佟越強(qiáng) 聶江文 臧華棟 楊亞東 曾昭海

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)作制度重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，100193，北京）

豌豆（Pisum sativum L.）又叫荷蘭豆，是世界第四大食用豆類作物[1]，是我國種植面積和總產(chǎn)量僅次于蠶豆的第二大食用豆類作物[2]。青豌豆糧菜飼兼用，富含蛋白質(zhì)，易消化吸收，適宜深加工。我國青豌豆生產(chǎn)主要分布在四川、河南、湖北、青海、甘肅和新疆等省區(qū)[3]。因在蔬菜淡季（4-5月）上市，青豌豆市場需求空間較大[4]。近年來，我國已成為全球最主要的青豌豆生產(chǎn)國，闡明其全球生產(chǎn)時(shí)空變化及發(fā)展趨勢，對于我國青豌豆可持續(xù)生產(chǎn)與國際貿(mào)易具有重要意義。

國內(nèi)外學(xué)者在豌豆育種和耕作栽培等方面做了大量研究工作。Hu等[5]和Tan等[6]通過擴(kuò)大豌豆和玉米間作條帶比例并減施氮肥來提高氮肥和水分利用效率。Powers等[7]通過遺傳和來源定位，對高磷豌豆品種進(jìn)行了選育。楊曉明等[3]認(rèn)為我國豌豆育種方向應(yīng)與產(chǎn)量相關(guān)。周俊玲等[8]研究表明，世界豌豆生產(chǎn)仍將保持緩慢增長態(tài)勢。但全球尺度主要生產(chǎn)國青豌豆種植面積和產(chǎn)量的歷史變化規(guī)律以及發(fā)展趨勢并不清楚，制約了我國青豌豆可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略制定與技術(shù)進(jìn)步。另外，前人在研究作物時(shí)空分布特征時(shí)使用了一元線性模型、規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)、效率優(yōu)勢指數(shù)和產(chǎn)量貢獻(xiàn)率等反映作物種植面積和產(chǎn)量變化的研究方法，分別闡述了小麥[9]、胡麻[10]、水稻[11]及大豆[12]等作物在我國或全球的時(shí)空分布情況。這些研究方法與指標(biāo)的應(yīng)用為本研究分析青豌豆全球生產(chǎn)變化特征提供了良好的基礎(chǔ)。

本研究基于FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫中1961-2018年全球青豌豆生產(chǎn)數(shù)據(jù)[13]，對全球青豌豆種植面積和產(chǎn)量進(jìn)行了疏理，并對比分析了我國與全球青豌豆主產(chǎn)國的規(guī)模優(yōu)勢和效率優(yōu)勢等，揭示了全球青豌豆生產(chǎn)的時(shí)空變化規(guī)律與發(fā)展趨勢，為保障我國青豌豆可持續(xù)發(fā)展及國際貿(mào)易供給提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于FAO統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫FAOSTAT（http://www.fao.org/faostat/en/）中 1961-2018年全球青豌豆生產(chǎn)數(shù)據(jù)，主要包括全球各大洲以及中國、印度、法國、美國、埃及和秘魯?shù)惹嗤愣怪鳟a(chǎn)國的逐年收獲面積、總產(chǎn)量及單產(chǎn)等。

1.2 研究方法

1.2.1 線性模型 通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)整體符合線性規(guī)律且擬合系數(shù)較好，因此采用一元線性回歸模型分析1961-2018年期間全球各大洲及地區(qū)的青豌豆收獲面積及總產(chǎn)量隨時(shí)間的變化特征，回歸模型計(jì)算公式[12,14]如下：Yi=a+bx，式中Yi表示第i個(gè)地區(qū)或者國家的收獲面積（總產(chǎn)量），x為年份，a為常數(shù)項(xiàng)，b代表青豌豆的收獲面積（總產(chǎn)量）與年份的回歸系數(shù)。利用皮爾遜線性相關(guān)分析法檢測青豌豆收獲面積、單產(chǎn)及總產(chǎn)量與時(shí)間變化的顯著性。

