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张斌等:实施“藏粮于地、藏粮于技”战略 必须守住耕地红线,持续保育耕地和土壤质量

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  耕地是粮食安全的命根子,是稳住粮食安全的压舱石。我国现有耕地的资源环境承载力已接近极限,另一方面,在工业化、城镇化发展和国民食物消费结构改善等增加用地需求下,我国用于口粮生产的耕地总量呈现减少趋势,稳定粮食产量和耕地有限数量之间的“紧平衡”将长期存在。这就要求大家时刻绷紧耕地保护这根弦。建国初期,毛爷爷主席提出的农业增产八字宪法“土、肥、水、种、密、保、管、工”,“土”位列位首。2021年的中央一号文件指出,保障粮食安全,关键在于落实“藏粮于地、藏粮于技”战略,首先要解决好种子和耕地两个要害问题。种业是农业基础,种子是农业“芯片”,被认为是“藏粮于技”的核心载体。从粮食生产的角度,包括“肥、水、种、密、保、管、工”等所有的农事活动都在“土”上进行。新时代,习大大总书记突出种子和耕地的要害地位,意味着耕地将承担着“种子+”的责任。耕地和土壤质量不仅要保证现有种子能种出高产,而且要保证未来种子能实现增产。

  与种子相比,社会对耕地关心的热度还不够高、音量不够大、维度不够广;对“藏粮于地”认识不全面,对耕地和土壤质量保育的重要性以及科技创新需求的认识不足。为此中国农业科学院耕地质量监测与保育创新团队及相关专家根据国内外研究结果,提出一些看法和意见,希翼引起关于耕地问题和“藏粮于地”战略更高关注和更广泛讨论。

  一、耕地是粮食安全的命根子,守住耕地数量红线的同时还需保育耕地和土壤质量。

  耕地是土壤用于生长农作物,生产农产品的土地类型,是农民和土壤生物最重要的生活环境,且受到持续不断高强度农事活动的物理干扰,并接受、转化和消纳大量非耕地产出的有机物和化学品。地球上陆地面积的局限性和土壤形成过程的缓慢性,决定了耕地像石油和矿产一样,是一种不可再生的、基础性的自然资源,是国家安全和发展的基石。与石油和矿产资源不一样的是,耕地是一种不可移动的、难以替代的固定资源,是农民财富的主要来源。耕地的最大价值是保持其形态和用途不变,持续不断生产农产品满足人类和土壤生物健康所需食物的同时,为当地农民提供健康的生活环境。因此,耕地也是我国实现生态文明建设和乡村振兴战略的重要物质基础。

  人类最初通过驯化野生生物和开垦耕地解决粮食需求。现代社会基础设施建设和工业化发展加速了耕地开垦和耕地用途变更,同时提高了作物单产,实现了人口增长条件下的粮食安全。目前,我国耕地开垦潜力非常有限,作物单产短期可能难以取得突破性提高,但是耕地用途变更需求压力不断增加,在守住“18亿亩耕地红线”的同时,只有不断保育耕地和土壤质量,发挥现有良种的产量潜力,通过促进耕地均衡增产,稳定维持现有粮食生产能力,才能确保国家粮食安全万无一失。

  耕地质量是指耕地的农作物栽培适宜性、生产力大小/潜力(耕地地力)、可产生的经济和生态环境价值。耕地质量既受气候、地形、工程和生态等耕地空间要素差异性影响,也与土壤管理和利用有关,但是耕地质量评价指标中考虑的土壤属性指标较少。高标准农田建设通过平整土地和改善田间输配电、灌溉排水和机耕道路等耕地基础设施状况,保护耕地面积,通过改善立地生态环境条件提高农作栽培的适宜性和耕地地力,使之利于强化农业科技服务,提高耕地作业效率,水肥药投入品利用率和劳动生产率。因此高标准农田建设是耕地质量建设的最重要抓手,对均衡增产具有十分重要的意义。

