全球水稻生產(chǎn)時(shí)空變化特征分析

朱德峰 王亞梁

（中國(guó)水稻研究所，杭州310006；第一作者：cnrice@qq.com）

水稻是全球主要糧食作物，大米是全球一半以上人口的主糧[1-2]。水稻種植也是部分農(nóng)村地區(qū)主要的經(jīng)濟(jì)來(lái)源，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分重要[3-4]。大米是亞洲、拉丁美洲和加勒比以及非洲大部分人口的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源。水稻生產(chǎn)對(duì)于保障糧食安全和增加稻農(nóng)收入具有十分重要地位，還發(fā)揮著重要的生態(tài)功能，調(diào)節(jié)生態(tài)環(huán)境及維持生物多樣性[5-7]。水稻生產(chǎn)及大米供求在許多國(guó)家被認(rèn)為具有戰(zhàn)略地位，因此，受到政府的廣泛重視，政府根據(jù)水稻生產(chǎn)情況及大米供給水平給予管制和干預(yù)[4，8]。

20 世紀(jì)60 年代以來(lái)，依靠科技創(chuàng)新、政策支持，全球水稻生產(chǎn)增長(zhǎng)較快，但是不同時(shí)期和地區(qū)年均增長(zhǎng)率變化較大；90 年代，全球水稻產(chǎn)量以每年1.8%的速度增長(zhǎng)，略高于人口增長(zhǎng)率。近年來(lái)，受氣候變化、水資源虧缺、地力退化、種植制度變化、水稻產(chǎn)量水平抬高、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移等因素影響[9-11]，水稻產(chǎn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)放緩，對(duì)水稻生產(chǎn)發(fā)展構(gòu)成嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

全球稻米增長(zhǎng)及需求分析表明，2015 年至2030 年全球稻米需求量需要增長(zhǎng)25%，年均增長(zhǎng)1.25%[12]。分析水稻生產(chǎn)時(shí)空變化特征，明確區(qū)域間水稻生產(chǎn)差異及增長(zhǎng)潛力，可為全球水稻科技創(chuàng)新、技術(shù)應(yīng)用和政策制定，及“一帶一路”戰(zhàn)略實(shí)施提供依據(jù)。

1 水稻生產(chǎn)發(fā)展

對(duì)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織1961 年至2018 年全球水稻生產(chǎn)資料分析表明，全球水稻面積1961 年為1.15 億hm2，2018 年為1.67 億hm2，增長(zhǎng)44.9%，年均增長(zhǎng)0.67%；水稻單產(chǎn)1961 年為1.87 t/hm2，2018 年為4.68 t/hm2，增長(zhǎng)150.3%，年均增長(zhǎng)1.65%；水稻總產(chǎn)1961 年為2.16 億t，2018 年為7.82 億t，增長(zhǎng)262.6%，年均增長(zhǎng)2.33%。

圖1 全球不同時(shí)期水稻面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率

從圖1 可見(jiàn)，20 世紀(jì)80 年代前，全球水稻面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)年均增長(zhǎng)較快，而90 年代和21 世紀(jì)增長(zhǎng)幅度逐步下降。21 世紀(jì)的18 年中，全球水稻面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率分別為0.35%、1.33%和0.97%。進(jìn)入21 世紀(jì)后，主要產(chǎn)稻國(guó)的水稻單產(chǎn)已經(jīng)達(dá)到較高水平，水稻可種植面積也已經(jīng)基本利用，可進(jìn)一步拓展利用的土地空間有限。受氣候變化、水資源虧缺、地力退化及災(zāi)害頻發(fā)等因素制約，單產(chǎn)增幅和面積拓展空間變小，總產(chǎn)年均增長(zhǎng)幅度低于2010 年至2030 年預(yù)期的總產(chǎn)增長(zhǎng)目標(biāo)。

2 水稻生產(chǎn)區(qū)域變化

全球水稻在亞洲、非洲、美洲、歐洲和大洋洲五大

收稿日期：2020－10－16洲均有種植。根據(jù)2018 年全球水稻生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，全球水稻種植面積中，亞洲占87.9%、非洲占7.7%、美洲占4.0%，歐洲和大洋洲不到0.5%。全球水稻總產(chǎn)中，亞洲占90.4%、非洲占4.0%、美洲占4.9%，歐洲和大洋洲不到0.7%。

