多情景模擬休耕對中國糧食安全的影響

陳浮 曾思燕 馬靜 劉俊娜 于昊辰 孫燕

摘要：研究目的：探究多情景休耕對國家糧食安全的影響，為耕地保護、國土空間生態修復提供依據。研究方法：因子評價、意愿調查和情景模擬分析。研究結果：（1）休耕迫切性、規模和空間分布受耕地資源環境本底硬約束控制，重度污染、中度污染、一級生態保護紅線范圍、地下水重度超采和質量劣等耕地分別占1.23%、2.31%、3.57%、0.68%和3.69%，應全部納入休耕。（2） 當前農戶休耕意愿偏低，全國僅2.17%農戶參與意愿高，84.92%的農戶休耕意愿低或不愿意。不同情景下休耕需求差異顯著，表現為生態安全優先情景（PES，20.57%）>農戶意愿優先情景（PFW，18.98%）>食品安全優先情景（PFS，15.30%）。（3）不同情景下休耕導致的產能損失顯著差異，全面執行休耕潛在的糧食產能損失率為PES（17.32%）>PFW（14.36%）>PFS（13.66%），對糧食安全有負面影響。遵循農戶意愿合理安排時序，可確保近期、中期、遠期休耕造成的糧食產能損失完全不影響中國2025年、2030年和2035年實現糧食高度自給。研究結論：實施休耕既要考慮耕地資源環境本底狀況和農戶意愿，也要減輕對糧食安全的影響，從而緩解耕地污染、保護生態和維護國家糧食安全。

關鍵詞：耕地休耕；土壤污染；農戶意愿；情景模擬；糧食安全

中圖分類號：F321.1 文獻標志碼：A 文章編號：1001-8158（2023）01-0090-12

基金項目：國家科技支撐計劃項目（2015BAD06B02）；江蘇省自然資源科技計劃項目（2022042）。

糧食安全是當今和未來全球可持續發展面臨的一項重大挑戰[1]。至2050年，全球人口將超過90億，農業系統需要提高60%～70%生產能力才能滿足糧食需求[2]。然而，許多地區耕地生態環境不斷惡化，難以達成永續利用和糧食安全的雙贏[3]。休耕是一種有效的休養生息方式，可讓受損耕地恢復，特別是質量持續退化、地下水超采和污染的耕地[4]。2016年我國開始耕地輪作休耕試點，旨在提高耕地質量、治理土壤污染、持續恢復地力，尋求基于自然的解決方案實現糧食安全和永續利用[5]。中國作為全球第一大糧食生產和消費國，休耕必定對全球糧食貿易和安全產生舉足輕重的影響。

休耕是一項涉及社會—經濟—環境多重因素與多方利益的復雜行為。國際上休耕研究多與環境問題、糧價波動控制有關，如美國休耕除提高環境效益，改善水質和野生動物棲息地外[6]，還起著控制農產品供應，解決糧食過剩等作用[7]。加拿大每年休耕面積超過10萬km2，期望培肥土壤，緩解日益嚴重的土地退化[8]。歐盟休耕最初旨在提高土壤肥力，減輕農業生產對環境的負面影響[9]，現在已被用作調控谷物價格和供需平衡的重要經濟工具[10]。日本每年會根據國內外糧食供求狀況調整自身的休耕規模，應對國際糧價波動帶來的沖擊[11]。巴西關注休耕對持續耕作土壤的恢復及其環境效應，以實現低碳農業計劃[12]。中國受自身糧食生產和需求的影響，2016年才開始實施輪作休耕試點，主要采取自下而上的自愿申報和總量控制的方式[5]。國內有關休耕研究相對集中于4方面：探索政策實施框架，主要學習發達國家的休耕經驗[13]；區域尺度休耕適應性評價和空間建模[14-15]；農戶休耕意愿調查及補償機制[16-19]；估算休耕規模及糧食生產影響，如石飛等人估算了保障糧食安全所需的耕地底線及最大的休耕比重（20.0%）[20]。LU等預測在糧食生產潛力提升和中高速經濟增長情景下，2030年中國耕地的5.69%可實施休耕[21]。陳浮等從中國耕地資源環境本底出發，量化了地塊的休耕迫切性，識別了休耕的優先區[22]。這些研究從糧食安全、生態脆弱性或土地適宜性等視角闡述了休耕規模和空間分區，解決“休哪里”“休多少”等關鍵性問題，但忽視了農戶休耕意愿對休耕實施的影響，尤其是對糧食生產的影響。因此，從資源環境硬約束和農戶休耕意愿出發，在國家層面上量化休耕實施的可行性和迫切性，對推動休耕方案科學落地和糧食安全影響評估具有重大意義。

