来源:Frontiers of Agricultural Science & Engineering 发布时间:2021/12/23 14:36:48
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FASE | 前沿研究:黄土高原农业正向绿色发展转型

论文标题:Transformation of agriculture on the Loess Plateau of China towards green development (黄土高原农业正向绿色发展转型)

期刊:Frontiers of Agricultural Science & Engineering

作者:Gang HE, Zhaohui WANG, Jianbo SHEN, Zhenling CUI, Fusuo ZHANG

发表时间:02 Nov 2021

DOI:10.15302/J-FASE-2021428

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农业水资源

Agriculture & Water

Volume 8 • Number 4 • December 2021

▎论文ID

Transformation of agriculture on the Loess Plateau of China towards green development

黄土高原农业正向绿色发展转型

期刊名称:Frontiers of Agricultural Science and Engineering(FASE)

发表年份 : 2021年

第一作者 : 何刚

: hegang029@nwafu.edu.cn

作者单位 : 西北农林科技大学资源环境学院

Cite this article :

Gang HE, Zhaohui WANG, Jianbo SHEN, Zhenling CUI, Fusuo ZHANG. TRANSFORMATION OF AGRICULTURE ON THE LOESS PLATEAU OF CHINA TOWARD GREEN DEVELOPMENT. Front. Agr. Sci. Eng., 2021, 8(4): 491–500 https://doi.org/10.15302/J-FASE-2021428

• 文章亮点 •

1. 黄土高原农业从粮食短缺走向绿色发展转变。

2. 创新的科学技术、强有力的政策支持、积极参与的社会因素共同推动着黄土高原农业的绿色发展。

•Graphical abstract•

图1 黄土高原旱地农业的发展历程

• 摘 要 •

粮食安全、小农户收入、环境退化和气候变化是人类面临的巨大挑战,农业生产、特别是旱地农业生产,是这些挑战的核心。黄土高原是一个典型的旱地农业区,面对资源缺乏和人口快速增长,这里过去70年在粮食生产、经济增长和环境保护等方面取得了巨大成就。本研究将黄土高原农业发展分为3个阶段,在1950-1980年的第一阶段,最大的挑战是增加粮食产量以满足快速增长人口的粮食需求;在1980-2000年的第二阶段,协同解决粮食短缺、提高经济效益和减少水土流失是最大的挑战;在2001-2015年的第三阶段,进一步提高经济效益和降低环境成本的迫切需要威胁着农业绿色发展。在这里,我们通过回顾黄土高原农业的发展历程,旨在为全球的旱地农业发展提供参考。

• 研究内容 •

▎提高作物生产力是1950-1980年期间面临的主要挑战

可利用的土地资源少是限制黄土高原旱地粮食总产量的重要原因之一。修建梯田和淤地坝等工程措施不仅能增加可利用土地资源,而且能提高作物单产,有效的提高了粮食总产。然而,为了生产更多的食物以及增加收入,许多农户过度开垦农田、草地和森林,导致土壤质量下降和环境恶化。这些负面效应限制了作物生产力,进而形成了饥饿-贫穷-环境退化的恶性循环。尽管该阶段在政策和管理措施上做出了巨大的努力、在环境上付出了巨大的代价,但粮食总产未能大幅增加,仅能维持基本的自给率。

图2 黄土高原的人口数量、人均肉类年消耗量及作物生产力

▎协同提高作物生产力和经济收入是1980-2000年期间面临的主要挑战

在1980-2000年期间,黄土高原的作物生产力和经济收入获得了较大发展,技术进步起着关键作用。研究证实应用覆膜栽培技术使小麦、玉米产量增加18%-27%,应用补充灌溉使小麦产量增加16%-23%,增施有机肥使小麦产量增加5%-8%。这些技术在田间试验是有效的,但将它们大面积应用并不容易,强有力的政策支持是关键。在上世纪九十年代,甘肃省建立了大量的田间示范试验以展示覆膜栽培的增产效应、制定并落实地膜补贴以推广覆膜栽培技术。在随后的十年间,地膜的用量从1.5万吨增加到6.4万吨,极大的增加了覆膜栽培技术的应用面积,从而提高了作物总产。在政策支持下,关键农业技术措施的开发和大面积应用使得甘肃省粮食实现了自给自足。

粮食作物单产的增加对于农业发展非常重要。正是因为粮食作物单产的增加,有更多的耕地能改变土地利用类型,可被用来种植非粮食作物和发展畜牧业,这是增加经济收入的关键途径之一。例如,一些长期种植粮食作物的耕地改为种植经济作物或发展畜牧业,极大的增加了经济收入,也为多样化饮食提供了可能。总的来看,科学技术的进步为增加作物产量提供了机会,政策支持是技术广泛应用的重要保障。但该地区人均GDP仍然很低、森林覆盖率仍然不高、水土流失仍然较严重,经济增长的迫切需要和严重的环境问题威胁着该地区农业的绿色发展。