1.2.2 產(chǎn)量貢獻(xiàn)率計(jì)算 青豌豆單產(chǎn)與收獲面積對總產(chǎn)貢獻(xiàn)率的計(jì)算公式[15]如下：RAi（%）=(A2-式中，RAi和RYi分別表示i時(shí)間節(jié)點(diǎn)的青豌豆收獲面積貢獻(xiàn)率和單產(chǎn)貢獻(xiàn)率，A1和A2分別表示i時(shí)段初期及末期的收獲面積，P1和P2分別表示初期和末期的青豌豆平均總產(chǎn)，Y1和Y2分別表示初期和末期的青豌豆單產(chǎn)，i為研究時(shí)段。當(dāng)單產(chǎn)貢獻(xiàn)率超過種植面積貢獻(xiàn)率1倍時(shí)，即RYi/RAi＞2時(shí)，認(rèn)為總產(chǎn)變化主要由單產(chǎn)變化引起，即單產(chǎn)主導(dǎo)型；當(dāng)種植面積貢獻(xiàn)率超過單產(chǎn)貢獻(xiàn)率1倍時(shí)，即RYi/RAi＜0.5時(shí)，認(rèn)為總產(chǎn)變化主要由種植面積變化引起，為面積主導(dǎo)型；除上述2種情況外，即RYi/RAi為0.5～2.0時(shí)，認(rèn)為種植面積和單產(chǎn)變化均對總產(chǎn)變化起到一定作用，即共同作用型。

1.2.3 優(yōu)勢指數(shù)計(jì)算 基于全球青豌豆生產(chǎn)在1990年前后出現(xiàn)明顯的時(shí)空變化，因此通過使用規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)和效率優(yōu)勢指數(shù)對比分析了我國和世界12個(gè)青豌豆主產(chǎn)國在階段Ⅰ（1961-1990年）和階段Ⅱ（1991-2018年）的青豌豆生產(chǎn)情況，公式[16]如下：和EAIi分別表示規(guī)模優(yōu)勢指數(shù)和效率優(yōu)勢指數(shù)；Ai代表i國青豌豆收獲面積，A代表我國的青豌豆收獲面積；Yi代表i國的青豌豆單產(chǎn)，Y代表我國的青豌豆單產(chǎn)。SAIi和EAIi值越大，表明優(yōu)勢越明顯。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016和SigmaPlot 14.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 全球青豌豆主產(chǎn)區(qū)青豌豆生產(chǎn)時(shí)空變化特征

由圖1和表1可知，階段Ⅰ全球青豌豆各主產(chǎn)區(qū)種植面積和總產(chǎn)量變化幅度較小，階段Ⅱ全球種植面積和總產(chǎn)量分別以年均6.25萬hm2和49.08萬t的速度增加，在2018年分別達(dá)到274.4萬hm2和2122.6萬t。1961-2018年全球青豌豆單產(chǎn)水平呈上升趨勢，但增加緩慢，2個(gè)階段的年均單產(chǎn)增速分別為0.06和0.01t/hm2，2018年的平均單產(chǎn)達(dá)到7.7t/hm2。

表1 1961-2018年全球青豌豆主產(chǎn)區(qū)收獲面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量的年均變化Table 1 Annual change of harvesting area,yield per unit area and total yield in major green pea producing areas from 1961 to 2018

圖1 1961-2018年全球青豌豆主產(chǎn)區(qū)青豌豆收獲面積和總產(chǎn)量變化特征Fig.1 Changes of green pea harvesting area and total yield in major producing areas in the world from 1961 to 2018

從全球來看，在階段Ⅰ大洋洲青豌豆的收獲面積以及總產(chǎn)量分別占全球收獲面積和總產(chǎn)量的5%和1%（圖2），占比極小。

從青豌豆生產(chǎn)區(qū)域分布來看，階段Ⅰ歐洲是全球主產(chǎn)區(qū)，占全球收獲面積和總產(chǎn)量的42.5%和41.5%（圖2），青豌豆收獲面積和總產(chǎn)量年均分別增加0.31萬hm2和3.28萬t（表1）。然而，階段Ⅱ歐洲青豌豆收獲面積和總產(chǎn)量均呈下降趨勢，分別年均減少0.36萬hm2和3.06萬t，在2018年分別減至22.0萬hm2和105.3萬t，單產(chǎn)年均降低0.04t/hm2，2018年單產(chǎn)為4.8t/hm2（圖1和表1）。

圖2 1961-1990年全球各大洲青豌豆收獲面積、單產(chǎn)和產(chǎn)量的分布Fig.2 The distribution of green pea harvesting area,yield per unit area and yield across continents from 1961 to 1990

