全球水稻生产时空变化特征及贸易趋势分析

姚 伟，佟越强，刘 棋，臧华栋*，杨亚东，戚志强，曾昭海

（1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；2三亚中国农业大学研究院，海南三亚 572025；3中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，海南海口 571101）

0 引言

【研究意义】全球有超过30亿人以稻米为主食，且稻米在我国粮食作物中的消耗量占60%以上。因此，在全球粮食中，水稻具有不可替代的重要地位。联合国预测到2050年，全球人口将达近100亿。面对庞大的人口压力，国内外学者致力于粮食安全研究，期望能探索出应对未来挑战的对策（袁隆平，2018）。现阶段我国主要面临着南方稻田的撂荒和双改单导致水稻种植面积减少的现象。全国粮食平衡策略由过去的南米北调向北米南运转变（潘文博，2009；辛良杰和李秀彬，2009）。同时，自2010年来我国水稻进口量大幅增加。因此，明确当今水稻生产的国际格局，为我国水稻生产提供准确明晰的定位，对制定未来水稻生产策略至关重要。【前人研究进展】关于世界范围及我国的水稻生产情况，前人已做了大量研究。郑九如等（2004）、周锡跃等（2010）、朱德峰等（2010）在十几年前分析了世界水稻的生产现状、限制因素及未来发展趋势和挑战。杨万江（2009）研究水稻生产对世界粮食安全的贡献，从资源优势、技术进步和先进制度等方面说明了我国水稻创新发展对粮食安全的贡献。程勇翔等（2012）利用重心拟合模型和敏感性分析对我国水稻生产时空变化进行动态分析，明确了我国近代的水稻发展分为3个阶段，认为现阶段水稻种植面积是影响我国水稻总产和粮食安全的重要因素。刘书通等（2014）利用比较优势和生产集中度对我国水稻生产区域变化及水稻主产区进行分析，发现近几十年来我国水稻生产格局发生了明显变化。肖池伟等（2015）、李桃和江立庚（2017）分别对江西和广西的水稻生产时空格局进行分析。王小慧等（2018）采用重心迁移研究我国1985—2015年的水稻时空变化特征，表明我国的水稻产量和种植重心向东北方向迁移。【本研究切入点】前人关于全球水稻生产变化的研究多集中于各大洲或国内省域的生产现状，对各主产国的水稻种植结构和贸易的时空变化研究甚少。【拟解决的关键问题】基于1961—2019年全球水稻生产和贸易数据，揭示全球水稻生产及贸易的时空变化规律，以及我国水稻生产及贸易的现状，阐明其生产现状和发展潜力，以期为我国粮食生产和水稻布局的政策制定提供理论依据。

1 数据来源与研究方法

在充分了解我国水稻生产现状的基础上，本研究利用线性模型检验全球水稻生产时空变化规律；使用规模优势指数和效率优势指数分析我国与其他水稻主产国的水稻生产规模和生产效率。

1.1 数据来源

本研究选取全球范围内水稻主产区和主要贸易国为研究对象。数据来自联合国粮农组织（FAO）统计数据库FAOSTAT（http：//www.fao.org/faostat/en/）中1961—2019年世界水稻生产与进出口数据。主要包括六大洲（欧洲、亚洲、非洲、北美洲、南美洲和大洋洲）及120多个水稻生产国逐年的水稻总产量、收获面积和单产等；贸易数据主要包括190多个国家和地区逐年的水稻进出口数量。

1.2 研究方法

1.2.1 线性模型 采用一元线性回归模型分析1961—2019年全球主产区及主产国的水稻总产量和种植面积随时间的变化规律（尹小刚和陈阜，2019），计算公式如下：

式中，表示第个地区的种植面积（总产量），为年份，a为常数项，b代表水稻的种植面积（总产量）与年份的系数。利用皮尔逊线性分析水稻种植面积（总产量）随年份变化的显著性。

1.2.2 产量贡献率 作物产量由单产和收获面积共同决定，因此在分析作物产量贡献率时必须考虑到单产贡献率、面积贡献率以及二者互作3个方面（佴军，2013）。水稻的单产贡献率和面积贡献率的计算公式如下：

