王 禹,李干琼,喻 闻,冯 瑶,钟 鑫,刘 然,许世卫
(1.中国农业科学院农业信息研究所,北京 100081;2.中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京 100081;3.中国农垦经济发展中心,北京 100081;4.阿斯利康投资(中国)有限公司,上海 201210)
中国是大豆(Glycine maxL.)原产国,曾是世界上最大的大豆生产国,如今已成为全球最大的大豆进口国。大豆是重要的油料作物,也是国家粮食安全体系中的重要品种,在中国居民食物结构中占有重要作用。中国大豆的生产现状与未来走势预判对于国家研判大豆政策有着重要的意义。学者对此也展开了大量的研究,于晓秋等[1]、韩文革等[2]应用组合模型方法对黑龙江垦区大豆产量进行预测;商磊等[3]、张启祥等[4]、王萍等[5]、于晓秋[6]、姜丽霞等[7]、赵秀兰等[8]、郑昌玲等[9,10]从大豆单产与气象因子之间的关系出发,建立了大豆产量预报模型;王秋京等[11]、温丹苹等[12]尝试建立农业气象灾害与作物产量之间的关系研究;朱海霞等[13]、李长军等[14]尝试建立回归模型对中国黑龙江省作物产量和山东省玉米产量进行预测。本研究在详细回顾中国大豆生产总量体征、分布特征和波动规律的基础上,探讨了影响中国大豆生产的重要因素,应用1949—2019年的数据,基于合理假设,建立大豆产量预测模型(指数拟合曲线、线性拟合曲线和多项式预测曲线),并对未来15年中国大豆生产进行科学预测,为进一步发展中国大豆生产提供新的思路和靶点。
中华人民共和国成立以来,中国大豆的生产能力得到了极大提高,尤其是近20年来,中国大豆生产稳定在1 200万t以上[15](图1)。如图1所示,中国大豆产量从1949年的509万t增加到2019年的1 810万t,增长了2.6倍。其中,除1956年和1957年连续2年大豆产量超过1 000万t外,1957—1985年大豆产量常年在1 000万t以内。1985年后大豆产量并不稳定,2004年大豆产量出现了一个小高峰(1 740万t),此后又反复降低,但产量最低在1 200万t以上,2015—2019年大豆产量连续4年增产,2019年大豆产量达1 810万t,开创历史新高。
中国大豆产量的增加主要得益于单产的不断提升[16],尤其是20世纪60年代至21世纪初,中国大豆单产得到了快速发展,从600 kg/hm2增长到1 900 kg/hm2,不同年份气象情况和大豆育种情况不同,大豆单产也时有波动。从全国平均单产情况来看,1949年全国平均单产在611 kg/hm2,到2019年大豆全国平均单产达1 935 kg/hm2,增长了2.2倍。
中华人民共和国成立以来,中国大豆播种面积增长并不明显[17],在以均值868万hm2为中心的一定区间内浮动。20世纪60年代以前中国大豆播种面积普遍较大,从1949年的832万hm2增加到1957年的1 275万hm2。此后,中国大豆播种面积稳定在700~1 000万hm2。进入21世纪,中国大豆面积呈现下降趋势,2013—2015年大豆全国播种面积连续降低至最低点683万hm2,2016年以来全国大豆播种面积逐渐增加,2019年全国大豆播种面积达935万hm2,与中华人民共和国成立初期水平相近,但产量是其的3.6倍。
1949年至今大豆产量年均增长率变化较大,大豆产量不稳定,大豆产量增长的年份数量(35个)与下降的年份数量(36个)基本持平,但增长的幅度显著高于下降的幅度(图2)。如图2所示,1949年以来中国大豆产量增长和减少现象呈现短期交替的特点,其中,增长率超过20%的有5个年份,分别是1950年、1966年、1973年、1993年和2008年,增长率在10%~20%的有11个年份,增长率在0~10%的有19个年份,综上可知,中华人民共和国成立以来大豆产量平均增速较低,增产年和减产年交替出现,尤其是近年来产量增幅不大,增速放缓,但2019年新一轮大豆振兴计划开局良好,面积增长92.13万hm2,产量增幅达13%。