1990年以后，亞洲逐步成長為全球第一大青豌豆產(chǎn)區(qū)，收獲面積和產(chǎn)量分別占全球的71.1%和77.9%，其中東亞和南亞是亞洲最主要的青豌豆產(chǎn)區(qū)，大約分別占到了亞洲產(chǎn)量的72.6%和25.6%（圖1）。階段Ⅱ亞洲青豌豆收獲面積年均增加6.54萬hm2，其中東亞和南亞的青豌豆收獲面積年均分別增加5.06萬和1.49萬hm2（表1）。2018年東亞和南亞的青豌豆收獲面積分別為162.0萬和57.3萬hm2。盡管階段Ⅱ亞洲青豌豆單產(chǎn)有所降低，但隨著收獲面積的迅速增加，階段Ⅱ亞洲的青豌豆總產(chǎn)量年均增加53.40萬t（表1），2018年達(dá)到1878.10萬t（圖1）。

從全球來看，非洲和美洲的青豌豆種植規(guī)模較小，總產(chǎn)量較穩(wěn)定。階段Ⅰ美洲青豌豆收獲面積和總產(chǎn)量分別占全球的29.0%和25.9%（圖2），其中總產(chǎn)量的89%來自北美洲（圖3）。階段Ⅱ美洲青豌豆收獲面積和總產(chǎn)量均呈下降趨勢，年均減少0.12萬hm2和2.47萬t（表1），在2018年青豌豆收獲面積和總產(chǎn)量達(dá)18.4萬hm2和65.1萬t（圖1）。階段Ⅰ非洲青豌豆收獲面積和總產(chǎn)量分別僅占全球的3%和2%（圖2），其中78.5%的總產(chǎn)量來自北非（圖3），階段Ⅱ非洲青豌豆總產(chǎn)量年均增加1.54萬t，2018年達(dá)到68.4萬t（表1和圖1）。

圖3 1961-1990年非洲、美洲、亞洲和歐洲青豌豆收獲面積、單產(chǎn)和產(chǎn)量的分布Fig.3 The distribution of green pea harvesting area,yield per unit areaandyield ofAfrica,America,Asia,and Europefrom1961 to 1990

2.2 全球青豌豆主產(chǎn)國青豌豆生產(chǎn)時(shí)空變化特征

1961-2018年，全球青豌豆生產(chǎn)主要集中在美國、法國、中國、印度、埃及和秘魯。以上6個(gè)國家青豌豆收獲面積占全球比例從1961年的46%上升到2018年的84%（圖4）。階段Ⅰ美國和法國是全球最主要的青豌豆生產(chǎn)國。中國和印度青豌豆生產(chǎn)發(fā)展迅速，成為階段Ⅱ全球前2位的生產(chǎn)國，在2018年，占全球收獲面積的78.7%（圖4）。

1961-2018年，美國和法國青豌豆收獲面積總體呈小幅降低趨勢，美國在階段Ⅱ降低趨勢明顯增強(qiáng)，年均減少0.29萬hm2（表2）。2018年美國和法國減少面積分別為5.3萬和4.0萬hm2。美國在階段Ⅰ單產(chǎn)和總產(chǎn)量年均分別增加0.05t/hm2和0.97t，但在階段Ⅱ卻年均減少0.14t/hm2和3.16t。而法國在2個(gè)階段的單產(chǎn)和總產(chǎn)量都有增加趨勢，單產(chǎn)分別年均增加0.21、0.04t/hm2，總產(chǎn)量分別增加0.71、0.23t/hm2（表2）。2018年美國和法國總產(chǎn)量分別為23.0萬和25.1萬t（圖4）。

圖4 1961-2018年全球青豌豆主產(chǎn)國收獲面積和總產(chǎn)量變化特征Fig.4 Changes of harvesting area and total yield in major green pea producing countries from 1961 to 2018

表2 1961-2018年全球青豌豆主產(chǎn)國收獲面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)量的年均變化Table 2 Annual change of harvesting area,yield per unit area and total yield in major green pea producing countries from 1961 to 2018

1961-2018年，中國和印度的青豌豆收獲面積呈穩(wěn)定增長態(tài)勢，階段Ⅰ分別年均增加0.40萬和0.28萬hm2，階段Ⅱ分別年均增加5.08萬和1.41萬hm2（表2），2018年中國和印度收獲面積分別達(dá)161.6萬和54.3萬hm2。印度在階段Ⅰ單產(chǎn)年均增加0.13t/hm2，但在階段Ⅱ年均減少0.15t/hm2。而中國在2個(gè)階段單產(chǎn)都有增加趨勢，分別年均增加0.07和0.01t/hm2。1961-2018年中國和印度青豌豆總產(chǎn)量均有明顯的增加趨勢，尤其在階段Ⅱ總產(chǎn)量隨著收獲面積增加而迅速增加，分別年均增加40.86萬和11.88萬t。2018年中國和印度總產(chǎn)量分別達(dá)到1296.5萬和543.0萬t（圖4）。

