黃土高原水土流失區糧食增產潛力分析

常國慶

（西北農林科技大學 經濟管理學院，陜西 楊凌712100）

黃土高原包括陜西、甘肅、寧夏、山西、內蒙古5個省（區）的20個地區（市），109個縣市（區）。土地面積4.72×105km2，耕地面積1.46×106hm2，人均耕地面積0.544hm2。近代以來，由于人口迅速增長，土地不合理開發利用，水土流失加劇，生態環境薄弱，自然災害頻發等成為該區農業發展的重要障礙因素，糧食問題一直是阻礙該區人民生活和經濟發展的重要問題。

從生態建設的角度來看，要大力治理黃土高原水土流失，需要大規模的退耕。1999—2000年國家出臺有關退耕政策以來，黃土高原水土流失區的有關省、市、區大力開展了退耕還林（草）工作。但是黃土高原人口總量仍在增加，需要消耗大量糧食，如何協調退耕換生態與糧食安全之間的矛盾，是亟待解決的問題。黃土高原耕地數量的變化必將影響該區糧食生產，進而影響到糧食有效供給及糧食安全水平。有學者［1－3］研究顯示，黃土高原地區未來糧食總需求小于糧食總供給。此外，國家對黃土高原地區生態退耕也實施糧食補貼政策，這意味著生態退耕不會對該區的糧食安全構成較大威脅，但也決不能完全放松警惕。

黃土高原糧食可持續發展具有自身的優勢，主要表現在光熱豐富，耕地相對充足，科技和投入有較大的空間，其生產潛力值得期待［4］。在21世紀前10a間，黃土高原地區在生態退耕，農業結構調整，耕地減少，糧田收縮的情況下，糧食生產仍然呈現出強勁的恢復性增長勢頭。有學者［5］預測，到2020年，黃土高原生態區糧食生產潛力將達到3.31×107～3.56×107t［6］。本研究對黃土高原水土流失區糧食生產的潛力進行了分析，試圖尋找提升黃土高原水土流失區糧食增產潛力的途徑，為挖掘該區糧食生產潛力，加快糧食基地建設提供理論支撐。

1 黃土高原糧食生產潛力分析

黃土高原是我國水土流失最嚴重的地區之一。（1）該區地處內陸腹地，降雨量少，因此植被覆蓋差，對土壤保護弱；（2）由于該區降水變率高，降雨高度集中增強了降雨侵蝕能力；（3）由于黃土丘陵地貌與黃土屬性，使得黃土易于被水流沖走流失，幾個因素相疊加，加重了水土流失危害，惡化了脆弱的生態環境，滯后了地區經濟。

黃土高原糧食產量因降水較少且水土流失的緣故，低而不穩。為了提高該區糧食產量，自“七五”期間開始，國家在此設立區域綜合治理科技攻關項目，建立了頗具代表性的乾縣、淳化、長武、隰縣、安塞、米脂、離石、固原、西吉、定西縣和準格爾旗試驗示范區。攻關項目實施前11個試區平均糧食產量為1 696 kg／hm2，10a后產量上升到2 876kg／hm2；項目實施前人均占有糧食382.2kg，在人口以2%的速度增長的情況下，10a后人均占有糧食614.8kg，增長了60.9%（表1）。如果糧食產量達到現實可實現產量水平，則人均占有糧食應為495.7kg，糧食供給類型成為富裕型。但考慮人口增長和坡耕地退耕還林等因素，黃土高原水土流失區的糧食生產仍不能自給，需外調糧食。因此加大該區科技投入，提高糧食產量等方面應是水土流失區未來農業發展的重點。

表1 黃土高原綜合治理示范區糧食增產潛力

黃土高原旱作糧食產量潛勢主要由當地夏秋作物種植面積和夏秋作物旱作產量潛勢決定。夏秋作物種植面積和10個試區（準格爾旗以灌溉農業為主，其產量水平不能代表旱作農業，故未考慮）的旱作糧食產量潛勢計算結果詳見表2。由表2可知，10個試區在目前夏秋作物種植比的條件下，理論上旱作糧食產量潛勢可分為3個水平。達到6 000kg／hm2水平的為隰縣，達到5 000kg／hm2水平的有乾縣、淳化、長武和離石縣，略高于4 000kg／hm2的有安塞、米脂、固原、西吉和定西縣。這說明該區域旱作糧食產量潛勢較高。中國科學院水土保持研究所［7］對黃土高原典型區域于1997—2008年經過長期監測，從農戶糧食生產方面計算了黃土高原典型區域糧食產量的現實潛力，得出長武、吳起和米脂縣的糧食生產可挖潛力分別為2 168，12 665，4 205t，人均糧食現實潛力為324，553，395kg（表3）［8］。