表1 不同時(shí)期各洲水稻面積和總產(chǎn)占全球的比例（單位：%）

表2 1961 年至2018 年各洲水稻面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率（單位：%）

圖2 1961 年至2018 年各州水稻面積和單產(chǎn)對(duì)總產(chǎn)增長(zhǎng)的貢獻(xiàn)率

從表1 可見(jiàn)，從20 世紀(jì)60 年代至本世紀(jì)20 年代，全球水稻種植面積和總產(chǎn)區(qū)域間分布發(fā)生了變化，非洲的水稻面積和總產(chǎn)占比提高5.1 個(gè)百分點(diǎn)和1.7個(gè)百分點(diǎn)，亞洲的水稻面積和總產(chǎn)占比分別下降3.9個(gè)百分點(diǎn)和1.3 個(gè)百分點(diǎn)，美洲的水稻面積和總產(chǎn)占比分別下降1.1 個(gè)百分點(diǎn)和0.2 個(gè)百分點(diǎn)，歐洲和大洋洲的水稻面積和總產(chǎn)變化較小。

3 水稻產(chǎn)量增長(zhǎng)因子分析

1961 年至2018 年各洲水稻生產(chǎn)資料分析表明，大洋洲的水稻面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率最高，總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率達(dá)到16.2%；非洲的水稻面積年均增長(zhǎng)率較高，但是單產(chǎn)的年均增長(zhǎng)率較低，總產(chǎn)年均總長(zhǎng)率達(dá)到3.8%；美洲的水稻單產(chǎn)年均增長(zhǎng)較快，使總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率達(dá)到2.6%；亞洲水稻面積、單產(chǎn)和總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率與全球水平基本一致，因?yàn)閬喼拊谌虻乃久娣e占90%左右。歐洲水稻面積年均增長(zhǎng)率稍高于全球平均水平，但單產(chǎn)和總產(chǎn)年均增長(zhǎng)率均低于全球平均水平（表2）。

采用水稻總產(chǎn)年度增長(zhǎng)因子分析方法[13]，對(duì)1961年到2018 年全球水稻總產(chǎn)增長(zhǎng)進(jìn)行因子分析，結(jié)果（圖2）表明，水稻面積和單產(chǎn)提高對(duì)總產(chǎn)貢獻(xiàn)率分別占30%和70%，單產(chǎn)提高是總產(chǎn)提高的主要途徑。不同時(shí)期水稻總產(chǎn)增長(zhǎng)因子分析表明，20 世紀(jì)80 年代前水稻面積和單產(chǎn)提高對(duì)總產(chǎn)貢獻(xiàn)率分別占30%和70%，20 世紀(jì)90 年代水稻面積和單產(chǎn)提高對(duì)總產(chǎn)貢獻(xiàn)率分別占40%和60%，21 世紀(jì)水稻面積和單產(chǎn)提高對(duì)總產(chǎn)貢獻(xiàn)率分別占31%和69%。不同年代水稻總產(chǎn)提高的主要途徑是單產(chǎn)提高，面積擴(kuò)大在20 世紀(jì)90 年代的總產(chǎn)提高中發(fā)揮重要作用。

1961 年至2018 年各洲水稻總產(chǎn)增長(zhǎng)因子分析表明，非洲水稻總產(chǎn)增長(zhǎng)主要依靠面積擴(kuò)大，面積和單產(chǎn)增長(zhǎng)對(duì)總產(chǎn)提高的貢獻(xiàn)率分別為77%和23%。美洲和亞洲水稻總產(chǎn)增長(zhǎng)主要依靠單產(chǎn)提高，美洲水稻面積和單產(chǎn)增長(zhǎng)對(duì)總產(chǎn)提高的貢獻(xiàn)率分別為15%和85%，亞洲水稻面積和單產(chǎn)增長(zhǎng)對(duì)總產(chǎn)提高的貢獻(xiàn)率分別為26%和74%。歐洲水稻面積和單產(chǎn)增長(zhǎng)對(duì)總產(chǎn)提高的貢獻(xiàn)率分別為43%和57%，大洋洲水稻面積和單產(chǎn)增長(zhǎng)對(duì)總產(chǎn)提高的貢獻(xiàn)率分別為44%和56%（圖2）。