中國耕地分布廣、地理環境差異大，生產既有傳統小農經濟模式，又有面向市場的商業化模式[15]。同時，還面臨著質量退化、污染加重、生物多樣性銳減等挑戰，從國家層面上考察資源環境因子對休耕的硬約束顯得十分重要。農戶是落實休耕的主體，也是休耕補償制度的主要利益相關者，農戶意愿對休耕實施至關重要[16]。此外，基于耕地需求底線探索規模約束條件下耕地休養生息的“彈性空間”可以避免觸及國家糧食安全閾值、提高休耕政策實施有效性。為此，本文從耕地本底資源剛性約束視角設定食品安全優先情景（PFS）、生態安全優先情景（PES）、農戶意愿優先情景（PFW）3種情景，結合糧食安全約束下的中國耕地需求量測算結果，闡明休耕迫切性及可休養生息的規模上限，權衡食品安全—生態保護—農戶休耕意愿—產能損失之間的空間關聯，進而刻畫休耕時序安排的空間格局，為國家層面實施休耕、國土空間生態修復、農業可持續轉型及糧食安全提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究框架

建立基于耕地資源環境壓力狀況和農戶參與休耕意愿的框架，包含4個步驟：第一步，休耕影響因子識別。選取包含國家休耕指令和三線劃定要求中優先考慮的4個約束條件：生態保護紅線范圍、土壤污染、地下水超采區和耕地質量狀況。邊際和受損的耕地相對脆弱，高強度利用會加速退化或環境風險[23]。因此，生態保護紅線內退耕或休耕，污染和質量差的實施休耕，地下水超采區輪作或休耕，這是國家休耕治理的核心[5， 24]。此外，農戶是休耕實施的利益相關方和補償接受方，他們的參與意愿對休耕計劃實施至關重要[17]。第二步，從糧食安全視角出發，綜合考慮人口（Y）、糧食需求（D）、糧食單產（K）三大要素及糧a作比（q）、復種指數（z）等參數構建糧食消費供需預測模型測算高峰年糧食不同自給率的糧食安全底線。第三步，休耕方案多情景模擬。考慮休耕的迫切性和可行性，設定PFS、PES、PFW3種情景，每一種情景又設置高、中和低3種休耕組合方案區分休耕的優先級。第四步，測算3種情景不同方案下糧食產能損失率，權衡耕地資源剛性與休耕規模彈性共同約束下休耕實施方案與時序安排。

