佟越强 聂江文 臧华栋 杨亚东 曾昭海
（中国农业大学农学院/农业农村部农作制度重点实验室，100193，北京）
豌豆（Pisum sativum L.）又叫荷兰豆，是世界第四大食用豆类作物[1]，是我国种植面积和总产量仅次于蚕豆的第二大食用豆类作物[2]。青豌豆粮菜饲兼用，富含蛋白质，易消化吸收，适宜深加工。我国青豌豆生产主要分布在四川、河南、湖北、青海、甘肃和新疆等省区[3]。因在蔬菜淡季（4-5月）上市，青豌豆市场需求空间较大[4]。近年来，我国已成为全球最主要的青豌豆生产国，阐明其全球生产时空变化及发展趋势，对于我国青豌豆可持续生产与国际贸易具有重要意义。
国内外学者在豌豆育种和耕作栽培等方面做了大量研究工作。Hu等[5]和Tan等[6]通过扩大豌豆和玉米间作条带比例并减施氮肥来提高氮肥和水分利用效率。Powers等[7]通过遗传和来源定位，对高磷豌豆品种进行了选育。杨晓明等[3]认为我国豌豆育种方向应与产量相关。周俊玲等[8]研究表明，世界豌豆生产仍将保持缓慢增长态势。但全球尺度主要生产国青豌豆种植面积和产量的历史变化规律以及发展趋势并不清楚，制约了我国青豌豆可持续发展战略制定与技术进步。另外，前人在研究作物时空分布特征时使用了一元线性模型、规模优势指数、效率优势指数和产量贡献率等反映作物种植面积和产量变化的研究方法，分别阐述了小麦[9]、胡麻[10]、水稻[11]及大豆[12]等作物在我国或全球的时空分布情况。这些研究方法与指标的应用为本研究分析青豌豆全球生产变化特征提供了良好的基础。
本研究基于FAO统计数据库中1961-2018年全球青豌豆生产数据[13]，对全球青豌豆种植面积和产量进行了疏理，并对比分析了我国与全球青豌豆主产国的规模优势和效率优势等，揭示了全球青豌豆生产的时空变化规律与发展趋势，为保障我国青豌豆可持续发展及国际贸易供给提供理论支撑。
1.1 数据来源
数据来源于FAO统计数据库FAOSTAT（http://www.fao.org/faostat/en/）中 1961-2018年全球青豌豆生产数据，主要包括全球各大洲以及中国、印度、法国、美国、埃及和秘鲁等青豌豆主产国的逐年收获面积、总产量及单产等。
1.2 研究方法
1.2.1 线性模型 通过数据分析发现，数据整体符合线性规律且拟合系数较好，因此采用一元线性回归模型分析1961-2018年期间全球各大洲及地区的青豌豆收获面积及总产量随时间的变化特征，回归模型计算公式[12,14]如下：Yi=a+bx，式中Yi表示第i个地区或者国家的收获面积（总产量），x为年份，a为常数项，b代表青豌豆的收获面积（总产量）与年份的回归系数。利用皮尔逊线性相关分析法检测青豌豆收获面积、单产及总产量与时间变化的显著性。
1.2.2 产量贡献率计算 青豌豆单产与收获面积对总产贡献率的计算公式[15]如下：RAi（%）=(A2-式中，RAi和RYi分别表示i时间节点的青豌豆收获面积贡献率和单产贡献率，A1和A2分别表示i时段初期及末期的收获面积，P1和P2分别表示初期和末期的青豌豆平均总产，Y1和Y2分别表示初期和末期的青豌豆单产，i为研究时段。当单产贡献率超过种植面积贡献率1倍时，即RYi/RAi＞2时，认为总产变化主要由单产变化引起，即单产主导型；
当种植面积贡献率超过单产贡献率1倍时，即RYi/RAi＜0.5时，认为总产变化主要由种植面积变化引起，为面积主导型；
除上述2种情况外，即RYi/RAi为0.5～2.0时，认为种植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。
1.2.3 优势指数计算 基于全球青豌豆生产在1990年前后出现明显的时空变化，因此通过使用规模优势指数和效率优势指数对比分析了我国和世界12个青豌豆主产国在阶段Ⅰ（1961-1990年）和阶段Ⅱ（1991-2018年）的青豌豆生产情况，公式[16]如下：和EAIi分别表示规模优势指数和效率优势指数；
Ai代表i国青豌豆收获面积，A代表我国的青豌豆收获面积；
Yi代表i国的青豌豆单产，Y代表我国的青豌豆单产。SAIi和EAIi值越大，表明优势越明显。
