中国休耕的主控因素及其对粮食安全的影响研究

发布时间：2020-10-27 18:27

　　 近三十年中国经济“重速度、轻均衡”的发展方式导致生态环境持续恶化,不仅大量的优质耕地资源被城市或工矿占用,不合理的开发利用还进一步污染了水土资源,严重威胁着环境安全和公众健康,影响社会经济发展的整体持续性。2014年国家公布的《全国土壤污染调查公告》显示中国有19.4%的土壤点位数据超过国家发布的土壤环境质量标准,全国9个主要稻米产区大米中镉超标占10.3%,这说明正视食品安全问题已刻不容缓。为践行“青山绿水即是金山银山”的发展理念,逐步解决耕地污染问题,国家倡导实施休耕战略。先前学者已对休耕的内涵及其自然-经济-社会效益、农民休耕的意愿与补偿标准、耕地休耕具体的实施模式与对策等政策开展了广泛的研究,但对“休哪里?”、“休多少?”、“怎么休?”这三个最根本的问题未作明确回答,这不仅涉及到我国人口增长、膳食结构和经济发展等社会经济问题,还涉及到耕地质量、生态脆弱性、土壤污染程度等自然条件。此外,休耕对粮食安全的影响如何也需要进一步深入研究。为此,本文从土壤污染状况、耕地质量等级、地下水超采区空间分布和生态保护红线等影响休耕的主控因素入手,采用空间统计与分析方法,依据不同农区休耕的主控因素的差异对中国休耕区域进行划分,定量化评估不同的休耕情景(食品安全优先、耕地质量优先和生态保护优先)对粮食安全潜在的影响,最终探索在粮食安全约束下,综合考虑耕地数量安全、质量安全、生态安全的基于粮食安全优先的中国最优休耕方案。本文通过识别休耕主控因素、确定休耕对粮食安全的影响,为实现“藏粮于地”、农业发展可持续转型和国家粮食安全服务,可为国家层面上的休耕规划提供依据,对保障国家食品安全,推进生态文明建设和平衡新时代耕地利用矛盾具有重要战略意义。取得的主要结论如下:(1)影响中国休耕的四个主控因素在空间上呈不同的等级分布。中国耕地土壤总体复合污染占比为22.10%,以轻度污染为主,其中重度污染占比1.23%;中国耕地质量总体不高,以中等地为主,低等地和劣等地共占总面积的17.69%;中国地下超采区主要集中于华北、东北地区,轻度、中度和重度区分别为3.66%、3.83%、0.68%;中国生态保护红线划定范围内尚有耕地1961.61万hm~2,占耕地总面积的14.52%,其中,一级生态保护红线内占3.57%。(2)不同情景概念模型评估了中国休耕的优先组合。基于食品安全优先的低、中、高三种休耕目标组合的休耕面积比例分别为4.94%、9.64%和15.30%;基于耕地质量优先的低、中、高三种休耕目标组合的休耕面积分别占耕地总面积的6.65%、9.83%和19.52%;基于生态保护优先的低、中、高三种休耕目标组合的休耕面积分别占耕地总面积的5.70%、10.01%和20.58%。(3)在不考虑国家粮食安全与财政压力的情况下,中国休耕总面积为4434.69万hm~2,占耕地总面积的32.87%。依据不同区域休耕的主控因素差异,制定清洁去污型、地力提升型、节水保水型和生态保护型等休耕类别,并建议对不同等级、不同区域的耕地资源采取差异化的休耕治理措施。(4)不同休耕目标组合对粮食产能损失有着显著的差异。基于生态安全优先情景下高休耕目标组合造成我国粮食减产量为[17165.35,25386.62]万吨,远高于食品安全优先组合和耕地质量优先组合对粮食产能的影响。为保障国家粮食高度自给,中国最大可休耕规模为1818.27万hm~2,并置于自然-社会-经济系统下综合制定了考虑粮食安全低、中、高三种休耕方案,分别休耕992.98、1732.32和2964.10万hm~2。为切实保障农民生计,确保休耕补贴金额处于国家和地方财政可接受范围内,且不对国家粮食安全造成大的负面影响,建议将低、中、高三种休耕方案分别按1.7:5.1:3.2、3.9:2.4:3.7和2.3:3.6:4.5确定近期(2021-2025年)、中期(2026-2030年)、远期(2031-2035年)的休耕规模。在中国不同地区实施休耕应因地制宜,科学分类、分时期实施推进休耕方案,以期实现国家农业转型发展,提升粮食生产能力和保障国家粮食安全。该论文有图40幅,表25个,参考文献231篇。
【学位单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2020
【中图分类】：F323.211;F326.11
【部分图文】：