1.2 數據來源與處理

依據生態環境部頒布的《生態保護紅線劃定指南》要求，收集了全國數字高程模型和歸一化植被指數（www.gscloud.cn），全國氣象站點降雨量、風速、溫度等氣象數據（http：//data.cma.cn），土壤數據（http：// vdb3.soil.csdb.cn），全國植被NPP、生態系統服務功能重要性評價和自然保護區分布等生態環境調查數據（www.ecosystem.csdb.cn）以及環境敏感性評價[25]。耕地污染包含重金屬和有機物污染，采用單因子指數與Nemerov 綜合污染指數表征污染狀況。有關耕地土壤污染的數據收集采用文獻計量法，詳見文獻[26]。地下水超采主要數據包含1979年全國淺層地下水位等值線和2006年中國地下水資源與環境圖集[27]、2011年全國淺層地下水位埋藏深度圖[28]及2014年全國主要地下水超采分布圖[29]。本文中耕地數據采用2020年GlobeLand 30柵格數據（www.globallandcover.com），分辨率為30 m×30 m，總體分類準確率為88.90%±0.68%[30]。耕地質量狀況主要來源于2015年國土資源部公布的《中國耕地質量等級調查與評定》[31]，基準年為2012年。耕地經營權流轉價格采用戚淵等[32]關于中國耕地流轉價格區劃成果，休耕補貼金額依據《探索實行耕地輪作休耕制度試點方案》①進行確定。糧食供給需求預測相關數據來源于《中國統計年鑒》、國民經濟和社會發展統計公報、《中國糧食發展報告》、《中國糧食問題白皮書》及《中國居民膳食指南（2016年版）》。

1.3 研究方法

1.3.1 休耕迫切性評判與柵格單元優先排序

利用生態保護紅線（E）—耕地污染（P）—地下水開采狀況（G）—耕地質量（Q）—農民休耕愿意（W）5因子組合表達柵格單元休耕的迫切性，表示為∏（EmPnGiQjWx）。m、n、i、j和x分別表示E、P、G、Q和W因子相應的等級，其中：m可取0、1或2，分別表示一級、二級或非生態紅線保護區；n可取0、1、2、3或4，分別表示耕地污染等級為重度、中度、輕度、尚清潔或清潔；i可取 0、1、2或3，分別表示重度、中度、輕度超采或采補平衡區；j可取 0、1、2、3或4，分別表示耕地質量等級為劣、差、中、良或優；x可取 0、1、2或3，分別表示農民休耕意愿高、中、低和差。

（1）生態保護紅線（EPRL）劃定和疊加分析方法：采用Arcgis 10.6疊加分析功能編制全國生態保護紅線圖，并與已公布的20個省份劃定結果進行驗證，具體結果參見文獻[22]。在Arcgis 10.6柵格計算中使用con語句，與全國耕地柵格數據“并運算”生成三類區域：①一級生態保護紅線區，主要為生態系統服務功能極重要且生態環境極敏感區內耕地；②二級生態保護紅線區，為其他生態保護紅線范圍內耕地；③非生態保護紅線區，不在上述范圍內的耕地。

（2）耕地污染綜合評價和等級劃分方法：依據“水桶效應[33]”和SWAINE劃分的微量元素環境危害性[34]，按照《土壤環境質量——農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB15618—2018）[35]和MALISZEWSKAKORDYBACH[36]劃分的多環芳烴污染濃度分類標準臨界值（<200 μg/kg），計算單因子指數均值，再加權計算耕地污染復合指數（Pn），具體詳見文獻[26]，該成果具有可靠的精度，與實際污染樣點的交叉驗證精度為84.62%[37]。最后按《區域生態地球化學評價技術要求》（DD2005-02）[38]規定的土壤質量標準，將全部耕地劃分為重度污染、中度污染、輕度污染、尚清潔和清潔5個級別。

（3）地下水超采評價與等級劃分方法：依據《地下水超采區評價指南》（GBT34968—2017）和《地下水超采區評價導則（GBT34968—2017）》，采用2021年水利部新一輪地下水超采區劃定建議的地下水水位變幅法①，將全國地下水開采狀況劃分為4個類型區，即采補平衡區、輕度超采區、中度超采區和重度超采區。

