改革开放以来黑土地粮仓农业发展状况

中国网/中国发展门户网讯  我国东北平原行政区域涉及辽宁省、吉林省、黑龙江省和内蒙古自治区东部的赤峰市、通辽市、兴安盟、呼伦贝尔市（以下简称“内蒙古东四盟市”）；该区域集中分布着富饶的黑土类型土壤，是世界四大黑土区之一，非常适合于农耕。东北地区现有耕地3.59×107 ha，粮食产量占全国粮食总产的近 1/4，输出的商品粮占全国商品粮总量的 1/3，是名副其实的“第一粮仓”；由于在国家粮食安全中起着举足轻重的作用，东北地区被称作我国粮食安全的“压舱石”。近年来，东北地区粮食综合生产能力不断提高，国家粮食安全“压舱石”的地位持续巩固；但是，当前黑土地可持续利用中已凸显和隐含的一系列科学问题受到越来越多的关注，特别是长期高强度利用下黑土地质量退化的问题日益严重。因此，如何保障未来黑土地粮仓在国家粮食安全中的地位，事关国家粮食安全，已成为国家发展战略中的重大问题，挑战性巨大。 

 改革开放以来黑土地粮仓农业发展状况

粮食播种面积和产量持续上升，最大粮食生产基地和商品粮基地的地位稳固。1980 年以来，东北地区粮食播种面积由 1.55×107 ha 增加到 2019 年的 2.85×107 ha，粮食总产量由 1980 年的 3.70×107 t 提高到 2019 年的 16.54×107 t。1980 年，东北地区粮食总产量约为全国粮食总产量的 12%，到 2019 年已经提高到接近 25%；商品粮输出率接近全国商品粮的 1/3，成为我国最大的粮食生产基地和商品粮基地。

粮食生产结构变化显著，高产作物占比突出。改革开放初期，东北地区粮食作物以玉米、大豆、小麦和水稻为主。其中，玉米播种面积占粮食播种面积的 35%，是第一大粮食作物；大豆播种面积占粮食播种面积的 19%，是传统的优势粮食作物；小麦播种面积占粮食作物播种面积的 16%，在大兴安岭山麓平原及三江平原有较大规模的种植；水稻播种面积占粮食播种面积的 6%，主要散布在松嫩平原和辽河平原的低洼湿地。此外，高粱、谷子、荞麦、燕麦和各种杂豆等杂粮也有较大比例的种植，占当年粮食作物播种面积的 21%。改革开放后，随着国家对东北地区粮食生产要求的不断提高，该地区粮食作物种植结构经历了较大调整：产量较低的小麦和杂粮面积逐步缩减，代之以单产水平更高的玉米和水稻；同时，新增播种面积中，也以玉米和水稻为主。2001 年中国加入世界贸易组织（WTO）后，东北大豆受到严重冲击，种植面积下滑严重。在大豆补贴等政策支持下，大豆种植面积在 2016 年以后逐渐恢复。2019 年，玉米、水稻和大豆播种面积占粮食作物播种面积的比例分别为 54%、22% 和 20%，小麦播种面积占粮食播种面积的比例不到 0.3%。粮食播种面积在空间上形成了玉米比重最大、稻谷局部占优、大豆恢复性增长、小麦和杂粮全面缩减的粮食种植结构。

各省份粮食生产能力分化明显，黑龙江省和内蒙古东四盟市增产幅度大。东北地区各省份的粮食生产区域差异明显。辽宁省粮食播种面积由 1980 年的 3.22×106 ha，提高到 2019 年的 3.49×106 ha；粮食产量由 1980 年的 1.22×107 t，提高到 2019 年的2.42×107 t。40年间播种面积和产量分别增加了 8.30%和 98.92%。黑龙江省粮食播种面积从 1980 年的7.32×106 ha 发展到 2019 年的 14.34×106 ha，粮食产量由 1.46×107 t 上升到 7.50×107 t，分别增长了 95.92% 和413.10%，是东北地区粮食产量提升最多的省份。吉林省粮食播种面积由 1980 年的 3.52×106 ha，提高到 2019 年的 5.64×106 ha，粮食产量由 0.86×107 t 上升到 3.88×107 t，产量增加了 351.10%。内蒙古东四盟市粮食播种面积由 1980 年的 1.39×106 ha 上升到 2019 年的 5.02×106 ha，粮食产量由 0.23×107 t 提高到 2.73×107 t，粮食产量提高了 1 096.70%，是东北地区粮食产量提升最快的区域。