表2 黃土高源綜合治理示范區產量現狀與旱區產量實現率

表3 黃土高原典型區域糧食生產潛力

從自然情況來看，該地區土地類型復雜多樣，為糧食生產提供了有利條件；中低產田量大面廣，糧食增產潛力巨大；氣候資源匹配較好，適于糧食作物生長；科技與資金投入后土地增產潛力大，有利于糧食增產?？v觀60a來的糧食生產情況，充分說明了黃土高原地區的增產潛力與糧食生產優勢。

21世紀，黃土高原糧食生產能否順利再上新臺階，需要認真分析目前生產條件下有利因素與不利因素，根據實際情況提出相應的對策。

2 黃土高原水土流失區糧食增產潛力分析

隨著國家戰略中心的西移，生態環境建設步伐的加快，退耕還林（草）措施的實施，黃土高原水土流失區特別是丘陵溝壑區耕地面積的減少，區域糧食自給問題愈來愈受到關注。因此，從多層面深入研究黃土高原水土流失區生產發展的潛力，對當前和未來農業生產和生態環境建設與規劃都具有重要意義。

2.1 中低產田增產潛力

以研究區大面積近3a平均產量為基準，低于平均值20%以下土地為低產田，處于平均值20%以內的為中產田，二者一起稱為中低產田。由于黃土高原地區山高坡陡，地形破碎，坡耕地面積大，是全國坡耕地最為集中的區域。退耕還林后坡耕地面積減少，糧食作物產量相應減少，部分農民基本生活難以保障，經濟收入受到一定的影響（表4）。因此，中低產田改造顯得更為重要。黃土高原地區有產量4 500 kg／hm2以下的中低產田4.92×106hm2。如采取工程措施和生物措施進行重點改造，使生產水平提高一個檔次，則總產潛力可達4.07×106t，相當于1993年全年糧食產量的41.69%。近期改造以增加常規性投入為主，如化肥、農膜、增產菌等。據調查結果，新灌區的標準化肥與增產糧食之比為1∶3，其肥效高于其它地區，增加肥料投入，特別是增加化肥的投入，糧肥的相關性將得到極顯著的增強。

表4 黃土高原各生態類型區的糧食產量對比

2.2 氣候資源增產潛力

氣候資源是作物生長發育必不可少的生態因素，它不僅影響作物的各種生理機能和土壤性質，而且對農林牧的分布、結構、品種和產量等均有重要影響。黃土高原地區屬于暖溫帶季風氣候，光、熱、氣等資源匹配相對較好。黃土高原地區年降水量在300～600 mm之間，從東南向西北逐漸減少，區域差異十分明顯。大部分地區年內降水分布不均，多集中在7—9月份，冬季降水量只占全年的3%～5%。植物生長季節降水量占年降水量的70%以上。隨著海拔的升高，降雨日亦有所增加，在海拔1 000m以上的山區，雨日可達200d以上。

黃土高原地區太陽輻射能量是全國豐富的地區之一，總輻射量為2 090～2 717kJ／cm2。日照時數一般為1 900～3 200h，日照率為50%～70%以上，年平均氣溫8～12℃，大于10℃積溫2 500～4 500℃。平均無霜期150～200d，無霜期東西差異較小，南北差異則較大。海拔每上升100m，氣溫下降0.4～0.6℃，降水量增加55mm，由于時空分布不均，往往影響水熱資源的有效利用。黃土高原大部分地區具有一年一熟、一年二熟到二年三熟的生產條件（表5），在一些盆地和川道地區還可以種植喜溫的水稻、棉花，對發展林草、畜牧有利。東南部可種植喜溫作物及果木，絕大多數冬小麥可以安全過冬。