1.3.3 多情景休耕模擬設定

考慮休耕的自身目的、方案落地和糧食安全等影響，本文設定3種情景：食品安全優先情景（PFS）、生態保護優先情景（PES）和農戶意愿優先情景（PFW）。（1）食品安全優先情景（PFS）。主要針對耕地重金屬和有機污染嚴重區優先休耕，應休盡休，休治協同，以重點剪斷土壤—食品之間污染傳遞，切實保障糧食生產安全。（2）生態保護優先情景（PES）。主要針對生態系統服務功能重要區、生態環境敏感區以及地下水嚴重超采區優先休耕，必休盡休，休退有序，重點減輕農業生產對生態系統的干擾。（3）農戶意愿優先情景（PFW）。除考慮耕地資源環境硬約束外，充分尊重農戶的休耕意愿，應休必休，確保休耕政策穩健有序推進，穩進開展。由于耕地健康存在“水桶效應”[33]，休耕迫切性主要取決于對耕地資源環境硬約束最大的因子，即所謂的“短板”。當污染超標嚴重時，即便生產再多的糧食，也無法食用，耕地污染則成為休耕的首要因子。此外，一級生態保護紅線區和地下水重度超采區一般不能繼續從事農業生產，易形成地下水漏斗，會對生物多樣性保護和地下水資源造成不可逆的損傷。因此，在休耕迫切性排序時，將耕地重度污染、地下水重度超采區和一級生態保護紅線區單獨扣除納入必須休耕范圍，作為3種情景下高休耕需求方案。

1.3.4 休耕方案評判與時序安排

在國家宏觀層面下，確定休耕規模與空間布局必須置于自然—社會—經濟系統下進行合理界定，因此不能讓所有應該輪作休耕的耕地立馬進行輪作或休耕。在此，依據不同情景下休耕的迫切性，設定不同的休耕優先順序，再確定3種休耕情景下近期（2021—2025年）、中期（2026—2030年）、遠期（2031—2035年）的休耕時序安排，具體順序及休耕類型組合見表1。結合中國實際種植制度，考慮多種熟制的經驗方式組合（包括一年兩熟、兩年三熟、一年三熟），本文采用中國農田生產潛力數據集[44]測算不同情景下各休耕方案造成的潛在糧食生產能力損失量△CL。若Ai+t-Bi+t≥△CL，表明休耕造成的糧食減產量不會危及中國居民糧食消費需求，此休耕方案可行；反之，則不可行，需調整年度休耕規模。

2 結果與分析

2.1 全國休耕影響因子空間分布及分異特征

耕地資源環境本底是休耕的決定性因素，全國耕地資源環境本底呈現復雜的空間格局及分異特征，從圖1可知：（1）全國耕地污染面積占全部耕地面積的22.10%，重度污染極少，僅占1.23%，中度（2.31%）次之，輕度占比大，達18.56%。我國南方耕地污染較重，大范圍面狀分布，北方則呈點狀擴散。耕地中重度污染幾乎全部分布于人口相對稠密的東中部地區，表明人為活動是我國耕地污染的主因。（2）全國位于生態保護紅線內耕地面積占全部耕地面積的14.52%，其中一級生態保護紅線內耕地為3.57%。從空間分布上看，北方多于南方。位于一級生態保護紅線區內耕地主要集中于黃土高原地區及粵北低山丘陵區，位于二級生態保護紅線區內耕地主要集中于長白山、新疆內陸河源區、湘北和豫中等國家和省級自然保護區。（3）從全國來看，91.83%耕地范圍內地下水采補尚能維持平衡，中、重度超采區耕地僅占3.83%和0.68%，但中、重度超采區集中于北方重要農業區，如河西走廊、渭河谷地、汾河盆地、華北平原和松遼平原，其中華北平原已形成大范圍連片中、重度超采區，面積高達70 000 km2。（4）全國耕地總體質量一般，平均質量等別僅為9.8等。中低產田面積占全國耕地面積的67.35%，其中低、劣等耕地分別占14.00%和3.69%，黃土高原北部農牧交錯帶、河北西部和北部以及貴州丘陵山區。