  土壤质量是指土壤维持农作物生产、环境保护以及生物健康等功能的能力。与耕地质量不同,土壤质量评价中没有考虑耕地的空间属性和经济价值。土壤质量与土壤健康的定义基本一致,但土壤健康更强调土壤生物控制的功能。土壤质量既受气候、母质、生物、地形和时间等土壤形成因素的影响,也受土壤利用和管理措施等管理因素影响。土壤有机质与土壤矿物结合形成土壤团聚体,决定土壤结构及其中一切土壤过程;同时,土壤有机质为土壤生物提供能量,影响土壤养分转化和循环。因此土壤有机质、土壤结构和土壤微生物及其相互关系决定了土壤水分养分的循环、保持和供应,与土壤酸碱度和有效养分含量一样,是非常重要的土壤质量指标。我国及世界各地土壤质量所面临最大威胁包括:地表硬化掩埋、土壤侵蚀、土壤有机质下降、土壤机械压实、土壤污染、土壤盐碱化、土壤酸化、土壤生物多样性下降以及土壤淹水和滑坡。修复退化土壤不仅需要很大经济投入,而且需要时间。

  农业农村部2020年第4期公报指出,全国现有20.23亿亩耕地中,耕地质量可从高到低分十个等级。其中,评价为一至三等的耕地面积为6.32亿亩,占耕地总面积的31.24%。这部分高产耕地基础地力较高,基本不存在障碍因素,应按照用养结合方式开展农业生产,确保耕地质量稳中有升。评价为四至六等的耕地面积为9.47亿亩,占耕地总面积的46.81%。这部分中产耕地所处环境气候条件基本适宜,农田基础设施建设具备一定基础,障碍因素不明显,是今后粮食增产的重点区域和重要突破口。评价为七至十等的耕地面积为4.44亿亩,占耕地总面积的21.95%。这部分耕地基础地力相对较差,生产障碍因素突出,短时间内较难得到根本改善,应持续开展农田基础设施和耕地内在质量建设。

  按照四到六等的中产耕地面积的基础地力平均提高1个等级,亩产增加100公斤左右测算,可实现新增粮食综合生产能力1200-1600亿斤,相当于新增同等地力耕地2.24亿亩。耕地基础地力提升,不仅需要一次性投入的高标准农田建设投入来保有耕地面积和提高耕地立地条件,更要依靠政策和科技创新,持续不断定向保育土壤质量,以确保即使作物单产不能取得突破性提高的条件下,也能通过耕地均衡增产保持粮食产能。因此耕地既是“藏粮于地”的核心载体,也是“藏粮于技”的重要载体。

  二、我国耕地利用与保护存在的突出问题

  在法律、行政、经济手段多管齐下,通过土地整治、土地复垦、耕地占补平衡、高标准农田建设等耕地质量建设工程,弥补了耕地数量与质量损失,有效遏制了乱占滥用耕地的势头,并引导了地方政府努力在节约、集约用地上狠下功夫,全方位坚守18亿亩耕地红线。通过实施测土配方施肥、轮作休耕、重金属污染治理以及东北黑土地保护利用等耕地质量保护与提升行动计划,保障了全国耕地和土壤质量水平总体稳定。耕地保护和利用有力地支撑了粮食生产的连年丰收。当前我国耕地数量接近保护红线,耕地利用强度和环境承载力处于逼近临界状态。在粮食安全新形势下,耕地资源面临数量难保、质量不高、配置错位、技术瓶颈等多重因素叠加,耕地产能稳定提升的风险加大,潜在威胁国家粮食安全。目前,一些地方耕地“非农化”“非粮化”问题仍比较突出,耕地数量保护意识薄弱、质量管理机制不完善、质量保护目标难以到位、持续增产的科技瓶颈有待突破。主要表现如下:

  (一)耕地资源数量接近保护红线,保障国家粮食安全风险增加

  我国18亿亩耕地红线是基于全国粮食消费需求总量6~7亿吨预期,以及国内国外两种资源统筹利用背景下提出的。目前我国粮食总产量连续6年保持1.3万亿斤以上,人均470公斤/年。预计本世纪20年代后半期我国人口将达到14.5亿峰值,要达到国际公认的人均400公斤/年的粮食安全线,我国粮食生产能力必须至少保持住现有水平。但是国内消费结构加快转型升级,粮食总需求继续刚性增长。同时,“非农化”“非粮化”持续侵占耕地,挤占粮食生产空间的格局短期内可能难以逆转。此外,虽然我国粮食产能基本满足主粮消费需求,但是每年进口粮食相当于近10亿亩耕地的产能,以此保持国内农产品供求平衡;受新冠肺炎疫情和逆全球化的影响,利用国外市场和国外资源的不确定性增加。面对新形势,未来粮食及主要农产品消费需求可能要更多地依托国内自己解决。此外,部分地区不愿将优质农田划入永久基本农田加以保护,或者为了便于未来耕地开发,在永久基本农田划定过程中,不愿将城镇与道路周边优质耕地划入,甚至将原已划入基本农田的优质耕地调出,用低等级耕地补充。继续以18亿亩作为耕地红线,保障国家粮食安全的风险可能会加大。

  (二)资源配置错位,影响粮食综合产能持续提升

  我国粮食产量十七年连丰,6年稳定在1.3万亿斤的水平,主要贡献来自北方黑龙江、河南、山东、安徽、吉林省和内蒙古自治区等。历史上的“南粮北运”现在彻底转变为“北粮南运”。近年来,我国南方长江中下游区和华南区水热条件适宜两至三熟的耕地面积减少,而东北三省、内蒙及长城沿线区水热条件适合一熟制的耕地面积增加。这导致北方粮食主产区耕地资源利用强度持续偏紧,过去一段时期华北地下水漏斗和东北黑土退化面积呈现持续增加趋势,环境承载力和粮食生产效率总体呈下降趋势,而南方部分地区耕地大量闲置抛荒,水热资源浪费;过度施肥加速土壤酸化,影响现有生产能力发挥。粮食调出省份为确保国家粮食安全作出重要贡献,在社会经济发展方面作出不少牺牲,但获得国家和粮食净调入省份的经济和生态补偿还不够多,可能影响粮食综合产能持续提升。

  (三)重用轻养,技术不到位,耕地和土壤质量提升缓慢

  目前一些平原地区农田质量提升工作开展较多,以坡耕地为主地区开展相对较少;已完成的部分项目建设标准和建设质量不高,农田内土壤质量提升技术建设投资缺失。由于可供开垦的耕地后备资源不足,“耕地占补平衡”政策实施过程中,有些地区占用沃土粮田,而补充的耕地大多为丘岗旱地,新开耕地基本没有形成耕作层或耕作层较薄,大部分新开耕地普遍缺乏行之有效的后续培肥措施,导致耕地和土壤质量差、产量低。这些因素限制了基本农田和高标准农田的农业综合产量潜力的发挥。

  区域性长期连作或单一种植制度,加之有机肥投入减少和不均衡施肥,导致土壤养分失衡,肥力利用效率下降;土壤侵蚀以及机械耕作加剧土壤板结和耕层变薄;不合理灌溉导致土壤次生盐碱化和重茬障碍严重;尽管化肥施用量近年来在下降,但过去二十年来,过量施氮肥等因素已导致全国耕地土壤pH平均下降0.2-0.4单位。一段时期以来,南方土壤酸化、水稻土低产障碍,北方土壤干旱盐渍化,东北土壤有机质下降,以及全国性的土壤机械压实板结和耕层变浅已成为限制农业产能的最重要因素,使得农业综合生产力和比较效益提升缓慢。

  (四)耕地和土壤质量提升科技创新和应用不足,基础地力没有显著提升

  我国土壤质量普遍偏低,基础地力贡献率仅为50%左右,远低于高质量土壤的85%左右的比例,成为作物高产品种潜力发挥的瓶颈。但自2005年以来,有关这方面的农业科技投入相对不足,“十三五”期间甚至没有耕地和土壤质量提升相关的国家科技攻关项目。在农业机械化、数字技术和生物技术快速发展的条件下,农业科技创新面临瓶颈,关键性技术突破缺乏,农业技术进步贡献率增速放缓。科技推进粮食产量增长正进入平台期。新形势下,耕地质量提升科技创新难以支撑种子增产潜能的发挥,让“藏粮于地、藏粮于技”战略面临更大的挑战。迫切需要加强贯穿耕地保护、高标准农田建设、土壤质量提升等全领域的科技研究和应用。