图1 1949—2019年中国大豆生产走势
2019年大豆振兴计划顺利实施,在各项补贴政策的支持下,全国大豆种植面积增加92.13万hm2,其中,“东北三省一区”(黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区)共增加86.67万hm2左右,其中,黑龙江约增加66.67万hm2,内蒙古约增加13.33万hm2,吉林约增加6.67万hm2。鉴于各省数据的可获取性,本研究选取2017年中国各地区大豆产量在全国大豆总产量中所占比重作为衡量指标(图3),如图3所示,黑龙江省作为大豆主产省[18],大豆产量占全国总产量的比重高达45.12%,其次是内蒙古自治区,大豆产量占全国总产量的10.64%,再次是安徽省(6.15%)和四川省(5.62%),大豆产量占比均超过全国总产量的5.00%,河南省(3.30%)、吉林省(3.29%)、江苏省(2.95%)、云南省(2.85%)、湖北省(2.24%)和山东省(2.10%)的大豆产量在全国大豆总产量中的占比也均超过2.00%,以上10个省(自治区)的大豆产量占全国总产量的80.00%以上,尤其是黑龙江省在中国大豆生产中的地位举足轻重。青海省是全国惟一没有种植大豆的省份,而上海市(0.01%)、北京市(0.03%)、海南省(0.05%)、宁夏回族自治区(0.05%)、天津市(0.05%)、西藏自治区(0.13%)、福建省(0.51%)、广东省(0.56%)、甘肃省(0.61%)、新疆维吾尔自治区(0.67%)的大豆产量占全国大豆总产量的比重均不足1.00%。结合2019年统计局公布的大豆生产数据,预计“东北三省一区”的大豆产量在全国所占比重将进一步增长,大豆主产省的地位更加显著。
图2 1949—2019年中国大豆产量年均增长率
图3 2017年中国各地区大豆产量占全国大豆总产量的比率
中华人民共和国成立以来,中国大豆生产波动周期见表1。由表1可知,1949—2019年大豆生产共经历了22个生产周期,生产波动周期平均长度为4.0年,和玉米的生产波动周期长度相近(4.3年)[19],但均小于小麦(5.8年)和稻谷(6.3年)的生产波动周期长度,说明和其他主要粮食品种相比,大豆生产的波动更加频繁,波动周期长度较短;从波动振幅来看,大豆生产的波动振幅平均为30.62%,明显高于小麦(11.00%)、玉米(9.00%)和稻谷(6.00%),说明与其他粮食品种相比,大豆产量波动振幅较大;从波动系数来看,大豆生产的平均波动系数仅为5.70%,明显低于玉米(15.32%)、小麦(12.66%)和稻谷(8.60%)。综上可知,与其他粮食品种相比,大豆生产波动频率最高,波动周期最短,波动振幅最大。
表1 1949—2019年中国大豆生产波动周期
大豆播种面积是影响大豆生产的最主要因素之一,全国大豆播种面积是各地区面积的总和,各区域大豆播种面积的变化直接影响全国大豆的播种面积[20]。研究发现,除青海省外,全国各地均有大豆种植。播种面积极大的省份有黑龙江、安徽、河南、吉林、山东和辽宁,其中,黑龙江大豆播种面积呈逐渐上升走势,安徽大豆播种面积呈波动上升趋势,而吉林、辽宁、山东和河南大豆播种面积呈逐渐下降趋势;播种面积较大的省份有内蒙古、四川、江苏、陕西、湖北、山西、河北、贵州、江西、湖南、广东和广西,其中,内蒙古、四川和贵州大豆播种面积呈逐渐上升趋势,河北、江苏、江西、广东、广西和湖南的播种面积呈逐渐下降趋势,湖北的大豆播种面积呈现波动下降趋势,山西大豆播种面积呈现双向波动态势;播种面积较小的省份有福建、天津、宁夏、甘肃、海南、重庆、云南、新疆、浙江、上海、北京和西藏,其中,新疆、甘肃、重庆和云南的大豆播种面积虽小,但呈逐渐上升趋势,而天津、宁夏、福建和海南的大豆播种面积还在不断萎缩,呈逐渐下降趋势,北京的大豆播种面积呈波动下降趋势,上海、浙江和西藏的大豆播种面积呈现双向波动特点。
