轉載海外觀點：伊利諾伊州春季種植窗口期考察

來源：市場資訊

（來源：南京瑪合雅）

喬納森·科佩斯和艾米麗·朱迪思·迪亞茲-瓦列霍農業與消費者經濟系

秦悅和關凱宇農業生態系統可持續發展中心伊利諾伊大學

根據作物保險數據，伊利諾伊州玉米和大豆的春季播種窗口期為61天，南部地區較長，北部三分之一地區較短。這可以說是整個作物年度中最關鍵的窗口期，因為播種延遲很可能導致產量下降。據美國農業部統計，自4月初以來的六周（42天）內，伊利諾伊州農民總共只有20.4天（48.6%）適合田間作業（美國農業部國家農業統計局，“作物進展”）。為了探討風險和保護問題，我們首先研究了這一至關重要的春季播種窗口期，本文將分析該窗口期內適合田間作業的天數。

背景

根據伊利諾伊大學的研究，“玉米和大豆在4月10日至30日之間播種時，產量可達最大產量的99%”，并且“在5月15日之前的幾周內，產量損失仍然相對較低（達到最大產量的94%），但此后迅速增加”。需要注意的是，6%的產量損失遠低于作物保險的免賠額——這意味著保險不予賠償，農民必須自行承擔損失。通常，春季多雨會造成土壤飽和，從而損害幼苗、增加病害壓力并降低氧氣供應，進而導致產量風險。但這種風險的產生并非僅僅取決于當日降雨量，而是首先體現在土壤濕度導致的田間作業日數減少和播種延遲。田間狀況和土壤濕度是降雨量、氣溫和其他天氣條件，以及土壤類型和其他田間特性（例如排水情況、生長中的植物或作物殘茬等）共同作用的結果。春季有效窗口期是指田間條件允許設備在田間作業而不會造成不可接受的農藝風險或土壤損害風險的較短天數。

種植覆蓋作物必然要應對春季的各種實際情況。大豆播種前種植黑麥可以提供土壤覆蓋、抑制雜草、減少土壤侵蝕、減少養分流失以及其他保護效益，但其中許多效益都依賴于春季生物量，而生物量又取決于終止時間。盡管這種做法有很多潛在益處，但覆蓋作物的種植卻給本已有限的春季窗口期增加了一項對時間要求較高的作業。覆蓋作物生物量、延遲終止、不利的播種條件、播種機或設備的性能、大豆的出苗情況以及播種日期等因素都會相互作用，從而增加產量風險。然而，任何風險都具有一定的條件性，因為覆蓋作物的管理可以避免產量損失，尤其是在播種和出苗條件有利的情況下。覆蓋作物還可以減少一些與天氣相關的長期風險，并減少因預防性種植而造成的作物保險損失，包括水分過多。

針對春季播種窗口期實施覆蓋作物的風險問題，我們開展了相關研究，并深入探討了適合田間作業的日期框架。根據對大豆產量影響的研究，我們將春季窗口期劃分為三個子窗口期：早期窗口期（4月1日至4月21日），在此期間，延遲播種造成的產量損失可能很小（0%至2%）；中期窗口期（4月22日至5月21日），在此期間，產量損失較為令人擔憂（2%至10%）；晚期窗口期（5月22日至6月20日），在此期間，產量損失（10%至25%）已超出作物保險的免賠范圍。

為了說明這種方法，圖 1 以伊利諾伊州麥克萊恩縣為例；我們不僅根據日歷日期，還根據田地可能適宜作業的日期來考察春季播種窗口。我們利用歷史數據和模擬數據，建立了4月1日至6月20日期間適宜春季田間作業的初步基準，從而可以將作物保險窗口與可能進行田間作業的日期進行比較。首先，如上所述，陰影帶將播種季節劃分為早、中、晚三個子窗口。其次，黑線表示該縣每天適宜田間作業的概率。該概率估計基于 2008 年至 2022 年不同地點的天氣和土壤條件的歷史數據和模型模擬。這些模擬是使用ecosys模型開發的，該模型是一個基于過程的模型，可以模擬給定天氣、土壤和管理條件下的潛在生物物理和土壤水分動態。我們應用模型模擬來評估適宜條件。第三，虛線水平線標示了60%的適宜概率閾值，我們將其作為保守的標記或指標，表明田間條件可以可靠地被認為適合田間作業——模擬結果表明，根據天氣和土壤條件，該縣至少60%的田地在當天適合田間作業。因此，實線中任何低于60%閾值的部分都表明，由于降雨、溫度或土壤條件等原因，歷史上不適宜作業的平均概率較高。