  (五)耕地利用保护制度建立和落实有待加强

  虽然我国有关耕地方面的法律制度在不断完善,但是现有耕地保护方面的法律法规基本是针对耕地数量保护的规定,而有关耕地和土壤质量保护的规定表述零星且不够具体。国家层面耕地和土壤质量保护建设专项立法缺失。现有法规中对耕地和土壤质量保护的一些规定过于泛泛、模糊不清。比如,我国《土地管理法》和《基本农田保护条例》对因已审批的建设项目造成耕地撂荒的,只是笼统的规定恢复耕种或缴纳闲置费;对承包经营基本农田的单位或者个人连续2年弃耕抛荒的,只是笼统的规定收回,但对于不按规定实行的行为,均没有相应的处罚措施。在耕地质量保护方面,虽然我国10多个省份也陆续出台了专门的耕地质量保护条例,但是地方耕地保护立法也存在立法内容不健全等问题。监督执法不严,违法追究过轻。目前我国耕地保护动态监测系统还不完善,导致很多地方违法使用、占用、征用耕地在巡察时才被发现,这大大影响了耕地执法监督的及时性。比如,各地在实行“占补平衡”时,实行偏差较大。耕地管理中仍然存在多头管理的问题。

  三、国际耕地资源利用和保护经验与启示

  (一)持续推动国家层面耕地利用和保护法制化

  针对席卷全美中西部的黑风暴事件,美国1930年代出台了《土壤和水资源保护法案》,美国联邦政府和相关州政府成立水土保持局。美国水土保持局1935年颁布《水土保持法》,除了联邦层面外,各州政府也因地制宜建立完整的法律法规体系和技术标准体系。1977年修订的《土壤和水资源保护法》赋予美国农业部在土壤、水及相关自然资源保护提升方面的战略评估和规划权力。2014年以来,美国《农业法案》中长期聚焦农业可持续发展项目,重点支撑农场应用资源环境保护技术解决土壤侵蚀与污染等问题。

  德国大约80%的土地所有权归自然人和法人私有,10%归公众所有,实行租佃经营与混合经营并存的耕地利用模式。德国建立起统一的耕地管理制度,包括土地产权、土地规划、权属确认、调整交易以及管理体系。通过编制三级土地利用规划,保证耕地规划和管理的有序运行。先后出台了《联邦土壤保护法》《联邦土壤保护与污染场地条例》《土壤评价法》《肥料使用法》和《肥料正确施用管理条例》等一系列法律法规。

  日本围绕耕地建设颁布实施了一系列相关的法律、法规、部门规章、规范性文件和技术标准、指南、手册等,包括《耕地法》《农业振兴地域法》《水利资源开发促进法》、《土地改良法》《农业机械化促进法》《农产检查法》、《河川法》《土地改良工程规划设计规范》《土地改良工程规划设计指南》《土木工程施工管理标准》等,为耕地建设和保护有序进行提供了重要制度保障。

  (二)持续增加政府预算投入,实施耕地利用与保护项目

  美国新《农业法案》规定每年用几十亿美金支撑休耕和其它环境保护项目,客观上降低农业生产成本,保障农民利益,提升其产品的国际市场竞争力。1985年美国开始轮作休耕制度,通过农民自愿参与和政府财政补贴,实施10-15年休耕等长期性植被恢复保护工程,鼓励美国农场通过实行免耕、覆盖作物等科学耕种、轮作休耕、土壤质量监测与评价等措施,在不使用更多资源的情况下生产更多的农产品。生产者采取改良土壤措施,实现提高农产品质量和环境质量的双重目标。美国农场主至少保证有3种用于轮作的作物、使用有机肥以及记录投入品等等,并严格遵守环保限制性条件。北卡罗来纳州通过联邦和州两级财政每年补贴2500万美金,补贴农户每英亩35-40美金用于轮作休耕项目。