1961-2018年，埃及和秘魯青豌豆收獲面積基本保持穩(wěn)定，但總體呈增長趨勢。埃及在2個(gè)階段分別年均增加0.02萬和0.04萬hm2，秘魯在2個(gè)階段分別年均增加0.03萬和0.07萬hm2（表2）。2018年埃及和秘魯收獲面積分別為2.06萬和3.44萬hm2（圖4）。階段Ⅰ和階段Ⅱ秘魯和埃及青豌豆總產(chǎn)量也呈增長態(tài)勢，埃及年均分別增加0.26萬和0.36萬t，秘魯年均分別增加0.06萬和0.34萬t（表2）。2018年埃及和秘魯總產(chǎn)量分別為13.6萬和20.3萬t（圖4）。

2.3 全球青豌豆主產(chǎn)國貢獻(xiàn)率以及主導(dǎo)型分析

從全球來看，1961-2018年不同國家青豌豆總產(chǎn)量有增有減，導(dǎo)致產(chǎn)量貢獻(xiàn)率指標(biāo)核算有正有負(fù)（表3），為方便比較，在區(qū)分主導(dǎo)型時(shí)使用產(chǎn)量貢獻(xiàn)率的絕對值進(jìn)行分析。

由表3可知，階段Ⅰ和階段Ⅱ中國的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為7.0%和1.0%，印度的分別為30.0%和7.0%，秘魯?shù)姆謩e為-9.0%和18.0%，以上3個(gè)國家產(chǎn)量貢獻(xiàn)率的絕對值都小于50.0%，說明這些國家的青豌豆生產(chǎn)都屬于面積主導(dǎo)型。階段Ⅰ和階段Ⅱ法國的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為-1210.0%和690.0%，表明其為單產(chǎn)主導(dǎo)型。階段Ⅰ和階段Ⅱ美國的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為-140.0%和-10.0%，埃及的分別為59.0%和25.0%，表明美國和埃及都是由共同作用型向面積主導(dǎo)型過渡。階段Ⅰ和階段Ⅱ澳大利亞的產(chǎn)量貢獻(xiàn)率分別為-260.0%和-27.0%，表明其由單產(chǎn)主導(dǎo)向面積主導(dǎo)過渡（表3）。

表3 1961-2018年全球青豌豆主產(chǎn)國收獲面積、單產(chǎn)和產(chǎn)量貢獻(xiàn)率Table 3 Contribution rate of harvesting area,yield per unit area and yield of main green pea producing countries from 1961 to 2018 %

階段Ⅰ中國青豌豆生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢相比全球其他青豌豆生產(chǎn)國并不明顯，但階段Ⅱ具備了明顯的規(guī)模優(yōu)勢。階段Ⅰ中國的效率優(yōu)勢指數(shù)處于全球主要青豌豆生產(chǎn)國的中游，與歐美國家以及印度、埃及還有差距，但階段Ⅱ中國與其他國家的優(yōu)勢指數(shù)逐步縮?。▓D5）。

圖5 1961-2018年中國與全球主要青豌豆生產(chǎn)國規(guī)模優(yōu)勢和效率優(yōu)勢指數(shù)分析Fig.5 Scale advantage and efficiency advantage indexes analysis between China and major green pea production countries in the world from 1961 to 2018

3 討論

3.1 全球青豌豆主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)時(shí)空變化驅(qū)動(dòng)因素分析

1961-2018年來全球青豌豆收獲面積和產(chǎn)量總體呈穩(wěn)定增長態(tài)勢，南亞和東亞青豌豆生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大是全球青豌豆生產(chǎn)保持穩(wěn)定增長的重要因素，全球青豌豆生產(chǎn)重心也因此由歐洲逐步轉(zhuǎn)移到亞洲。歐美地區(qū)重視有機(jī)農(nóng)業(yè)的發(fā)展并形成了相關(guān)體系[17-19]，有機(jī)農(nóng)業(yè)的不斷推進(jìn)是歐洲和美洲青豌豆收獲面積和產(chǎn)量出現(xiàn)縮減的重要因素之一。近年來，盡管作為傳統(tǒng)豌豆產(chǎn)區(qū)的歐洲和美洲的豌豆生產(chǎn)規(guī)模逐步縮減[8]，但在未來一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)是全球豌豆的主要產(chǎn)區(qū)。由于青豌豆單產(chǎn)受播種面積、天氣和栽培管理等因素影響，全球青豌豆各主產(chǎn)區(qū)的單產(chǎn)水平波動(dòng)較大。全球青豌豆單產(chǎn)水平整體偏低，主產(chǎn)國以面積主導(dǎo)型為主，少部分國家從單產(chǎn)主導(dǎo)型或共同作用型向面積主導(dǎo)型過渡，因此加大技術(shù)投入和提高青豌豆單產(chǎn)水平是當(dāng)前全球青豌豆生產(chǎn)面臨的核心問題。