重要的是，這一初步基準（實線）概念表明，在關鍵的播種季節，適宜的田間作業機會可能每天都在波動。基于此，麥克萊恩縣的農民預計在春季早期窗口期21天中有16天適宜（76%），中期窗口期30天中有28天適宜（93%），晚期窗口期30天中有29天適宜（97%）。總體而言，這些結果表明，麥克萊恩縣的農民應該預期在整個春季窗口期內會有很多適宜的田間作業日。然而，為了更好地了解相對風險，我們需要在未來的工作中比較不同縣或地區的基準。至少從對春季窗口期的初步考察來看，麥克萊恩縣使用覆蓋作物的農民有一定的信心，認為終止覆蓋和播種通常應該在春季窗口期內完成。當然，春季任何事情都無法保證。

為了更清晰地展示春季窗口期每年的差異，圖2對比了2012年和 2019 年4月1日至6月20日期間麥克萊恩縣每日田間作業適宜性。虛線代表圖1中的基準線，即數據集（2008 年至 2022 年）中模型模擬估計該縣至少 60% 的田地適宜田間作業的日期（以點線標記）。基于該基準線，綠色條形圖表示我們估計窗口期內每日適宜田間作業的概率。灰色條形圖表示我們估計該縣適宜田間作業的田地比例低于60% 的日期。沒有條形圖的日期表示我們估計該縣所有田地均不適宜田間作業——這些日期極不可能適宜田間作業。

2012年和2019年的關鍵區別可能在于適宜田間作業的天數以及穿插其中的不適宜天數。2012年，適宜田間作業的日子更多更頻繁，也更連續，從播種季中期一直持續到6月初——農民可以連續多日完成田間作業。而2019年，適宜田間作業的日子則更為有限，并且常常被不適宜的天氣狀況所隔開，尤其是在播種季中期向播種季后期過渡的時期（5月2日）。時間安排至關重要，因為隨著播種季的推遲，延遲播種的成本會越來越高（可能導致產量下降，而這部分損失可能在保險免賠額范圍內）。如果農民錯過了這段時間的適宜播種日，他們可能不僅會損失一天的工作，如果潮濕或不適宜的天氣狀況持續，他們還可能損失好幾天的工作——這些延誤可能導致產量下降和損失，而這些損失不在保險的賠償范圍內。這時，覆蓋作物的潛在風險就更加明顯了：當像 2019 年這樣的年份，對時間要求較高的春季作業（如終止或播種）被推遲時，可作業天數的損失會迅速累積，并增加產量下降的可能性。

結語

春耕伊始，農民站在田間，無法預知有多少天的時間來完成所有工作，包括覆蓋作物等保護性耕作措施帶來的收益。為了評估保護措施和風險，我們初步構建了一個歷史基準，用于衡量春播及相關工作的完成情況。我們還對比了同一縣的兩個年份，以幫助農民更實際地理解春季風險。農民并非掌控固定的作業時間，而是根據天氣和農田條件，靈活安排可耕作的日子。而可耕作的日子和工作量都是有限的。例如，一臺傳統的24行播種機一天最多可以播種300英畝——當然，前提是整天作業期間沒有任何休息或設備故障。這樣的日子并不多見，而小型播種機、免耕播種機和條播機每小時和每天的播種面積都比較少。

面對這些限制、挑戰或風險，數據表明春季窗口期每年變化很大，而且在整個生長季內也會發生顯著變化。2012年的春季窗口期較為有利，大多數日子氣溫高于基準值，且適宜田間作業的概率很高。當然，那一年夏季中西部地區遭遇了歷史性的干旱，造成了大范圍的損失。保護性措施（例如覆蓋作物）對提高作物抗旱能力的影響仍然是一個重要的研究課題，但本文并未對此進行探討。

2019 年的情況則截然相反，那一年春季異常潮濕。農民無法下地耕作的情況可能會持續數天；風險不僅僅在于偶爾錯過一天，而在于錯過一天會迅速累積成多天的損失。根據降雨量和降雨前土壤狀況的不同，田地可能需要數天才能干燥，才能進行農機作業。這種情況可以說是覆蓋作物等耕作方式面臨的主要風險。如果覆蓋作物的生長導致耕作延誤，將播種推遲到不適宜播種的連續幾天，那么如果天氣不配合，僅僅錯過一天就可能導致播種時間大幅延遲。我們認為，正是在這種情況下，政策應該更好地幫助應對由此造成的損失。

作為一種保護性耕作措施，覆蓋作物也存在受天氣影響的風險；從長遠來看，這種做法可能具有保護作用，但在某些年份，當適宜的田間作業日數有限且大豆播種延遲時，則可能造成高昂的成本。這些案例表明，我們需要開展更多工作，以更好地評估春季田間作業風險何時會造成高昂成本、這種風險發生的頻率，以及政策如何才能更好地支持在氣候多變的播種年份實施保護性耕作——這些都是進一步研究和分析工作的起點，有助于政策的制定和創新。本系列后續文章將探討更多問題，首先分析這些風險可能造成的成本以及現有政策設計在財政支持方面的不足。