农业机械化水平提高显著，有力支撑了粮食生产的现代化。从 1980 年到 2019 年，东北地区农业机械总动力由 1.79×107 kW 上升到 14.61×107 kW，增加了约 7 倍；尤其是 2003 年以后，农业机械总动力增加速度明显加快，这与我国 2003 年以后粮食播种面积企稳回升及农业现代化水平稳固提高的趋势一致。与粮食播种面积变化不同，农业机械总动力年际波动小，总体平稳上升。区域内，黑龙江省的农业机械总动力增速最快，辽宁省和内蒙古东四盟市增加较为平稳。以辽宁省为例，1980—2019年粮食播种面积变化不大，但其农业机械总动力持续上升，这显示东北地区农业机械化水平显著提高，有力地促进了粮食生产现代化进程。 

黑土地粮仓粮食生产可持续发展面临的问题

黑土质量退化严重，粮食安全可持续性隐患明显

黑土地经过多年的高强度利用以后，面临着不同程度的退化。由于气候、区位、开发年限、资源禀赋和利用方式的不同，东北黑土地退化的程度和表现不尽相同，但共同特征是黑土层在“变薄、变瘦、变硬”。黑土层厚度每年下降 2—10 mm，耕层有机质含量比开垦初期下降了 40% 以上，50% 的农田存在紧实的犁底层、碱化层、白浆层等障碍层次。

“变薄”。东北自黑土区开垦以来，在水蚀、风蚀和冻融侵蚀的作用下，黑土层厚度在逐渐变薄；初垦时黑土层平均厚度 70 cm 左右，目前大部分在 40 cm 以下，侵蚀严重的地方则不足 20 cm，有的甚至出现了“破皮黄”。

“变瘦”。开垦前黑土耕层的有机质含量高达9%，开垦以后黑土耕作层的有机质含量在逐渐下降，20 年后降低了 1/3。目前，黑龙江省、内蒙古东四盟市、吉林省和辽宁省黑土耕层有机质的平均含量分别为 3.6%、3.4%、2.5% 和 1.7%。

“变硬”。容重是直观反映土壤紧实度的指标。已有研究表明，自然黑土的容重范围为 0.80—1.00 g/cm3（平均 0.90 g/cm3）；全国第二次土壤普查（1982年）时，黑土耕层的容重为 1.00—1.10 g/cm3（平均1.05 g/cm3），而目前黑土耕层的容重已增加到 1.25—1.30 g/cm3（平均 1.28 g/cm3），有些地方甚至超过了1.40 g/cm3。

黑土地质量退化的直接后果就是耕地生产潜力下降。为了维持黑土地的生产能力，农民不得不加大化肥等生产资料的投入。1980—2019年，东北黑土区的化肥施用量由 4.57×106 t 上升到 7.38×106 t。化肥投入的增加与土壤的持续透支性利用，不仅降低了农民种粮的收益，也进一步加剧了黑土地退化。

  粮食总产的增加是以作物结构调整为主，增产质量不高

东北地区粮食产量的增加与粮食作物播种面积的增加高度相关。尤其是 2003 年以来，粮食增产的主要贡献来源于粮食播种面积的增加、低产作物比重下降和高产作物比重上升的结构调整。

粮食播种面积和作物结构主导了东北地区的粮食生产能力和粮食安全形势。以黑龙江省为例，2016 年黑龙江省重点调减了玉米种植面积，增加大豆种植面积。在粮食播种面积基本保持稳定的情况下，黑龙江省 2016 年玉米面积占比由 2015 年的 52% 下降为 46%，大豆面积占比由 19% 上升为 23%，导致同期的粮食产量下滑 2.62%。此后 2017—2019 年，粮食播种面积显著增加，才逐步抵消了结构调整带来的产量下降。

种植结构单一化和粗放管理，加剧黑土地退化与环境污染的风险

2003 年以来，东北地区粮食增产主要依靠粮食播种面积的大幅度增加和种植结构向高产的玉米与稻谷调整两个方面。目前的种植结构中，玉米与水稻的播种面积占到粮食播种面积的 3/4 以上；其中，玉米播种面积占比超过 54%，形成了玉米在区域上绝对占优、水稻局部占优的种植格局。

