球燕麦第三大产区，平均总产量相同，但平均收获面积分别占全球燕麦的4.7%和 5.4%。东亚和南亚为亚洲主要产区，分别占亚洲产区的53.4%和18.0%；非洲燕麦种植规模较小，收获面积仅占全球燕麦的1.0%，主要集中在北非。综合来看，全球燕麦生产格局整体上以欧洲为中心，美洲居于第二位，亚洲和大洋洲次之，非洲最低。

图1 1961-2019年全球各大洲燕麦收获面积、总产量和单产分布

数据分析发现，全球燕麦生产在1981年和1999年出现较为明显的时空演变特征，其具体表现为1981-1998年全球燕麦生产下降最为剧烈，1961-1980年次之，1999-2019年下降最缓。因此，本研究以此为根据，将近59年的全球燕麦生产数据分三个阶段进行深度分析，其中1961-1980年、1981-1998年和1999-2019年分别划分为阶段Ⅰ、阶段Ⅱ和阶段Ⅲ。从时间尺度上来看，近59年来全球燕麦收获面积和总产量整体呈下降趋势。其中美洲和亚洲的平均收获面积分别由阶段Ⅰ的986.6万和140.3万hm降低到阶段Ⅲ的249.9万和57.7万hm，平均总产量分别由阶段Ⅰ的1 705.2万和157.6万 t降低到阶段Ⅲ的629.2万和122.2万t(图2)。美洲和亚洲产区三阶段的年均减少量呈降低趋势，其中美洲总产量年均变化量由阶段Ⅰ的年均减少48.27万t降低到阶段Ⅲ的年均增加0.45万t，亚洲总产量由阶段Ⅰ的年均减少2.28万吨t低到阶段Ⅲ的年均减少1.53万t(表1)。欧洲燕麦的收获面积和总产量降低趋势与美洲和亚洲不同，其收获面积和总产量在阶段Ⅱ下降最为明显，其年均减少量分别达到53.73万hm和56.76万t(< 0.05)。大洋洲和非洲燕麦的收获面积和总产量保持相对稳定，近59年中未发生较大的变化 (图2)。

图2 1961-2019年全球燕麦主产区燕麦收获面积和总产量时空演变特征

近59年来，除亚洲外，全球及其他地区的燕麦单产水平随时间变化均表现出不同程度的增加趋势。全球、美洲、欧洲、大洋洲和非洲三阶段燕麦单产水平年均增加0.002 ～ 0.04 t·hm(表1)。而亚洲燕麦单产年均增加量逐渐降低，从阶段Ⅰ年均增加0.03 t·hm减少到阶段Ⅲ基本维持不变(表1)。

2.2 全球主产国燕麦生产时空演变特征

全球燕麦主产国主要包括美国、俄罗斯、加拿大、德国、波兰、澳大利亚、中国和芬兰。整体来看，各主产国三个阶段燕麦收获面积和总产量均呈现不同程度的下降趋势。美国燕麦三个阶段的平均收获面积和总产量降幅最大，分别从阶段Ⅰ的642.3万hm和1 126.8万t降低到阶段Ⅲ的58.5万hm和132.0万t(图3)。然而，美国在三个阶段的燕麦收获面积和总产量的年均减少量逐渐减缓，分别由阶段Ⅰ年均减少30.8万hm和40.0万t减缓到阶段Ⅲ的3.1万hm和6.4万t(表1)。加拿大燕麦三个阶段的平均收获面积和总产量的降低幅度次之，分别从阶段Ⅰ的275.9万hm和497.2万t降低到阶段Ⅲ的 120.2万hm和342.1万t，其平均收获面积年均减少量也由阶段Ⅰ的10.0万hm减缓到阶段Ⅲ的 1.1万hm(图3和表1)。俄罗斯燕麦收获面积和总产量分别从1992年的848.5万hm和 1 124.1万t减少到2019年的242.6万hm和442.4万t(图3)。中国燕麦收获面积和总产量总体也处于下降趋势，三个阶段的平均收获面积和总产量分别从阶段Ⅰ的94.3万hm和94.7万t降低到阶段Ⅲ的26.1万hm和72.6万t(图3)。其中,中国燕麦总产量年均变化量由阶段Ⅰ的年均减少1.1万t转变为阶段Ⅱ的年均增加0.2万t(表1)。其他主产国如德国、波兰、芬兰及澳大利亚的燕麦收获面积和总产量下降较为缓慢，且三个阶段收获面积和总产量的年均减少量也表现出逐渐降低趋势(图3和表1)。