表5 黃土高原地區主要農作物生長發育所需的≥10℃積溫

2.3 天然降水利用增產潛力

黃土高原地區降水量比同緯度華北平原降水量明顯偏少，在無其它水資源可供開發條件下，應充分利用當地天然降水發掘旱地農業生產潛力，搞好旱作農業，這比在沒有水源或水源不足的地區勉強發展井灌或建設水庫更為經濟高效。因此應該從治水和用水方面做工作，各項措施相互配合，促進農林牧綜合發展。據中國科學院水土保持研究所在寧夏自治區固原試驗站研究的成果，小麥拔節補灌60mm，單位產量為3.8～4.0t／hm2，比對照組增產了42.0%～48.8%。甘肅省旱作研究所研究表明，進行補灌，水分生產效率可達17.55kg／（hm2·mm）。平均1mm補灌水增產15kg／hm2，比1mm降水的增產高出1倍。

從試驗調查資料看，該區目前降水利用率僅為25%～37%。主要是降水與農作物生產需水季節不一致。針對這一情況，各地采取了不同的方法，不斷提高土壤蓄水能力，取得了較好的效果。1997年合陽縣甘井鄉在大旱的情況下，利用西北農林科技大學李立科研究員課題組的全程覆蓋技術，將自然降水的保蓄率由25%～35%提高到50%～65%，每年為耕地增加了600～1 200m3／hm2的水分，基本上滿足了農作物的需求，小麥產量順利地由中產過渡到高產。玉米在較旱的年份產量為6 000kg／hm2，雨水豐沛之年可達12 750kg／hm2，平均在9 000kg／hm2以上，降水利用率提高了約63%。彭珂珊［9］通過試驗得出黃土高原地區通過不同的輪作方式也可以提高作物的有效水利用率（表6）。

表6 不同地區輪作方式的作物有效水利用率 %

2.4 耕作改制增產潛力

黃土高原地區農作物復種指數為108%，如增加10%，則產量可以提高20%～30%，經濟效益提高35%以上。甘肅省根據不同作物的不同特性，如高稈與矮稈、富光與耐蔭、早熟與晚熟、深根與淺根、豆科與禾本科，利用它們在生長過程中的時空差，合理地實行科學的間種、套種、混種、復種、輪種等配套種植，形成多種作物、多層次、多時序的立體交叉種植結構。甘肅農業大學主持的“雙千田”項目，糧食產量達7 770kg／hm2，非糧經濟收入達 1 72.5 元／hm2。1997年甘肅省各類帶田達2.4×105hm2，間套面積3.7×105hm2，有力地促進了糧食產量的增長和經濟收入的增長。山西省臨汾市采用11和15a保護性免耕覆蓋技術使得小麥產量分別比采用傳統耕作技術提高了19.2%和27.6%，尤其是干旱年份保護性技術的增產效果更高，分別達到85.0%和97.6%，這使得干旱少雨的黃土高原地區糧食增產效果明顯（表7）［10］。

表7 保護性免耕覆蓋技術對小麥產量的影響

2.5 基礎設施開發增產潛力

農業基礎設施建設一般包括：（1）農田水利建設，如防洪、防澇、引水、灌溉等設施建設；（2）農產品流通重點設施建設，商品糧棉生產基地，用材林生產基礎和防護林建設；（3）農業教育、科研、技術推廣和氣象基礎設施等。據統計，2002—2011年，國家共安排農業固定資產投資和農業綜合開發資金1 398億元；年度農業基本建設投資已從2002年的56.4億元增長到2012年的267.86億元，10a間實現連年遞增，占中央基本建設投資總規模的比重也從3.1%上升到了7%。農業建設投資的不斷增長，為夯實農業建設基礎，提升農業發展后勁，促進農業升級轉型發揮了重要作用。

1949年以來，黃土高原水土流失區的農業基本條件發生了巨大的變化。以陜西省黃土高原水土流失地區為例，20世紀50—60年代對涇惠、渭惠渠進行了整修，70—80年代又新建了洛惠灌區、寶雞峽灌區、東方紅灌區、馮家山水庫等一批大型水利工程，90年代修建了東雷灌區，使渭北25縣的水澆地由1949年的4.77×104hm2擴大到1995年的2.33×105hm2。梯田、壩地、埝地、人工造田面積由零星小塊擴大到1995年的3.09×105hm2。如鄧西平等［11］的研究表明，在陜西省延安市不同土地類型的糧食生產潛力存在明顯差異，潛力趨勢表現為：水地壩地＞川臺梯田＞坡耕地，說明整修農田水利、整修土地對作物生產潛力的影響明顯（表8）。

