一文读懂USDA对美豆单产的预估方法
期货研究报告|商品研究 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 2023年09月25日 核心观点 美豆单产特点： 美豆单产形成关键期为R3-R6，此阶段产量损失不可逆 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。 USDA预估单产规律： 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。 USDA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。 USDA同步跟踪指标特点: 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。 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。 目录 contents 01美豆产量形成和影响因素 02 USDA对美豆产量估算程序 美豆单产预估方法、单产预估趋势 03 USDA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 营养生长阶段（VegetableStages）： VE：发芽期 VC：子叶期 V1-V6：n取决于三子叶个数 子叶 三子叶 V2大豆 V5大豆 生殖生长阶段（ReproductionStages）：R1-R8 生长阶段描述作物生长阶段全称标志 R1开花BeginningBloom主茎任意节上有一朵花开放 R2FullBloom此后，从R2.5-R3植株上新开花速度减慢，到R5时会完全结束 R3豆荚发育BeginningPod主茎任意节上出现0.5cm长的幼荚 R4FullPod R5种子发育BeginningSeed主茎任意节上荚果内种子长度达3mmR6FullSeed R7成熟BeginningMaturity主茎上的一个正常豆荚已达到成熟豆荚的颜色 R8FullMaturity R1大豆R3大豆R5大豆R7大豆 单产定义： 单位土地面积收获的种子干物质重量。 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 大豆单产=豆荚×重量 面积豆荚 = 节点× 面积 节点 花×�𝐸�×重量 豆荚 �𝐸�=1−花朵败育或豆荚脱落比例 （花×�𝐸�=豆荚数） USDA对美豆生长阶段统计指标 R1-R3产量损失可逆，新花对产量损失有补偿作用： R1-R5为开花期，持续新开花意味着豆荚数增加的可能 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。 R3-R6产量积累决定期，高度依赖外部天气： 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。 R3后作物不具有弥补产量机制，对环境依赖性较强。 R7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。 USDA对美豆生长阶段统计指标 大豆生长阶段 缩写 阶段 单产影响 VE 出苗期 VC 子叶期 营养生长阶段（VegetableStages) V1V2 第一个三出复叶第二个三出复叶 V3 第三个三出复叶 V4 第四个三出复叶 V5 第五个三出复叶 V6 第六个三出复叶 （-）损失50%叶片=3%减产 R1 初花期 R2 盛花期 （-）损失50%叶片=6%减产 R3 初荚期 （-）温度高、干旱：减少豆荚数、豆荚种子数、种子大小。 （-）败育压力过大：极大影响产量 （+）开花期长：通过弥补豆荚数量提高产量 R4 盛荚期 种子灌浆早期（R4.5-R5.5）最为关键。考虑灌溉以减少产量损失的关键时期。 （-）从R4到R6的任何压力都会比任何其他时间导致更多的产量下降。 R5 鼓粒期 （-）损失叶片100%=80%减产 （-）从R4到R6的任何压力都会比任何其他时间导致更多的产量下降。 R6 鼓粒满期 （-）从R4到R6的任何压力都会比任何其他时间导致更多的产量下降。 生殖生长阶段(ReproductiveStages) R7初熟期 温度降雨在此阶段及以后不会对理论单产造成影响。 （-）倒伏作物可能带来收获损失，降低实际产量。 R8完熟期 此阶段后需要5至10天的良好干燥天气，使大豆水分含量低于15%的收获标准。但此时天气温暖干燥大豆水分流失较快，应及时收获，防止损失。 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 2004-2016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： 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%。 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。 85% （%） 100 90 80 70 美国种植大豆转基因品种占比 趋势单产 平缓期 >93% 55 50 2000-2022美豆单产（蒲式耳/英亩） 2000-20032004-2022 60 45 50 40 40 30 2035 10 030 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 20002005201020152020 数据来源：USDA，招商期货 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： 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 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82cm 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。 数据来源：USDA，作物学报，招商期货 [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. 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。 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。 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。 油脂含量（%） 2004-2022 21 1986-2022美豆油脂和蛋白质含量（%） 油脂含量蛋白质含量 蛋白质含量（%） 37 20 36 19 35 18 34 17 1633 1986198819901992199419961998200020022004200620082010201220142016201820202022 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。 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（Maturitygroup，MG）为不同区域间大豆生育期的比较提供了统一标准。 美国各纬度地区适宜种植的生育期组 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。 Mourtzinis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。 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。 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。 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。 美豆阶段 平均天数 范围 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。 生育期组 播种日期 R1 R3 R5 R6 R8 4月24日 47 63 82 103 142 3.9 5月8日 35 55 73 91 125 6月17日 33 51 60 78 110 4月24日 48 65 85 108 144 4.2 5月8日 40 63 74 97 135 6月17日 38 52 64 81 117 4月24日 47 68 90 107 144 4.8 5月8日 34 66 78 103 132 6月17日 35 55 68 82 114 4月24日 50 68 85 111 147 5.3 5月8日 41 67 76 98 132 6月17日 39 53 67 83 123 播种-萌发 10天 5-15天 萌发-子叶期 5天 3-10天 子叶期-V1 5天 3-10天 V1-V2 5天 3-10天 V2-V3 5天 3-10天 V3-V4 5天 3-8天 V4-V5 5天 3-8天 V5-V6 3天 2-5天 R1-R2 3天 0-7天 R2-R3 10天 5-15天 R3-R4 9天 5-15天 R4-R5 9天 4-26天 R5-R6 15天 11-20天 R6-R7 18天 9-30天 R7-R8 9天 7-18天 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 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
