一文读懂USDA对美豆单产的预估方法

•招商农业-王真军•wangzhenjun@cmschina.com.cn•联系电话：0755-83519212•执业资格号：Z0010289 Ø美豆单产特点： ü美豆单产形成关键期为R3-R6，此阶段产量损失不可逆 ü转基因美豆（耐除草剂型）提振美豆单产潜力，2004-2016年潜力持续释放使美豆单产呈现趋势上升，2017年后美豆进入高单产平台期，趋势平缓。ØUSDA预估单产规律： ü豆荚数： 近年美豆植株9月后仍继续生长，豆荚数持续上升直到收获前；豆荚数区分各州高单产、低单产。üUSDA预估单产： 8月-11月误差逐渐减小； 2004-2016年终产前USDA对单产预估偏低，2017-2022年终产前USDA对单产预估偏高。ØUSDA同步跟踪指标特点: ü作物生长进展：全美大豆种植进度差异在1-2个月，根据历史美豆生长进度的统计，有超出50%的全美大豆同时处于R3-R6的时间为8月初-9月上旬。ü优良率：8月初-9月上旬美豆处于关键生长期，此阶段优良率极易受到外界天气胁迫而调整，但整体趋势代表单产预期 的走势。 01美豆产量形成和影响因素 02USDA对美豆产量估算程序美豆单产预估方法、单产预估趋势 03USDA对美豆跟踪指标和关注点单产参考指标：优良率、作物生长进展 01 美豆产量形成和影响因素 1-1大豆生长阶段国际标准——营养生长阶段 Ø营养生长阶段（Vegetable Stages）：üVE：发芽期üVC：子叶期üV1-V6：n取决于三子叶个数 1-1大豆生长阶段国际标准——生殖生长阶段 数据来源：NCBI，NDSU Extension，招商期货 1-2从单产决定因素角度，确定产量损失可逆期和决定期 Ø单产定义：ü单位土地面积收获的种子干物质重量。 Ø大豆单产决定因素：单位面积上节点数、每个节点上开花数、SET、种子重量 数据来源：Seed Biology and Yield of Grain Crops，招商期货 1-2从单产决定因素角度，确定产量损失可逆期和决定期 ØR1-R3产量损失可逆，新花对产量损失有补偿作用：üR1-R5为开花期，持续新开花意味着豆荚数增加的可能 ü新花增速到R3显著放缓，对产量的补偿作用逐步减弱，直至R5后不再开花。此阶段天气给产量带来的损失可以通过增加豆荚数弥补。ØR3-R6产量积累决定期，高度依赖外部天气： ü干物质重量迅速积累，对异常环境敏感，任何外部胁迫都可能不利于种子发育，致使单产下降。 üR3后作物不具有弥补产量机制，对环境依赖性较强。 ØR7后单产基本确定：生物量积累达到峰值，此阶段及以后不再受外部环境影响，待到水分由35%降低至15%（R8）即可收获。 1-4转基因品种提振美豆单产潜力，趋势单产近年转为平缓期 Ø2004-2016年趋势单产来自于转基因美豆释放的潜能，2016年美豆单产阶跃至新阶段，增速放缓： ü由于大豆营养生长期植株矮小，容易受到杂草遮挡影响生长，且除草剂同样也会对大豆自身产量带来损失，耐除草剂型转基因大豆能从杂草管理方面为大豆植株的正常生长提供保证。1996年转基因种子进入美国市场，2000-2004年耐除草剂型（HT）转基因大豆种植面积占比从54%迅速提升至85%，到2010年始终保持在93%以上，2021-2023连续3年种植面积占比为95%。 Ø大量研究表明，2004-=年后美豆单产呈现强线性增长，转基因大豆种植面积占比长期保持在较高水平是美国单产的趋势上升驱动力之一。 数据来源：USDA，招商期货 1-4转基因品种重量、株高、生育期较普通品种品质更稳定 Ø根据USDA发布的南北大豆区试品种调查报告，白智媛等人[1]进行统计和建模发现： ü重量：近30年美国大豆区试品种的百粒重总体呈现下降趋势, 1991-2003年百粒重年均降低0.12g，2004-2019年间百粒重无明显变化ü株高：近30年美国大豆区试品种的株高总体变化趋势不明显,1991-2003年和2004-2019年大豆的平均株高分别为81cm和82cmü生育期：近30年美国大豆区试品种的北部生育期无显著变化, 2004年前后平均生育期分别为126天和127天。