  欧盟共同农业政策全面转向鼓励农业资源集约利用和环境保护,仅有一小部分政策支撑用来帮助农户抵御市场风险,几乎没有单纯刺激增产的支撑政策。在共同农业政策实施过程中,专门建立了休耕地补贴。按照欧盟共同农业政策要求,一是所有农场均应开展轮作、推动保护性耕作,形成用养结合制度化。鼓励农场试验种植多种绿肥或根据不同作物留茬和生长季、地力状况种植不同绿肥,有效保护了土壤肥力;利用作物秸秆残茬覆盖地表,部分农场采用免耕播种;按照经济成本核算的原则,使用有机肥做底肥,提高土壤有机质。二是土地管理有利于耕地整合和结构优化,德国推进农业机械化,改善田间道路状况,便于规模化经营和集约节约利用,提高土壤肥力和农业生产效率。三是土地补偿生态化。德国法律上要求地方政府设立“生态账户”,针对规划中受侵犯的自然和景观,乡镇必须采取弥补或替代措施,实施时所需要的土地可在所谓的“生态账户”中预留。

  日本针对农田细碎化和分散化严重问题,政府强调农田建设要注重耕地权属和地块调整,通过农田建设促进农用地的流转,扩大耕作单元(方田)面积,实现规模化经营。日本政府投入农田水利建设资金占各类公共事业资金投入首位,而且政府补助在耕地建设总投入中占据主体地位,同时中央政府还以贷款的形式将工程投入的30%左右提供给地方政府和农民。耕地建设工程投入,中央政府承担50-66.6%,地方政府承担37.5-29.4%,农民承担4-12.5%,工程面积越大,中央承担比例越大。

  (三)重视耕地利用和保护的科技创新,推动产学研结合

  美国农业科研对农产品产值贡献率达80%以上,成果转化率达到85%,得益于所形成的较为完善的科研攻关体系。美国通过了赠地学院法案等一系列立法,推动美国大学设立农学院,使大学为创新主体推广农业技术,实现农业产学研一体化。美国农业部下属的美国国家粮食农业研究所每年约有13亿美金,用来资助美国农业科研、教育和技术推广体系。项目分为两类项目:一是竞争类的,供全国所有科研机构、大学、企业和农户申请,用以开展科学研究、技术示范;二是定向类的,主要针对全美土地赠与农业大学开展定向研究。各州农业局也设立相应的资金项目,如密苏里州农业局和北卡罗来纳州农业局都有相应的资助项目,供相关研究机构促进农业科研、教育、技术推广一体化。

  德国农业从业者大约为102万人,占总人口的1%左右,但农场主均接受了相应的职业教育或者大学教育,具备了从事农业生产、销售等环节的多项技能。例如安哈尔特科技应用大学有3个校区,7个与农业相关的专业,30位教授,每年有2000名学生在这里学习培训,有55公顷试验田供学生进行试验,每年科研投入约为2500万欧元,已经形成了产学研基地。英国洛桑实验站,至今已有175年的历史,持续开展耕地资源利用研究。

  四、加强耕地利用与保护的对策建议

  (一)通过立法建立全国耕地建设和保护长效机制

  全面审视现行的《土地管理法》《基本农田保护条例》《退耕还林条例》等耕地资源单项法,加强法律层面顶层设计,建立综合约束机制。建立《全国耕地建设和保护法》,将耕地数量、质量与生态红线纳入相关法律。严守耕地18亿亩数量红线;严控耕地“非农化” “非粮化”倾向,坚守“耕地姓农”;继续实施“占优补优、占多少补多少”的耕地补偿制度;继续加强高标准和高质量农田建设;建立“用养结合”轮作和耕作制度,实施“藏粮与技、藏粮于地”战略,确保粮食产能足够保障国家粮食安全。

  (二)创新综合管理制度,落实耕地保护措施

  一是建立耕地数量和质量红线地方党委和政府负责制。以稳定现有粮食产能为最低基准,确定各级政府粮食等主要农产品自给率和保供给的安全红线,层层落实粮食安全责任,进一步明确区域耕地数量和质量保护目标与方式。完善粮食产销区间的利益补偿机制,探索差别化、定向化、精准化的粮食生产扶持政策。