综上可知,1949年以来全国大豆产量的提高主要得益于大豆单产的不断增加[21]。研究发现,单产较低的省份主要有重庆、广东、广西和海南,这些省份的大豆单产呈逐渐上升态势,但与其他省份相比,大豆单产不高;单产较高的省份有内蒙古、辽宁、甘肃、云南、湖南、江西、福建和宁夏,其中除宁夏大豆单产始终波动不稳定以外,其余省份的大豆单产均呈稳定上升态势;高单产的省份主要有黑龙江、吉林、安徽、上海、北京、山西、浙江、天津、贵州、西藏、新疆、河北、山东、陕西、河南、江苏、湖北、四川等地,其中,黑龙江、吉林、安徽、上海、西藏的大豆单产呈现波动上升趋势,而北京、天津、山西、浙江、贵州的大豆单产波动并不稳定,其余省份(河北、山东、陕西、河南、江苏、湖北、四川和新疆)的大豆单产始终处于逐渐上升态势。综上可知,除了宁夏、北京、天津、山西、浙江、贵州等地的大豆单产波动不稳定以外,其余省份无论大豆单产基数高低,均呈现整体上升趋势。
科技在大豆育种、大豆栽培与耕作、大豆加工和质量安全、大豆灾害防控等方面发挥着关键作用。大豆蛋白富含人体所需的8种氨基酸,是居民植物蛋白的重要来源;与其他类(玉米、高粱、燕麦)饲料相比,豆粕更易于牲畜消化吸收,被广泛用作畜禽饲料;大豆可被加工成浓缩蛋白、组织蛋白、分离蛋白和大豆粉,是中国重要的食品加工原料;大豆还是中国重要的工业品原料,可加工制作成油漆、甘油、印刷油墨、人造纤维、人造羊毛、电木、胶卷、胶合板、卵磷脂、脂肪酸等;大豆生长过程中与根瘤菌相伴,可以固定空气中的游离氮,有利于维持地力,保障土地农作物产量增加。中国大豆种植区域主要包括北方一年一熟春大豆区、黄淮海流域夏大豆区、长江流域夏大豆区、东南春夏秋大豆区和华南四季大豆区,不同地区均有不同的良种高效栽培技术研发应用[22]。2019年由黑龙江省农业科学院选育而成的大豆新品种合农71,亩产达到447.47 kg,创国产大豆新纪录,这对增加国产大豆产量、振兴大豆产业具有重要意义。
中华人民共和国成立以来,国家在不同阶段先后出台了多项政策促进大豆生产,这些政策在大豆产业发展中起到至关重要的作用[23],除取消农业税、种粮直补、农资综合补贴、农机购置补贴、产粮(油)大县奖励等普惠性政策外,还包括一系列针对大豆产业发展的政策。中华人民共和国成立之初,百姓食用油出现了供不应求的现象,1953年国家出台了《关于增产油料作物的指示》,一方面扩大油料作物种植面积,另一方面通过施肥和选育良种,推广根瘤菌拌种,提高单位产量;1958年,粮食生产已不再是问题,国家出台《关于人民公社若干问题的决议》,提出逐步提高大豆在农业生产中所占比重;1999年国家提出《关于当前调整农业生产结构若干意见》,提出扩大优良品种和高质量的大豆种植面积;2002年农业部(现农业农村部,简称农业部,下同)制定并启动实施“大豆振兴计划(2002—2007)”,提出给予东北三省和内蒙古自治区高油大豆种子补贴;2007年,国务院召开常务会议,研究促进油料生产工作,鼓励生产区域恢复种植面积,为应对加入WTO后给国产大豆带来的冲击,提高中国大豆产业竞争力;2008年补贴面积和补贴资金进一步扩大;2009年在《中央财政农作物良种补贴项目实施指导意见》出台后,大豆补贴范围扩大至整个东北地区和内蒙古自治区;2019年中央一号文件提出实施大豆振兴计划,结合“十三五”规划和乡村振兴战略实施,推动国内大豆生产实现“扩面、增产、提质、绿色”的目标[24]。