东海岸地区的生育期在2004-2019年的平均生育期为134天,较1991-2003年增加15天;中南部地区在2005-2019年呈显著上升趋势,年均增加0.82天,平均生育期为138天。 [1]白智媛陈向阳郑阿香张力邹军张大同陈阜尹小刚.1991-2019年美国大豆区试品种(系)农艺和品质性状时空变化特征[J].作物学报, 2023, 49(1):177-187. 1-4转基因品种蛋白质含量下降、油脂含量上升 Ø根据USDA2022大豆质量报告，近年油脂含量逐渐升高，蛋白质含量逐渐降低，且2021年蛋白质含量达到历史低点33.5%，油脂含量达到历史高点20.0%。但2022年没有继续这种趋势，总体而言，近年趋势变化逐渐放缓。 ü油脂：2004年-2022年美国大豆油脂含量总体呈上升趋势,1986-2003年和2004-2019年的平均油脂含量分别为18.6%和19.0%，且2004年后，蛋白质以年平均0.04%的速度上升。 ü蛋白质：2004年-2022年美国大豆蛋白质含量总体呈下降趋势, 1986-2003年和2004-2019年的平均蛋白质含量分别为35.4%和34.5%，且2004年后，蛋白质以年平均0.07%的速度降低。 1-5全美生长进度差异较大：不同纬度地区适宜不同生育期组品种 Ø生长周期过短会导致大豆干物质积累不够充分，生长周期过长会导致高纬度地区大豆有遭受霜冻的风险：大豆对光照时间长短和温度反应敏感，R3期后长光照天数的增加，会使R3-R6产量积累关键期的持续时间更长，延长大豆整个生长周期。Ø为了更好的将生长周期不同的大豆品种播种到最适宜的产地，将大豆根据生育期长短分类是很自然的处理方法。国际通用的 生育期组（Maturity group，MG）为不同区域间大豆生育期的比较提供了统一标准。 数据来源：Kantolic AG（2007）, Cool Bean，招商期货 1-5全美生长进度差异较大：适宜天气下早播最大化产量潜力 Ø种植日期是决定产量潜力的一个重要因素，大豆产区都存在一个最佳种植日期，产量存在上限。如果夏季晚些时候的气候条件适合大豆生产，那么推迟播种将是产量的主要限制因素。 ØMourtzinis等人（2017）发现，种植日期和生育期组MG可以极大影响产量和大豆成分。ü相同品种的大豆，蛋白质含量随着播种时间的延迟而 增加，油脂含量则以相同速率下降。ü对于北方玉米带的豆农而言:种植日期和生育期组（MG）的确定将会极大影响产量和大豆品质。结果表明，早播（4月下旬-5月上旬）与MG2生育期组使产量潜力达到最高；若以高蛋白质含量大豆为首要目标，则要在降低产量方面做出妥协。 1-5全美生长进度差异较大：生育期组和种植日期共同导致 Ø为了使当年产量潜力达到最大，豆农会根据播种月的天气选择合适种植日期，并且根据种植日期提前或延后，在适宜纬度的基础上调整生长期长或短的不同生育期组大豆。这些决策使得全美范围内，大豆生长进度前后差异过大。Ø田纳西州灌溉条件下试验田，不同生育期组的大豆于不同日期种植的生长阶段和大约天数。 02 USDA对美豆产量估算程序和规律美豆单产预估方法、单产预估趋势 2-1市场博弈关键：USDA单产预估值为博弈焦点 Ø美国农业部国家农业统计局（NASS）负责为美国农业提供及时准确的统计数据。NASS在其每月作物产量报告（CropProduction）中公布各州和全国收获面积、单产、总产量的预测。这些官方统计数据反应了NASS农业统计委员会（ASB）在审查了当前和历史调查数据，结合天气作物状况后达成的共识统计数据。 Ø农作物产量预测和估算有两个组成部分：待收获的英亩数和每英亩单产。