圖2顯示中國耕地經營權流轉價格及農戶休耕意愿空間分布及分異特征，可以看出：（1）耕地經營權流轉價格空間分異十分顯著，整體上呈現中西部低、東部高的分布格局。高值區主要集中于華北平原和東部沿海地區，中值區主要集中于華中與華南地區，低值區主要集中在西部和內蒙一些地區。耕地經營權平均流轉價格區間為4 710～29 925 元/（hm2·a），其中大多數位于7 500～12 000 元/（hm2·a），占50.67%[32]。（2）從意愿分組來看，農戶休耕意愿整體較低，休耕意愿高的農戶僅占2.17%，大約一半的農戶不愿意主動休耕。從分布空間來看，農戶休耕意愿高值區主要分布于江西大部分區域、黑龍江西部、湖南北部，休耕補貼與當地實際流轉價差極小，主要原因與當地耕地污染、退化較重，已不宜耕種有關。中值區在內蒙古東部及與黑龍江接壤處分布最廣，其次是甘肅南部、陜西北部、寧夏南部等黃土高原丘陵溝壑區，與當地生態環境脆弱及不合理農牧變換導致土地退化有關，實際流轉價格低，從而抬高農戶休耕意愿密不可分；低值區在全國分布廣泛，休耕補貼低影響了農戶的積極性；不愿意休耕占比近一半，主要是生產條件較好，流轉價格遠高于休耕補貼。

2.2 多情景休耕模擬與時序安排

按照表1設置的不同情景和類型組合，利用Arcgis 10.6疊加分析功能對全部柵格空間疊加計算，取得3種情景下近期、中期、遠期3種休耕方案下休耕單元空間分布（圖3）。（1）食品安全優先情景下休耕占比為15.30%，按污染治理的迫切性，近期重點休耕贛南、湘南、蒙東及豫中和冀北等重度污染區，中期重點休耕黃河下游、川中平原、內蒙古中—南部及長江中游南部等中度污染及其他問題嚴重的輕度污染區，遠期重點休耕松遼平原、黃土高原、云貴丘陵山區、贛南及皖南等包含輕度污染且耕地質量劣等或二級生態保護紅線區或中度超采區。近期、中期、遠期休耕占比分別為4.94%、4.70%和5.66%（圖（3a））。（2）生態安全優先情景下休耕占比為20.57%，按生態保護的優先性，近期重點退耕豫北、冀西南部、陜中、蒙中及湘川交界等重要生態保護區內耕地，中期重點休耕甘東南、松花江下流及天山南麓等生態保護區且地下水中度超采或耕地質量低等或中度污染的耕地，遠期重點休耕內陸荒漠邊緣帶、中南部石漠化地區和長白山周邊質量低劣、地下水中度超采及二級生態保護紅線區內耕地。近期、中期、遠期休耕占比分別為5.70%、4.31%和10.56%（圖3（b））。（3）農戶意愿優先情景下休耕占比為18.98%，按農戶愿意的高低，近期重點休耕零星分布于中南部和相對集中分布于內蒙、河北和河南中南部，其中二級生態保護紅線區且農戶休耕意愿高的單元（E1PnGiQjW0），分布于湘北、甘南及陜甘寧交界處。中期重點休耕內蒙中—南部、蒙黑交界處等農戶休耕意愿中且二級生態保護紅線區或中度污染或地下水中度超采或質量低等的耕地，遠期重點休耕黃土高原丘陵溝壑區等農戶休耕意愿低且二級生態保護紅線區或中度污染或地下水中度超采或質量低等的耕地（圖3（c））。