成本收益是影响大豆种植面积最直接的因素之一,农户根据大豆和玉米补贴,核算种植大豆和玉米的收益,从中选取获利较高的品种进行种植[25]。近年来,大豆种植收益与补贴政策关联性越发明显,呈现出大豆种植过分依赖大豆补贴的特点。从大豆产值来看,全国大豆平均每公顷收入从1990年的1 881.45元增加至2017年8 068.65元,增长了3.3倍。大豆收入的增加是大豆价格上涨和单产水平提升共同作用的结果。改革开放以来,大豆收入先后经历了几次阶段性高点而后又下降,1996年5 692.20元/hm2,2008年7 896.60元/hm2,2012年10 602.45元/hm2。从大豆成本来看,全国大豆平均成本从1990年的1 257.90元/hm2增加至2017年的10 032.00元/hm2,增长了7.0倍,亩成本几乎逐年增长,稍有降低。其中,物质与服务费用从606.15元/hm2增加至3 024.90元/hm2,在大豆总成本中的比重从48.2%下降至30.1%;人工成本从522.00元/hm2增加至3 237.75元/hm2,占总成本的比重从41.5%下降至32.3%;土地成本从129.75元/hm2增加至3 769.35元/hm2,占总成本的比重从10.3%增加至37.6%。综合来看,尽管大豆价格不断增加,单产水平也不断提高,大豆单位产值不断增长,但由于大豆成本增长更快,大豆单位净利润从缓慢增加到净利润为负数。1990年全国大豆平均利润623.55元/hm2,增加至2012年的1 929.45元/hm2,波动较大,随后2013年505.20元/hm2,2014—2017年大豆亩利润持续为负,2017年大豆净利润为-1 963.35元/hm2。
为从整体上对未来中国大豆生产发展趋势进行评价,本研究主要基于以下几个假设[26]:首先,自然环境未发生大规模突变。假定从2019—2035年,全球的自然生态环境保持协调和统一的状态,没有大规模的自然或认为的突发因素导致生态失调。其次,人口规模稳定变化。假定2019—2035年,全球和中国人口数量和结构按照现有规律平稳变化,未发生全球规模的战争或者流行病,生育率和死亡率较为稳定。最后,经济发展符合规律。假定未来一段时间内,中国的经济发展仍然能够按照现有的发展规律不断推进,经济发展未发生明显的波动。根据2019年大豆振兴计划内容,假定到2020年,全国大豆种植面积达933.3万hm2;到2022年,全国大豆种植面积达1 000.0万hm2,达到21世纪以来最高水平[27]。
基于以上假设,本研究采用定性预测分析和定量预测分析相结合的方法对2035年中国大豆生产发展趋势进行判断,即在充分讨论影响中国大豆生产发展的驱动机制基础上,对主要因素的未来变化趋势进行估计,并借助于定量分析方法对未来的发展趋势进行预估。本研究所用的预测方法均为曲线拟合预测法(指数曲线、线性曲线和多项式曲线),并通过EXCEL软件实现预测。
本研究的预测结果具有一定的合理性。首先,定性分析和定量分析相结合的预测方法保障了预测方向的正确性。在抓住主要影响因素的基础上,对大豆产量的硬性动力进行判断分析,进而进行定量分析,既从定性的角度对预测结果的方向性进行把握,又基于历史数据并利用定量分析方法对未来趋势进行判断。其次,运用的历史数据长度为70年,较长的历史数据为未来趋势的预测分析奠定了坚实的基础。最后,较高的拟合优度保障了预测结果的可信性。本研究进行预测分析时模拟的趋势线拟合优度基本都在90.00%以上,从统计学角度来看,预测结果具有较高可信度[28]。
