食品的产量增长模式

授权公开披露 授权公开披露 政策研究工作文件10990 食品的产量增长模式 见解和挑战 JohnBaffes小丽Etienne 发展经济学副总统办公室首席经济学家2024年12月 政策研究工作文件10990 Abstract 理解全球食品生产与生产率模式对于旨在解决贫困、粮食不安全和气候变化的投资和政策决策至关重要。本报告开发了涵盖98%的全球农业用地和食品产出的144种作物的全面热量基生产及产量指数。这些指数提供了跨各种作物和品种的标准测量方法，便于比较农业生产率，并整合各国和地区对全球食品生产贡献的数据。利用Box-Cox变换，分析发现线性模型最能近似描述产量增长。研究结果表明，在过去六十年中，全球产量增长并未出现可识别的放缓趋势。这转化为 进入平均年产量增加相当于每公顷增加近33公斤小麦的增长阶段。这些结果表明，在特定商品、地区或国家中观察到的任何减速已被其他地区的增益所抵消。从全球粮食供应的角度来看，这些发现令人放心；然而，随着全球人口和收入增长导致的粮食需求增加以及气候变化压力加剧，关于生产可持续性和食品可负担性的担忧仍然存在。研究强调了在面对不断演变的全球挑战时，采用战略性和可持续的农业实践以确保持续粮食安全的重要性。 这篇论文是由发展经济vicepresidency办公室首席经济学家办公室编制的。它是世界银行为提供研究开放访问并为全球发展政策讨论做出贡献的一项更大努力的一部分。该政策研究工作论文也在网上发布于<http://www.worldbank.org/prwp>。作者可以联系至jbaffes@worldbank.org。 该政策研究工作论文系列传播正在开展中的研究成果，以促进关于发展问题的想法交流。该系列的一个目标是迅速发布这些发现，即使展示尚未完全打磨成熟。这些论文标有作者姓名，并应据此引用。本文中表达的观点、解释和结论完全是作者的意见。它们不一定代表国际复兴开发银行/世界银行及其附属组织的观点，也不一定代表世界银行执行董事会成员或他们所代表的政府的观点。 由研究支持团队制作 粮食商品的产量增长模式：启示与挑战 JohnBaffes世界银行 小丽·艾蒂安爱达荷州的逆境Uni 果冻分类：Q10，Q18，Q11 关键词：产量增长、基于热量的方法、食品、粮食不安全 该论文的早期版本出现在PLOSONE.该项目部分得到了世界银行ProspectsGroup、美国农业部内部研究计划（NationalInstituteofFoodandAgriculture）、ResearchCapacityFund（accessionnumber:IdahoWheatCommission）的支持。作者的观点和发现仅代表其个人观点，不代表上述机构的观点。 7005605)和附属机构。 1.Introduction 随着全球人口在本世纪中叶接近100亿，农业生产力将在养活世界方面变得日益关键（Ray等，2013）。在过去六十年里，生产率的提高在很大程度上推动了粮食产量的增长。然而，食品作物产量增长率——衡量生产率的一个关键指标——在过去几十年被认为已经停滞不前（Alston等，2009；FAO，2009；Grassini等，2013；Ray等，2012）。这种评估引发了对粮食供应的担忧，特别是在人口增长率最高的低收入和中等收入国家，包括撒哈拉以南非洲地区（VanIttersum等，2016）。这一放缓还被指认为导致商品价格飙升和价格波动的原因之一（Helbling和Roache，2011）。 传统上，产量增长模式是通过单作物、基于重量的数据（例如每单位土地的公斤或公吨 ）在国家、区域和全球层面进行分析。尽管大量的实证研究表明普遍存在的产量增长减速或停滞（Grassinietal.2013；Lietal.2016；Rayetal.2013），但更深入的审视揭示了不同作物和地区之间存在显著的异质性。