1.3 数据处理
采用Microsoft Excel 2016和SigmaPlot 14.0进行数据分析并作图。
2.1 全球青豌豆主产区青豌豆生产时空变化特征
由图1和表1可知，阶段Ⅰ全球青豌豆各主产区种植面积和总产量变化幅度较小，阶段Ⅱ全球种植面积和总产量分别以年均6.25万hm2和49.08万t的速度增加，在2018年分别达到274.4万hm2和2122.6万t。1961-2018年全球青豌豆单产水平呈上升趋势，但增加缓慢，2个阶段的年均单产增速分别为0.06和0.01t/hm2，2018年的平均单产达到7.7t/hm2。
表1 1961-2018年全球青豌豆主产区收获面积、单产和总产量的年均变化Table 1 Annual change of harvesting area,yield per unit area and total yield in major green pea producing areas from 1961 to 2018
图1 1961-2018年全球青豌豆主产区青豌豆收获面积和总产量变化特征Fig.1 Changes of green pea harvesting area and total yield in major producing areas in the world from 1961 to 2018
从全球来看，在阶段Ⅰ大洋洲青豌豆的收获面积以及总产量分别占全球收获面积和总产量的5%和1%（图2），占比极小。
从青豌豆生产区域分布来看，阶段Ⅰ欧洲是全球主产区，占全球收获面积和总产量的42.5%和41.5%（图2），青豌豆收获面积和总产量年均分别增加0.31万hm2和3.28万t（表1）。然而，阶段Ⅱ欧洲青豌豆收获面积和总产量均呈下降趋势，分别年均减少0.36万hm2和3.06万t，在2018年分别减至22.0万hm2和105.3万t，单产年均降低0.04t/hm2，2018年单产为4.8t/hm2（图1和表1）。
图2 1961-1990年全球各大洲青豌豆收获面积、单产和产量的分布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，亚洲逐步成长为全球第一大青豌豆产区，收获面积和产量分别占全球的71.1%和77.9%，其中东亚和南亚是亚洲最主要的青豌豆产区，大约分别占到了亚洲产量的72.6%和25.6%（图1）。阶段Ⅱ亚洲青豌豆收获面积年均增加6.54万hm2，其中东亚和南亚的青豌豆收获面积年均分别增加5.06万和1.49万hm2（表1）。2018年东亚和南亚的青豌豆收获面积分别为162.0万和57.3万hm2。尽管阶段Ⅱ亚洲青豌豆单产有所降低，但随着收获面积的迅速增加，阶段Ⅱ亚洲的青豌豆总产量年均增加53.40万t（表1），2018年达到1878.10万t（图1）。
从全球来看，非洲和美洲的青豌豆种植规模较小，总产量较稳定。阶段Ⅰ美洲青豌豆收获面积和总产量分别占全球的29.0%和25.9%（图2），其中总产量的89%来自北美洲（图3）。阶段Ⅱ美洲青豌豆收获面积和总产量均呈下降趋势，年均减少0.12万hm2和2.47万t（表1），在2018年青豌豆收获面积和总产量达18.4万hm2和65.1万t（图1）。阶段Ⅰ非洲青豌豆收获面积和总产量分别仅占全球的3%和2%（图2），其中78.5%的总产量来自北非（图3），阶段Ⅱ非洲青豌豆总产量年均增加1.54万t，2018年达到68.4万t（表1和图1）。
图3 1961-1990年非洲、美洲、亚洲和欧洲青豌豆收获面积、单产和产量的分布Fig.3 The distribution of green pea harvesting area,yield per unit areaandyield ofAfrica,America,Asia,and Europefrom1961 to 1990
2.2 全球青豌豆主产国青豌豆生产时空变化特征