2基本概念与逻辑框架132基本概念与逻辑框架2BasicConceptsandLogicalFramework2.1基本概念(BasicConcepts)2.1.1休耕休耕（fallow）是一种耕作制度模式[103]。休耕是指对耕地进行休养生息，并辅以人工养护行为，如蓄水灌溉、消灭杂草等以恢复耕地地力，提高土壤质量[2,104]。为维护国家粮食安全，满足人均粮食需求，中国自改革开放以来一直倡导实施“集约农作”、发展“农作物间套复种多熟制”、“集约利用珍惜每一寸耕地”等“集约型”农业发展战略。目前，中国耕地因为长期“高负荷、连轴转”已出现土壤板结、肥力下降、耕作层变浅等诸多地力衰退现象[105,106]。为此，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中明确指出，践行轮作休耕制度是未来加强耕地资源保护和推动中国农业绿色协调可持续发展的重要举措[16]。图2-1休耕空间影响因素：尺度与维度[108]Figure2-1Thefactorsaffectingfallow:domainanddimension2016年，经党中央、国务院联合印发的《探索实行耕地轮作休耕制度试点方案》中明确指出休耕是为适应粮食市场供求变化和缓解中国农业转型发展突出矛盾作出的重大决策，既让疲惫的耕地休养生息，又能平衡粮食结构性矛盾和促进农业可持续、现代化发展[107]。休耕政策的顺利实施，至少受到农户意愿、耕地质量、生态环境、地方财政压力和国家粮食安全等五重维度的影响[108]（图2-1）。

硕士学位论文18浓度；二是污染样点地名反转地理坐标。采用Geosharp2.1获取采样点经纬度坐标，结合软件中的坐标转换工具箱以消除不同文献中所采用地理坐标系统偏差；三是采样点信息图像数字化。利用Getdata2.25和Arcgis10.1提取污染物含量柱状图、指数图、空间分布图中的浓度、位置数据。最终共筛选出关于耕地土壤污染物含量数据文献553篇，农田土壤样点位置1781个，包含样品数据5597个①（图2-3）。图2-3中国土壤污染样点位置空间分布Figure2-3SpatialdistributionofsoilsamplingsitesinChina采用SigmaPlot13.0绘制的土壤污染物浓度分布箱形图，其中部分采样点污染物含量高于国家《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》（试行）(GB15618-2018)[144]规定的污染风险筛选值（图2-4）。对收集的同一区域内样本数据按[X/4,4X]区间的污染物平均浓度进行异常值人工剔除，这些异常样本一般都是由特定的小区域的矿业活动或人为因素等引起的[145]。当大范围空间插值时如果不剔除这些异常样本会夸大过高或过低值区域面积，影响空间插值的精度[146]。①ZengS,MaJ,YangY,etal.SpatialassessmentoffarmlandsoilpollutionanditspotentialhumanhealthrisksinChina[J].ScienceoftheTotalEnvironment.2019,687:642-653.

2基本概念与逻辑框架19图2-4土壤样点污染物浓度箱线图Figure2-4Boxplotsofthecontaminants’concentrationsforthesamples2.3.2耕地质量数据来源与处理改革开放以来，中国城镇化建设占用大量优质耕地，尽管国家颁布的《土地管理法》中规定实行耕地占补平衡制度，但仍难破解“占优补劣”难题[147]。此外，自然灾害频频发生、农药化肥的大量投入、耕地资源高强度利用等导致中国耕地质量面临滑铁卢式下降[148]。由耕地质量下降带来的耕地生产能力低下、农作物减产、农产品品质难以保障等现象备受关注[141,149,150]。为此，本文基于2015年原国土资源部发布的中国耕地质量等别评价成果[151]，对耕地质量等别进行分析，识别出质量较差的耕地，为划定耕地休耕资源空间布局提供基础，从耕地质量维度进行了休耕规模确定与空间布局探索。2.3.3地下水超采数据来源与处理地下水是指埋藏在地表以下的重力水[152]。当前，中国快速城镇化建设导致地下水资源日益短缺，地下水超采的日趋严重性与普遍性已严重制约我国社会经济发展[153-155]。本文通过中国浅层地下水水位等值线及埋深图集前后时相对比图（1979年与2011年），运用水位变幅法[156]综合划定地下水水位下降区。其中，1979年浅层地下水水位等值线数据来源于《中国1979年水文地质图集》，而2011年数据从各省的《浅层地下水水位等值线和埋深图》直接获取，均由中国地质调
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本文编号：2858886