图3 1961-2019年全球燕麦主产国燕麦收获面积和总产量时空演变特征

表1 1961-2019年全球燕麦主产区和主产国收获面积、产量及单产年均变化

燕麦主产国除德国、波兰和澳大利亚外，其他主产国三个阶段的燕麦单产水平变化均表现为正值(表1)。其中，只有中国和加拿大的燕麦单产水平呈逐年增加趋势(表1)。

2.3 全球燕麦主产国贡献率及优势度分析

由于俄罗斯燕麦的1961-1991年收获面积、总产量以及单产数据存在缺失，本部分仅对除俄罗斯以外燕麦主产国进行分析。从全球燕麦主产国产量贡献率结果来看，近59年中国和美国燕麦生产贡献类型均未发生改变，分别为共同作用型和面积主导型。三个阶段中，美国燕麦产量贡献率分别为-0.40、-0.16和-0.12，表明其燕麦减产主要由面积降低所致。中国燕麦产量贡献率分别为-1.30、-1.68和-0.82，表明中国燕麦产量下降是由收获面积减小和单产水平受限双重因素决定的(表2)。澳大利亚燕麦产量贡献率分别为-2.29、-2.02和-0.61，表明其燕麦生产由单产主导型向共同作用型过渡，而加拿大燕麦与其相反，其生产主要由共同作用型向单产主导型过渡。德国和波兰燕麦生产分别由单产主导型和共同作用型向面积主导型过渡(表2)。整体来看，燕麦产量贡献率在不同主产国之间表现不一致，除加拿大外，其他主产国总体表现为由单产水平影响较大向收获面积或两者共同影响转变。

表2 1961-2019年全球燕麦主产国收获面积、单产和产量贡献率

近59年来，中国相对于美国和德国燕麦种植规模的劣势不断缩小。与美国相比，中国燕麦种植规模劣势由阶段Ⅱ的5.96下降到阶段Ⅲ的 1.32。与德国相比，则由阶段Ⅱ的种植规模劣势逐渐转变为阶段Ⅲ的种植规模优势(图4)。然而，中国相对于波兰、澳大利亚和芬兰等国家的种植规模劣势不断增大，其中相对于波兰和澳大利亚的种植规模劣势分别由阶段Ⅱ的0.48和0.44增加到阶段Ⅲ的2.18和4.74，相对于芬兰的种植规模优势逐渐转变为种植规模劣势。与此同时，中国相对于加拿大、德国和芬兰的效率劣势不断降低，相对于美国、波兰的效率指数由阶段Ⅱ的效率劣势逐渐转变为阶段Ⅲ的效率优势(图4)。但中国相对于澳大利亚的生产效率优势不断增加，由阶段Ⅱ的-0.07增加到阶段Ⅲ的-0.42(图4)。总之，尽管中国燕麦生产规模优势和效率规模优势与其他主产国相比不断提升，但总体还处于相对劣势地位。