1961-2018年，全球青豌豆生产主要集中在美国、法国、中国、印度、埃及和秘鲁。以上6个国家青豌豆收获面积占全球比例从1961年的46%上升到2018年的84%（图4）。阶段Ⅰ美国和法国是全球最主要的青豌豆生产国。中国和印度青豌豆生产发展迅速，成为阶段Ⅱ全球前2位的生产国，在2018年，占全球收获面积的78.7%（图4）。
1961-2018年，美国和法国青豌豆收获面积总体呈小幅降低趋势，美国在阶段Ⅱ降低趋势明显增强，年均减少0.29万hm2（表2）。2018年美国和法国减少面积分别为5.3万和4.0万hm2。美国在阶段Ⅰ单产和总产量年均分别增加0.05t/hm2和0.97t，但在阶段Ⅱ却年均减少0.14t/hm2和3.16t。而法国在2个阶段的单产和总产量都有增加趋势，单产分别年均增加0.21、0.04t/hm2，总产量分别增加0.71、0.23t/hm2（表2）。2018年美国和法国总产量分别为23.0万和25.1万t（图4）。
图4 1961-2018年全球青豌豆主产国收获面积和总产量变化特征Fig.4 Changes of harvesting area and total yield in major green pea producing countries from 1961 to 2018
表2 1961-2018年全球青豌豆主产国收获面积、单产和总产量的年均变化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，中国和印度的青豌豆收获面积呈稳定增长态势，阶段Ⅰ分别年均增加0.40万和0.28万hm2，阶段Ⅱ分别年均增加5.08万和1.41万hm2（表2），2018年中国和印度收获面积分别达161.6万和54.3万hm2。印度在阶段Ⅰ单产年均增加0.13t/hm2，但在阶段Ⅱ年均减少0.15t/hm2。而中国在2个阶段单产都有增加趋势，分别年均增加0.07和0.01t/hm2。1961-2018年中国和印度青豌豆总产量均有明显的增加趋势，尤其在阶段Ⅱ总产量随着收获面积增加而迅速增加，分别年均增加40.86万和11.88万t。2018年中国和印度总产量分别达到1296.5万和543.0万t（图4）。
1961-2018年，埃及和秘鲁青豌豆收获面积基本保持稳定，但总体呈增长趋势。埃及在2个阶段分别年均增加0.02万和0.04万hm2，秘鲁在2个阶段分别年均增加0.03万和0.07万hm2（表2）。2018年埃及和秘鲁收获面积分别为2.06万和3.44万hm2（图4）。阶段Ⅰ和阶段Ⅱ秘鲁和埃及青豌豆总产量也呈增长态势，埃及年均分别增加0.26万和0.36万t，秘鲁年均分别增加0.06万和0.34万t（表2）。2018年埃及和秘鲁总产量分别为13.6万和20.3万t（图4）。
2.3 全球青豌豆主产国贡献率以及主导型分析
从全球来看，1961-2018年不同国家青豌豆总产量有增有减，导致产量贡献率指标核算有正有负（表3），为方便比较，在区分主导型时使用产量贡献率的绝对值进行分析。
由表3可知，阶段Ⅰ和阶段Ⅱ中国的产量贡献率分别为7.0%和1.0%，印度的分别为30.0%和7.0%，秘鲁的分别为-9.0%和18.0%，以上3个国家产量贡献率的绝对值都小于50.0%，说明这些国家的青豌豆生产都属于面积主导型。阶段Ⅰ和阶段Ⅱ法国的产量贡献率分别为-1210.0%和690.0%，表明其为单产主导型。阶段Ⅰ和阶段Ⅱ美国的产量贡献率分别为-140.0%和-10.0%，埃及的分别为59.0%和25.0%，表明美国和埃及都是由共同作用型向面积主导型过渡。阶段Ⅰ和阶段Ⅱ澳大利亚的产量贡献率分别为-260.0%和-27.0%，表明其由单产主导向面积主导过渡（表3）。
表3 1961-2018年全球青豌豆主产国收获面积、单产和产量贡献率Table 3 Contribution rate of harvesting area,yield per unit area and yield of main green pea producing countries from 1961 to 2018 %