完整的预测和估算计划包括：确定生长季节开始时的种植面积、估算作物收获面积、预测单产，估算收获后的最终面积和产量。ü玉米和大豆的估算种植面积基于6月前两周对种植者的调查报告得到的，估算收获面积在整个作物生长期进行检测。 ü预测单产根据8月份的农业单产调查报告进行调整，9-11月的预测单产则根据NASS的农业产量调查（Agricultural YieldSurvey，AY）和客观产量调查（Objective Yield Survey，OY)进行调整。ü最终收获面积和单产在次年1月的Crop Production年度报告中确定终值，次年10月对上一年度进行修正。 2-1市场博弈关键：NASS主导的产量调查和覆盖范围 客观产量调查（Objective Yield Survey) 农业产量调查（Agricultural Yield Survey） 统计范围涵盖NASS估算计划中包括的所有主要大田作物 涵盖小麦、玉米、大豆、棉花 从地块样本抽样，对每个地块中随机分布的植物进行计数和测量 统计方法被抽样的种植者每月需要提供对自己种植的作物产量前景的评估 反应信息从当月第一天到调查当天的作物生长条件和天气事件对今年产量的影响，这种判断是受访者在特定时间内根据自身经验做出的判断，最终结果反应的是集体看法。历年AY调查数据也可以作为产量预测的一个部分。月度OY数据和季节性生长条件之间的隐含关系可以较为明确的评估”非正常“降水和温度对作物的影响。与正常情况的偏离可以用作历史年份范围进行评估。 2-1市场博弈关键：单产估算方法和其包含信息 Ø客观产量调查（Objective Yield Survey，OY）是经过科学设计的、基于实际计数和测量的产量预测及估算调查。 Ø调查覆盖范围： ü阿肯色州、伊利诺伊州、印第安纳州、爱荷华州、堪萨斯州、明尼苏达州、密苏里州、内布拉斯加州、北达科他州、俄亥俄州和南达科他州Ø调查内容： ü耕地作物行距ü豆荚数ü豆重ü收获损失（收获后统计） 单产预估数据基于截止到当月月初的美豆生长环境，下一次单产调整依据的天气变化增量为当月天气。 2-1市场博弈关键：OY调查中根据生育期组对美豆分类并预估 Ø每次调查员实地计数时，根据作物生长情况确定大豆生育期组（Maturity group，MG），生育期组区别了在同样环境下大豆生长速度的不同。 Ø当大豆处于Maturity 2时，叶子仍然为绿色，大豆还需继续生长。此阶段根据能计数的指标，分为1-7不同的预测模型估算最终单位面积（每18英尺）豆荚数。 Ø当大豆处于Maturity 3-5时，美豆处于鼓粒期满及之后的阶段，此时可以根据豆荚数对大豆单产进行估算。 2-1市场博弈关键：预估单产计算乘数为豆荚数和重量 Ø毛单产估算（未减收获损失）： Ø豆荚重量：收获后送往实验室检测，收获前都采用过去5年平均值预估单产Ø每18平方英尺毛单产（未减收获损失） 单产=毛单产-收获损失 Ø估算豆荚数/18平方英尺：株数/18平方英尺、豆荚数/株数 Ø估算每18平方英尺植株数：历史数据进行线性回归，各州R-squared很少低于0.9 豆荚数：未生长完全的植株根据模型预测收获期豆荚数 Ø估算每株豆荚数： üV1：每18平方英尺株数üV2：每株主茎节点数üV3：每株有开花、干花或豆荚的侧枝数üV4：每株开花、干花、豆荚数üV5：每株豆荚数 2-2OY调查规律1：近十年美豆于9月调查后继续生长，豆荚数向上逼近终值 数据来源：USDA，招商期货 2-2OY调查规律1：近十年美豆于9月调查后继续生长，豆荚数向上逼近终值 数据来源：USDA，招商期货 2-2OY调查规律1：近十年美豆于9月调查后继续生长，豆荚数向上逼近终值 Ø根据NASS发布的OY调查原始数据集，堪萨斯州和阿肯色州存在不同程度统计缺失 数据来源：USDA，招商期货 2-2OY调查规律2：豆荚数为区分各州单产高低的主要因素 数据来源：USDA，