图3 甘肃省粮食作物生产的发展历程

▎协同提高粮食生产、经济收入和环境保护是2001-2015年期间面临的主要挑战

2001-2015年,黄土高原的粮食作物生产力、人均肉类年消费量、人均GDP得到了同步提升,土壤侵蚀量持续降低。创新的科学技术、强有力的政策支持、积极的社会因素共同推动着黄土高原农业的发展。

化肥补贴政策刺激了农业生产中化肥的使用,提高了集约化农业作物的生产力;机械补贴政策极大的提高了机械化率,使农业生产技术得到大规模应用;取消农业税等政策激发了农民的积极性,这些政策的实施保证了多年来粮食产量的持续增长。此外,农业生产机械化率的提高大幅减少了劳动力需求,这为农民增加非农业收入提供了机会。

改变耕地利用方式是增加收入的重要策略之一。例如,由于单产和单价更高,种植猕猴桃的经济收入远高于谷类作物,但大幅增加的化肥用量使其付出了更大的环境代价。我国的农业农村部先后颁布了《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《开展果菜茶有机肥替代化肥行动方案》,这些国家行动有力的控制了化肥使用,使其在2018年实现了负增长。

黄土高原是世界上森林资源最匮乏、水土流失最严重的地区之一,强有力的政策支撑能在明显改善这一不利状况。其中,退耕还林还草工程是一个典型案例。中央政府设定高层次目标、提供大部分资金,并将职责下放给了相关部委和行政部门。2015年末,中央和地方共投资546亿美元,政府用种子、粮食和现金补贴超过3200万个农村家庭。1999-2015年期间退耕还林还草工程实施的面积达到31.3Mha,有效的增加了森林覆盖面积、控制了水土流失。

▎展望

黄土高原的人口在1950-2015年期间增长了2.6倍,人均粮食占有量却同期增长73%,创造了巨大的农业奇迹;这期间人均GDP增长了百倍、创造了巨大的经济奇迹。在未来,解决资源环境约束、保持农业生产强劲增长,协调粮食增长、经济发展和环境保护是关键的挑战。应对这些挑战需要新技术、政策支持和积极的社会因素参与。在过去七十年,黄土高原创造了农业和经济奇迹,我们相信在未来三十年也能创造环境奇迹,为面临类似挑战的地区和国家提供经验。

摘要

Loess Plateau of China is a typical dryland agricultural area. Agriculture there has transformed from food shortage toward green development over the past seven decades, and has achieved world-renowned achievements. During 1950–1980, the population increased from 42 to 77 million, increasing grain production to meet food demand of rapid population growth was the greatest challenge. Engineering measures such as terracing and check-dam were the crucial strategies to increase crop production. From 1981 to 2000, most of agronomic measures played a key role in increasing crops yield, and a series of policy support has benefited millions of smallholders. As expected, these measures and policies greatly increased crop production and basically achieved food security; but, low per capita GDP (only about 620 USD in 2000) was still a big challenge. During 2001–2015, the increase in agricultural and non-agricultural income together supported the increase in farmer income to 5781 USD•yr–1. Intensive agriculture that relies heavily on chemicals increased crop productivity by 56%. Steadfast policy support such as “Grain for Green Program” had an overwhelming advantage in protecting the natural ecological environment. In the new era, the integration of science and technology innovations, policy support and positive societal factors will be the golden key to further improve food production, protect environment, and increase smallholder income.

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期刊信息

《农业科学与工程前沿》(Frontiers of Agricultural Science and Engineering,简称FASE)是由中国工程院、中国农业大学与高等教育出版社联合主办的国际化英文季刊。FASE于2014年正式创刊,采用开发获取模式,已被SCOPUS,ESCI,DOAJ等数据库收录,2020年SCOPUS数据库CiteScore1.8,位居农业领域Q2区,2020年12月被中国农学会评为“中国农林核心期刊(2020版)”(A类)。现任主编是中国工程院院士、中国农业大学资源与环境学院教授张福锁。FASE作为中国工程院院刊的9个分刊之一,承担着面向国内外科研工作者报道农业科学与工程领域最新研究成果和前沿进展、开展学术交流、促进学科发展及提升我国在该领域的学术影响力、拓展学术交流的国际化平台等重要使命。

《前沿》系列英文学术期刊

由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中13种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。

高等教育出版社入选“中国科技期刊卓越行动计划”集群化项目。Frontier系列期刊中:13种被SCI收录;1种被A&HCI收录;6种被Ei收录;2种被MEDLINE收录;11种中国科技核心期刊;16种被CSCD收录。

中国学术前沿期刊网

http://journal.hep.com.cn

 
 
 
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