3.2 全球青豌豆主產(chǎn)國生產(chǎn)時(shí)空變化驅(qū)動(dòng)因素分析

全球青豌豆主產(chǎn)國中，除中國和印度生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)增長外，其他國家的種植面積基本維持穩(wěn)定。究其原因，可能是中國和印度居民傳統(tǒng)的膳食以植物源為主，歐美發(fā)達(dá)國家則以動(dòng)物性食物為主[20]，飲食習(xí)慣的差異導(dǎo)致美國和法國等歐美國家青豌豆需求量小，另外，科學(xué)技術(shù)投入較小，單產(chǎn)停滯不前，總產(chǎn)量也基本維持穩(wěn)定。相比而言，中國和印度青豌豆需求量大，也是世界主要的豌豆進(jìn)口國[8]，擴(kuò)大青豌豆生產(chǎn)規(guī)模，一定程度上能夠緩解本國面臨的豌豆進(jìn)口壓力。中國和印度人口眾多，在糧食安全問題上面臨諸多挑戰(zhàn)，而未來的食物需求結(jié)構(gòu)向多樣化、高價(jià)值及安全方向轉(zhuǎn)變[21]，合理調(diào)整種植結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增加其他作物的種植面積，尤其是高產(chǎn)食用豆，對中國飲食結(jié)構(gòu)調(diào)整和糧食安全戰(zhàn)略起到了積極作用。同時(shí)，隨著化肥工業(yè)的發(fā)展，肥料投入極大地推動(dòng)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，較大幅度地提高了作物的產(chǎn)量[22]，也是近年來部分國家青豌豆單產(chǎn)提高的原因之一。但是化肥尤其是氮肥的過量投入又引起了一系列環(huán)境問題[23-24]，青豌豆能夠進(jìn)行生物固氮，從而減少氮肥施用，同時(shí)還能提高農(nóng)田可持續(xù)生產(chǎn)力[25-27]。同時(shí)，豌豆作為碳足跡最小的一種作物[28]，溫室氣體排放量小。因此，合理擴(kuò)大青豌豆種植面積，將其作為填閑或覆蓋作物應(yīng)用到糧食主產(chǎn)區(qū)，在不影響主要糧食作物生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，增加食用豆的生產(chǎn)，降低溫室氣體的排放，對于保障我國糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。此外，與世界其他青豌豆主產(chǎn)國相比，中國具有明顯的規(guī)模優(yōu)勢。同時(shí)，盡管近些年中國與其他主產(chǎn)國效率優(yōu)勢的差距在不斷縮減，但是整體仍低于埃及和印度。如何進(jìn)一步擴(kuò)大青豌豆生產(chǎn)的規(guī)模優(yōu)勢，增加效率優(yōu)勢，縮減與其他主產(chǎn)國的差距，是未來中國青豌豆生產(chǎn)的重要突破口。中國的青豌豆產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的67.4%，這對于中國既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。中國耕地資源緊張，應(yīng)增強(qiáng)中國青豌豆生產(chǎn)的效率優(yōu)勢，提高土地資源的利用率和單產(chǎn)水平。

4 結(jié)論

1961-2018年全球青豌豆生產(chǎn)呈穩(wěn)定增長態(tài)勢，并在1990年前后出現(xiàn)明顯的時(shí)空變化特征，生產(chǎn)重心逐步由歐洲轉(zhuǎn)移到亞洲。中國和印度是目前全球最主要的青豌豆生產(chǎn)國，總產(chǎn)量占全球的86.7%。鑒于全球青豌豆單產(chǎn)水平和年均單產(chǎn)增長率均較低，因此加大科技投入，提高青豌豆單產(chǎn)水平是全球青豌豆主產(chǎn)國面臨的共同問題。中國青豌豆種植面積和產(chǎn)量持續(xù)增加，逐步成為世界最大的生產(chǎn)國，進(jìn)一步提高青豌豆單產(chǎn)水平，構(gòu)建合理的種植模式，對于提升中國青豌豆生產(chǎn)的國際競爭力及可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。