  二是改革现行耕地资源管理体制。成立权责统一的耕地资源综合管理机构,具体负责对耕地资源数量和质量调查、空间规划、保护利用、综合协调、监测和督察,强化农业资源综合开发和国家宏观调控。以此为基础,优化粮食安全产业带的区域布局和生产结构,提升区域耕地资源高效与可持续利用能力,逐步扭转南北粮食产能失衡状态。

  三是建立健全耕地资源智慧监测督察体系。利用卫星遥感、物联网、云计算、大数据等前沿信息技术,摸清耕地资源数量和质量底数,系统监测耕地资源利用状体及其承载力动态变化。创新耕地数据管理模式,实现资源数据监测与开发利用“上图入库”的精准管理,建立耕地资源数量和质量核算制度、耕地承载力预警报告制度和公报制度。

  四是加强高标准农田建设,持续提升耕地质量及其综合产能。建立耕地利用和保护补偿和激励等政策支撑,发挥好金融、保险作用,撬动更多社会资本,稳定投入机制。升级地区农田水利基础设施建设,提高农田建设标准,新增土壤质量保育投入,切实增强高标准农田的抗灾、旱涝保收和高产稳产能力。加大我国西南和东北黑土地区坡耕地高标准农田建设进度和力度,防控土壤侵蚀和土壤基础地力退化。到2022年建成10亿亩高标准农田,以此稳定保障1.3万亿斤以上粮食(谷物)产能。

  (三)加强耕地保护和利用科技创新,落实“藏粮于地”战略

  一是建立长效机制,支撑耕地保护和利用的科技创新。为了协同提升土壤质量、耕地质量和粮食产能,追求单一田块优质高产与区域耕地均衡持续增产,提升耕地数量和质量监控和粮食安全预警能力,建设面向全国和区域耕地和粮食产能持续增长问题的国家耕地科学中心,打造全球耕地和粮食安全的科技人才培养高地。

  二是加强土壤质量提升理论、技术和物化产量创新。针对耕层浅化和硬化、土壤酸化、次生盐碱化、土传连作障碍、土壤重金属污染等土壤质量退化问题以及定向培育基础土壤地力要求,建立耕地和土壤信息快速获取、处理和应用技术,开展多点健康土壤培育实验联网研究,创新以生物和工程技术为主的耕地和土壤质量改良、修复和定向培育技术,加快落实西南、南方、华北和西北中低产田产能提升科技创新以及黑土带保护与利用科技创新项目。

  三是加强耕地质量和产能均衡提升理论、技术和物化产量创新。针对高标准农田建设、占补耕地质量提升和区域粮食产能均衡增产要求,融合土壤、育种、栽培、耕作、合成生物学、数字化、智能化和农机化理论与技术,构建绿色高效农业和保护性农业理论,创新景观单元耕地和土壤质量均衡化保育和提升技术、农用化学品的精控使用技术、自然资源的高效循环和可持续利用技术,生物(质)资源的增益调控技术、以及茬口接续减障增效技术,提高技术集成程度及可重复性,研制市场化的物化产品。体现新时代农业科学“跨尺度、多学科;高分辨,控变异;高通量,大数据;强生物,融机艺”的发展趋势。

  四是结合高标准农田建设、乡村建设、乡村振兴项目,科学制定耕地利用空间规划,建立乡村级别区块化和区域“红绿灯”制式的“用养结合”的轮作和耕作制度,协同推进粮食产能提升、农业面源防治和和生态环境保护。在国家粮食安全产业带,稳定主粮生产面积,建立主粮作物与豆科和十字花科作物轮作,配套保护性耕作技术体系,以耕地“托管”为抓手完善经营体系,促进空间优化,形成“区块化”“用养结合”轮作和耕作制度。并建立相应的技术支撑和保障、补贴和激励以及核查制度,优化耕地复种指数,增加资源环境承载力,均衡提升耕地基础地力和产能。建议首先在东北、华北、江淮和长江中下游地区开展试点。创新粮食安全产业带保护性农业示范推广模式,创新粮食安全产业带耕地保护和利用模式高效推广路径。

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