图4 1961-2019年中国与全球燕麦主产国规模优势指数和效率优势指数比较

3 讨 论

3.1 全球燕麦主产区燕麦生产时空演变规律

近59年来，全球燕麦收获面积和总产量总体呈下降趋势，其中燕麦主产区欧洲和美洲的总产量急剧减少是主要诱因。其主要原因是受第一次绿色革命影响，主粮作物品种更迭周期变短，水肥投入增加，单产水平快速提高，而燕麦单产上升缓慢，与主粮作物之间比较效益差距逐渐拉大，燕麦种植空间不断缩小。全球燕麦收获面积和总产量下降幅度逐渐变缓以及部分地区出现小幅回升，这主要是由于燕麦产品富含各类营养因子，具有降血脂、血糖等保健功效被挖掘，重新受到人们的青睐。随燕麦相关科研进展的加快，亚洲燕麦单产水平不断提高，但与欧洲发达地区相比，仍存在较大差距。中国是亚洲最主要燕麦产区，以中国为例分析发现，主要原因包括以下两方面：一是与其他国家相比，尤其是欧美地区，中国燕麦主产区存在气候干旱、土壤贫瘠等先天劣势条件，这大大增加了中国燕麦单产水平提高的难度;二是由于中国燕麦相关研究工作开展较晚，经费投入长期严重不足。这种情况一直延续到20世纪90年代后期，相关经费投入才逐渐增加。近20年来，中国组建全球最大燕麦研究团队，燕麦育种、栽培以及机械化生产加工水平都有了质的提升，但与发达国家仍存在较大差距，尤其在育种方面存在方法传统，手段滞后等问题。因此，围绕燕麦育种关键环节，如何结合现代分子育种技术，加强育种靶向性，加速推进燕麦育种进程是中国亟待解决的问题。

3.2 全球燕麦主产国燕麦生产时空演变规律及对中国启示

总体来看，美国燕麦收获面积和总产量相较其他主产国减少最为明显。其主要原因是美国生产燕麦约三分之二用作饲料，其生产成本和效益与其他饲用作物相比存在劣势，导致当地农民的燕麦种植意愿较低。同时，美国是全球最大的燕麦进口国，其主要通过从加拿大进口燕麦饲草来满足国内生产需求。近年来，受新兴市场国家燕麦食品消费和畜牧业发展影响，中国燕麦需求量日益增加。澳大利亚和加拿大作为主要燕麦出口国，其燕麦收获面积出现上升势头。中国燕麦生产也表现出类似规律，近10年燕麦的收获面积和产量逐渐回升。据国家燕荞麦产业技术体系不完全统计，2019年以来中国燕麦种植面积增加约15万hm。随着燕麦新品种的选育和推广以及高产栽培技术的应用，中国燕麦单产水平也在不断提高，但与西方发达国家相比，中国燕麦在规模化生产方面仍显不足。本研究结果表明，除澳大利亚外，中国燕麦生产的规模优势和效率优势与其他主产国相比均存在一定差距。因此，如何进一步扩大中国燕麦生产的规模优势和效率优势，增强产业的国际竞争力，降低进口产品份额，满足国内日益增长的燕麦需求是未来中国燕麦发展的重要方向。

针对以上问题，对中国燕麦生产提出三点启示和建议。一是加强品种选育科研投入。围绕育种核心环节改进传统燕麦育种方法，加强高产及专用品种选育，提高燕麦产量。二是加强燕麦栽培技术研究。通过优化燕麦栽培手段，加强燕麦高产高效栽培技术研发，推进盐碱地等边际地燕麦栽培利用，可大大提高燕麦单产水平和种植面积，通过同步提升中国燕麦生产的规模优势和效率优势来促进国际竞争力。三是增加燕麦产品研发投入，促进深加工和精加工，提高燕麦经济效益和市场消费需求，调动广大农户种植积极性。

4 结 论

近59年全球燕麦生产总体呈现下降趋势，而近年来下降幅度逐渐放缓且部分地区出现略微回升。欧洲和美洲燕麦生产规模下降较为剧烈，但其作为全球燕麦生产中心的地位未发生改变。目前，中国燕麦生产全球排名第十，总产量受到单产水平和收获面积的双重影响。但近59年中国燕麦生产优势指数变化明显，相较美国、加拿大、芬兰和澳大利亚等主产国，中国规模优势指数和效率优势指数均不断提升，但总体仍处于劣势地位。因此，通过加强育种栽培研究带动燕麦单产水平提高，扩大盐碱地等边际地的燕麦种植可有效推动收获面积的稳步提升，从而进一步扩大燕麦生产规模优势和效率优势，这对于提高中国特色农业的国际地位和保障燕麦可持续发展具有重要意义。