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伊利诺伊大学:晚播对美豆平均单产的影响

时间:2020-05-26 来源:JCI

汇易资讯来自外电报道:根据美国农业部最近的每周作物进展报告,2020年美豆作物的种植进度已经超过正常速度。图1显示,截至2020年5月18日(第20周),18个主要生产州的大豆种植面积达到53%,较5年均值高出6%。相比之下,由于异常潮湿的条件,2019年同期仅种植了19%的作物。种植2019年大豆作物的极端晚播,提供了有价值的数据点,有助于预估晚播对于大豆产量的影响。本文旨在用三种不同的方法估计晚播对1980-2019年美豆平均产量的影响,并比较其一致性。我们还讨论了预测2020年美豆平均产量的意义。


推迟播种的产损开始日期

对于大豆产量最大化的最佳种植窗口,或延迟播种开始实质性产损的日期,还没有完全一致的意见。对于一个重大的晚播造成产损的最佳窗口和截止日期,肯定会因地理位置的不同而不同。然而,出于市场分析的目的,确定适用于美豆的最佳窗口结束日期很有必要。在此日期之后种植的面积将被视为迟播,随着迟播面积百分比的增加,预计产量潜力将减少。

我们之前定义的美豆产量实质性延迟种植产损的开始日期为1980-1985年6月5日、1986-1999年5月30日和2000年5月25日。然而,考虑到玉米带最北部大豆种植面积变化较大,这些地区的最佳种植窗口较晚,我们选择5月25日。这也保持了大豆在玉米截止日期(5月20日)之后推迟种植的截止日期,与美国农民种植这两种作物的行为一致。

图2显示了根据上述截止日期,1980-2019年美豆的种植比例。平均而言,基于这一指标的晚播比例为39.2%,大部分观测值介于20%至50%之间。使用我们的截止日期,没有证据表明晚播百分比随时间上升或下降的趋势,这导致对晚播的稳定衡量。根据我们的观察,大豆的平均晚播率为39.2%,远远高于玉米的17.7%。这种差异至少有一半可归因于大豆的双季种植。2019年晚播大豆总面积创1980年以来新高,截至5月25日,仍有72%的大豆等待种植。虽然2019年是采样期内最高的,但后期种植面积几乎与前两年(1990年和1995年)一样高。


接下来是估计晚播对美豆平均单产的影响。我们使用的第一种方法是直接估算1980年至2019年,美豆单产的趋势偏差与播种面积之间的关系。趋势偏差是根据这一时期美国平均大豆单产的二次趋势来计算。图3表明,正如预期的那样,晚播与大豆产量偏离趋势之间存在总体的负相关关系。


具体而言,晚播比例每增加10%,美豆单产下降0.5蒲。这意味着当晚播率为零时,美豆产量的增幅为1.8蒲。根据这个回归模型,这是早期播种对美豆平均产量的最大效益。它与2019年晚播的产损幅度相同,在样本期内最大。

必须强调的是,图3中回归模型的解释力相当低,因为R2只有5.9%。由于这种低解释力,图3中的回归模型应该谨慎对待。这并不意味着在预测大豆产量时应忽略晚播,相反,在解释偏离趋势产量的原因时,其他因素,特别是夏季天气,通常更为重要。历史上有两年就是很好的例子。1996年的大豆晚播比例远高于均值,但由于夏季气候条件有利,最终大豆产量仍高于趋势。相反,2012年晚播大豆比例处于样本范围的低端,但由于当年夏天的严重干旱,大豆产量严重偏低于趋势水平。

由于许多因素会影响美豆在任何特定年份的平均产量,特别是夏季天气条件,因此有必要估计所有相关因素的影响,以便量化晚播的影响。从技术角度来说,这意味着图3中的回归模型可能存在“遗漏变量偏差”。我们通过估计一个作物天气回归模型来解决这个问题,该模型将美豆平均产量与趋势、作物种植延迟的百分比以及一系列气象变量联系起来。简言之,根据1980年至2019年的观测结果,我们指定了一个美豆平均产量的作物天气模型,该模型具有二次趋势,如图2所示的晚播,季前(9月至3月)、4月、6月、7月和8月降水的二次函数,以及4月、5月、6月、7月的线性函数,以及八月的气温作为解释变量。天气变量是玉米带的面积加权平均值。该模型解释力强,R2为97.4%。该系数估计表明,美豆平均每晚播10%,每亩单产下降0.7蒲式耳。

我们估计晚播影响的第三种也是最后一种方法,则是利用2019年整个玉米带州晚播的变化。其想法是,2019年各州晚播和产量的变化足够大,可以用来估算晚播的影响。重要的是,分析中包含的州为大型生产州,因此得出的估算值可以代表全国范围内的晚播影响。以此为背景,图4显示了10个主要玉米带州2019年大豆趋势产量与各州晚播平均产量的偏差。每个州的趋势产量通过1980-2019年的二次回归估算。由于各州的平均晚播比例不同,因此使用1980-2019年平均晚播偏差代替后期的播种水平。还要注意的是,本分析中使用的是州一级的晚播变量,而不是前两种方法中使用的国家级变量。


尽管这三种方法和数据存在差异,但晚播对美豆平均单产影响的估算值非常相似,即晚播比例每增加10%,产损介于0.4-0.7蒲/英亩。中位数约为0.5蒲/英亩。在实际应用中,使用从产量趋势偏差和晚播平均水平的偏差来应用此估计可能是最直接的。例如,假设美国在2020年的大豆趋势单产为50蒲/英亩。接下来,假设50蒲的趋势单产包含1980-2019年采样期间晚播的均值比例39.2%。然后,根据2020年晚播与均值的偏差,可以向上或向下调整趋势单产。如果后期播种量为49.2%,或比均值高10%,则趋势单产应降低0.5蒲,至49.5蒲。同样,如果晚播为28.2%,或较均值偏低10%,则趋势单产应提高0.5蒲至50.5蒲。

最后,有趣的是,我们在2020年5月13 日的文章中,注意到对美豆单产晚播影响预估与对玉米的估计值具有一致性。我们发现,美国玉米平均单产每英亩下降约2.0蒲,则晚播比例增加了10%。相比之下,美豆平均单产每下降约0.5蒲式耳,而晚播比例增加10%。由于美玉米平均单产往往是美豆平均单产的3.5倍,因此我们预计玉米的晚播系数约为大豆的晚播系数的3.5倍。换句话说,从大豆晚播系数0.5开始,我们预期玉米系数为0.5 X 3.5 = 1.75。这接近上述美国平均玉米单产的预估中值2。考虑到这两种作物的产量水平不同,晚播对美国玉米和大豆平均产量的影响是相似的。

总结:

每年的这个时候,总是广泛讨论晚播对美豆平均单产的影响。在本文中,我们使用三种不同的方法估算了1980年至2019年晚播对于美豆平均单产的影响,并比较了估算的一致性。

这三种方法是:

i)美豆趋势产量偏差和后期播种水平的双变量模型,

ii)一种将美豆平均产量与趋势,后期播种作物的百分比相关联的作物天气回归模型,以及天气变量数组

iii)2019年全国大豆产量趋势偏差和平均晚播偏差的模型。

尽管三种方法和数据存在差异,但晚播对美豆平均单产影响的估计是相似的,即晚播比例每增加10%,产损集中在0.4-0.7蒲/英亩,中位数约为0.5蒲/英亩。根据当前的天气情况来看,美豆播种较晚(5月25日之后)将接近均值。因此,目前似乎没有太多理由将美国2020年大豆平均单产预测调高或低于趋势。当我们观察夏季天气情况时,情况可能会改变。
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