2.3 糧食安全約束下休耕情景的理性選擇

圖4（a）顯示3種情景下近期、中期、遠期不同休耕方案造成的糧食產能損失。（1）食品安全優先情景下近期、中期、遠期分別造成糧食產能損失3 396.23萬t、2 563.18萬t和3 187.99萬t，占2020年全國糧食總產的5.07%、3.83%和4.76%；（2）生態安全優先情景下近期、中期、遠期方案分別造成糧食產能損失3 440.40萬t、 1 002.71萬t和7 154.25萬t，占2020年全國糧食總產的5.14%、1.05%和10.69%；（3）農戶意愿優先情景下近期、中期、遠期方案造成糧食產能損失3 115.55萬t、2 279.80萬t和4 216.77萬t，占2020年全國糧食總產4.65%、3.41%和6.30%。不同情景近期方案造成的糧食產能損失大致相當，主要是落實應休必休，休耕區域大體一致。但不同情景中期、遠期方案造成的糧食產能損失差異大，生態優先遠期方案大約造成10.69%的糧食產能損失，比近期高一倍，主要因為遠期多為生態保護或管控區還湖還草還林的耕地，質量良好，不同于近期多為休耕污染嚴重和質量劣等耕地。除食品安全優先近期方案外，所有情景下不同方案造成的糧食產能損失率均小于休耕率（比值>1），說明列入休耕的耕地資源環境本底整體差。

依據糧食供給需求預測模型測算可知：2025年、2030年和2035年不同自給水平下糧食結余量分別為[-1357.7， 5428.6]、[-1808.6， 5601.2]和[-631.0， 7151.9]萬t（表2）?？紤]國際糧食貿易和市場調節，中國一貫堅持高度自給（口糧100%自給+其他用糧90%自給）為國家糧食安全的底線[41-42]。為此，依據不同情景下各方案造成的糧食產能損失與不同自給水平下糧食結余量的關系評判休耕對國家糧食安全的影響。圖4（b）顯示不同方案對不同自給水平下糧食安全的影響：（1）食品安全優先。近期、中期僅能滿足適度自給，遠期可以滿足高度自給。（2）生態安全優先。近期可滿足適度自給，但遠期造成糧食產能損失達7 154.25萬t，高于2035年糧食結余量，對糧食安全產生重大影響。（3）農戶意愿優先。近期、中期、遠期造成的糧食產能損失量低于2025年、2030年、2035年高度自給條件下糧食盈虧量，完全可以實現高度自給。因此，該情景下不同時期可以落實國家糧食高度自給，方案可行。

3 討論

3.1 休耕時序安排對糧食產能的影響

休耕是一個“對象”和“規?！彪p重約束下的休耕地塊優選問題，而休耕實施短期內會對糧食生產能力產生負面影響，影響國家糧食數量安全。因此，在國家尺度上進行休耕空間評判需從休耕規模與地塊時序安排兩方面予以考慮。關于休耕規模的確定，理論上依據優先休耕因子確定，但休耕現實規模上應以糧食安全為首要約束條件和上限[45]。休耕實施必須注重問題導向，將嚴重影響耕地可持續利用的要素作為優先休耕因子。通過從國家休耕需求的實踐出發，設置了食品安全優先、生態保護優先和農戶意愿優先三類情景下不同休耕迫切性的高、中、低3種休耕需求方案，3種情景下休耕總面積分別占比為15.30%、20.57%和18.98%，這一結果與石飛等[20]、羅婷婷等[46]估算中國休耕極限值為20%幾乎一致。此外，本文采用糧食供給需求預測模型正是基于糧食安全的視角，測算高度自給水平下不同時期糧食盈虧量為[3131.3， 4557.6]萬t。對應糧食產能損失量來看，農戶意愿優先情景（PFW）下近期、中期和遠期方案完全滿足糧食高度自給，既防止休耕造成糧食產能損失過大，又兼顧“應休必休”的現實需求。

此外，鑒于休耕要兼顧迫切性、農戶意愿和糧食安全等因素，建議在時序安排上有計劃有步驟地穩步實施休耕。根據耕地資源環境硬約束“短板”差異劃分為禁植必休區、限植休耕區或者輪休區，實施差異化休耕模式[22]。例如，對耕地∏（EmP0GiQjWx）和∏（EmPnG0QjWx）單元，因生產的農產品不符合食品質量安全標準，或該區地下水已嚴重超采，應直接劃入禁植必休區。重度污染區強制采取“休治培”三融合技術，休耕治理一體化，土壤污染降低至符合農業種植標準后再調整休耕方式。地下水重度超采區改種綠肥或牧草，控制地下水開采。對∏（E0PnGiQjWx）和∏（EmPnGiQ0Wx）單元，因位于生態系統服務功能極重要且生態環境極敏感區，或耕地質量劣等，應休養生息、恢復地力，應劃入限植休耕區。采取隔年或多年輪休方式，限制種植種類，解決土地退化、水土侵蝕等問題。