值得注意的是，在20世纪中期对绿色革命作出大规模响应并获得高产量增长的高收入国家似乎经历了停滞甚至减速。某些低收入国家，尤其是在撒哈拉以南非洲地区，也面临类似的问题，原因是对高产作物品种和生产投入品的获取有限。然而，与停滞和减速的观点相反，各种作物和地区的产量增长加速现象已被观察到（Finger2010）。 这种作物和区域之间产量增长模式的异质性提出了两个关键的研究问题：首先，整体全球作物产量是否经历了放缓或停滞？其次，不同商品、国家或地区的产量增长模式相似还是差异显著？尽管单一作物模型对于识别由天气模式、气候变化或特定作物技术改进引起的供应驱动问题非常有用，但它们无法全面评估多样化作物和区域的整体产量动态 。事实上，分析可持续性问题并解决粮食安全关切需要一个能够评估整个农作物谱系以 及不断变化的作物模式（这些模式可能由投入成本、国内和贸易政策以及需求方考虑因素如口味和偏好的变化驱动）的建模框架，不仅限于跨整个食品作物范围的整体增长模式。 在此背景下，本文针对这两个研究问题 通过引入热量为基础的方法来解决现有文献的局限性。我们不再采用传统的基于重量的度量标准，如公吨或千克，而是将年度作物产量转化为热量含量，并随后将所有食品商品的生产量和产量聚合为单一指标。这种聚合考虑了由于生产组成的变化、从低产作物向高产作物和品种的转变以及国家和地区重要性的变化而导致的异质性产量模式。此外 ，这种方法提供了一个易于实施但标准化且普遍适用的框架，用于从单个作物到商品类别再到全球总量分析和比较产量增长。 使用这些热量为基础的指数，我们应用统计方法来选择最合适的模型以绘制全球、区域及作物类别层面的商品收益率路径。分析包括来自联合国粮食及农业组织（FAO）的1961年至2021年间144种主要农作物的生产量和热量含量数据。这些农作物合计占全球农业用地面积的约98%。证据表明，在过去的六十年中，总体全球产量指数并未经历增长减速。因此，文献中记录的某些商品、地区或国家的增长缓慢被其他商品、地区的加速增长所抵消。 论文其余部分的结构如下。下一节总结了关于产量增长的文献。第三章讨论了综合产量指数、评估产量增长的建模框架以及数据。第四章呈现了研究结果。最后一节进行总结 ，并讨论了进一步研究的途径。 2.文献综述 评估产量增长绩效的文献可以大致分为三个主要流派。一个流派侧重于从实验数据中分析产量增长，作为植物科学家识别性能细微差异和帮助选择作物品种的工具（Crow1998；Kiær等，2009；Reiss和Drinkwater2018）。第二个流派关注产量分布的统计分析，旨在帮助农民根据作物品种做出知情选择，并协助保险业确定潜在作物损失的保费。这一领域的开创性贡献包括Day（1965）早期的研究，随后被Just和Weninger（1999）、Atwood等人（2003）、Norwood等人（2004）以及Sherrick等人（2004）扩展和深化。第三个流派，尤其在当前背景下和本节的主题中，通过可持续性和粮食安全的角度来审视产量增长。 在这一研究领域，关于产量增长是否已经遇到减速或停滞的问题一直存在广泛的争论，大多数研究主要集中在谷物和油籽作物上。从全球角度来看，Alston等人（2009）进行了一项全面的研究，记录了粮食产量增长率的明显放缓。他们的发现强调，如果这种减速持续下去，将对食品价格趋势产生深远的影响。Cassman（1999）则进一步指出，谷物作物的产量增长率可能远远低于预期的食物需求增长速度。Ray等人（2012）考察了四大农产品（玉米、大豆、小麦和稻米）的产量趋势，结论是，在许多地区产量仍在上升，但值得注意的是，大约24%到39%的大面积种植区域显示出微乎其微的改善、停滞甚至大幅下降的趋势。后续研究（Ray等人，2013）表明，这些农产品的产量增长速度远低于到2050年满足预期食物商品需求所需的水平。 在区域层面，VanIttersum等人（2016）指出，撒哈拉以南非洲地区的产量停滞对粮食安全构成了严峻风险，尤其是该地区人口预计将在2050年达到21亿（2020年为14亿）。