阶段Ⅰ中国青豌豆生产的规模优势相比全球其他青豌豆生产国并不明显，但阶段Ⅱ具备了明显的规模优势。阶段Ⅰ中国的效率优势指数处于全球主要青豌豆生产国的中游，与欧美国家以及印度、埃及还有差距，但阶段Ⅱ中国与其他国家的优势指数逐步缩小（图5）。
图5 1961-2018年中国与全球主要青豌豆生产国规模优势和效率优势指数分析Fig.5 Scale advantage and efficiency advantage indexes analysis between China and major green pea production countries in the world from 1961 to 2018
3.1 全球青豌豆主产区生产时空变化驱动因素分析
1961-2018年来全球青豌豆收获面积和产量总体呈稳定增长态势，南亚和东亚青豌豆生产规模迅速扩大是全球青豌豆生产保持稳定增长的重要因素，全球青豌豆生产重心也因此由欧洲逐步转移到亚洲。欧美地区重视有机农业的发展并形成了相关体系[17-19]，有机农业的不断推进是欧洲和美洲青豌豆收获面积和产量出现缩减的重要因素之一。近年来，尽管作为传统豌豆产区的欧洲和美洲的豌豆生产规模逐步缩减[8]，但在未来一段时间内仍然会是全球豌豆的主要产区。由于青豌豆单产受播种面积、天气和栽培管理等因素影响，全球青豌豆各主产区的单产水平波动较大。全球青豌豆单产水平整体偏低，主产国以面积主导型为主，少部分国家从单产主导型或共同作用型向面积主导型过渡，因此加大技术投入和提高青豌豆单产水平是当前全球青豌豆生产面临的核心问题。
3.2 全球青豌豆主产国生产时空变化驱动因素分析
全球青豌豆主产国中，除中国和印度生产规模持续增长外，其他国家的种植面积基本维持稳定。究其原因，可能是中国和印度居民传统的膳食以植物源为主，欧美发达国家则以动物性食物为主[20]，饮食习惯的差异导致美国和法国等欧美国家青豌豆需求量小，另外，科学技术投入较小，单产停滞不前，总产量也基本维持稳定。相比而言，中国和印度青豌豆需求量大，也是世界主要的豌豆进口国[8]，扩大青豌豆生产规模，一定程度上能够缓解本国面临的豌豆进口压力。中国和印度人口众多，在粮食安全问题上面临诸多挑战，而未来的食物需求结构向多样化、高价值及安全方向转变[21]，合理调整种植结构，适当增加其他作物的种植面积，尤其是高产食用豆，对中国饮食结构调整和粮食安全战略起到了积极作用。同时，随着化肥工业的发展，肥料投入极大地推动了农业生产的发展，较大幅度地提高了作物的产量[22]，也是近年来部分国家青豌豆单产提高的原因之一。但是化肥尤其是氮肥的过量投入又引起了一系列环境问题[23-24]，青豌豆能够进行生物固氮，从而减少氮肥施用，同时还能提高农田可持续生产力[25-27]。同时，豌豆作为碳足迹最小的一种作物[28]，温室气体排放量小。因此，合理扩大青豌豆种植面积，将其作为填闲或覆盖作物应用到粮食主产区，在不影响主要粮食作物生产的基础上，增加食用豆的生产，降低温室气体的排放，对于保障我国粮食安全与农业可持续发展具有重要意义。此外，与世界其他青豌豆主产国相比，中国具有明显的规模优势。同时，尽管近些年中国与其他主产国效率优势的差距在不断缩减，但是整体仍低于埃及和印度。如何进一步扩大青豌豆生产的规模优势，增加效率优势，缩减与其他主产国的差距，是未来中国青豌豆生产的重要突破口。中国的青豌豆产量占世界总产量的67.4%，这对于中国既是机遇也是挑战。中国耕地资源紧张，应增强中国青豌豆生产的效率优势，提高土地资源的利用率和单产水平。
1961-2018年全球青豌豆生产呈稳定增长态势，并在1990年前后出现明显的时空变化特征，生产重心逐步由欧洲转移到亚洲。中国和印度是目前全球最主要的青豌豆生产国，总产量占全球的86.7%。鉴于全球青豌豆单产水平和年均单产增长率均较低，因此加大科技投入，提高青豌豆单产水平是全球青豌豆主产国面临的共同问题。中国青豌豆种植面积和产量持续增加，逐步成为世界最大的生产国，进一步提高青豌豆单产水平，构建合理的种植模式，对于提升中国青豌豆生产的国际竞争力及可持续发展具有重要意义。
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