式中，为始年，为末年，RA表示ij时间段水稻的收获面积贡献率，RY表示ij时间段水稻的单产贡献率，RR表示产量贡献率，和分别表示和时期的水稻收获面积，和分别表示和时期的水稻单产，和分别表示和时期的水稻总产量。当RR＜0.5时，表示水稻产量变化主要由种植面积变化引起，为面积主导型；当RR＞2时，表示水稻产量变化主要由单产变化引起，为单产主导型；当0.5＜RR＜2时，认为水稻总产变化由单产和种植面积共同变化引起，即互作主导型。

1.2.3 规模优势指数和效率优势指数 本研究所用规模优势指数反映两地区水稻种植规模（面积）的差值比，效率优势指数反映两地区水稻单产的差值比（冯喜梅等，2021）。将1961—1990年（30年）划分为第一阶段，1991—2019 年（29年）划分为第二阶段，重点分析2个时间段我国和其他11个水稻主产国的生产情况。规模优势指数和效率优势指数的计算公式如下：

式中，SAI和EAI分别表示水稻生产的规模优势指数和效率优势指数；和分别表示第国水稻种植面积和单产；和表示我国的水稻种植面积和单产。当SAI和EAI为负时，表示第国的生产规模和生产效率与我国相比均处于劣势；当SAI和EAI为正时，表示第国的生产规模和生产效率与我国相比均处于优势。

1.3 统计分析

采用Excel 2019对数据进行换算、统计整理分析，采用Origin 2021绘制箱线图、散点图和条形图。

2 全球水稻生产时空变化特征及贸易趋势分析

2.1 全球水稻主产区水稻生产时空变化特征

据资料显示，1961年和2019年全球的水稻总产量分别为21564.7万和75547.4万t，其中亚洲是全球最主要的水稻生产区（图1），水稻总产量始终稳定在全球的90%左右。1961—2019年，东亚、南亚和东南亚是亚洲的三大水稻产区，分别占全球水稻总产量的36.9%、29.8%和24.0%（图2）。亚洲的水稻总产量增涨最明显，由1961年的19877.8万t增加到2019年的67727.7万t，年均增加约811.0万t；其次是美洲，其水稻生产大多集中在南美洲，美洲的水稻总产量由1057.1万t增加到3533.6万t，年均增加42.0万t；此外，非洲的水稻产量也在逐步提高，由1961年的431.0万t（2.4%）提高到2019年的3877.1万t（10.6%），水稻生产主要集中在非洲的西部、东部和北部，共占非洲总产的74.9%；欧洲和大洋洲的水稻生产占比很小，二者累计占比约1.0%左右。

同时，由图1和图3可知，1961—2019年全球水稻的收获面积显著增加，由1961年的11536.5万ha增加到2019年的16205.6万ha，增长40.4%，平均每年增加79.1万ha。其中增加最明显的是非洲，由1961年的277.7万ha增加到2019年的1711.1万ha，增长近5倍；亚洲的水稻收获面积由1961年的10695.8万ha增加到2019年的13860.5万ha，年均增加53.6万ha。59年间欧洲、美洲及大洋洲的水稻收获面积整体上变化不大。

综上所述，1961—2019年全球水稻总产和收获面积不断增加，水稻生产主要集中在亚洲，其次是非洲和美洲，非洲水稻收获面积的增加是全球水稻生产规模扩大的主要驱动因素，农业是许多非洲国家的主要产业，部分非洲国家正在改进水稻生产方式

以缓解粮食安全的压力，同时我国的杂交水稻逐步向非洲推广并创下了高产纪录。

2.2 全球水稻主产国水稻生产时空变化特征

由图4可知，水稻主产国是中国、印度、印度尼西亚、孟加拉国、越南、缅甸、泰国及菲律宾等国家，分布在亚洲的东部、南部及东南部，这与水稻主产区相匹配。上述8个国家的水稻总产量占全球的80%以上，其中我国和印度的水稻总产量占全球的50%以上。1961—2019年，我国和印度的水稻总产量呈波动上升趋势，年均分别增加263.0和210.4万t（表1），2019 年的水 稻产量分别为21140.5 万和17764.5万t；印度尼西亚、孟加拉国、缅甸及菲律宾的水稻产量呈逐年缓慢增长的趋势；泰国和越南的水稻产量在2010年之前有缓慢增加的趋势，而2011年之后其水稻产量有所下降，呈先升后降的趋势（图4）。总体来看，1961—2019年各主产国的水稻总产量均有所增加。