伊isu米等人（2014）使用网格级数据发现，在南半球广泛区域内，四大作物的产量稳定性有所增加，这与此前关于这些地区产量停滞和崩溃的发现相吻合。林和胡伯斯（2012 ）分析了47个地区的小麦产量数据，发现其样本中大约一半的生产继续呈现线性增长趋势，而另一半则表现出产量停滞。米歇尔和莫科维斯基（2013）估计，在1961年至2010年间，欧洲、亚洲、非洲和美洲多个国家的小麦产量增长速度超过每年每公顷0.06吨，但在许多其他国家则出现了停滞。通过对1960年至2012年间24个非洲国家的研究，佐藤等人（2015）发现，有15个国家的小麦产量增长加速，而其余国家则出现产量停滞或下降。 Numerous研究探讨了国家层面作物产量的增长情况。在对中国1980-2010年期间的产量表现进行集中分析时，Li等人（2016）观察到50%的水稻生产区域、54%的玉米生产区域以及近16%的小麦生产区域出现了产量停滞现象。在分析中国粮食安全状况时，Wei等人（2015）发现，在所研究的地区中，有53.9%的水稻产量面临显著停滞，其次是玉米占42.4%，小麦占41.9%。Finger（2010）发现，在1961年至2006年间，瑞士的大麦和燕麦产量保持线性增长趋势，而小麦等其他商品则经历了产量增长减速。Madhukar等人（2020）在对1967-2017年间印度29个州的产量进行分析时发现，大麦、玉米和燕麦的产量增长保持线性趋势，而小麦等其他作物则经历了产量增长减速。 发现近年来在小麦、水稻和玉米的收获面积中，分别有76%、47%和18%的面积未表现出产量改善。 尽管上述研究回顾中普遍持较为悲观的看法，值得注意的是，并非所有研究都持这种观点。在一项有影响力的作品中，Alexandratos（1999）认为全球农业生产有望满足，甚至可能超过食物需求。Alexandratos还强调，关键问题在于持续存在的贫困挑战。 性质 低收入国家。同样，期刊上的一篇社论（2020）从一个较为细腻的角度探讨了生产力增长和粮食安全问题，指出根据该领域研究进展的不同，到2050年满足全球粮食需求并在可接受的成本水平上是可以实现的。Ausubel等人（2013）也表达了类似的观点，强调过去50年间农作物产量有了显著提升，同时人均热量需求相对于GDP的比例也出现了明显的下降。 总结而言，关于产量增长趋势的文献提供了混杂的证据，研究结果因具体商品、国家、地区和时间周期的不同而有所不同。虽然有些研究指出某些作物和地区的产量有所下降或停滞，但其他研究则报告了产量加速增长或保持线性增长的趋势。这引发了一个关键问题：从全球角度来看，总体作物产量是否经历了停滞或减速？大多数研究主要采用了基于重量的产量来分析单一商品的生产率增长。然而，这种做法未能充分捕捉到所有综合商品中生产率变化的速度，这对于分析粮食安全和可持续性挑战至关重要。在此研究中，我们建议根据作物的热能含量构建全球产量增长指数，以评估全球、区域和商品层面的总体产量增长模式。这些模式将在后续部分进行讨论。 3.方法和数据 指数在商品市场中已被应用于多个场景，例如将各种商品价格聚合为单个指数以及构建综合农业生产效率指数。聚合过程中的一个关键问题是选择合适的权重。例如，世界银行的商品价格指数中的权重基于新兴市场和发展中国家的出口值（WorldBank2024）。在农业生产力研究中，权重通常基于由粮农组织（FAO）国际作物价格得出的价值，这些价格以每吨Geary-Khamis美元或“国际美元”衡量（PrasadaRao1993）。许多研究采用了基于FAO的聚合方法，包括Adamopoulos和Restuccia的研究。 (2022)基于微观地块数据研究跨国农业生产力；Gollin等（2014）研究了玉米、水稻和小麦在各国之间的农业生产力差异；Mekonnen等（2015）调查了发展中国家的技术效率