3.2 治理—保護與休耕協同對糧食多維安全的長遠效應

近20年中國糧食生產持續豐收，但也付出了巨大的環境成本，如地力透支，水土流失、地下水嚴重超采、土壤退化、面源污染加重等。因此，“十三五”規劃明確提出要利用有利時機，實行耕地輪作休耕制度試點。2016年和2017年中央一號文件也相繼提出要“推進耕地輪作休耕制度試點”。2021年農業農村部發文更是要求進一步擴大休耕試點，優先在重金屬污染區、地下水漏斗區、生態退化區、農牧交錯區和東北冷涼區實行休耕試點①，表明休耕的優先事項是污染治理—生態保護協同，但并不意味著放棄糧食安全。本文3種情景下不同時期休耕方案的潛在糧食產能損失區間為1.05%～10.96%，尤其是生態安全優先無法滿足國家糧食適度自給的下限。因此，按休耕迫切性、農戶意愿和糧食安全約束實施輪休、季休等差異化模式十分必要。

然而，休耕不能忘記初衷，污染治理—生態保護與休耕協同對糧食多維安全具有積極的長遠效應。（1）確保糧食品質安全。維護糧食質量安全首要目標是源頭控制，休耕和治理污染土壤是關鍵。隨著休耕的內涵和形式不斷豐富將農田污染治理、培肥措施與休耕相結合對控制土壤污染、培肥土壤、改善土壤環境等效果顯著[47]，切實維護農產品質量安全[16]。（2）提升糧食生產能力。休耕可以大幅恢復地力，歐盟將每年休耕比率設定為5%，可提高谷物產量700萬t[9]。巴西亞馬遜東部地區農場休耕面積每增加1 hm2，農場谷物產量可提高0.5%～0.7%[48]。內蒙古呼倫貝爾特泥河試驗站2015—2017年休耕試點表明，休耕—小麥和休耕—油菜的產量分別為4 670.17 kg/hm2和3 296.20 kg/hm2，比小麥或油菜連作增產達51.4%和47.1%，比油菜—小麥輪作增產達43.2% [49]。（3）滿足多性化需求。適度壓減非糧食優勢區的谷物生產，發展優質牧草、特種經濟作物種植等，可以更好滿足多元化消費需求，全面提升農業供給體系的質量和效率。

4 結論與啟示

科學休耕是耕地永續利用的重要途徑，對維護國家糧食安全意義重大。當前國家采取自愿申報與總量控制相結合方法推行全國休耕，忽視了耕地資源環境本底的限制，可能導致休耕的無序性并影響國家糧食安全。本文從耕地資源環境硬約束出發，構建土壤污染—耕地質量—地下水超采—生態保護紅線—農戶休耕意愿多維空間數據庫，國家尺度上設置了三類情景不同休耕方案。結果表明：（1）中國耕地資源環境本底相對差，重中輕度污染耕地占22.10%，生態紅線內耕地占14.52%，地下水中重度超采區耕地占3.83%，中低產田占67.35%；（2）三類情景下近期方案（2021—2025年）休耕規模和空間分布相差不大，但遠期方案（2031—2035年）在規模和空間分布上相差甚遠，分別為生態安全優先（10.56%）>農戶意愿優先（7.39%）>食品安全優先（5.66%）；（3）未來為防止因休耕導致糧食產能損失超過中國糧食高度自給率的下限，建議采用農戶意愿優先情景結合單元休耕迫切性，按照6.86%、4.73%和7.39%確定近期、中期、遠期的休耕規模，實施不同時序差異化休耕模式。

