气候变化对大豆产量的影响分析

气候变化对大豆产量的影响分析

【2017-10-12】

大豆在不同生长阶段所需的水分和温度均有所差异。

A.优良率同单产的关系

作物最终单产和早期优良率之间有没有直接的联系呢？通过分析历史数据，我们发现7月单产和优良率相关系数只有0.299，8月二者相关系数为0.490，进入9月，随着大豆生长期间各种不确定因素逐渐明朗，干扰因素下降，优良率对单产的解释效果较好，9月相关系数为0.780，10月相关系数达到0.837，优良率指标能较好解释单产。

对于单产而言，其实5月单产和最终单产从本质上来说没有较大区别。5—7月大豆刚播完还处于开花期，那时的单产数据主要由USDA下属机构世界农业展望局（WAOB）给出，WAOB有两套预估单产的模型，一套模型主要依据天气因素来预估单产，包括温度和降水量这两个参数；另一套模型根据种子技术调整来预估单产。而8月至次年1月的单产则是USDA 的另一个下属机构国家农业统计服务局（NASS）给出的。两者最大的不同是WAOB是用模型预估，而NASS的报告数据则完全来自于田间的调查。这也是为什么通过7月优良率的变化来预估8月单产不太准确的根本原因。

图1：单产与7月大豆优良率关系（单位：%，蒲/英亩）

图2：单产与8月大豆优良率关系（单位：%，蒲/英亩）

图3：单产与9月大豆优良率关系（单位：%，蒲/英亩）

B.降水对作物的影响

美国、巴西和阿根廷作为全球最主要的三个大豆生产和出口国，其天气变化往往是大豆市场投资者所重点关注的。下面我们来看看三个大豆生产国的大豆生长时间。

图4：美国、巴西和阿根廷大豆生长时间

大豆生长时间长度为90—120天，大约4个月，生长周期包含4个阶段：种植期、开花期、灌浆期和收获期。北半球大豆主产国是美国，每年5—6月播种、9—10月收获；南半球大豆主产国是巴西和阿根廷，每年主要在10—12月播种，次年3—5月收获。

目前，美豆种植最大的几个州分别是伊利诺伊州（11.85%）、爱荷华州（11.62%）、明尼苏达州（9.33%）、北达卡他州（7.07%）、印第安纳州（6.84%）、密苏里州（6.62%）、内布拉斯加（6.32%）和南达科他州（5.86%）。其中印第安纳州降水数据缺失，此处不予考虑。从数据的可获得性和简单性原则出发，我们选取美豆种植面积较大的七州作为样本进行考察。这七个州大豆种植面积占全国55%以上。对于美国而言，一个简单的方法判断当年天气好坏，可以从优良率指标考虑。优良率高说明当年天气状况良好，反之代表天气不好，从数据来看，天气完美的“典范”出现在2004年、2009年、2010年以及2014—2016年。平均优良率低于60%的年份为：2001—2003年、2005年、2008年以及2012—2013年。

对于降水而言，主要会引起旱灾和洪涝。干旱是大豆最常见的灾害性天气，对市场的影响也是最大的，干旱的持续时间和强度决定大豆的减产数量。大豆各个生长阶段的耗水量差异很大。播种到出苗时期，耗水量大约占总耗水量的5%，如水分不足或中途落干，种子在土壤中很容易丧失生长能力，即使勉强发芽出苗也难以达到全苗壮。出苗到分枝时期，耗水量约占总耗水量的13%。分枝至开花，耗水量约占总耗水量的17%，由于花芽陆续分化，进入营养生长和生殖生长并进阶段，这一时期大豆对水分的要求开始增长，及时灌水对大豆生长发育均有促进作用。开花至鼓粒阶段，大豆需水最多，约占总耗水量的45%，是大豆需水的关键时期，蒸腾作用强度在这个时期达到高峰，干物质也直线上升。因此这个时期及时而充分的供给水分，是保证大豆高产的重要措施。大豆鼓粒至完熟，耗水量大约占总耗水量的20%，这一时期若干旱缺水，则瘪粒、瘪荚增多，粒重下降。

分析天气状况不好的2001—2003年、2005年、2008年以及2012—2013年的数据，我们发现这些年份大豆的优良率普遍在60%以下，下面我们对优良率和降水指标做进一步分析。大豆在出苗期所需水分较少，而7—8月结荚期到鼓粒期是大豆生长所需水分最多的时期。美国夏季温和多雨，这样的季节性特征也让大豆市场天气炒作集中在种植期和结荚期，而在收割期一般降水较少，因此，收割期天气炒作一般较少。通过分析大豆优良率和降水数据可以发现，6—8月当月度降水达到85—120毫米时，优良率整体会在60%以上；当月度降水不足80毫米时，优良率普遍较低，容易引起对干旱的炒作。

图5：大豆优良率和降水量（单位：mm，%）

图6：降水量和美豆价格（单位：mm，美分/蒲）

C 温度对作物的影响

从温度来看，大豆是喜温作物，在各生长发育阶段对温度有不同的要求。在整个生长期，大豆最适生长温度为日平均气温20℃－25℃，其中幼苗最适生长温度为20℃—21℃，花芽分化期最适生长温度为21℃—23℃，开花期最适生长温度为23℃—26℃，结荚鼓粒期最适生长温度为21℃—23℃，成熟期最适生长温度为19℃—20℃。整个生长期所需积温，一般要求在2400℃—3800℃。美国大豆主产区的平均温度对大豆生长来说较为适合，市场对于温度的炒作主要在9月落叶期和收割期，会有早霜担忧。低温天气会使大豆延迟成熟，株矮叶小，从而影响大豆结荚数量，最终影响大豆的单产。2009年9月，美国天气模型预测大豆主产区出现寒流可能引发霜冻威胁。降温预测引发了投机资金入市做多，大豆当周涨幅达

5.61%。2012年4月，阿根廷大豆产区出现寒冷天气，导致大豆产量进一步下滑，霜冻炒作让美豆当月上涨7.30%。近几年，美国大豆主产区因整体播种进度提前，大豆受霜冻影响减小。

图7：大豆优良率和温度（单位：℃，%）

天气炒作永远是农产品永恒的话题。就大豆而言，不同生长阶段所需的水分和温度均有所差异。而美国较巴西、阿根廷基础设施更加完善，相同的天气灾害对不同国家大豆的损害亦不相同，投资者需要分时、分地多多思考。

图8：降水量和美豆价格（单位：℃，美分/蒲）