结合表1和图4可知，1961—2019年各主产国的水稻收获面积均有所增加。1961—2019年印度水稻收获面积稳居全球第一，整体呈波动上升的趋势，由1961年的3469.4万ha增加到2019年的4378.0万ha，年均增加15.4万ha；同时期我国水稻收获面积呈先升后降的趋势，其中，1961—1976年水稻收获面积显著增加，而1976年之后有所下降，2019年我国水稻收获面积为2996.0万ha，相比1976年的3696.9万ha减少19.0%。此外，印度尼西亚、孟加拉国、缅甸、菲律宾、泰国和越南的水稻收获面积整体呈增加趋势，年均分别增加6.5万、5.1万、4.5万、2.5万、6.1万和4.6万ha。

综上所述，我国的水稻收获面积有缓慢下降趋势。与我国相比，印度水稻生产的规模优势在不断增加，其水稻总产和收获面积逐年上升。其中原因主要源于印度的人口增长和资源平衡的压力，为满足人口增长必须扩大粮食种植面积；缅甸、泰国和越南等其他水稻主产国水稻生产规模小幅增加可能是由于机械化条件的成熟和水稻复种指数的提高。

2.3 全球水稻主产国产量贡献率及主导型分析

由表2可知，在第一阶段（1961—1990年）和第二阶段（1991—2019年），产量贡献率均大于2.00的主产国为中国、印度、孟加拉国和印度尼西亚，说明1961—2019年上述4个国家的水稻生产均属于单产主导型；柬埔寨和巴基斯坦的产量贡献率为0.76～1.34，表明柬埔寨和巴基斯坦的水稻生产是面积和单产互作主导型；巴西、泰国和越南在第一阶段的产量贡献率分别是0.44、0.41和0.27，第二阶段分别为3.93、4.69和3.51，表明巴西、泰国和越南的水稻生产由面积主导型向单产主导型转变；缅甸和菲律宾由单产主导型（6.95和32.40）转变为互作主导型（0.65和0.89）；而日本则由互作主导型（0.79）向面积主导型（0.31）过渡。

与我国相比，仅印度的水稻生产规模优势指数大于0，且呈不断增加趋势，而其他主产国的水稻生产规模优势指数均小于0，但仍有小幅度的增加（图5）。同时，仅日本的水稻生产效率优势指数大于0，且呈不断减小趋势，其他主产国的水稻生产效率优势指数均小于0，其中越南、巴西、柬埔寨和孟加拉国均有增加趋势，而泰国则表现为减小趋势（图6）。

综上，与我国相比，印度的水稻生产规模优势增加主要是源于人口增长压力和效率优势较低；日本的效率优势从第一阶段到第二阶段骤减，主要归因于1961—1990年间第三次工业革命的进一步成熟，极大地解放了劳动生产力，促进了农业和工业生产，其次是1967年之前日本稻米生产处于相对短缺状态，刺激了化肥和农药的投入。

2.4 全球主要地区水稻贸易量变化分析

由图7可知，2000年以来，非洲地区水稻进口量大幅增加，净进口量约占全球的1/3。2011年以前，我国是世界重要的水稻出口国之一，水稻出口量远大于进口量，为世界粮食安全做出了很大贡献。而自2012年开始，我国水稻进出口格局发生了根本性变化，进口量剧增，出口量拉低，由此我国从水稻净出口国变成了净进口国。现阶段，我国水稻总产量连年增加，但水稻生产成本不断提高，消费者对优质稻米的需求增加和消费结构的升级，使得我国水稻产业正面临着产量高、进口量高和库存高的供求失衡的局面。对此政府也在全面推进去库存进程，自2015年起我国水稻出口量逐年增加，2017年开始水稻进口量下调，为了进一步加快推动去库存的战略，我国向非洲等粮食不能自足的地区以相对较低的价格加大稻米出口量。

由图7还可看出，印度、泰国、越南和巴基斯坦仍是世界上最大的水稻出口国，20世纪90年代后，上述4个国家的水稻出口量明显增加，其中泰国出口量稳居全球第一，年均出口量达1165.2万t，占全球总出口量的25.7%。中国和缅甸的水稻出口量虽有不同程度的增长，但增长幅度较小。从年际间看，世界水稻的进出口量不断增加，2019年全球水稻进出口数量多达13116.5万t，比1961年增加近6倍；从地理位置上看，全球水稻进出口贸易的一个显著特点是，出口国主要集中在亚洲，而进口国则相对分散，间接说明亚洲在全球水稻生产中不可动摇的地位。