休耕的初衷是防治土壤污染、減輕地下水超采、防止土地退化和保護生物多樣性，但“休哪里”“休多少”“怎么休”不僅受耕地資源環境本底約束，更需綜合考慮糧食安全、農戶意愿、財政壓力等經濟社會因素。為切實維護國家糧食安全，今后應做好如下三方面：（1）全面細化休耕政策，科學劃定優先區。根據耕地資源環境硬約束條件實施差異化休耕模式，分區管控，分級修復、分步實施。（2）摒棄“自下而上”的申報制度，統籌兼顧糧食安全、農戶意愿、國家財政壓力、休耕迫切性等因素，合理確定休耕規模，并持續推廣實施，確保耕地永續利用。（3）平衡糧食安全、生態保護和農民意愿三者間關系，實現耕地數量、質量和生態三位一體保護，創新休耕多元化補貼政策，積極推進休耕—治理—保護協同，確保糧食數量夠、品質高和品種全。

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The Influences of Cultivated Land Fallow on Food Security under Different Simulation Scenarios in China

CHEN Fu1， ZENG Siyan2， MA Jing1， LIU Junna3， YU Haochen3， SUN Yan1

（1. School of Public Administration， Hohai University， Nanjing 210096， China； 2. School of Engineering， Westlake University， Hangzhou 310024， China； 3. School of Public Policy and Management， China University of Mining and Technology， Xuzhou 221116， China）

Abstract： The purposes of this study are to explore the appropriate scale， spatial distribution of different fallow scenarios under the multi-criteria objectives and their impacts on food production in China， and to provide scientific basis for national food security， and ecological protection and restoration of territorial space. The research methods used include factor evaluation， willingness investigation analysis and scenario simulation analysis. The results of this study are as follows： 1） the urgency of fallow， the scale， and the spatial distribution of fallow in different regions are controlled by the resources and environmental background value of cultivated land. Severely and moderately polluted cultivated land， cultivated land within the first-level ecological protection red line， cultivated land with severe overexploitation of groundwater， and cultivated land of inferior quality account for 1.23%， 2.31%， 3.57%， 0.68%， and 3.69% of national cultivated land， and should all be included in fallow. 2） At present， the willingness of farmers to participate in fallow is low. Only 2.17% of farmers have high willingness to fallow， and 84.92% of farmers have low or unwillingness to fallow in China. The results of multi-scenario simulation indicate ecological security priority scenario （PES， 20.57%） > the farmers willingness priority scenario （PFW， 18.98%） > food safety priority scenario （PFS， 15.30%）. 3） The grain production capacity loss caused by fallow under different scenarios is significantly different. The potential loss rate of grain production capacity of full implementation fallow is PES （17.32%）>PFW （14.36%）>PFS （13.66%）， which has a negative impact on food security. Reasonable arrangement of the time sequence in accordance with the farmerswillingness priority scenario can ensure that the loss of grain production capacity caused by fallow in the short term， medium term and long term cannot affect the realization of a high degree of food self-sufficiency in 2025， 2030 and 2035 in China. In conclusion， the implementation of fallow at the national level should not only consider the resources and the environmental background conditions of cultivated land and farmers willingness， but also reduce the negative impact on food security， to mitigate soil pollution， protect ecology and maintain national food security.

Key words： cultivated land fallow； soil pollution； farmers willingness； scenario simulation； food security

（本文責編：張冰松）

①中華人民共和國農業農村部.探索實行耕地輪作休耕制度試點方案（2016年）。

①中華人民共和國水利部.啟動新一輪地下水超采區劃定工作. 2021年. http：//szy.mwr.gov.cn/yw/202108/t20210811_1538653.html。

①農業農村部.中央輪作休耕制度試點今年實施規模擴大到4 000萬畝. 2021. http：//www.moa.gov.cn/xw/shipin/xwzx/202103/t20210319_6364147.htm。