表8 延安市不同土地類型各種作物生產潛力 kg／hm2

2.6 農作物良種增產潛力

中國北方地區小麥良種近60a來經歷了3次大變化。（1）20世紀50年代，“碧瑪一號”將小麥單產由750kg／hm2提高到2 250kg／hm2；（2）20世紀70年代，“豐產三號”將小麥單產提高到3 750kg／hm2；（3）20世紀90年代，小麥單產又提高到5 250kg／hm2。作為最新技術結晶的“西雜一號”小麥試驗田單產高達9 371kg／hm2，推廣后將使中國小麥生產再上新臺階。60a來，黃土高原的小麥品種進行了5次更新換代，其產量由750kg／hm2提高到3 000kg／hm2；對玉米實行了雜交良種化，產量由1 050kg／hm2提高到5 400kg／hm2，在近幾年的推廣中，涌現出許多高產典型，有的玉米產量達10 950kg／hm2。高維恒等［12］對陜西省延安市燕兒溝流域不同土地類型引入3個玉米品種，通過對其產量的觀察發現，陜單931較其它兩個品種有明顯的增產效果，從而將陜單931篩選成為適于當地推廣種植的玉米新品種（表9）。

表9 延安市燕兒溝不同玉米品種增產比較

3 挖掘研究區糧食增產潛力的對策

（1）加強良種繁育體系建設，選擇和推廣適宜于黃土高原的耐旱與豐產性能較好的旱肥型優良品種。解決品種的退、劣、雜、亂等質量不高的問題，建立較為穩固的良種繁育基地以提高良種覆蓋率，發揮大面積良種的增產潛力。

（2）提高黃土高原土壤水分利用效率。影響黃土高原糧食生產可持續發展的主要因素是水分供應不足，天然降水少，而地下水資源量更少。要解決作物生長需水與缺水的矛盾，就必須充分利用現有水分，減少水分的無效損耗。例如，可采用人工集水工程，應用化學制劑提高土壤對降水的入滲速率，利用管灌，滴灌等高效節水灌溉技術。

（3）推廣農業應用技術，進行中低產田改造，改善糧田生產環境。黃土高原中低產田改造需要統一規劃和實施節水灌溉、農田防護、間作套種等各種農業技術的配套組裝，使糧食生產力提高到中高產水平。

（4）強化恢復農田基礎設施建設?？赏ㄟ^興修水平梯田，打壩淤地，治沙造田，造林種草，同時開展小型農田水利工程建設，大力維護和建造小水塘、小水庫、小水窯、小型引水水利工程，以達到使黃土高原糧食增產的目的。

［1］衣華鵬，劉賢趙，張鵬宴.生態退耕對糧食生產的影響探討：以陜西黃土高原水土流失區為例［J］.2005，12（5）：197－205.

［2］賀金紅.黃土高原地區退耕還林（草）與糧食安全研究［D］.陜西 楊凌：西北農林科技大學，2006：39－40.

［3］王兵，劉國彬，張光輝，等.黃土高原實施退耕還林（草）工程對糧食安全的影響［J］.水土保持通報，2013，33（3）：241－245.

［4］張希彪，上官周平.黃土高原糧食生產潛勢及可持續發展途徑探討［J］.干旱地區農業研究，2002，20（1）：102－106.

［5］王立祥，廖允成.中國糧食問題：中國糧食生產能力提升及戰略儲備［M］.寧夏 銀川：黃河出版傳媒集團陽光出版社，2013：646－649.

［6］盧布，吳凱，陳印軍，等.2020年我國區域糧食生產潛力及實現途徑［J］.中國軟科學，2009（S）：188－192.

［7］黃明斌，董翠云，李玉山.黃土高原水土流失區糧食現狀與增產潛力研究［J］.自然資源學報，2001，16（4）：366－372.

［8］李文卓.基于農戶尺度陜西省典型區糧食安全研究［D］.陜西 楊凌：西北農林科技大學，2011：38－39.

［9］彭珂珊.黃土高原地區農田土壤水分高效調控技術［J］.水利水電科技進展，2001，21（1）：5－8.

［10］王改玲，郝明德，許繼光，等.保護性耕作對黃土高原南部地區小麥產量及土壤理化性質的影響［J］.植物營養與肥料學報，2011，17（3）：539－544.

［11］鄧西平，張成娥，王拴全，等.延安中尺度生態農業研究區域中不同土地類型糧食生產潛力的評估［J］.水土保持學報，2000，14（S1）：87－91.

［12］高維恒，鄧西平.延安市旱作梯田水分有效保持與高效利用技術［J］.水土保持通報，2007，27（6）：225－229.