此外,本研究在预测中也存在一些不足之处,若仅考虑前进过程中的大背景,则对具体的技术变革、自然环境变化等因素就无法进行具体考虑。虽然预测过程具有一定的局限性,预测结果也有可能与未来的实际情况有一定的偏离,但是中长期预测变化趋势分析具有一定的合理性、科学性和规范性,能够充分展现中国未来大豆生产的发展前景。
在大豆播种面积的预测上,本研究结合定性和定量方法。大豆振兴计划指出,到2020年全国大豆种植面积达933.3万hm2,到2022年全国大豆种植面积达1 000.0万hm2,达到21世纪以来最高水平。因此本研究假定从2020—2029年,中国大豆种植面积将以年均0.5%的增速逐渐增加至1 000.0万hm2,并维持在1 000.0万hm2的水平不变。在大豆单产的预测上,本研究所用的预测方法为曲线拟合预测法(指数曲线、线性曲线和多项式曲线),应用1949—2019年中国大豆单产数据得到大豆单产的拟合曲线,并对未来15年的大豆单产进行预测,结果见图4,显示拟合精度高(置信度90.00%以上),可信度高。具体的拟合曲线公式如下:
图4 1949—2019年中国大豆单产的指数拟合曲线、线性拟合曲线和多项式拟合曲线
大豆单产的指数拟合曲线:
大豆单产的线性拟合曲线:
大豆单产的多项式拟合曲线:
由表2可知,中国大豆产量的指数曲线、线性曲线和多项式曲线预测代表了大豆产量预测的高、低、中3个水平。到2020年中国大豆产量预计将达到2 042万、1 882万、1 951万t(高、低、中水平,下同),较2019年(1 810万t)分别增长12.82%、3.98%和7.79%;到2025年中国大豆产量预计将达到2 305万、2 059万、2 139万t,较2019年分别增长27.35%、13.76%和18.18%;到2030年中国大豆产量预计将达到2 517万、2 174万、2 263万t,较2019年分别增长39.06%、20.11%和25.03%;到2035年中国大豆产量将增加至2 724万、2 270万、2 368万t,较2019年分别增长50.50%、25.41%和30.83%。
表2 不同拟合曲线下未来(2020—2035年)中国大豆产量预测 (单位:万t)
大豆是中国重要的油料作物,在国家粮食安全体系中占有重要地位[29]。中国大豆产地相对集中,“东北三省一区”的大豆产量占全国总产量的60%以上,未来还有进一步增长的空间,这种相对集中的生产模式,一方面有利于农耕集中管理,但另一方面在大豆生长过程中易遭受大面积的灾害损失,也增加了大豆销往南方的运输费用;大豆播种面积与国家补贴政策的高度相关阻碍了大豆产业的进一步发展,大豆和玉米之间的比价关系是农户决定种植面积的重要因素,大豆生产者补贴模式无法从根本上促进大豆产业的发展,未来仍需探索新的大豆生产激励模式。1949年以来中国大豆产量大幅增长,与其他粮食品种相比,大豆生产表现出波动频率高、波动周期短、波动振幅大的特点,大豆产量变动主要取决于播种面积和单位产量的变化,在播种面积没有大幅增长的情况下,中国大豆产量较快增长的原因是单产的快速提升。未来,在大豆振兴计划和农业供给侧改革的深入推进下,中国大豆产业还将继续稳定发展,大豆产量将稳步增加,到2030年,中国大豆产量预期达0.25亿t,2035年预期达0.27亿t左右,虽与美国、巴西等农业生产大国相比仍然存在一定的差距,但是远高于加拿大、澳大利亚、印度等国家的产量水平[20],与其他学者的研究结论相同[28]。未来,中国还将加大大豆良种繁育和推广力度,不断提升高产高油高蛋白、耐密多抗易机收的大豆品种培育和推广,大豆单产还有很大提升空间;面积方面,随着黄淮海优势产区和西南间套作产区大豆的恢复发展,大豆播种面积还会继续增长;大豆产能将进一步得到提升。