水稻是东北地区仅次于玉米的第二大作物，播种面积占粮食播种面积 22%。1980 年水稻种植主要分布于辽河平原南部，以及少量分布于松嫩平原东部地区和三江平原。水稻种植区年降水量在 400—550 mm。2019 年，松嫩平原东部和三江平原水稻种植面积快速增长，目前已成为东北水稻主产区。过去 40 年间，水稻种植的 80% 扩张面积分布在年降水量 500 mm 以下的松嫩平原东部和三江平原地区。其中，松嫩平原在年降水量小于 350 mm 的区域内水稻种植面积也出现了显著增长，增长面积占比达到 22%。东北水稻面积迁移特性与区域降水变化的时空响应关系并不密切。水稻的大面积种植带来了生产用水与生态用水的矛盾。目前，由于农业耗水大量增加，东北地区的自然湿地面积大幅度缩小，仅为开发种稻前的一半，且出现碎片化。水稻大面积种植，造成生态用水紧张的同时，也导致地表水和浅层地下水污染，威胁粮食安全的可持续发展。由于松嫩平原稻田多分布于盐碱地，为保障秧苗正常生长，除泡田排水、晒田排水外，在插秧前还要进行大规模的洗盐排水。因此，松嫩平原水稻区的水陆交换更为频繁，单位面积水田的面源污染输出负荷可达旱地的 521 倍。

另外，单一作物连作且比重增大，加剧了土壤养分的不平衡吸收和土壤结构恶化，进而加速黑土地土水资源质量的退化。

局部地区水资源过度开发，危及区域生态安全

全球变化背景下，近 30 年黑土区降水量减少且降水年际间和年内波动性大，降水量和水资源量的极其不稳定直接影响粮食安全用水的保障程度。辽宁省地表水资源和水资源总量的年际差异最大，其次是黑龙江省和吉林省。近 20 年来，与全国农业用水占比明显下降的趋势相反，黑土区农业用水占比大幅上升，这直接反映了该区域农业生产比重的明显上升，其中最为明显的是黑龙江省和内蒙古东四盟市。农田灌溉面积发展迅速是该区域农业用水增加的主因，但节水灌溉技术推广应用严重滞后，造成水资源大量浪费。全区灌溉农田占耕地比例增幅 57%，节水灌溉面积占灌溉面积的增幅仅 28%。在用水效率方面，粮食用水效率进步明显，但仍有较大的提升空间。

近 20 年来，黑土区粮食作物水分生产力有了巨大提升，提高幅度均在 50% 以上。总体上，辽宁省和吉林省的粮食作物的水分生产力较高，吨粮耗水均在 600—700 m3；黑龙江省的吨粮耗水也将有望降低到 1 000 m3。从不同作物来看，黑土区玉米水分生产力在过去 20 年有显著提高，提升幅度为 40%—70%。黑土区曾是我国大豆主产区，但随着近 20 年来大豆面积和产量大幅度缩减，其水分生产力提高的幅度不甚明显。大豆属高耗水作物，在当前“双循环”新发展格局要求下，黑土区大豆种植重新扩张。但是，如要维持较高的产量水平，需要有相应的灌溉水资源支持，同时需要大力提高其水分生产力。内蒙古东四盟市降水和作物需求不匹配，近年来农田灌溉扩张过快，造成对地下水的大量开采。由此导致了一系列生态环境问题，需要引起高度重视，并采取坚决措施压减该区域的农田面积。

全球气候变化，导致东北地区农业生产不确定性增加

在全球气候变化的背景下，近 30 年东北地区气温整体呈升高趋势，年平均气温每 10 年升高 0.38℃，显著高于全球及全国平均水平。作物生长季内 ≥10℃ 的积温呈增加趋势，每 10 年增加 46.7℃·d，而降水量总体呈减少趋势且年际波动增大；太阳总辐射量呈增加趋势，每 10 年增加 29.5 MJ ∙ m−2。干旱、洪涝、高低温和大风等极端天气气候事件发生的频率和强度增加，特别是每年 7—8 月台风频繁登陆往往导致农作物大量倒伏，严重威胁农业生产。

气候变化对东北地区农业的影响利弊共存；但若不采取相应措施，气候变化对东北地区农业的影响总体是不利的。分析表明，气候变化背景下，东北地区春玉米、单季稻和大豆潜在产量每 10 年降低 0.33、0.26 和 0.06 t·ha−1。同时，受极端天气气候事件增加和气候变化影响，单产波动性和不确定性加大，生产风险增加。如果针对性地采取适应措施，气候变化对东北地区农业的影响总体是有利的。例如，热量资源增加使作物可能生长季延长，玉米和水稻等作物可种植区域向北、向高海拔地区推移，其可能种植区域扩大；尤其是生育期更长的中晚熟玉米品种可种植区域向北推移，为作物种植布局调整带来了新机遇。

（作者：李保国、刘忠、黄峰、万炜、李子忠、任图生，中国农业大学 土地科学与技术学院；杨晓光 刘志娟，中国农业大学 资源与环境学院；汪景宽 徐英德，沈阳农业大学 土地与环境学院 ；《中国科学院院刊》供稿）