综上所述，全球水稻贸易整体呈上升趋势，其中印度、泰国和越南的水稻出口量位居全球前列。自2000年起非洲的稻米进口量急剧增加，2012年以来我国由水稻净出口国变成了净进口国。

3 讨论

1961—2019 年全球水稻总产量和种植面积逐年增加，受气候、历史文化和经济发展等因素的限制，水稻生产主要集中在亚洲，其次是非洲和美洲。随着杂交水稻的普及和非洲的饮食习惯变化（石左虎，2015），非洲地区的稻米消耗量逐年上升；同时，非洲部分国家正加大对农田水利建设投入，该地区丰富的光温和水资源能满足水稻生长，且土地后备潜力巨大（王静怡等，2019；Dossou-Yovo et al.，2020）。因此，非洲水稻生产具有较好的上升空间。然而，随着经济全球化的发展，部分发展中国家正在向城市化和工业化转变，非农业结构比重增加，出现了农业非农化的现象（辛良杰和李秀彬，2009）。我国的水稻收获面积有缓慢下降趋势，主要是经济的快速发展、农业劳动力减少及南方双季稻收获面积不断下降等所至（Qiu et al.，2016）。缅甸、泰国和越南等其他水稻主产国由于机械化条件的成熟和水稻复种指数的提高，其生产规模均小幅增加。然而，印度水稻生产的规模优势不断增加，种植面积逐年上升，主要归因于人口的增长和集约化生产水平的不断提高。

全球水稻贸易整体呈上升趋势，印度、泰国和越南的水稻出口量较为突出，一是因为泰国和印度等国家水稻总产量的提高，在自给自足之余向国外出口；二是由于这些国家的稻米品质较高，具有良好的市场竞争优势（刘琦，2019）。2005—2015年我国的稻米出口减少，进口增加，主要是国内农业生产成本的提高，导致国内稻米市场价格高于国际价格，出现了价格倒挂现象，我国实行托市收购政策；其次是人民生活品质的提高，对健康、营养和优质的稻米需求增加，而国内高质量稻米供给不足（李腾飞等，2018）。未来可对生产供给和市场需求进行调整以优化产业结构。

国家粮食安全战略的总体要求是“以我为主、立足国内、确保产能、适度进口、科技支撑”，明确指出了我国粮食安全问题要以国内粮食生产为工作重点（辛翔飞和王济民，2019）。纵观国内外关于水稻生产时空演变方面的研究成果可得出，我国与其他国家存在差异主要表现在农业生产制度、农业资源禀赋和国情农情等方面，其他国家的人地矛盾及耕地压力相对而言不那么突出（方伟等，2020）。目前我国正面临着水稻种植面积减少、水稻单产贡献率相对下降、环境资源限制、粮食需求刚性增加及消费结构转变等诸多问题（Haque et al.，2021；Wang et al.，2021），粮食安全仍不容懈怠。在此新形势下，分析全球水稻生产和国际贸易的时空变化特征为我国粮食安全和稻米生产提供了必要的理论基础。

4 建议

4.1 平衡水稻种植面积，提升农田质量，实现耕地资源可持续利用

自1980年起，我国水稻种植面积有所减少，水稻生产重心开始转移，耕地总量不足，基于这一事实，应严格坚守耕地红线，保证耕地总量和水稻种植面积，科学合理规划好各省份水稻种植面积，同时实行区域补偿制，稳定全国水稻种植面积。需要加强对耕地质量保护，推广秸秆还田及有机肥的应用，有针对性的治理污染区和利用中低产田，培育健康土壤，提升耕地生产力，从而实现耕地资源可持续利用。

4.2 加大水稻生产的政策支持

从其他水稻主产国的水稻生产经验看，政府颁布的惠农政策对水稻可持续稳健发展具有重要意义。为确保国家粮食安全，各级部门应认真落实各项支农惠农政策，加强农业基本设施建设；同时提高粮食种植补贴，保护农民种粮积极性；鼓励规模化、标准化和集约化经营模式，提高生产效率和经济效益。

4.3 推进稻谷供给侧结构性改革

加强优质稻品种的选育和推广，提高优质稻米的产量比重；调整区域作物布局，合理配置生产要素；加快水稻生产机械化进程，降低稻米生产和加工成本；减少化肥和农药的使用。保证粮食安全性及稻米质量，推进水稻产业供给侧改革，这将有助于加快水稻产业结构调整与升级。解放生产力的同时要提高竞争力，这对加速我国稻米市场化进程和迈向国际化步伐具有重要意义。